巨厚砂岩顶板弱化下矿压显现特征

 以某矿210108 综采工作面为研究对象,针对工作面顶板较坚硬、不易自然垮落的特点,为得到该条件下的矿压显现特征,制定了巨厚砂顶板深孔爆破弱化条件下的现场矿压观测方案。通过对实测数据及现场矿压日报的整理分析,对采场矿压显现特征、顶板活动规律和超前支承压力分布规律进行了研究,并分析了初次来压和周期来压期间支架载荷的变化情况。结果表明,通过掌握坚硬顶板弱化条件下的矿压显现规律,对指导工作面安全高效开采具有重要意义。     

地面压裂坚硬顶板对矿山压力显现影响的实验研究

地面压裂是控制煤矿坚硬顶板减少矿山压力灾害的一种新方法。但该方法的有效性以及地面压裂形成的水压裂缝的产状对矿山压力显现的影响尚待进一步研究论证。通过物理相似模拟实验，在模型中坚硬顶板内分别不预制裂缝、预制水平裂缝和预制垂向裂缝并模拟煤层开采，研究了采动过程中顶板的周期垮落、坚硬顶板的破断和工作面的矿压响应。研究表明，随煤层开采覆岩呈 “ ”型垮落规律，即先垮落采空区上方A区域，然后沿工作面推进方向垮落与A临近的B区域，再垮落A、B上方的C区域，间隔一定周期B、C区域同时垮落；受水平裂缝影响，顶板周期垮落步距平均缩短23.08%；受垂向裂缝影响平均缩短19.23%；含水平裂缝和垂向裂缝的坚硬顶板均提前破断，平均破断步距缩短10.23%；工作面推进至裂缝影响区时，覆岩作用在开切眼煤壁附近的矿山压力和工作面超前支承压力降低，表明压裂坚硬顶板可降低工作面矿压。研究成果对于揭示覆岩垮落规律、地面压裂控制矿压显现规律和矿山压力灾害防治具有重要意义。     

预防综放面坚硬顶板超前剪切破坏方法

综放面开采过程中,坚硬顶板超前剪切破坏,会造成工作面台阶下沉,甚至工作面整体垮落.通过矿压观测,判断顶板来压方式,采取强制放顶,防止顶板剪切破坏.     

坚硬石灰岩顶板破断及来压规律模拟实验研究

澄合矿区10号煤层顶板为厚层状石灰岩层,其力学强度高、完整性好,采后不易垮落,严重威胁工作面安全.采用相似材料模拟实验,分析了10号煤层开采过程中坚硬石灰岩顶板的移动破坏和矿压显现特征.实验得出工作面项板初次来压步距65 m,周期来压步距平均22.8 m.结果表明,来压步距较大,矿压显现强烈,支架裁荷较高;厚层石灰岩项板垮落后冒落带较少,支架后方顶板多呈连续的弯曲下沉结构.     

坚硬顶板群下工作面强矿压显现机理与支护强度确定

采用理论分析、物理相似模拟与工程实践相结合的方法,对坚硬厚层顶板群结构的破断冲击效应进行了分析,得到了工作面采场冲击来压的主要影响因素、来压特征及工作面合理支护强度等.研究表明:多分层坚硬顶板群结构的破断冲击载荷在短时间内会产生剧烈的震荡;工作面来压特征受多分层顶板垮断的动、静载荷联合作用;采场冲击来压强度主要与顶板厚度、岩性及节理弱面有关,对于岩性相近的顶板岩层,厚度越大,对采场的矿压冲击影响也越剧烈,但厚层顶板垮断后的结构对其上覆顶板岩层的冲击载荷强度具有一定的缓冲.以大同矿区坚硬顶板群结构下的煤层开采为例,通过在综放工作面选择应用ZF15000/28/52型高强度支架,保证了首个关键层顶板破断前后的安全开采;同时,采取水压致裂辅助控制上部关键层顶板,有效减缓了工作面强矿压的显现.     

