急倾斜破碎矿体采矿方法改进与顶板再造设计

 用沙坝矿急倾斜破碎矿体属于难采矿体。由于矿体破碎,脉内凿岩巷道难以进行支护,作业环境安全性差。对急倾斜破碎矿体现场条件进行调查研究后,在原预护顶分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法基础上加以改进,采用再造顶板下向分段交错充填法。该方法在分段上部再造1个钢筋混凝土顶板;且上下分段矿房矿柱交错布置,可对上部矿体起到部分支撑作用,有效防止了上部破碎矿体垮落,工人可在顶板护顶下进行安全高效作业;由于分段高度增加,凿岩效率得到进一步提高,采场生产能力并未由于顶板再造工序的增加而降低,可满足矿山生产需求。     

深孔预裂对初采面老顶极限跨距的影响研究

初采工作面老顶大多强度高、厚度大、完整性好,回采期间易造成悬顶距离较大,给安全生产带来隐患.为防治初采面老顶大面积悬顶产生的一系列问题,初采前在切眼处布置预裂炮孔,利用深孔预裂的方法破坏老顶的完整性,达到减小老顶来压强度和极限跨距的目的.本研究依据老顶岩梁的力学模型特点,从理论上比较深孔预裂前后老顶步距变化情况,发现采用深孔预裂后老顶极限跨距是未处理老顶极限跨距的0.82倍,经与潞安集团常村矿应用现场实测数据对照,具有较好的一致性.从理论和实测数据可知,深孔预裂能减小老顶极限跨距.     

顶板导水裂缝带高度的二元统计模型辨识及预测分析

本文运用二元统计模型辨识方法.得出了顶板导水裂缝带高度(H)与煤层累计采厚(∑M)及顶板岩层单向抗压强度之间的最佳面归模型和相应的面归系数.该模型经与实测资料对比具有较高的精度.为煤矿进行水体下采煤提供了一种既方便又实用的预计顶板导水裂缝带高度公式。图1,表2,参4。     

恒底开采矿压显现规律模拟研究

本文在现场实测的基础上,利用相似材料模拟实验方法,对厚煤层恒底开采和下行分层开采的矿压显现规律进行了对比研宄。研究结果表明:恒底开采第一分层时,由于顶煤易在采空区冒落,冒高较大,因此老顶来压时对采场的影响程度明显减小,这对于厚煤层坚硬顶板条件下的安全生产是十分有利的;恒底开采时,顶板裂隙扩展范围较小(裂隙带高度减小),并能减小顶板出现离层的高度,因此,有利于顶板含水层下(或地表水下)安全生产;恒底开采时,除最后一个分层外,各分层工作面的顶板均为煤体,因此可以减少煤炭含矸率,当煤层顶板较破碎时,其效果更明显     

黄陵一号煤矿2号煤层顶板涌(突)水危险性分区预测

在分析黄陵一号煤矿水文地质条件与充水因素的基础上,认为直罗组下段含水层是2号煤层顶板涌(突)水的主要水源。通过经验公式计算与实测冒落带和裂隙带(简称"两带")高度的对比分析,认为经验公式不适合该区开采实际,适合该区的冒采比和裂采比分别为5.7和25.2.以裂采比32为阈值,对矿井中北部2号煤层待采区进行了顶板涌(突)水危险性分区预测,为矿井防治顶板水害提供了依据。     

软岩厚煤层综放开采覆岩破坏特征实验研究

为了探讨软弱岩层条件下厚煤层综放开采的覆岩破坏及矿压显现规律,运用三维相似材料模型实验台对铁煤集团大平煤矿S2S9工作面开采过程进行了实验研究,综合运用内部传感器监测和外部量测来获取模型应力、位移.实验结果表明:在未充分采动前,覆岩裂隙带范围总体趋势是按"梯形"的方式向上向前扩展,在工作面的推进过程中,直接顶初次垮落步...     

弱化顺槽顶板降低工作面侧向应力的模拟研究

针对工作面瓦斯尾巷难以维护的一类工程问题，采用三维有限差分法模拟研究了弱化顺槽顶板岩层对屯兰矿综采工作面采动侧向应力分布的改善规律。研究结果表明，随着对顺槽顶板岩石弱化程度的提高，工作面侧向支承应力峰值降低，影响范围减小。即工作面侧向巷道的稳定性将随着对顺槽顶板硬岩层的弱化程度提高而得到有效改善。     

破碎岩体巷道非对称破坏与变形规律定量预计与评价

在综合分析区域地质(震)特征、岩体空间变异性特征、开采技术条件和支护模式的基础上,利用FLAC3D程序,定量评价了破碎岩体巷道非对称破坏与变形特征.与现场监测对比分析表明,顶部破碎岩层深度、劣化后的岩体强度以及支护模式的合理性等对巷道岩体破坏的影响比较显著,锚杆(索)将破碎岩体与深层稳定岩体承接起来共同控制结构稳定性,从而进一步验证了计算模型的正确性和可行性.工程实践表明,加固后完整稳定顶部岩体与两帮煤体共同控制了非对称载荷作用和煤壁力学强度的劣化,减少了非对称变形、煤壁挤压及滑落失稳,进而有效遏制冒顶的发生.     

