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.     

“两硬”综放面顶板控制技术研究

通过工业试验和数值分析，研究了现金条件下综放面顶板预处理技术的必要性和可行性，确定２０ｍ步距双层扇形深孔的预爆破处理顶板方案的合理性，取得了顶煤放出率７５％左右，工作面回采率８３％，月胶１０万ｔ以上的好成绩，获得了“两硬”条件下综放开采的试验成功。     

基于支架-围岩力学场的综放面支架变形研究

针对极软厚煤层综放工作面支架-围岩相互作用关系,通过数值模拟计算,研究了基于支架-围岩力学场的支架受力和变形特征.通过对顶梁受力、位移等力学现象的动态分析,可以看出围岩对支架的作用是一个渐变的过程.研究得出极软厚煤层综放开采不同支架参数对支架变形的影响,提出了轻放支架架型设计的基本原则.图8,参10.     

综放开采支架受力测试与分析

对综放支架有后立柱载荷,四连杆、顶梁与掩护梁相互作用力的大小及方向进行了现场测试,建立了支架受力分析的数学模型,结果表明：支架受力相对较小;工序对支架工作阻力影响较大,割煤后移架前支架受力最大,放煤后割煤前支架受力最小;支架总体受力的合力作用点靠前,部分工序出现后柱后拉现象。     

综放工作面端面冒顶机理及控制

通过对综放工作面顶煤破碎特点和过程的分析,初步揭示了综放工作面端面冒顶机理,指出顶煤破碎区提前至煤壁前方和某些诱发因素的影响是导致端面冒顶的主要原因.由此提出了控制端面冒顶的主要技术途径和措施,在现场应用后取得了满意的效果,有效地控制了综放工作面的端面冒顶,实现了稳产高产,从而形成了综放工作面端面冒顶治理的系统关键技术.图6,参10.     

大同"两硬"条件综放开采合理支架架型的选择探讨

通过分析大同矿区“两硬”条件下（坚硬顶板、坚硬煤层）厚煤层综放开采时液压支架架型与顶煤回收率及顶板控制影响,提出在两硬条件原煤层放顶煤开采时,应考虑顶煤放煤参数和煤量的要求,在选择综放支架掩护梁角度时,要充分考虑放煤高度和支架顶梁长度、掩护梁长度、后部输送机宽度等,要考虑支架顶梁对顶梁的破坏作用和坚硬顶板的来压特点。对类似顶板条件下的综采开采有参考作用。     

综放开采沿工作面倾向顶板垮落规律

为了研究综放工作面覆岩倾向破断规律,采用红外式综采支架压力监测仪,对灵武矿区磁窑堡二矿C142综放工作面矿压进行了监测,利用RFPA 2D数值模拟软件对该工作面倾向覆岩破断规律进行了模拟.研究表明,工作面沿倾向矿压规律明显,直接顶和老顶破断均从工作面上部开始,随着工作面推进,破断位置逐步向工作面中部转移.工作面端头受压力拱保护,压力显现不明显,工作面上下顺槽煤壁支承压力规律明显.本论文对类似工作面矿压监测、生产管理提供了依据.     

“两硬”综放面煤岩冒放规律及控制研究

以深基点观测为主,系统研究了“两硬”综放面在实施预处理的情况下顶煤板的冒放规律及冒放结构,依此建立了老顶破断时的悬臂式力学模型,运用瞬间暂时平衡理论,推导了老顶来压的支架载荷估算公式,为“两硬”综放面的煤岩冒放控制提供了理论依据。     

含夹矸厚煤层综放开采的数值模拟分析

本文采用离散元程序UDEC模拟分析了不同夹矸层厚度、强度、层位、深度对顶煤冒放的影响。模拟结果表明,下位夹矸对顶煤的冒放基本没有影响,中位夹矸对顶煤的漏放影响较大。     

综放工作面直接顶稳定性研究及控制实践

通过大量现场实测与系统的理论分析指出，“砌体梁”与“半拱”式结构相结合共同构成综放采场覆岩结构的基本形式．在此基础上，对上位直接顶中“半拱”结构的３种形式进行了分析，建立了相应的力学模型，对其平衡条件、失稳机理以及与砌体梁结构的相互作用关系进行了分析，从而形成了综放开采直接顶稳定性控制的基本理论和方法．最后介绍了综放开采的矿压控制实践．图４，表２，参４．     

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.     

松软煤层稳定顶板综放工作面的矿压显现特点

针对乌兰煤矿5343综放工作面的特殊开采条件,采用现场矿压观测和综合分析方法研究了松软煤层稳定顶板综放工作面的矿山压力显现规律,掌握了其矿压显现的基本特点。5343综放工作面顶板初次来压步距24.2 m,周期来压步距平均9.41m,工作面支架平均载荷和最大载荷的差距不大,但支架前柱的载荷显著大于后柱的载荷。该结论有助于提高这类综放工作面的安全生产水平。研究结果表明,与一般的松软煤层综放工作面相比,松软煤层稳定顶板综放工作面的矿山压力显现相对比较剧烈,工作面存在着比较明显的周期来压现象,工作面煤壁片帮冒顶更为严重,工作面顶板管理难度很大;     

综放面坚硬顶煤和顶板初次垮落控制技术

针对红会一矿1501综放面煤体坚硬、节理裂隙不发育、煤层厚度大及顶板也比较坚硬的实际状况,提出工作面架后爆破切槽、布置辅助切眼并从其内向顶煤顶板布设深孔爆破,强制控制顶煤顶板初次垮落技术,以确保初采初放安全并提高初采顶煤回收率.试验表明这种方法安全可行、效果明显.     

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.     

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。     

综放面自燃危险区域及最小推进速度的确定

通过实验测定煤的自燃特性参数 ;由现场观测和理论分析确定综放面采空区浮煤、漏风和氧浓度的分布情况 ,然后根据实际条件下浮煤自燃的极限参数 ,将采空区划分为窒熄带、氧化升温带和散热带 ;最后根据综放面实际推进速度和最短自然发火期判定出采空区自燃危险区域 ,并确定出保障综放面安全的最小推进速度     

含夹矸厚煤层综放开采顶煤运移规律数值模拟

根据鹤岗富力矿含中位厚夹矸煤层地质条件及煤的赋存状况,应用RFPA2D数值模拟软件分别对-450南18-2工作面含0.5、1.0、1.5 m厚夹矸开采煤体的运移情况进行数值模拟。结果表明,采动过程中,上部顶煤垂直方向的位移量均大于下部,而下部顶煤始动点距工作面的距离均大于上部。夹矸层强度与煤层强度既定情况下,工作面顶煤的运移规律及破碎程度均与含夹矸层的厚度相关。含1.0 m厚夹矸顶煤总位移量大于含0.5、1.5 m厚夹矸顶煤总位移量;含1.0 m厚夹矸顶煤比含0.5、1.5 m厚夹矸顶煤破碎充分。该研究为含夹矸条件下厚煤层综放开采冒放工艺的确定提供了依据。     

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.