强制放顶爆破参数研究

榆神府矿区煤层顶板属于非坚硬岩层,但由于工作面初次来压步距很大,单体液压支柱无法抗拒覆岩整体切落和大面积垮落压力而容易引发大面积垮落灾变。数值模拟分析表明,非坚硬顶板工作面初次来压步距可以通过深孔和浅孔强制放顶减小。通过数值模拟和实际开采条件分析,提出了采用深浅孔结合进行强制放顶预防大面积垮落灾变的方法。得到了炮眼直径与最小抵抗线的关系,确定了非坚硬顶板强制放顶的爆破参数,为避免顶板大面积垮落灾变提供了可靠依据。     

大采高长壁工作面顶板垮落的裂纹板力学模型

针对大采高长壁工作面顶板垮落在空间上具有局部、分段和迁移的特征,结合煤岩体地质特征,将长壁工作面顶板视为含有一定数量边裂纹的弹性薄板,利用弹性力学中的薄板理论建立了裂纹板力学模型.以周期来压过程中长壁工作面的来压规律为研究对象,将弹性薄板在工作面推进过程中的破坏分为裂纹扩展、塑性铰失效和铰接板失稳三个阶段,利用断裂力学和弹塑性力学理论研究了各阶段顶板失稳的条件,求得了使裂纹开裂扩展的应力强度因子K1和裂纹的起裂荷载q的计算公式;得到了第二个阶段中造成塑性铰失效的极限荷载p*;通过分析薄板间的连接及破坏过程研究了第三个阶段铰接板的失稳过程.顶板破坏的三阶段力学分析方法合理地解释了工作面长度方向上顶板的来压特征;顶板第一次垮落完成后,由于应力转移,造成应力集中作用,使得长壁顶板未破断部分再次经历裂纹扩展、塑性铰失效、铰接板失稳这三个破坏过程;造成来压从破坏部位向两边迁移,形成了长壁工作面周期来压过程中矿压显现的迁移特征.研究结果从理论上解释了工作面长度方向上的顶板垮落及来压规律.并结合具体工作面监测信息对理论分析结果进行了验证.     

急倾斜水平分段综放面强矿压致灾机理及其防治

急倾斜特厚煤层水平分段综放开采条件下的强矿压致灾日益突出,严重制约矿井的安全生产。以乌东煤矿北采区45#特厚煤层为研究背景,构建物理相似模型,揭示了采场覆岩垮冒结构特征,理论分析综放面覆岩应力传递特征;通过FLAC3D软件建立三维数值计算模型,分析了急倾斜特厚煤层水平分段综放开采后覆岩的应力场及塑性区的变化特征。结果表明:急斜煤层赋存环境复杂,顶板不易垮落,易在采空区形成悬空顶板;+600水平分段煤层开采后,覆岩应力重新分布,在+575水平工作面沿煤层倾向距顶板巷6～45 m的采场煤岩体内,形成轮廓为"三角形"的应力集中区;随开采水平不断向深部延伸,应力集中程度不断增加,矿压显现也随之增剧。针对覆岩垮冒结构及应力特征,进行超前预裂爆破弱化技术,综放工作面支架压力和电磁辐射监测表明:支架压力下降了5～10 MPa,煤岩体平均电磁辐射强度由35.5 mV下降为14.4 mV,明显减缓了工作面强矿压显现,实现了安全生产。这对类似矿井安全开采提供了值得借鉴依据。     

浅谈强制放顶在煤矿综采工作面的应用

在煤矿生产过程中顶板事故占有较大比率,尤其是煤层顶板坚硬、完整、不易冒落综采工作面的初采,由于一般采取自然垮落法,随着工作面的推进,造成采空区悬顶面积不断扩大,当采空区大面积瞬间垮落时极易形成飓风和冲击压,不但造成人员伤亡和设备损坏,而且容易造成瓦斯瞬间涌出,诱发瓦斯重特大事故。为了解决这个问题,本文结合煤矿工作实际,分析了强制放顶技术的可行性,希望能为相关作业人员提供一定参考。     