软弱风化薄基岩赋存特征及其采动覆岩破坏规律

从矿区软弱风化薄基岩的赋存特征、赋存规律及矿区上覆水体类型和水文地质条件入手进行分析,结合相似材料模型模拟试验,获得了研究区薄基岩下开采覆岩破坏的基本规律及“三带”的发育特征.对薄基岩下采煤厚度3 m时的垮落带及导水裂隙带发育高度进行计算,计算结果分别为11.5m和42 m.根据地质采矿条件利用离散元数值模拟对薄基岩开采上覆岩层矿压运动规律进行了研究,结果表明,基岩较薄条件下,老顶来压断裂步距小,工作面前方支承压力分布范围为12 m,支承压力峰值点在工作面前方4～12m内,小于厚基岩工作面,但工作面矿压显现明显;对不同煤层采厚情况下垮落带的高度与导水裂缝带的发育程度进行确定;为煤层安全开采提供定量判据,为防治水工作提出相应的措施.     

薄基岩厚冲积层倾斜采场覆岩破断及裂隙带发育高度研究

针对新河煤矿3302工作面薄基岩厚冲积层条件下煤层开采易发生透水事故的隐患,建立"砌体梁"结构模型并分析其稳定性,利用数值模拟的方法模拟倾斜工作面覆岩导水裂隙带发育高度,最后通过现场测试进行验证。结果表明:薄基岩厚冲积层条件下的倾斜工作面基本顶在发生破断后形成的"砌体梁"结构易发生回转变形失稳和滑落失稳,采空区导水裂隙带发育高度为55.3m,裂采比为11。     

羊场湾煤矿大断面巷道支护参数分析与选择

大断面巷道受赋存环境、开采扰动及人工支护的耦合影响,其稳定与否直接决定矿井的安全生产。以破碎围岩环境下羊场湾矿大断面巷道为背景,采用理论分析、FLAC3D数值模拟和锚杆测力计、压力表等现场监测方法,综合分析了锚杆受力和巷道变形情况,并定量确定了巷道的支护参数。实践表明:顶板和两帮锚杆(索)采用850mm×850mm,850mm×900mm的支护能够满足矿井安全开采的需要。     

基于弹性地基梁理论的端面顶板稳定性分析

端面冒顶一直是影响工作面安全高效开采的一大技术难题。采用弹性地基梁理论建立了端面顶板挠度微分方程,并运用PHASE 2D有限元软件建立了端面顶板稳定性数值模型,获得了煤层埋深、支架刚度、煤体刚度等因素对充填开采工作面端面顶板稳定性的影响。研究结果表明：采深越大或液压支架刚度越小,端面顶板下沉越明显;煤层地基系数或顶板弹性模量增大时,端面顶板下沉有所减小,但影响较为有限;从可行性考虑,提高液压支架刚度,可以有效控制工作面顶板变形,降低端面冒顶及煤壁片帮的风险。煤层埋深从200 m增加至250、300 m时,工作面前方塑性区宽度及支承压力显著增大,直接顶最大下沉量分别为61、78、96 mm。煤层弹性模量从2 500 MPa增大至3 500、4 500 MPa时,工作面前方支承压力峰值略微增大,工作面前方煤体塑性区宽度也略微增大;直接顶下沉量略微减小。现场观测表明,充填开采条件下支架阻力较小,工作面区域矿压显现不明显,顶板下沉得到有效控制。     

厚煤层注水固结顶板的实验与研究

基于定量分析研究厚煤层注水固结顶板的相关参数，以室内岩石力学强度试验模拟采场顶板再生情况，从而得出再生顶板的粘聚力、内摩擦角，含水率、采深及其它因素相互之间的规律，确定了注水高度、注水量及固结顶板厚度等有关参数。现场生产实际应用表明，注水固结顶板具明显的社会效益及经济效益。     

综采工作面顶板破碎的维护

阐述了综采工作面顶板破碎维护的8种方法。综采工作面的顶板管理，特别是破碎顶板的管理，是工作面循环作业中的重要环节。针对不同类型的顶板，采取相应的维护措施，是确保工作面正常循环的有效途径。     

