坚硬煤层综放开采支架-围岩关系特点分析

实践表明,坚硬特厚煤层综放工作面的支架载荷及其波动较大,周期来压明显且存在大压、小压现象,来大压时有时还非常剧烈。这与一般的松软或中硬特厚煤层综放工作面有着明显的差别。文中对此进行了系统总结。分析认为,坚硬煤层综放工作面存在剧烈矿压显现的根本原因是顶煤传递顶板压力的能力较强,以及顶板存在的大、小结构的特征。     

松软煤层稳定顶板综放工作面的矿压显现特点

针对乌兰煤矿5343综放工作面的特殊开采条件,采用现场矿压观测和综合分析方法研究了松软煤层稳定顶板综放工作面的矿山压力显现规律,掌握了其矿压显现的基本特点。5343综放工作面顶板初次来压步距24.2 m,周期来压步距平均9.41m,工作面支架平均载荷和最大载荷的差距不大,但支架前柱的载荷显著大于后柱的载荷。该结论有助于提高这类综放工作面的安全生产水平。研究结果表明,与一般的松软煤层综放工作面相比,松软煤层稳定顶板综放工作面的矿山压力显现相对比较剧烈,工作面存在着比较明显的周期来压现象,工作面煤壁片帮冒顶更为严重,工作面顶板管理难度很大;     

坚硬特厚煤层综放工作面覆岩破坏运动规律

采用现场观测和数值模拟分析的方法,对陕西彬长大佛寺煤矿40301首采综放工作面覆岩移动、矿压显现特征进行了分析研究,总结了坚硬特厚综放工作面覆岩运动破坏规律。结果表明,工作面存在较明显的周期来压现象,并具有一定的瞬时冲击性载荷特征。首采综放工作面顶板初次来压步距65.6m,周期来压步距23.67m,来压时最大工作阻力7291kN/架。工作面支承压力峰值在煤壁前方10～15m处,峰值压力约为19～25MPa,支承压力影响范围可达工作面前方50～60m。     

大倾角坚硬易燃特厚煤层群综放开采技术研究

华亭矿区东峡煤矿大倾角坚硬易燃特厚煤层群综放开采工业性试验，研究了大倾角（37°）坚硬易燃特厚煤层群围岩活动和矿山压力规律，提出了煤层群多区段“区域（大范围）岩层控制理论”，有效解决了大倾角综放工作面“支架-围岩”系统失稳难题，对解决我国大倾角煤层开采问题具有重大的理论及现实意义。     

松软煤层稳定项板综放工作面的矿压显现特点

针对乌兰煤矿5343综放工作面的特殊开采条件,采用现场矿压观测和综合分析方法研究了松软煤层稳定项板综放工作面的矿山压力显现规律,掌握了其矿压显现的基本特点.5343综放工作面顶板初次来压步距24.2m,周期来压步距平均9.41m,工作面支架平均载荷和最大载荷的差距不大,但支架前柱的载荷显著大于后柱的载荷.该结论有助于提高这类综放工作面的安全生产水平.研究结果表明,与一般的松软煤层综放工作面相比,松软煤层稳定顶板综放工作面的矿山压力显现相对比较剧烈,工作面存在着比较明显的周期来压现象,工作面煤壁片帮冒顶更为严重,工作面项板管理难度很大;     

基于高精度微震监测的特厚煤层综放工作面顶板运动规律

采用高精度微地震监测技术,研究了微震事件的动态发展规律和分布规律,结合岩石力学和矿山压力与岩层运动理论,推断得到了特厚煤层综放工作面顶板岩层运动规律.随工作面的推进,微震事件先在高位岩层以低密度分布,后在低位岩层呈高密度分布.微震事件发生层位与其最大振幅能量和的对比研究表明,微震事件在高度和时间上具有周期性分布规律,根据矿山压力与岩层运动理论,进而推知特厚煤层综放工作面的顶板岩层运动规律.现场支架工作阻力宏观观测表明,研究得到的特厚煤层综放工作面顶板岩层的周期性运动规律是存在的.     

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.     