大倾角大采高综采工作面坚硬顶板控制技术

为保证大采高坚硬顶板综采工作面的安全生产,以新疆焦煤集团2310矿为例,通过理论公式计算了老顶悬露长度约为60 m,利用FLAC3D数值模拟软件对25221大采高工作面推进过程中沿走向和倾向顶板的塑性区分布进行了研究,结果表明:在80 m范围内,切眼和煤壁及采空区四周煤体塑性区分布随推进距离的增大而增大,而坚硬顶板塑性区分布范围变化不大,顶板承载能力强;最后采用超前预爆破的方法对坚硬顶板强制放顶,取得不错的效果,排除了坚硬顶板大面积垮落对工作面安全生产造成的损害,也为其他类似矿井提供了借鉴.     

兴泰煤矿二1煤层坚硬顶煤预裂爆破技术

 急倾斜坚硬厚煤层的开采方法是采矿技术所面临的难题之一。由于急倾斜坚硬厚煤层矿山压力显现不清楚,煤层顶板管理复杂,顶板事故多,回采率低等诸多因素的存在,使得矿井生产能力的提升及经济效益的提高受到束缚。兴泰煤矿二₁煤层具有煤质坚硬、倾角大、瓦斯高、煤层厚等显著特点。因此,提高坚硬顶煤的冒放性是兴泰煤矿放顶煤开采所面临的主要技术难题。本文在对坚硬顶煤破碎特点分析的基础上,结合兴泰煤矿二₁煤层工程地质条件,提出了提高二₁煤层坚硬顶煤冒放性的主要技术措施及三种预裂爆破方案。通过现场试验,成功的解决了二₁煤层坚硬顶煤难以放出的问题,取得了预期的效果。实现了急倾斜坚硬厚煤层放顶煤开采技术的突破,对中国急倾斜坚硬厚煤层的开采具有指导意义。     

新兴煤矿冲击矿压影响因素及危险区域划分

针对新兴煤矿冲击矿压频发的情况,结合该矿工作面概况,从地质赋存条件和开采技术入手,分析影响冲击矿压的主要因素,并进行危险区域划分.结果表明：煤层冲击倾向性、开采深度、顶底板坚硬程度、多种应力叠加作用、相邻开采区、巷旁留垛等为影响新兴煤矿冲击矿压的主要因素.41051工作面和41062工作面的冲击危险区域为工作面回风巷130 ～200m与其上出口40～50 m范围;特别冲击危险区域为工作面上出口附近.该结果为煤矿安全开采提供了保障.     

"两硬"条件大采高液压支架工作阻力计算

为解决“两硬”地质条件下大采高综采液压支架缺乏,厚煤层一次采全高技术不能在大同矿区推广等问题。笔者对液压支架与大采高综采采场围岩的力学关系进行了分析,根据相关矿压理论,从多种角度对“两硬”条件下大采高综采支架工作阻力的计算方法进行了探讨;同时列举了5 000 mm厚煤层一次采全高试验工作面液压支架的支护阻力实测数据;通过对支架工作阻力理论计算值与井下工作面支架支护阻力实测数据的对比分析,认为采用多种方法计算、再综合分析的方法来确定大采高液压支架工作阻力是可行的。     

坚硬厚夹矸复合煤层安全高效开采关键技术研究

协庄煤矿为提高坚硬厚夹矸复合煤层工作面单产,开展了坚硬厚夹矸复合煤层安全高效开采关键技术研究,首先调研国内外同类煤层开采情况,确定了合理的采煤方法及开采工艺。本文针对确定的开采工艺将设备进行改造升级,提高三机对现场的适应性,使其发挥最大效能,同时对工作面通风方式、综合防尘体系的建立进行了研究,创造了较大的经济效益和社会效益。     

极软厚煤层综采面超前支撑压力的分布规律

针对极软厚煤层围岩控制问题,以河南神火集团梁北矿11151工作面煤层赋存条件为依据.采用Flac 5.0数值计算软件模拟分析了煤层采高和煤体强度对工作面超前支撑压力和围岩变形的影响规律,现场实测了梁北矿11151极软厚煤层大采高工作面超前支撑压力的分布规律,实测与数值计算结果相吻合.研究表明:在极软厚煤层大采高开采条件下,工作面围岩变形严重,煤壁破裂区和塑性区显著增大,影响范围和应力值增大,在工作面安全生产过程中应加强对煤壁片帮的控制,加大工作面超前支护范围.     