大跨平屋盖结构风压分布特性的神经网络模型

影响大跨平屋盖结构风荷载分布特性的因素很复杂，且具有不确定性，仅靠风洞试验难以完整的描述其风荷载分布的整体特性，针对这种情况，本文中提出用改进的BP神经网络和模糊神经网络两种方法来建立反映大跨平屋盖结构风压分布特性的模型，并用试验数据进行了验证．结果表明，这两种模型都能很好的逼近和预测大跨平屋盖结构风压分布的特性，相比之下，改进的BP神经网络稳定性较好，但逼近速度慢，精度也不高；而模糊神经网络由于结合了模糊系统和神经网络的优点，其稳定性好，逼近速度快，且精度高，这表明模糊神经网络方法是预测大跨平屋盖结构风压分布特性的有效途径，在结构风工程中具有广阔的应用前景。     

基于ANSYS的二步采场分段开挖过程模拟及稳定性分析

 为确保高应力大阶段二步采场高效安全回采,采用ANSYS对二步采场分段开挖过程进行稳定性分析,得到了各分段采场顶板和充填体的应力分布规律。结果表明,采场顶板处产生的最大拉应力(0.21～0.36MPa)大于矿体的抗拉强度值(0.17MPa);充填体距离采场顶板1m位置处有最大压力(0.90～2.00MPa),接近其抗压强度值(2.00MPa);随着开采分段向上推进,采场顶板的拉应力和充填体内的压应力均有降低趋势。针对数值模拟中二步采场存在的安全隐患,提出采用预护顶中深孔下向凿岩分段充填法回采二步矿房,预护顶采用预应力树脂锚杆+钢带(金属网)+喷浆联合支护方式,并根据数值模拟中获得的松动圈半径确定了支护参数。将支护方案应用到工程试验,试验采场安全效果较好。     

煤层断层形成的岩体综合强度分析

主要讨论在构造应力场相似条件下，煤层项底板岩体力学性质与煤层断层之间的关系。文中利用了岩体综合强度表示方法，提出了煤层断层的形成受构造应力场和煤层顶底板岩体力学性质两个因素的控制，在岩体综合强度为某一区间时有利于煤层断层的发育，该方法可用于分析多媒层开采矿井或区域构造比较简单的矿井中煤层断层的形成。     

晋城15号煤层坚硬顶板条件下工作面合理长度的确定

利用两种极限边界条件下悬板力学模型得出的坚硬项板下初次来压步距与合理工作面长度的关系，计算出了沁水豹凹沟煤矿等四个矿15号煤层的合理工作面长度，并运用坚硬岩层的破断规律进行了综合分析，提出了其工作面长度的合理选择，并最终确定了晋城矿区15号煤层坚硬顶板条件下合理工作面长度。工作面合理长度在80～115m之间，用此数据指导晋城矿区15号煤层的开采施工。     

薄煤层上行开采顶板巷道活动规律及支护

小河嘴煤矿2016(24)工作面为201采区24煤层首采面,24煤层厚度为0.3~0.75 m,厚度不稳定,瓦斯含量高,顶板为坚硬的中粒砂岩,在开采时伴有淋水,工作面顶板管理较为困难,月推进度仅为8~30 m,长期达不到设计产量,针对以上诸多问题,矿对上行开采进行了可行性研究,确定对顶板巷道的采用"锚杆+锚索+金属网+钢筋梯"的组合支护方式进行了支护。实践表明:上行开采顶板巷道活动可分为起始活动区、强烈活动期和活动衰退期;加强支护后两帮移近量明显减少,顶底板移近量减少不明显,说明巷道顶底板变形以底板变形为主,在锚网索联合支护作用下,使巷道顶板压力向巷道两侧深部转移,降低了两帮压力,利于巷道两帮稳定。上行开采顶板巷道不同支护区顶板绝对位移量不大,与煤层下沉量相接近,说明上行开采巷道顶板位移较为准确的反映了顶板覆岩的活动情况。     

大采高综采破碎顶板液压支架压架致损机理分析

针对大采高综采工作面破碎顶板条件下液压支架破损情况,对液压支架破损的原因进行了探讨.在已有的两柱掩护式支架受力力学模型的基础上,建立了支架耳座、掩护梁的受力模型.分析结果表明,在大采高顶板破碎条件下,平衡千斤顶受到支架位态的影响处于受拉状态,导致耳座与掩护梁焊接处开裂;掩护梁在上覆岩层产生的压应力作用下产生弯曲应力,弯曲应力最大位置处布设的管孔易产生应力集中,导致掩护梁产生裂纹并贯通.