大采高综采工作面煤壁片帮原因及防治

冀中能源股份公司葛泉矿1427工作面是回采2#主焦煤,煤层厚度3.2～4m,应用一次采全高综采机械化装备,工作面总体上贯穿下解向斜轴,由于工作面在初采时呈仰采、且煤层厚度在4米以上,煤壁极易片帮,造成支架与煤壁间端面距较大,直接顶较破碎,一度给生产带来困难。本文分析了影响煤壁片帮的5个主要因素：采高、支架工作阻力、煤体的破裂角及节理面倾角、老顶回转角、停采时间等。并通过研究得出防治1427工作面煤壁片帮的具体措施。     

大采高综采工作面煤壁片帮原因及控制技术

煤壁片帮是大采高综采工作面的常见病害,若控制不当不仅会阻碍工作面正常回采作业,还会危及设备和人员安全。文章以18201工作面为研究对象,通过现场实测全面了解该工作面煤壁片帮的主要形式和片帮程度,并对该工作面煤壁片帮的主要影响因素及其作用机理进行分析,提出了科学合理的煤壁片帮控制措施,控制了18201工作面煤壁片帮程度,为该工作面正常回采奠定了基础。     

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。     

大采高工作面煤壁片帮的原因及预防措施

在厚煤层开采中采用大采高开采方法,适合地质构造复杂、煤质松软的厚煤层,工作面煤壁容易发生片帮,顶板易发生冒顶事故,给煤矿的安全开采带来严重的威胁。本文介绍了大采高综采的工艺特点,重点分析大采高工作面煤壁发生片帮的原因,并针对其原因提出相应的预防措施。对于实现煤矿的安全生产、提高经济效益和社会效益来说具有重要现实意义。     

大采高综采煤壁片帮的原因与防治

综合机械化放顶煤开采技术是近些年来发展较快、较为先进的采煤方法之一。它具有单位产高、掘进率低、适用范围广、减少工作面搬家次数、且成本相对较低等优点。但在煤层开采中,特别是仰斜开采时,片帮现象较易发生。如不能及时加以有控制,极易导致上覆煤岩层在支架前端发生冒落现象,就会造成工作面支架前端发生直接顶大面冒落,而影响生产,并给煤矿生产带来极大的不安全隐患。     

大采高工作面覆岩运动与煤壁片帮规律

为探究大采高工作面顶板运动规律及煤壁破坏机理,建立3种不同采高的UDEC数值模型,分析采高和支架护帮板位置对顶板垮落步距、形态及煤壁破坏深度的影响,建立煤壁滑移破坏力学模型。研究结果表明：初次来压步距受采高的影响较小,均为45 m,周期来压步距随着采高的增大而减小;大采高工作面由于垮落矸石无法充满采空区,顶板易形成悬臂梁结构;采高增大会增大煤壁片帮的风险。计算得出了大采高工作面煤壁能承受的最大顶板压力,给出了煤壁滑移破坏判据。通过建立不同护帮板位置的数值模型,确定了8.8 m大采高工作面的护帮板最佳支护位置。提出了增加护帮板水平推力和支护面积的煤壁控制方法,现场应用该方法使煤壁稳定性得到了有效提升。     

大采高综采工作面煤壁片帮的分析与预防

论述了大采高综采工作面煤壁片帮的机理及危害性,从煤层地质构造、综采工作面顶板压力活动、支架支撑状态等方面分析了影响大采高综采工作面片帮的因素,提出了加强液压系统管理、规范操作工序、煤壁固化等预防措施。     

大采高综放采放比的初探

针对综放开采采放比对工作面采出率及煤质的重要性,通过实验室相似材料模拟实验,以内蒙古某矿条件为研究对象,对不同采放比进行效果分析,得出1.15±0.25为最适,为类似厚煤层大采高综放开采合理采放比的确定提供参考数据。     