较厚煤层综采放顶煤工艺的探讨

该文通过对朱仙庄煤矿II865工作面低位综采放顶煤工艺的分析和研究,倾斜煤层坚硬顶板较薄厚煤层采用低位综采放顶煤工艺,使该工作面实现了稳产和高产。     

两硬浅埋条件下6.0m采高工作面顶板运移规律数值分析

大采高开采是特厚煤层实现高产高效的主要方式之一.为了确保张家峁煤矿浅埋坚硬煤层和顶板两硬条件下大采高工作面安全高效开采.基于室内岩石力学实验,获得了力学参数,采用三维有限差分计算程序-FLAC3D,计算并分析了浅埋、坚硬煤层顶板条件下大采高开采的顶板运移规律.研究表明,在6.0m大采高开采过程中,随着工作面的推进,超前支承应力不断变化.工作面超前支承压力影响范围变窄、压力峰值向工作面内移,超前支承压力均高于未受采动影响下的状态.这为现场安全开采提供了理论依据.     

复合厚煤层孤岛工作面冲击地压的数值模拟

复合厚煤层发生冲击地压动力灾害事故,严重地影响矿山的安全生产。以南屯煤矿两边采空的9303复合厚煤层孤岛工作面为工程背景,利用Flac数值模拟软件,研究同一开采条件下,单一硬煤、软煤及复合厚煤层孤岛工作面回采过程中的采场压力分布规律,并进行对照模拟。结果表明:复合煤层支撑应力峰值小于单一硬煤和单一软媒。复合厚煤层工作面回采见方阶段时,产生明显的集中应力,易出现动力灾害事故。该研究成果在南屯煤矿实际开采中得到应用。     

大同煤田同忻矿可采煤层顶板力学性质及其对开采的影响

矿井生产过程中,顶板事故频发,对煤矿安全生产威胁巨大,有必要明确煤层顶板力学性质和稳定性。本次研究以大同煤田同忻矿为研究对象,收集钻孔地质资料,总结了各可采煤层厚度特征和空间展布特征,确定了各煤层顶板类型;采集各煤层顶、底板岩心样品,以岩石力学测试实验为手段,得出了顶、底板岩石的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等力学参数,明晰了煤层顶板岩石类型和稳定性,并针对此提供了相应建议。结果表明,研究区发育山2^#、山4^#、2^#、3-5^#、8^#和9^#煤层共6套可采煤层,其中太原组3-5^#和8^#煤层为主采煤层;山2^#煤层顶板多为中硬岩,稳定性相对较好,山4^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶区域小规模存在,多为中硬岩和硬岩,稳定性较好;2^#煤层可采区域顶板类型主要为直接顶和老顶,软岩—坚硬岩皆有分布;3-5^#煤层顶板类型区域内以直接顶为主,大面积连片分布,伪顶和老顶穿插分布,主要为软—中硬岩;8^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶罕见,软-中硬岩皆有存在;9^#煤层顶板类型伪顶、直接顶和老顶穿插分布,软岩—中硬岩皆有发育。研究结果对于研究区矿井安全开采有一定的参考价值。     

两硬条件综放矿压的实验研究

在忻州窑矿１１号、１２号煤层合并层赋存条件下,对坚硬顶板、坚硬煤层赋存条件下的综放矿压进行相似材料模拟实验研究,为该特殊条件下的顶板管理提供了理论基础,同时指出必须对顶煤采取预破碎处理措施,且上位顶煤是处理的重点。