缓倾斜厚煤层下分层采面支护物受载的研究

我国是世界上煤炭储量较多的国家之一,也是煤层赋存条件十分复杂的国家。我国煤层厚度大于3.5米的占43.17％;倾角小于15°的占80.38％;顶板破碎的占50％左右。三十年来,我国开采缓倾斜厚煤层,除顶板极坚硬外,多用倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法。对于该法,虽经不断改进、完善,不但在第一分层(以下简称上分层),而且在第二、第三、……分层(以下简称下分层)实现了一般机械化采煤,也实现了综合机械化采煤,可是,至今下分层采面所用单体支架都是延用适于上分层采面的支架,从未依据下分层采面矿压特点单独为其设计过支架。至于液压自移支架更是如此,先是延用适于上分层     

长臂充填开采上覆岩层移动规律数值模拟

针对王河煤矿10903工作面在开采过程中引起地表下沉问题,用RFPA2D软件对不同弹性模量充填材料下的充填开采和全部垮落开采进行数值模拟,模拟了全部垮落法开采时岩层破坏和裂隙分布情况,全部垮落法随工作面推进关键层及地表下沉情况;不同弹性模量充填材料下的充填开采随工作面推进关键层及地表下沉情况.结果表明：全部垮落法开采会引起地表的塌陷,而充填法能有效控制关键层弯曲下沉量和地表沉陷.充填体弹性模量从1 GPa增加到5 GPa时,工作面前方垂直应力集中程度逐渐降低,关键层下沉量逐渐减小,最大下沉量从510 mm 减小至285 mm.最后通过地表沉陷观测验证了充填材料配比和数值模拟计算的合理性.     

水力采煤在松软煤层中的应用

针对六盘水市钟山区第四煤矿在松软煤层未形成再生顶板,采用炮采、手镐等传统采煤工艺开采厚煤层下分层有困难的情况下,通过技术革新,改用水力采煤技术进行回采,成功地解决了支架架设不稳固、顶帮垮落问题等技术难题,大幅提高了矿井产量和工效,取得了可以借鉴的经验.     

交错式充填对采空区上覆岩层的影响

针对充填开采成本较高、条带开采煤炭采出率较低等问题,根据某矿的地质资料,运用FLAC3D软件模拟交错式充填法和垮落法开采过程中上覆岩层的应力分布、垂直位移变化情况.结果表明：当采高为1 m、煤层距地表178.8 m时,垮落法开采的采空区中部出现0～4.1 MPa的拉应力;交错式充填的采空区上部压应力为2.0 ～3.0 MPa,采空区充填区域压应力为3.0 ～4.0 MPa,应力均小于原岩应力.垮落法采空区中部上覆岩层位移最大,向两侧逐渐减小;交错式充填采空区上覆岩层的位移较小,最大下沉量为0.006 m.在降低充填成本的情况下,交错式充填法能够有效控制采空区上覆岩层应力分布和下沉量,为“三下”采煤提供理论依据.     

基于板壳理论充填开采覆岩破坏分析方法的构建

充填开采覆岩的破坏过程不同于垮落法开采,为研究充填开采覆岩“两带”的发育过程,应用板壳理论构建了分析覆岩破坏过程的力学模型和“两带”高度的计算方法,得出当等效采高的变化突破某个临界值时,“两带”高度会出现跳变.以西马煤矿1327工作面为研究实例,采用构建的力学模型和计算方法,分析得到1327工作面充填开采后的断裂带高度为12.800 m,垮落带高度为0 m.现场实测得到1327工作面的断裂带高度为10.7 m,不存在垮落带.理论分析和现场实测得到的结果吻合,可见构建的力学模型和计算方法精度较高.     

浅部煤层壁式煤柱支撑法开采大面积垮落机理

中国西部有一批获得正常经营权的小矿井。他们在采用长壁煤柱支撑法进行开采时,常发生大面积顶板垮落事故。文中结合陕北郭家湾煤矿的实例进行数值分析,研究顶板大面积垮落的机理,认为一定极限条件下在顶板作用下的支撑煤柱群产生大变形,引起顶板变形破坏并形成"六面体"。在"六面体"重压下煤柱群整体塌落,造成大面积顶板垮落。区分隔离煤柱和区内煤柱,选择合理开采参数,是防止灾变的关键。     

