工作面顶板二次断裂的研究

本文通过对现场工作面来压所进行的预测预报所观测到的工作面顶板二次断裂现象进行分析,建立了工作面项板三次断裂的力学模型,研究表明对于各种不同的顶板三次断裂均有可能发生,它与顶板上覆岩层的变形特性和煤体或直接顶的变形特性有关并且提出通过提高工作面支架阻力是难以控制顶板二次断裂发生的,同时指出对于三次断裂不是控制其位置而在于采取安全措施通过三次断裂区域。图4,袁2,参3。     

坚硬顶板断裂释放能量及其对煤层扰动影响研究

估算和评价坚硬顶板断裂对采煤工作面煤壁稳定性的影响,是煤矿开采中亟需研究解决的课题。引用坚硬顶板断裂震源函数,获得坚硬顶板断裂应力波速度时程曲线,估算顶板断裂震源能量,分析顶板厚度及顶板强度的影响特征;在FLAC^3D数值模型中设置结构面,模拟基本顶破断及下方直接顶受迫断裂,在此基础上引入顶板断裂应力波速度时程曲线,从扰动能量角度对采煤工作面煤壁稳定性进行动力学模拟分析。研究结果表明：顶板断裂震源应力波主要受断裂顶板厚度和顶板强度的影响,且随着断裂顶板厚度和强度的增大,应力波最大振幅增大、震源释放能量增加;坚硬顶板断裂对下方采煤工作面的影响主要集中在煤壁前方0～6 m,特别是0～2 m范围内。回归出了断裂震源能量对煤壁前方0～2 m范围扰动能量传递率表达式。分析表明,断裂扰动后煤壁前方发生岩爆的剧烈程度等级增加,且扰动后煤壁前方极限平衡区能量增幅达26%～32%,易发生煤壁失稳甚至冲击性破坏。     

大采高工作面覆岩运动与煤壁片帮规律

为探究大采高工作面顶板运动规律及煤壁破坏机理,建立3种不同采高的UDEC数值模型,分析采高和支架护帮板位置对顶板垮落步距、形态及煤壁破坏深度的影响,建立煤壁滑移破坏力学模型。研究结果表明：初次来压步距受采高的影响较小,均为45 m,周期来压步距随着采高的增大而减小;大采高工作面由于垮落矸石无法充满采空区,顶板易形成悬臂梁结构;采高增大会增大煤壁片帮的风险。计算得出了大采高工作面煤壁能承受的最大顶板压力,给出了煤壁滑移破坏判据。通过建立不同护帮板位置的数值模型,确定了8.8 m大采高工作面的护帮板最佳支护位置。提出了增加护帮板水平推力和支护面积的煤壁控制方法,现场应用该方法使煤壁稳定性得到了有效提升。     

浅析炮采放顶煤的工艺与支护

本文主要对炮采放顶煤的注水、破煤、装煤、运煤、支护和回柱放顶、放煤等工艺作了简单地介绍。另外。本文还介绍了炮采工作面破碎顶板、煤壁片帮、托顶煤或留底煤、托伪顶或松软破碎顶板的支护等问题。     

高档工作面机道顶板管理

纵观我国煤矿顶板事故约80%发生在采场,据近十年国统配煤矿30多起采场顶板事故分析,在采场区域内煤壁占35%,控顶区20%,放顶线占45%。现场实践表明,高档工作面前排(第一排)柱到煤壁区域是不稳定顶板支护的重点,只有采煤机过后该区域顶板得到及时有效支     

改善支撑式液压支架控制破碎顶板的途径

本文根据有关工作面矿压研究成果,建立了采场支护系统的顶板结构摸型。通过力学计算及分析,得出了支架总工作阻力作用点移向工作面煤壁可以改善支架对破碎顶板的控制。提出了一些改善支撑式液压支架控制破碎顶板的具体途径,通过分析得出了合理的支护参数。     

