综放沿空留巷围岩控制机理

采用适于分析岩层断裂和垮落的数值分析软件UDEC建立相应的数值分析模型,分析了留巷前巷道支护形式、充填体宽度、充填方式、充填体强度和端头不放顶煤长度等对综放沿空留巷的作用和效果.研究结果表明:留巷顶板下沉是老顶回转运动与围岩变形的综合反映;充填体上方顶煤位移由老顶岩层运动引起,由浮煤和充填体压缩变形以及充填体承载前预留变形量3部分组成;留巷前巷道支护形式无法控制老顶回转量,但锚网支护巷道留巷效果比架棚巷道好;端头留设一定长度的顶煤不放,有利于老顶回转触矸后形成具有自稳能力的承栽结构.当采用综放沿空留巷时,在保证顶煤及项板稳定前提下,合理利用围岩移动规律,确定合理充填方式和充填体强度,就能保证充填体稳定,达到很好的留巷效果.     

综放工作面小煤柱留巷稳定机理探讨

深入探讨了采煤工作面的巷道围岩的稳定性变化规律及其与工作面基本顶三角块结构之间的相互影响,基于采矿应用理论,分析了综放工作面的小煤柱留巷的一些影响规律。     

厚煤层综放工作面沿空留巷锚索加强支护机理研究

针对国内某大型矿井工作面回采沿空留巷的现场条件,以板壳力学理论为指导,采用了理论分析与现场试验相结合的方法,建立了沿空巷道力学模型,设计了巷旁支护并分析效果,研究了沿空留巷围岩结构模型与支护力之间的关系.     

无煤柱沿空留巷技术在薄煤层16101工作面开采中的应用

泉上煤矿主采煤层为12下煤、16煤、17煤。12下煤厚度在1.0m~1.2m,16煤、17煤厚度均在0.6m~0.8m,断层多,地质条件复杂,万吨掘进率高。如何减少井巷工程的施工量,提高巷道的利用率是矿井不得不面对的新课题。沿空留巷技术是有效缓解采掘紧张关系,减少煤柱损失,提高资源利用的有效途径。     

倾斜煤层沿空留巷力学模型分析

倾斜煤层走向长壁开采沿空留巷,可以采用区段上行式留风巷方案或区段下行式留机巷方案.为了研究二者顶板活动的差异,利用叠加连续层板模型和顶板载荷条带分割法,考虑煤层倾角的影响,得出了相应条件下的巷旁支护阻力计算公式.对比分析表明,巷旁支护所需支护阻力留机巷时比留风巷时大;采用风巷留巷,巷旁支护阻力随煤层倾角α增大而减小;采用机巷沿空留巷,巷旁支护阻力随煤层倾角α增大而增大,但当α大于采空区冒落矸石自然安息角时,考虑矸石堆积支撑作用,有利于降低巷旁支护阻力.研究结果为倾斜煤层沿空留巷时区段开采顺序的选择提供一定参考依据.     

综放面沿空掘巷窄煤柱宽度及巷道支护参数研究

针对淮南新区13#煤层,应用FLAC软件模拟综放面沿空掘巷留设不同宽度煤柱时围岩位移量的大小,并结合"软"、"中硬偏软"两个具有代表性的煤巷进行的工业性试验,进一步总结出这类煤层综放面沿空掘巷时需留设的最佳煤柱宽度及特殊的支护手段,对这类巷道的锚杆支护技术有参考价值.     

煤柱宽度对综放回采巷道围岩破坏场影响分析

为了研究综放回采巷道围岩破坏场随护巷煤柱宽度变化的特征,采用计算机数值模拟（FLAC3D）对不同煤柱宽度综放回采巷道围岩破坏进行了研究。结果表明：不同宽度煤柱的巷道围岩在回采期间破坏有很大差异,极窄小煤柱完全破坏,中等煤柱压应力较高,较大宽度煤柱内存在弹性区,但造成的煤炭损失大：巷帮实煤体的破坏主要以剪切破坏为主,而煤柱的破坏则主要是剪切、拉伸复合破坏。合理的护巷煤柱宽度应大于保证煤柱不被压垮、不发生裂隙向采空区漏风、诱发自燃的最小煤柱尺寸,同时最大煤柱宽度应避免煤柱承受较高应力而失去稳定性。     

