放顶煤开采煤体裂隙演化规律实验研究

运用ＭＳＳ－３００型真三轴压力试验机对忻州窑矿放顶煤工作面的大煤样试件进行了压裂实验研究,运用分形理论探讨了煤样的裂隙演化规律,为研究放顶煤工作面顶煤的破裂演化规律及采用人工弱化顶煤措施提供了必要的理论依据。探讨了放顶煤采场有关数值计算中力学参数合理选取的新途径。     

含厚夹矸煤层的综放开采

以现场实测资料为基础，采用实验研究和理论研究相结合的方式对开滦范各庄矿含厚夹矸煤层的放顶煤开采进行了研究分析。主要以实验室相似模拟实验为主，对含夹矸复杂结构厚煤层中的2429S综放工作面含夹矸顶煤的冒放性、放煤工艺及放出规律、夹矸层极限厚度的确定等问题进行了论述，并指出了含夹矸顶煤的活动规律和放顶煤开采的技术措施。     

大倾角炮采工作面放顶煤开采的探索与实践

在1494米大倾角工作面实施了采面后部放顶煤开采技术,初步掌握了顶煤及顶板活动规律,通过实践,摸索出了三轮均匀沉降放顶煤法,提高了回采效率和资源回收率,取得了可观的经济效益。     

矿井急倾斜煤层开采实践

我国急倾斜煤层分布广泛,其地质条件大多数比较复杂,经过长期的勘探和开采,对现有生产矿井中的急倾斜煤层的赋存特征已有相当的了解,急倾斜煤层的开采方法与煤层埋藏的地质条件有密切关系。开采急倾斜煤层的煤矿存在水害威胁、瓦斯、自然发火等重大安全生产隐患。为了保证急倾斜煤层综放工作面安全开采,加强回采工艺各环节管理,防止溃水溃泥、瓦斯增大等带来的不安全隐患。通过改革综采支架和开采技术管理,增强综放工作面安全开采。回采实践证明,急倾斜煤层开采管理方法保证了梅河煤矿四井多个综放工作面的顺利安全回采,创造了巨大效益。至今在梅河煤矿四井急倾斜煤层综放开采经历了25年,有较成熟的开采经验。为类似矿井开采提供了宝贵的管理经验。     

急倾斜煤层开采解放层相似模拟实验

针对京煤集团木城涧矿，大台井地质条件与煤的赋存状况，通过相似模拟实验方法，讨论急倾斜煤层开采解放层的可行性。通过观测煤岩失效过程，了解冲击地压的发生规律，裂隙带发生、发展过程和解放范围，为安全回采提供科学依据。通过研究先回采11槽煤对12槽煤的解放效果，为后续的局部反程序开采作为防治冲击地压的一项措施奠定理论基础。     

塔山矿特厚煤层放顶煤开采顶煤运移规律及其开采工艺的研究

为在塔山矿石炭二叠纪3～5#层超厚煤层条件下的实施综放开采技术,对受火成岩穿插形成的"上软下硬"型超厚顶煤顶板的破断、运移规律进行了现场观测和分析研究。通过理论分析,建立了顶板断裂的力学模型。利用深基点观测方法,在塔山矿8104综放工作面设置矿压观测站,对工作面顶煤顶板的不同层位进行深基点观测,获得了顶煤顶板随工作面推进垮落和运移情况的数据,分析总结了该工作面顶煤顶板的活动运移规律。结果表明:塔山矿综采工作面采用"一刀一放"循环作业,两组顺序放煤的放顶煤工艺可以使工作面回收率达到85%左右,完全可以满足生产实践要求。     

急倾斜CO2突出厚煤层分层放顶煤开采防治技术分新

急倾斜CO2突出厚煤层分层放顶煤开采防治技术分析，可确切掌握自然卸压深度，将下一个工作面的安全采、放高度合理选择在自然卸压有效、安全范围之内的被解放煤层之中，为今后开采将工作面采、放高度严格控制在自然卸压有效安全范围内提供可靠的技术依据，为煤巷掘进和工作面的安全开采提供技术保证，确保在急倾斜CO2突出厚煤层中实行分层放顶煤开采时不发生“煤与CO2突出”事故。     

急倾斜特厚易燃煤层应用综采放顶煤开采的实践及体会

根据具体实践，介绍急倾斜特厚易燃煤层应用综采放顶开采的具体措施，对实际的工作进行指导。     

放顶煤工作面顶煤介质状态分析

本文根据现场实测、相似模拟实验和有限元计算结果,对放顶煤工作面推进过程中,顶煤移动变形规律和介质状态转化机制进行了综合分析研究;论述了顶煤介质状态转化对工作面支架的作用,不同强度顶煤在工作面控顶区上方的性态分布和放顶煤线处的垮落特点;提出了适应顶煤介质状态转变的支架结构形式及力学特性,不同顶煤条件下的放顶煤方案。     

煤层放顶煤开采设计中的部分问题探讨

放顶煤开采是目前广泛应用的采煤方法之一。介绍了3种放顶煤开采方法的优缺点,从减少端头损失、初采损失和工艺损失3个方面,探讨了提高顶煤回收率的技术措施和煤质管理时应采取的措施。     