特厚煤层综放工作面矿震诱发机理及防控技术： 以龙王沟煤矿为例

针对陕蒙地区矿井普遍具有煤层埋深大、厚度大、顶板坚硬,开采过程中不易及时垮落,造成矿震现象频发等特点,以龙王沟煤矿特厚煤层综放工作面为工程背景,通过对典型厚硬顶板条件下矿压显现特征和主控因素的分析,采用理论分析、现场实测和工程实践相结合的方式对厚硬顶版破断型矿震诱发的因素和防控技术进行了探讨。认为工作面出现矿震现象主要是高位顶板坚硬岩层采后不易及时垮落等单一或多因素耦合作用影响,应力叠加传递造成的,关键应从两顺槽及回撤通道对工作面高位坚硬顶板进行处理,避免弹性能的集聚与传播、阻断应力传递路径,通过水力压裂等人工干预的方式改变来压步距,减少悬顶结构、提前释放能量,从源头上减弱矿震发生频次及危害程度,进而实现采场围岩稳定性控制,为坚硬顶板条件下矿震防治技术提供理论借鉴。     

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.     

大同"两硬"条件综放开采合理支架架型的选择探讨

通过分析大同矿区“两硬”条件下（坚硬顶板、坚硬煤层）厚煤层综放开采时液压支架架型与顶煤回收率及顶板控制影响,提出在两硬条件原煤层放顶煤开采时,应考虑顶煤放煤参数和煤量的要求,在选择综放支架掩护梁角度时,要充分考虑放煤高度和支架顶梁长度、掩护梁长度、后部输送机宽度等,要考虑支架顶梁对顶梁的破坏作用和坚硬顶板的来压特点。对类似顶板条件下的综采开采有参考作用。     

大倾角特厚煤层综放面矿压显现规律

为了研究大倾角特厚煤层综放开采矿压显现规律及超前影响范围,以担水沟煤矿9101工作面为工程背景,设计了工作面矿山压力监测、回采巷道表面位移监测以及超前支承压力监测方案,并进行了现场观测;总结了大倾角特厚煤层综放面矿压显现规律,分析了超前支承压力分布以及对回采巷道的影响范围。结果表明:9101工作面周期来压具有明显的时间差,支架载荷分布不均匀,工作面中部矿压显现相对两边明显且强烈;工作面超前支承压力影响范围在工作面前方50 m左右,峰值距煤壁的距离为20 m左右,应力集中系数平均为1.85.研究成果对担水沟矿和类似条件下大倾角厚煤层工作面的液压支架选择及两巷超前支护优化和管理具有一定的指导意义。     

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。     

坚硬顶板处理步距的数值模拟

为了达到煤矿工作面安全、高产高效生产，改变坚硬顶板岩体的物理力学性质，以减小顶板悬露面积，防止或减弱这种大面积顶板来压相当重要。由于坚硬顶板跨落时矿压显现明显，一次跨落的面积大，高度大，有强烈的周期性来压，并有明显的动压冲击现象，所以在基本顶来压前必须对顶板进行处理。目前处理坚硬顶板的措施主要有两种：既注水弱化顶板和爆破弱化顶板。而处理步距的确定对于安全、高产高效生产起关键的作用，利用FLAC3D对某煤矿2#煤层进行数值模拟，表明当工作面推进距离达到28m时，超前支承压力峰值已经达到7．43MPa，集中系数约为1．55，此时基本项对工作面产生的冲击作用已较为明显，所以对工作面进行强制放顶的步距不应该超过28m。     

塔山矿综放工作面瓦斯综合治理技术及应用

针对塔山矿超特厚煤层(10m以上)综放开采时工作面瓦斯运移特点,分别阐述了不同开采阶段综放工作面采用的瓦斯治理手段。从开采初期利用上隅角构筑封堵墙,风幛引导风流稀释,上隅角埋管强化抽放的方法来解决工作面上隅角瓦斯超限,到工作面和顶板高抽巷贯通后利用顶板高抽巷封闭抽放的方法解决综放工作面上隅角、后溜尾瓦斯超限。经过实验研究,最终确定这些方法在治理塔山矿综放工作面瓦斯超限过程中的可行性和有效性,为类似条件下综放工作面瓦斯治理提供了一定的参考和借鉴。     