沿空留巷围岩结构灾变系统及控制力学模型研究

运用实用矿山压力控制理论建立了沿空留巷开采灾害系统模型,提出了无煤柱沿空留巷大、小结构理论,修正了内应力场范围计算方法,建立了给定变形、限定变形2种留巷结构力学模型.研究表明:沿空留巷巷道围岩大结构是指应力拱内岩梁,小结构是指巷旁充填体、顶煤、煤帮、直接顶、底板等锚固结构,二者力源来源于应力拱内岩层,其中巷旁充填体力源为裂断拱内裂断岩梁,煤帮力源来源于应力拱内岩梁作用;内应力场范围是传统范围求解的1.4倍;沿空留巷限定变形状态承载体承担起大结构内覆岩运动产生的作用载荷,对巷道进行支承保护作用;给定变形状态承载体(护巷煤柱或充填体)不承担大结构内覆岩运动产生的作用载荷,仅承担支承范围内直接顶载荷,并对巷道进行密封保护、隔绝采空区作用.     

煤柱宽度对综放面围岩应力分布规律影响

护巷煤柱宽度及巷道相对工作面位置的不同,将引起巷道围岩应力重新分布和岩层移动的差异,对回采巷道稳定性及其维护有重要影响. 以谢桥煤矿1151(3)综放面地质技术条件为背景,采用计算机数值模拟并结合现场实测研究,揭示了煤柱宽度变化对综放面围岩应力分布及变化规律的影响.研究表明,综放回采巷道护巷煤柱宽度的变化,不仅使煤柱内应力分布规律不同,而且使得相邻工作面煤体内应力分布规律也不同,二者应力分布随煤柱宽度变化而转移;巷道维护状态是工作面煤层和煤柱内应力场共同作用的结果,护巷煤柱的合理宽度应小于巷帮实体煤内应力向煤柱内转移的临界宽度.     

老顶给定变形下综放沿空掘巷合理定位分析

通过现场观测和理论分析认为,综放工作面采空侧煤体受到老顶以给定变形作用,在煤体边缘形成一定宽度的塑性区.塑性区的宽度与老顶的活动规律、煤层和直接顶的厚度、力学特性有关,运用模尔库仑准则建立了计算塑性区宽度的力学模型,提出了综放沿空掘巷的定位方法,并用于工程实践.图4,表1,参6.     

综放沿空巷道小煤柱合理宽度确定

采用现场实测、FLAC3D数值模拟及理论计算的综合研究方法,对综放采场沿空掘巷的合理布置进行了深入研究。通过对机巷下侧煤体沿倾向应力测试,获得煤体沿倾向应力变化规律;同时采用FLAC3D数值软件分析了不同煤柱宽度(3,5,7,10,15和20m)的应力场、位移场及破坏场特征,获得不同煤柱宽度时巷道力学特征;在现场实测及数值模拟成果基础上,通过计算,得出了区段煤柱的合理尺寸。工程实践表明,该方法确定的煤柱尺寸科学、可靠,为综放回采巷道的合理布置及护巷煤柱参数的合理确定提供了科学依据。     

综放工作面回采巷道围岩变形阶段确定方法

为分析综放工作面前方巷道变形特征,以河林煤矿j7401综放工作面为研究对象,采用理论分析和现场实测方法进行深入研究。根据超前支承压力的分布曲线,定义了工作面前方巷道的3个变形阶段,分别为急速变形阶段、减速变形阶段和稳定变形阶段。急速变形阶段和减速变形阶段的分界点是超前支承压力和原岩应力的交点,减速变形阶段和稳定变形阶段的分界点是超前支承压力的峰值点。对j7401工作面开采过程中的超前支承压力和巷道变形分别进行观测,并采用最小二乘拟合方法分析整理观测数据。根据超前支承压力观测数据对巷道围岩变形阶段进行划分,急速变形阶段和减速变形阶段的分界点位于工作面前方8.1m,减速变形阶段和稳定变形阶段的分界点是工作面前方19.8m。根据巷道变形观测数据划分变形阶段,急速变形阶段和减速变形阶段的分界点位于工作面前方8.9m,减速变形阶段和稳定变形阶段的分界点是工作面前方20.1m。该划分方法的两个误差分别为0.8m和0.3m,证明根据超前支承压力划分巷道围岩变形阶段的方法可行,精度较高。     