中国长壁开采技术现状及其在厚煤层中的应用

综述我国长壁采煤法的基本情况,重点分析长壁采煤法技术进展、长壁开采设备发展趋势和长壁开采技术在厚煤层中的应用,同时介绍了我国高产高效矿井长壁开采技术和经验。     

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。     

浅部煤层壁式煤柱支撑法开采大面积垮落机理

中国西部有一批获得正常经营权的小矿井。他们在采用长壁煤柱支撑法进行开采时，常发生大面积顶板垮落事故。文中结合陕北郭家湾煤矿的实例进行数值分析，研究顶板大面积垮落的机理，认为一定极限条件下在顶板作用下的支撑煤柱群产生大变形，引起顶板变形破坏并形成“六面体”。在“六面体”重压下煤柱群整体塌落，造成大面积顶板垮落。区分隔离煤柱和区内煤柱，选择合理开采参数，是防止灾变的关键。     

推垮型事故与复合顶板的特点及预防措施

根据近年来全国煤矿冒顶事故统计分析看，造成重大伤亡的冒顶事故多是推垮型冒顶。推垮型事故多发生在复合型顶板的采煤工作面，窑街矿区属特厚煤层，采用分层开采，下分层顶板为黄土灌浆金属网假顶，这实际上就是一种复合型顶板，因此，有必要探讨一下在复合型顶板下开采，如何预防推垮型冒顶事故。     

层间岩层厚度对上组煤的影响分析

下组煤的开采直接影响着上组煤及其顶底板的稳定性,层间岩层厚度及岩层垮落特征是能否进行上行开采的关键因素。以山西省吕梁某矿4号煤层与42采区煤层层间岩层为背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究层间岩层厚度变化对层间岩层及其垮落特征的影响,以便确定42采区上组煤层开采的可行性。结果表明:当层间岩层厚度为18.2～28.2 m时,42采区煤层位于4号煤层裂隙带,顶底板较完整,可进行上行开采,同时在4号煤层采空区边界上方出现悬空结构,上行开采时应采取底板充填、调斜工作面等措施以避免矿压灾害的发生;当层间岩层厚度为10.2 m时,42采区的煤层位于4号煤层规则垮落带与裂隙带的交界处,42采区煤层及其顶底板遭受严重破坏,不建议开采;当层间岩层厚度为10.2～18.2 m时,42采区煤层处于4号煤层裂隙带,但裂隙较发育,需采取一系列安全技术措施或延长间隔时间,方可进行开采。该研究可为类似条件下的上行开采可行性分析提供理论依据与工程参考。     

67号顶板性分析

67号是七煤集团向阳煤矿主要开采煤层,为单一煤层,较稳定。全区可采煤层倾角12￣28。。煤层厚度0.7￣1.2米。距上部65号层70米,距下部68号层25米。从第一水平看,F13断层把该层分为地观不同的两部分。下盘煤厚1￣1.2米,有0.2￣0.3米厚的黑色页岩伪顶。上盘煤厚0.7￣0.9米,局部有0.15￣0.20米厚的粉砂岩伪顶。一、矿压规律1直接顶的垮落步距直接顶的垮落步距经过几个工作面的观测,一般在24￣30米,一次垮落范围沿倾斜四十米左右,冒落厚度1.5￣2.0米。顶板初次垮落前悬露的顶板,四个边缘都受支承,所以用平板理论计算初次垮落步距。四边受支承的…     

急斜特厚煤层开采方法转变顶板垮落及防治

急斜特厚煤层的开采在中小型煤矿一直沿用大放高非机械化开采方式，造成采区回采率低下，煤损严重。由于目前的煤炭效益越来越好，许多原有的地方煤矿开始进行采煤方法的改革，其中在从房柱式开采向综放开采转变过程中出现的顶板垮落现象直接危害到工作面的安全生产。文中通过相似模拟实验对此进行了研究，得出控制顶板垮落动力灾害的关键在阶段煤柱的留设。     

