大倾角“三软”煤层工作面支护设计的研究

依据现场实测结果和大倾角“三软”煤层工作面开采的特点,建立了对支护设计影响较大的围岩不同力学结构模型。在此基础上,分析了大倾角“三软”煤层工作面矿压显现特征及其对工作面支护的影响,提出了工作面支护设计的原则和方法。     

大倾角煤层长壁开采矸石滑移充填效应分析

为研究大倾角煤层开采过程中矸石滑移充填对工作面矿压的影响机理,建立了大倾角煤层开采工作面下部矸石充填力学模型,并对新疆焦煤集团25112工作面展开了物理相似模拟实验和现场矿压监测。得到了大倾角煤层开采工作面岩梁剪切力、弯矩分布和两端支座反力的表达式,以及25112工作面矸石滑移充填特征和工作面不同区域支架载荷分布。结果表明,矸石滑移充填具有非均匀性,工作面矿压现象具有分区域性,来压时间具有时序性。由于受矸石的充填效应影响,大倾角煤层开采工作面充填区与近水平煤层开采相比,顶板岩梁的剪切力、弯矩都有所变小,工作面下部的矿压显现缓和于工作面中上部,来压时间滞后中、上部工作面。随着工作面沿倾向向上充填程度的逐步减弱,工作面矿压将增大,增大支架的支撑力可减缓工作面煤体(壁),顶板的受力状态,利于工作面的顶板管理。     

长沟峪煤矿大倾角中厚煤层变薄带的顶板压力

大倾角煤层开采后,受采空区冒落矸石下滑充填的影响,特别是工作面中部煤层变薄带的影响,工作面顶板岩层的变形、破坏和运动形式不同于其他煤层。以长沟峪大倾角煤层变薄带顶板压力观测数据为基础,结合计算机模拟方法,分析该煤层顶板压力特点。数值模拟与实测分析均显示工作面煤层变薄带下部顶板压力大。这为相近条件下采煤工作面顶板支护设计提供了技术指导。     

大倾角厚煤层综放工作面矿压显现规律实测研究

大倾角煤层易受剧烈地壳运动的影响,其煤层顶底板遭受破坏的程度比缓倾斜煤层要大。采用现场实测的研究方法,对大倾角厚煤层综放工作面矿压显现规律进行实测研究,为进一步理论分析提供实践资料,并为指导工作面支架选型及安全生产提供依据。     

大采深、大倾角煤层综采矿压显现规律研究

开滦矿业集团赵各庄矿的开采深度达1 000 m,煤层倾角达36,°大采深和大倾角的共同影响下,工作面表现出复杂的矿压显现规律。采用现场观测了工作面顺槽变形和工作面支架受力,采用数值模拟对大采深、大倾角综采的矿压显现规律进行模拟研究,得出了了一些初步的结论。经过工业性试验,认为在采取一定的措施后,大采深、大倾角条件下的煤层综采完全可行,可以取得较好的技术经济效益。     

大倾角煤层开采的特点及安全防护技术

从煤炭资源的分布来看,我国大倾角煤层储量大约占煤炭总储量的14.05%,对大倾角煤层的开采在我国越来越受到重视。本文首先介绍了大倾角煤层开采的特点,然后详细介绍了大倾角采煤工作面的管理难点与安全防护。     

大倾角煤层开采覆岩应力场形成及演化特征

针对大倾角煤层走向长壁工作面开采矿压显现和围岩破断活动的复杂性.基于对不同类型大倾角煤层走向长壁工作面开采数值计算分析,开展了大倾角煤层走向长壁开采覆岩应力场形成与演化研究.结果表明:大倾角煤层开采围岩内发生应力重新分布,应力传递路线发生偏移形成三维空间应力拱壳,其演化形态可由判别系数确定,随着工作面推进,应力拱壳逐渐向外围岩层扩展,且非对称特性显现程度增加,沿煤层走向应力拱扁平率逐渐增大,沿煤层倾向应力拱扁平率逐渐减小,且应力拱最大高度位置不断向回风巷道一侧偏移.以上研究结果为大倾角煤层安全高效开采提供了理论依据.     

大倾角近距离煤层开采覆岩运移及顶板破坏特征

大倾角近距离煤层采场的矿压显现规律较大倾角单一煤层长壁采场更为复杂,需进行深入的研究。以2130煤矿4#煤和5#煤近距离大倾角煤层开采为背景,采用物理相似材料模拟实验、数值计算、理论分析和现场试验相结合的研究方法,系统研究了大倾角近距离煤层采场的覆岩运移及顶板破坏特征。结果表明,大倾角近距离煤层的连续开采,影响采场的覆岩垮落规律、围岩应力分布、顶底板变形破坏特征;近距离煤层两工作面不同的位置关系导致下煤层工作面顶板形成不同的力学结构、发生不同的变形破坏及位移,影响下层煤开采的矿压显现; 25221工作面的基本顶岩梁首先于上端处发生破断,并在之后的运移中于中部再次发生破断,影响了工作面支架载荷与稳定性,使工作面支架呈现出倾斜中部受载较大、下部次之、上部最小和中下部支架受载稳定、中上部受载多变的非对称特征。研究结果可为大倾角近距离煤层开采提供理论依据,并为2130煤矿的后续开采提供参考。     