综放开采大开间抗变形农房结构的试验研究

对综放开采条件下抗变形农房结构中的钢筋计应力进行了分析,指出处于受拉区的房屋比处于受压区的房屋受力要大些,建筑物基础是最大的受力部位等规律;对综放开采条件下抗变形农房中的压力盒反力进行了分析,指出地基反力在采动活跃期发生剧烈的变化,在采动影响结束后,地基反力发生重分布的特点.通过潞安矿务局五阳煤矿的现场试验证明,采取抗变形措施的大开间新型农房结构,经受了综放开采的大变形影响,农房得到了有效保护.图8,参4.     

高瓦斯厚煤层综放工作面合理长度的确定

为了解决高瓦斯厚煤层综放开采合理工作面长度的确定问题,采用理论分析和现场实验的方法,在对高瓦斯厚煤层综放工作面长度的多种因素分析的基础上,对以工作面通风能力校核工作面长度的经验公式进行了比较分析,提出了适合综放开采的以工作面通风能力确定工作面长度的校核公式。并结合鹤壁四矿瓦斯赋存及涌出特点,计算得出了适合鹤壁四矿满足通风能力要求的合理工作面长度。该成果对高瓦斯厚煤层安全高效开采具有一定的参考价值和指导意义。     

含气顶煤冒落影响因素主次性灰色关联研究

以巷道放项煤采煤法的特征及含气煤层层裂理论为基础提出了9个影响项煤冒落的因素;用工效表征顶煤冒落性,借助灰色理论中的关联分析方法,研究了各种因素对顶煤冒落性的影响程度;结论表明因素的重要程度依次为瓦斯含量、采深、煤层厚度、直接项、倾角、坚固性系数、老项、底板、夹矸系数;坚固性系数的影响受气体场作用而减小;这些结论为进一步研究巷道放顶煤采煤法顶煤冒落判据以及对策奠定了理论基础.表3,参9.     

复杂煤层群开采条件下沿空掘巷 合理煤柱宽度的确定

以山脚树矿22155工作面为工程背景,根据该工作面的工程地质情况及煤层群上下工作面开采关系,采用数值分析的方法计算得出22153采空区边缘煤体内部应力集中系数,并依据弹塑性力学理论,提出合理煤柱宽度的计算公式.研究结果表明：通过极限平衡理论计算得到的巷道侧塑性区宽度较直接采用锚杆支护长度更合理;对于复杂煤层群开采条件下,应力集中系数可采用数值分析的方法获取;运用该方法所计算的复杂煤层群开采条件下煤柱宽度经过现场实践检验是科学、合理的.     

高产高效综放工艺参数优化分析

在对割煤工序和放煤工序详细分析的基础上,提出了通过优化采煤机割煤速度实现优化综放采场采放工艺参数的新方法.认为采煤机合理切割速度是联系综放采场各工序的桥梁,只要输入煤层条件与装备条件,便可确定最优工艺参数,优化结果充分体现了主观因素与客观条件的有机统一.通过对兖矿集团兴隆庄煤矿5318综放面工艺参数优化,实现了日产平均1.2万t,年产426万t的全国高产高效生产水平.图3,表2,参5.     

综放工作面采支速度比的可靠性分析

从可靠性的角度,应用强度分布和应力分布的干涉理论,对综放工作面移架—割煤系统的可靠性进行了较为详细的分析,并建立了相应的联结方程,得到了采支速度比的计算公式.计算结果表明,采支速度比随系统可靠度的变化可分为3个明显不同的范围,不同类型的工作面应按照不同的可靠度要求选取相应的数值.对于高产高效综放面,采支速度比应在1.30～1.50范围内选取;对超长综放面,采支速度比应在1.50～1.80范围内选取.图2,表2,参6.