大采高综放工作面煤壁稳定性研究——以潞安集团余吾煤业屯留矿为例

以潞安集团余吾煤业屯留矿大采高综放工作面为工程背景,运用数值模拟的研究方法对大采高综放工作面煤壁的稳定性进行分析研究,提出了控制大采高综放工作面煤壁稳定性的技术措施。     

采场煤壁失稳机理及控制技术研究

基于厚及特厚煤层大采高综放采场煤壁稳定性控制需要,建立了受力压杆模型,定量分析了煤壁破坏机制,提出了从根源上解决煤壁片帮的台阶煤壁采煤方法。研究表明:不同煤层潜在破坏机制不同;中硬煤层二次应力场提供能量转化为侧帮开裂、剥落等脆性开裂,在煤壁中部产生破裂、片帮;软煤层二次应力场提供能量转化为位移或局部弱化,整体表现为整体滑移失稳;现有治理技术对煤壁的作用存在着局部性、滞后性、被动性和危险性;台阶采煤法对煤壁片帮治理有明显效果,可实现安全、高效生产,有利于大采高综放开采技术的推广应用。     

极软弱煤层大采高综采工作面矿压显现规律及其控制

长平公司3#煤层极软,采用大采高综采技术后煤壁片帮严重,为掌握长平公司首个大采高综采工作面矿压显现规律,通过现场实测研究了工作面老顶来压基本情况,煤壁片帮影响因素及超前支撑应力分布规律,得出了直接顶初次垮落、老顶的初次来压和周期来压步距,来压时的影响范围及其控制措施和超前支撑应力影响范围。针对来压时煤壁片帮严重,提出了控制措施,为安全生产提供了保障,同时也为以后大采高工作面矿压管理提供了科学依据。     

极软弱煤层大采高综采工作面矿压显现规律及其控制

长平公司3#煤层极软,采用大采高综采技术后煤壁片帮严重,为掌握长平公司首个大采高综采工作面矿压显现规律,通过现场实测研究了工作面老顶来压基本情况,煤壁片帮影响因素及超前支撑应力分布规律,得出了直接顶初次垮落、老顶的初次来压和周期来压步距,来压时的影响范围及其控制措施和超前支撑应力影响范围.针对来压时煤壁片帮严重,提出了控制措施,为安全生产提供了保障,同时也为以后大采高工作面矿压管理提供了科学依据.     

大采高综放面强矿压显现机理

为分析综放工作面强矿压显现的机理,对龙王沟6煤在6上煤已采和未采两种情况下,进行大采高综放开采(5 m放15 m单次采高达20 m)物理相似材料模拟对比实验.研究结果表明:在6上煤采空区下进行6煤开采,工作面前方出现超前裂隙,工作面矿压显现异常强烈,支架工作阻力巨大,顶煤被压碎,工作面煤壁片帮严重.综合分析实验现象及实测数据发现,超前裂隙的影响是工作面强矿压显现的主要原因,强矿压出现的机理是超前裂隙造就了"超前"岩柱,超前岩柱的回转给支架施加了附加应力,并由此建立了超前裂隙对工作面液压支架受力影响的力学模型,得到了超前裂隙影响下的支架工作阻力计算公式,通过验证与实测数据基本吻合.     

综采工作面煤壁片帮影响因素研究

综放开采技术是厚煤层开采工艺的重要发展方向之一,采用三维有限元离散方法,研究了不同采高、不同采深、不同煤体硬度条件下煤壁片帮规律,得到了不同条件下规律拟合公式.结果表明:采高、采深、煤体硬度都影响煤体片帮;随着采深和煤体硬度增加,煤层片帮几率和片帮区范围加大;煤体硬度、采深对煤壁片帮范围影响较小;随着采高增大,煤壁支承压力峰值降低,深入煤体深度增加;煤壁片帮与采深、采高和煤体硬度呈非线性关系.该结果为进一步定量研究大采高条件下煤壁片帮影响因素提供了理论依据.     

采高对煤壁水平位移影响分析

用数值模拟对晋华宫矿7~#煤层8210工作面进行大采高工作面煤壁片帮进行了分析,用数值模拟的方法分析了不同采高、推进速度煤壁的水平位移的变化。随着采煤高度的增加,煤壁最大水平位移在逐渐增大。工作面快速推进能保证煤壁不片帮：来压期间支架运行平稳,工作面煤壁会保持相对稳定。     

软煤层大采高长壁工作面矿压观测及显现规律

针对软煤层大采高长壁工作面矿山压力显现剧烈、煤壁片帮严重的问题,以赵庄煤矿3305大采高综采工作面为例,介绍了大采高综采工作面矿山压力的观测方案。通过现场观测,对软煤层大采高综采工作面矿山压力显现规律和特征进行了分析,并对工作面煤壁片帮情况进行了统计分析。提出了相应的建议及措施,以有效满足控制大采高综采工作面顶板和煤壁片帮的要求,实现矿井安全高产高效开采和取得较好的经济效益。     

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;     

松软煤层稳定项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项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24.2m,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,工作面项板管理难度很大;