不同煤层倾角条件下区段煤柱应力分布数值模拟研究

针对平煤集团十三矿煤层倾角变化大,回采巷道支护困难等问题,通过岩石力学参数测试分别模拟煤层埋深300m、500m、800m和倾角0°、25°、30°情况下区段工作面侧向压力分布规律和区段煤柱受力情况,并对12020区段运输平巷（下巷）实体煤侧的应力及围岩变形监测、。研究结果表明：随煤层倾角增大下区段运输巷与上区段回风巷两侧应力承非对称分布,采场顶板应力分布也是高度不均匀、不对称的,侧向水平应力峰值随煤层倾角增大而增大,且工作面后方增加幅大于工作面前方;峰值位置随煤层倾角增大而逐渐靠近煤壁。煤层倾角加大时,应力明显偏向下区段运输巷,使得下区段运输巷顶部出现明显应力集中,随着煤层倾角的增大,这种差异有扩大的趋势。数值分析结果和现场抽采参数分析结果基本吻合,对区段煤柱优化和巷道安全支护具有重要意义。     

倾斜煤层冲击地压危险状况的数值模拟研究

利用ANSYS分别模拟了煤层倾角为10°、20°、30°、40°、50°、60°的采区工作面,探讨了煤层倾角对冲击地压危险状态评定的影响,为一定地质条件下,错动煤层的冲击危险评定提供了一定的理论指导。     

煤层开采自燃危险性预先分析研究

在现场实际调研和理论分析的基础上,从安全系统工程的角度,提出煤层开采自燃危险性预先分析概念和基本框架,认为煤自燃倾向性、煤层厚度、倾角、煤的坚固性系数、采煤工作面（Ｕ型）供风量、采煤率、推进度７个指标是构成衡量煤层开采自燃危险性的一组有效指标。自燃危险性预先分析过程由计算机实现简单而实用。该方法可在矿井设计阶段（或生产时期）对煤层开采的自燃危险性程度进行预先分析和评估,初步的应用表明,本方法具有一定的实用性。     

薄煤层普采工作面顶板动态及其控制

依据现场实测结果和薄煤层普采工体面开采的实践,分析了薄煤层普采工体面顶板矿压显现规律,提出的薄煤层普采工作面顶板管理方法保证了碱场2下/东一、二回采工作面的安全开采。     

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。     

近距易燃煤层采空区残煤综放复采技术矿压显现研究

利用矿压显现理论,对白家庄矿业公司39713工作面近距易燃煤层采空区残煤综放复采技术矿压显现进行分析,重点研究了工作面及两巷超前支护段矿山压力显现,为类似工作面及矿井开采提供实践经验及理论总结,以达到安全回采的目的。     

高承压水体上开采底板岩层变形特征研究

在承压水体上开采时,煤层底板突水过程是一个复杂的非平衡、非线性的演化过程。结合朱庄煤矿3629工作面实例,利用理论分析、相似材料模拟研究方法探讨了高承压水体上开采底板变形规律,解析煤层底板隔水层在采动矿压及底板含水层水压的复合作用下的破坏深度、应力传播特征、底板突水极限压力,并将解析解应用于朱庄煤矿3629工作面底板突水预测的实际工程中,取得较好的实际应用效果。     

大采高放顶煤工作面矿压显现规律及围岩控制研究

通过对大采高放顶煤工作面进行矿压规律实测,研究大采高综放条件下上覆岩层结构及运动特征,掌握工作面的初次来压、周期来压规律,探讨支架-围岩关系及优化液压支架选型。本文以理论分析为基础,并以某矿一号井大采高综放面为例,总结了大采高综放面矿压显现规律。     

梨园河煤矿综采工作面矿压显现观测

综采工作面矿压显现观测对煤矿安全高效生产具有重要的指导意义.该文通过对梨园河煤矿22111综采工作面在开采过程中顶板及围岩移动规律的观测研究,掌握了22111综采工作面的初次来压和周期来压步距、工作面支架支护强度、围岩破坏活动过程中煤壁应力变化大小和应力影响范围.     

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。     

近水平远距离下保护层开采卸压范围

为了确定晋城矿区保护层开采的卸压保护范围,采用相似模拟、现场实测的方法,研究了保护层开采过程中被保护层的竖向变形规律,得出了保护层开采的有效卸压范围,为相似条件下保护层开采及被保护层巷道布置提供依据。研究表明:保护层开采后,被保护层煤体出现明显的竖向变形,沿工作面推进方向上依次分为压缩区、膨胀区、卸压膨胀区、膨胀区、压缩区;沿煤层上山方向的有效卸压保护角为81.6°,下山方向的有效卸压保护角为79°,走向有效卸压保护角为67.7°;在工作面后方37 m以远,3#煤体膨胀逐渐趋于稳定膨胀值为93 mm,膨胀率为1.55%,煤体卸压充分。