浅谈大采高综采工作面煤壁片帮的原因及预防措施

随着采掘机械化程度的不断提高,采煤深度也在不断的延伸,煤壁片帮发生的几率也越来越高,严重的煤壁片帮会对大采高综采工作面的正常生产造成威胁。煤壁一旦发生片帮,将导致顶板条件恶化,使支架受力不均匀,很容易引起支架部件的损坏,从而导致支架与围岩关系恶化而引发顶板事故,这种恶性循环将使大采高综采工作面先进设备无法发挥作用,并严重威胁矿井的安全生产。本文重点分析大采高综采工作面煤壁片帮的原因并提出相应的预防措施,有利于促进矿井的和谐、健康发展。     

厚煤层大采高综采工作面煤壁稳定性研究

根据龙泉煤矿4号煤的围岩力学条件,对大采高煤壁片帮机理进行了理论分析,通过数值模拟得出了煤壁片帮和支架工作阻力的函数关系,研究结果认为本矿4号煤若采用大采高一次采全高,煤壁片帮较严重,不利于回采工作面煤帮和端面顶板管理。根据数值模拟结果和工程类比结果确定了在这种具体条件下的合理采煤方法。     

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.     

大采高综采工作面跨断层开采

为了解决在铁法煤田复杂的地质条件下,提高综采工作面回采率的问题,大隆矿在S1905大采高工作面尝试了跨断层开采的新工艺,工作面从9#层煤直接跨过落差接近26 m的断层开采到7#层煤,使工作面多向前推进了114 m,多回采原煤15.5万t,这项工艺为综采工作面适应复杂的地质条件,积累了经验,拓宽了综采工作面的应用空间。     

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.     

基于尖点突变理论与灰色理论的基坑安全评价

文章应用实际工程的监测数据,采用突变理论建立了深基坑工程安全评价模型,以基坑水平变形为例,综合考虑深基坑土体的流变特性,建立了基于时效影响因子的深基坑工程尖点突变评价模型,并运用灰色理论GM(1,1)模型,对基坑水平变形进行预测预报,通过两种模型的结合,克服了采用常设置监测评价时参数选择困难,可以优化评价基坑安全程度.     

综放开采顶煤瓦斯渗透性研究

综放开采由于采高的加大,导致采场前方顶煤中瓦斯渗透性与分层开采有较大的差异.针对目前综放开采瓦斯渗透性理论存在的问题,在有关研究的基础上,结合综放开采的实际,通过引入等效弹模、裂隙不均匀系数及有效应力对已有岩体渗透系数表达式进行修正,从而给出综放开采采场前方顶煤中瓦斯渗透系数的数学表达式,并给出现场计算实例.图1,参14.     

基于尖点突变理论的基桩极限承载力判定及预测

将尖点突变理论应用于基桩极限承载力判定及预测中,建立了基桩极限承载力判定及预测的尖点突变模型,提出了根据尖点突变理论进行基桩极限承载力判定及预测的4类判定方法,对判定方法的2种适用情况进行了分析.将4类判定方法与文献中的判定方法进行了比较.结果表明,判定思路Ⅳ可用于工况1情况下极限承载力的进一步判定.经静载荷试验数据验证,对基桩刺入破坏、屈曲破坏的极限承载力判定及预测,建立的尖点突变模型均有较好的适用性,可由判定思路Ⅱ在工况2的情况下,进行基桩极限承载力的预测估计.     

支架架型对综放顶板稳定性的影响

采用理论分析、数值模拟等方法研究了在综放开采中不同顶煤条件下支架架型对端面顶板稳定性的影响。通过分析,为保证端面顶板稳定,支撑式液压支架仅适用于顶煤为硬煤的条件下,掩护式和支撑掩护式支架在三种顶煤条件下均可以适用。研究指出支架前柱初撑力、支架前柱到煤壁距离、掩护梁受载等参数对端面顶板稳定性有重要影响,结论在现场得到了验证。     

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.     

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.     

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.