胶结充填开采两端固定岩梁模型及梁式断裂分析

考虑采空区胶结体在强度形成区内对顶板的支撑载荷与距离工作面长度呈线性关系,基于垮落法两端固定梁模型,建立胶结充填开采两端固定岩梁力学模型,得到岩梁剪切力、弯矩分布和两端支座反力的表达式;提出充填开采极限跨距概念,从岩梁抗拉、抗剪强度推导出极限跨距表达式;提出充填开采工作面极限推进速度概念,并推导出其表达式。应用模型和概念公式对某矿2414工作面进行计算。研究结果表明:充填开采时,岩梁最大剪切力、弯矩位于煤壁处,与垮落法开采相比,剪切力和弯矩更小;增加支柱(架)的支撑力,可减小岩梁两端剪切力和弯矩;按抗拉和抗剪强度计算充填开采极限跨距分别为24.6 m和85.8 m,胶结体须在12.5 d内形成抵抗上覆岩层载荷的强度;岩梁剪切力和弯矩分布均为非对称性;煤壁处的支座反力、弯矩分别为采空区侧岩梁端2.28和1.49倍;充填开采有利于采空区后部沿空巷道的维护。     

大倾角伪俯斜工作面下端头支护阻力研究

大倾角走向长壁伪俯斜工作面顶板破断具有不同于真倾斜工作面的时序性和分区性,其顶板垮落充填特征极大影响了下端头支护安全性,需要针对下端头进行支护优化。采用数值计算、物理相似模拟实验、理论分析等综合方法,结合多个大倾角伪俯斜工作面实验与现场经验,分析了大倾角伪俯斜工作面顶板垮落充填规律和下端头顶板结构形成特征,建立了下端头三角板力学模型,提出了端头支架支护阻力计算公式。结果表明：大倾角伪俯斜工作面顶板垮落、滑移、充填交错发生,对采空区下部充填具有不均匀性,基本顶破断呈“U-X-O”动态演化过程,工作面下端头形成梯阶弧形三角板结构,弧形三角板传递至端头支架的载荷呈二次函数曲线分布,得到了下端头无充填时端头支架所需工作阻力计算公式。通过枣泉煤矿大倾角综放开采工程应用,确定了端头支架最小工作阻力为8 091.866 kN,选取ZTHJ11400/15.5/25型横式端头支架,保证了端头顶板结构的动态稳定,减少了端头漏冒事故,取得了良好支护效果。     

探析厚煤层开采中煤矿综采技术和装备的应用

开采厚煤层的主要方法包括:放顶煤机械化综合采煤法、分层机械化的综合采煤法和一次采全高厚煤层机械化综合采煤法。目前在我国的厚煤层开采中,采用较多的是一次采全高机械化综合采煤法。本文对厚煤层开采中煤矿综采技术和装备的应用进行了具体分析,以供参考。     

坚硬顶板煤层条带开采的采留宽度

针对坚硬厚层顶板煤层采用长壁开采容易形成大面积悬顶的问题,根据黑龙江省某矿地质条件,采用理论计算和数值模拟方法,研究了条带开采的合理采留宽度。结果表明,该矿条带开采采出宽度为30 m,煤柱留宽为21.73 m较为合理,条带煤柱稳定性较好。理论计算和数值模拟结果一致,为避免顶板大面积垮落、保护地面建筑物安全和矿井生产安全提供了依据。     

长壁工作面矸石充填开采沉陷控制效果的初步分析

在简要介绍长壁工作面矸石充填采煤原理的基础上,分析了长壁工作面矸石充填开采沉陷机理和过程,提出了矸石充填开采的有效充填厚度和等效开采厚度的概念,建立了长壁工作面矸石充填开采覆岩破坏和地表沉陷的预测模式。并结合兖州矿区某煤矿3煤采区地质采矿条件,分析研究了矸石充填开采沉陷控制的具体效果。     

基于Matlab曲线拟合的两带高度计算公式优化

 为了能够更准确地计算出煤矿开采中上覆岩层两带高度,针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中给出的垮落带和裂隙带高度计算公式计算范围较宽的问题,采用Matlab进行曲线拟合,建立了以上覆岩层强度和采厚为变量的量化计算公式,确定了其函数关系,使得计算范围的准确度提高,计算结果更可靠。本研究为单一长壁式全部垮落法开采两带高度的计算提供了更为准确的理论公式,有一定的理论意义和实用价值。     

悬移顶梁液压支架在大倾角中厚煤层中的应用

对在大倾角中厚煤层中采用XDY-ID型悬移顶梁液压支架进行走向长壁后退式开采的经验进行了总结,同时,提出了改进建议,从而解决了地质条件复杂地段大倾角中厚煤层走向长壁机械化的开采问题.