综放沿空煤巷基本顶断裂位置研究

针对综放沿空煤巷基本顶倾向断裂位置难以精准实测问题,本文以昌恒煤矿9102综放工作面为研究背景,基于Winkler地基梁沿空巷道顶板破断力学模型,推导得出基本顶弯矩分布规律和最大弯矩迁移特征,为综放窄煤柱合理布留、支护科学设计及沿空掘巷稳定控制提供了理论基础。现场采用钻孔窥视方法实测基本顶断裂位置,结果表明:9102沿空煤巷基本顶实际断裂位置与最大弯矩理论分析结果相吻合,为类似地质条件基本顶破断位置探测提供借鉴。     

大倾角放顶煤采场围岩应力分布模拟及其特征分析

为研究大倾角放顶煤采场围岩应力分布特征,以唐山矿0291工作面为背景,基于弹塑性极限平衡理论分析了大倾角放顶煤采场围岩应力分布特征;根据工作面赋存条件,采用FLAC3D软件模拟了工作面推进至不同位置处的围岩应力变化。研究结果表明：大倾角放顶煤采场围岩应力分布特征理论表现为塑性区支承压力与其距煤壁距离成正相关,峰值为KγH,0291工作面应力峰值点位于工作面煤壁前方10 m左右位置处;工作面顶煤与顶板会发生较大范围的塑性破坏,上覆岩层破坏范围约为60 m,期间顶煤会发生多次压剪破坏,使得顶煤破坏程度升高,粒度减小,具有较好的冒放性。     

小保当矿2~(-2)煤大采高综采面支架工作阻力确定

小保当矿2-2煤层部分区域拟采用7.5 m大采高综采面,在我国尚属首例。通过相似材料模拟实验,对工作面开采进行了研究,结果表明:覆岩中坚硬岩层形成的"悬臂梁"与"砌体梁"动态结构交替出现,造成顶板大小周期来压现象,工作面来压频繁剧烈,平均周期来压步距为17.72 m,支承压力峰值出现在距煤壁12~24 m位置处,煤壁压剪破坏区范围增大、破坏程度加剧,易片帮,覆岩运动最终波及至地表。综合计算分析和实验结论得出,支架选用5.15 m×2.05m,工作阻力22 000 k N(压强为2.08 MPa)的两柱掩护式支架进行支护,可以满足安全生产要求。研究结果对小保当煤矿开采具有指导作用,对相似矿井具有借鉴意义。     

基于覆岩破断特征的极薄煤层工作面支架工作阻力确定

延安子长矿区极薄煤层分布广泛,因赋存煤炭为稀缺配焦煤,回采价值较高,但该矿区未有过开采极薄煤层的先例,开采过程中面临支架选型不合理的问题,且国内在该方面的研究成果较少,因此,以禾草沟二号煤矿极薄煤层综采工作面为背景,通过数值模拟、理论分析等研究了极薄煤层综采工作面顶板覆岩结构破断特征及其演化过程,建立了采场顶板岩梁断裂前后力学解析模型,获得了极薄煤层综采工作面直接顶周期破断距,确定了合理支架工作阻力。结果表明：极薄煤层工作面开采初期顶板垮落后会较快的对上覆岩层形成支撑,至顶板极限跨距后,直接顶与基本顶周期破断,且基本顶破断位置位于直接顶破断线前方,两者间存在离层空间,共同回转下沉;工作面液压支架主要受直接顶回转载荷作用,其作用载荷为3 980.89 kN,确定支架选型为ZZ4000/6.5/13D四柱支撑掩护式液压支架;现场应用后,可以有效发挥支架支护性能,满足采场围岩控制要求。研究成果为国内极薄煤层开采工作面支架选型提供了一定的参考。     

机械模拟试验台在研究支架——围岩关系中的应用

本文采用机械模拟的方法探讨采场支架—围岩的作用关系。对支架工作阻力与支承压力分布及支架工作阻力与顶板位态之间的关系进行了分析,得出支架—围岩的关系曲线,即顶板位态曲线,由双曲线和抛物线两部分组成。用“机械模拟”的方法来研究支架—围岩的作用关系是一个简单、有效的研究手段。     