大平煤矿采放高度对导水裂缝带高度的影响

为解决进行水下开采时,采空区上覆岩层导水裂缝带的发育高度直接影响煤矿安全生产问题。针对大平煤矿覆岩类型和开采条件,参照N1S1单一开采试采工作面煤层的赋存条件和导水裂缝带高度的观测结果,应用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,数值模拟得出了采放高度对导水裂缝带高度的影响程度,为大平煤矿单一综放开采预计导水裂缝带高度以及提高开采上限,提供重要的参考依据。     

基于UDEC的大采高覆岩破裂的模拟与分析

为了准确划分李雅庄煤矿冒落带和裂隙带的高度,采用UDEC4.0数值模拟软件对2-226工作面上覆煤岩层进行模拟,研究得到其两带高度为11~13 m和40~44 m,在采空区两侧20~30 m范围内存在较为明显的竖向破断裂隙;现场通过比较高位钻场抽采瓦斯纯量得到：高位钻场钻孔终孔层位距煤层垂高为11~23 m时抽采瓦斯效果最好,并将钻场终孔位置优化为14.7 m,现场考察结果与数值模拟结论较为吻合;研究成果为其他类似条件矿井采场及采空区瓦斯治理提供一定的依据.     

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.     

厚夹矸煤层综放开采岩层移动的相似模拟

针对综放开采技术在结构复杂煤层中应用效果不理想的情况,通过相似模拟实验研究结构复杂厚煤层综放开采时厚夹矸层、顶煤及顶板岩层的移动特征。结果表明：含厚夹矸层厚煤层顶煤冒放性较差,其位移显著增加的位置更接近于煤壁;顶煤破碎受夹矸层厚度的影响较大,夹矸层达到一定厚度,顶煤放出效果不理想,直至不能放出。开采模拟观测和实测数据分析结论基本一致。该研究为扩大放顶煤安全高效开采范围提供了参考。     

采空区覆岩采动裂隙演化过程及其分形特征研究

为了研究采空区覆岩采动裂隙形成过程中的演化规律,基于煤岩细观破裂力学特性的数值模拟方法,结合非线性的分形几何理论,研究了覆岩采动裂隙演化过程并定量地描述了其时空分布特征,结果表明：采动下覆岩不断劣化,其内部细观损伤积累最终引起覆岩破坏.采动裂隙演化过程中的声发射具有自相似性的分形特征,加载后其分维值首先小幅度的升高,随后急剧下降,尤其是在破坏前降到最低,该特性可作为评价覆岩破坏的有效指标.上述结果能很好地解释覆岩采动裂隙的演化机制,并指导灾害发生前覆岩稳定性发展趋势的预测预报等防治实践.     

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。     

煤层倾角变化对采动覆岩变形规律影响的相似模拟试验研究

为研究工作面开采后顶板变形破坏随煤层倾角变化的规律,以南桐矿区不同倾角的同一煤层开采为工程研究背景,分别选取缓倾斜、倾斜、急倾斜三种煤层倾角进行煤层开采顶板变形破坏规律的相似模拟试验。对相似模型开挖前后图像进行数字散斑相关法处理,得到相似模型煤层开采后顶板覆岩位移及平面总应变等值线云图。通过综合分析顶板位移及平面总应变可知：上覆岩层变形的破坏程度总体上是随煤层倾角的增加呈减小趋势,其下沉剧烈区域和膨胀变形破坏剧烈区域呈逐渐向工作面上山方向发展的趋势;根据顶板位移云图和平面总应变云图中的等值线极值区域特征,确定了缓倾斜、倾斜煤层开采垮落带、裂隙带高度和偏心程度等参数,并根据"压力拱"理论确定了急倾斜煤层开采裂隙带范围;随煤层倾角增大"两带"高度总体上呈减小趋势,且"两带"偏心方向呈向上山方向增加的趋势。     

风氧化带内煤层开采覆岩移动破坏规律研究

依据皖北矿务局百善煤矿风氧化带煤层安全开采实践，在大量物理力学试验的基础上，阐述了风氧化带煤层顶板岩性变异特征；根据现场实际观测的数据，分析总结了工作面进入风氧化带开采的覆岩破坏移动规律，并从理论上解释了移动规律产生的原因。为风氧化带内煤层安全开采提供了理论依据，在一定程度上丰富了我国的“三下”开采技术。     

坚硬顶板大采高采场支架阻力的确定

陕西彬长公司大佛寺煤矿40104工作面是大佛寺煤矿布置的第1个大采高综采工作面。为了确定工作面支架合理的工作阻力,采用物理相似模拟实验的方法,对该工作面的支架阻力与支承压力分布进行了分析研究。通过实验分析,确定了坚硬顶板条件下采高3.8 m时综采支架的合理工作阻力为6 000 kN左右。将实验结果与理论计算的结果进行对比,两者具有较好的一致性,同时实验还得出了工作面支承压力的峰值、峰值压力位置与影响范围。     

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。