特厚煤层放顶煤开采防止压架方法探讨

同煤集团塔山煤矿在特厚煤层开采过程中,由于已采8102工作面、8103工作面来压频繁,压架事故频繁发生,给生产带来了严重的影响,对井下员工生产过程中的安全造成了巨大隐患,为了减少压架事故发生,保障工作面安全生产,通过理论分析探讨,并经过实践探索,终于找到了有效的控制特厚煤层综放工作面压架事故发生的方法,不仅保证了综放工作面顶煤回收率,实现了绿色开采,减少了资源的浪费,而且有效提高了工作面安全系数,为实现安全、高产、高效矿井作出了贡献。     

高位钻孔对特厚煤层瓦斯抽放效果考察及分析

本文阐述了高位钻孔抽放的基本原理和特点,利用数值模拟分析了采动影响下的特厚煤层上覆顶板岩层裂隙分布特征,并通过水帘煤矿3801综放工作面的高位钻孔抽放实验,对比论证了高位钻孔抽放的可行性,为特厚煤层的安全高效开采提供了保障。     

特厚煤层回采巷道顶板变形特征及控制技术

为了解决特厚煤层回采巷道顶板变形严重、支护困难等问题,通过现场观测和理论分析得出特厚煤层回采巷道变形因素及其特征,并利用FLAC3D数值模拟软件分析了在原支护和高强恒阻让压锚网索联合支护2种护巷方式下巷道围岩变形情况.研究结果表明:含软弱夹层的特厚煤层回采巷道自稳时间短,变形速度快,顶板破碎严重,塑性区破坏范围较大,巷道顶板整体变形明显;高强恒阻让压锚网索支护系统能够适应围岩高应力的特点,遏制顶板过度变形破坏,满足该地质条件下巷道顶板大变形的趋势.工程实践表明,高强恒阻让压锚网索支护时巷道顶板最大下沉量为206 mm,并且现场未出现锚杆(索)破断失效的情况,支护结构能够满足巷道顶板变形特征,保障综放工作面的安全高效生产.研究结果可为类似条件下的巷道顶板控制提供参考.     

急倾斜特厚煤层顶板非对称平顶型拱结构对比分析

急倾斜特厚煤层(倾角大于45°)水平分段综放开采与缓倾斜煤层综放开采后的悬空顶板在赋存状态和受力环境上均存在明显差异,导致2种情况下顶板失稳垮落后所形成的顶板结构区别较大。以乌鲁木齐矿区急倾斜特厚煤层顶板结构演化规律为研究目标,采用理论分析、数值计算和现场监测等综合方法,揭示急倾斜特厚煤层非对称平顶型拱结构随煤岩层赋存角度变化的演化规律。结果表明:急倾斜特厚煤层顶板垮落后能够形成平顶型拱结构,并且随煤层倾角增大,非对称平顶型拱结构的拱高、高跨比和半拱跨度比均减小,拱顶位置向地表浅部方向移动,顶板垮落范围和垮落岩体的体积减小,支架承受载荷降低。     

赵各庄矿深部大倾角综放工作面矿压显现规律研究

基于赵各庄矿3237综放工作面矿压观测结果,重点研究了深部大倾角综放工作面的矿压显现规律和上覆围岩运移规律。研究结果表明:工作面初次来压步距为16～18 m,增载系数为1.47～2.33;周期来压步距为11～13 m,增载系数为1.15～1.36,属于来压不明显工作面;支架前柱工作阻力普遍大于后柱,约为2倍的关系;顶煤和顶板的始动位置超前于煤壁,煤壁前方的顶煤与顶板均出现不同程度的水平和垂直位移量。     

布尔台4-2煤综放工作面矿压显现及防控技术

为了进一步研究厚硬顶板临空巷道强矿压显现规律,以神东布尔台42107综放工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方式,系统研究了42107综放工作面超前段矿压显现规律,并提出了"超前支架+顶板补强+煤帮补强+水力压裂"的具体防护措施,结果表明:42107综放工作面顶板周期来压步距变化范围为17.3～3...