采场支架与老顶总体运动间的力学关系

本文在模拟研究与实践的基础上提出了老顶多岩梁组成时的结构力学模型,深入研究了支架与老顶总体间的相互作用关系,建立起在对老顶上位岩梁采取“给定变形”方案时、反映支架与老顶总体间力学关系的方程式,揭示了进行采场支护设计的基本原则。     

老顶周期断裂及顶板来压预报

本文建立了老顶周期断裂前后的弹性基础梁模型,分析了老顶断裂位置及其在采场前方的矿压显现。研究表明,老顶通常在煤壁前方断裂,断裂时煤体上出现“压缩—反弹—压缩”三个区域,利用相应的显现可成功预报顶板来压。文中讨论了有关因素对断裂位置及显现的影响。     

老顶运动状态与下位直接顶断裂位置的关系

本文通过分析老顶与直接顶间作用力大小和分布,研究了老顶运动状态对直接顶断裂位置的影响,提出“Q-判据”,为进一步研究控制直接顶断裂位置提供依据。     

顶板来压后工作面端头顶板的结构形式、稳定性及支护措施

本文在相似材料模拟实验及现场观察的基础上,就客观上存在的端头顶板结构——弧三角形悬板,运用板的极限分析方法,分析了它的稳定性,明确指出:在能够形成这一端头结构的采场条件下,端头顶板的稳定性好于工作面内的顶板,对于合理地进行顶板支护具有指导意义。     

长壁工作面顶板变形失稳的突变模式

本文借助突变理论这一现代数学工具分析了煤矿长壁工作面顶板变形失稳的初始条件，井推倒了变形失稳的分叉集。指出了顶板不发生大面积来压的条件，这对于判断预防顶板大面积来压具有现实意义。图６，参４。     

厚煤层放顶煤长壁工作面矿压研究

本文在分别采用长顶梁及短顶梁两种掩护支架的两个工作面开采试验的基础上对厚约6m的长壁放顶煤回采时上覆岩层及顶煤活动规律,支架受载及合理架型作出分析,认为放顶煤工作面支架截荷并不高于类似条件下小采高的分层工作面。长顶梁支架适用于顶煤较硬的条件,若采用超前工作面平行煤壁深孔注水可降低煤体强度,增加顶煤放出率。试验中观测到上覆竖硬岩层超前工作面断裂迫使顶煤于工作面前8m处就开始产生斜向断裂裂缝,并逐渐扩展,加密而降低其刚度。因此,放顶煤工作面支架实际处于工作面前方煤体及后方岩石支承的上覆台阶错动的平衡岩石块梁结构的掩护下,其截荷主要为顶煤及下覆破碎直接顶的重量。图7,表5,参3.     

采煤工作面顶板破断规律及其应力状态的研究

用弹性理论方法分析了月亮田煤矿131241作面顶板的破坏规律，并对工作面顶板的应力状态进行了数值模拟。其结果与实测资料比较吻合。     

离散元法在分析综放采场矿压中的应用

运用UDEC数值模拟程序,以不同顶煤条件下的综放开采端面顶板稳定性模拟为例,建立了数值模型、设计了计算方案、设定了力学参数;对影响综放开采端面项板稳定性的因素进行了分析;并给出了极限端面距的定义,分析了其影响因素,根据模拟条件计算出不同项煤条件下的值;最后提出了不同顶煤条件下端面顶板稳定性的控制原则和确定了不同项煤条件下的支架工作阻力,并通过实际得到验证.图5,表4,参6.     

峰峰矿区大煤煤层综采自移支架选型研究

本文通过羊渠河煤矿6280综采工作面井下矿压观测,在全面分析了采场顶板活动规律及已选用的ZY—35_B型支撑掩护式自移支架控顶效果的基础上,提出了峰峰矿区大煤煤层机械化开采过程中综采自移支架选型的依据和要求。