浅埋深综放采场覆岩结构对矿压显现规律的影响

为确保综放工作面的安全开采,采用相似模拟试验和现场观测相结合的方法,研究了浅埋深条件下覆岩结构对综放工作面矿压显现规律的影响。结果表明:当基岩厚度小于80 m时,综放工作面覆岩以"悬臂梁+铰接岩梁+拱"结构形式存在,而基岩厚度大于80 m,覆岩以"悬臂梁+铰接岩梁"结构形式存在,基岩厚度越大,覆岩结构稳定性越好;综放工作面支架平均循环末阻力随着基岩厚度的增加呈对数减小,平均周期来压步距随基岩厚度的增大呈增加趋势,在相同覆岩结构条件下,动载系数随基岩厚度的增加而增大;而不同覆岩结构条件下,覆岩稳定性越好,动载系数越小。     

坚硬粘土层对薄基岩综放工作面矿压显现的影响

为了研究坚硬粘土层的存在对薄基岩综放工作面矿压显现的影响,以司马矿1101工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法对薄基岩工作面覆岩结构和矿压显现规律进行研究。结果表明:粘土层的存在,在一定程度上承担了上覆沙土层的载荷并和薄基岩组合形成较稳定的结构,随着粘土层厚度增加支撑压力峰值向前转移,缓减了矿压显现强度,保证了1101工作面初期的安全开采,取得良好的经济效益。     

厚表土薄基岩煤层综放开采矿压显现规律

为解决司马矿厚表土薄基岩煤层的综放开采问题，采用理论分析、数值模拟、现场观测的方法对基岩结构稳定性和矿压显现规律进行了研究．结果表明，当其它条件不变，黏土层是薄基岩结构稳定性的重要影响因素，黏土层厚度越大则结构越稳定；工作面前方支承压力分布范围为15m，支承压力峰值点在工作面前方5～15m范围内，比厚基岩工作面小，基本项来压断裂步距小，但工作面矿压显现明显；当黏土厚40m，基岩厚20m时两者可形成较为稳定的结构．结论在现场首采工作面的开采试验中得到了验证．     

厚表土薄基岩煤层综放开采矿压显现规律

为解决司马矿厚表土薄基岩煤层的综放开采问题,采用理论分析、数值模拟、现场观测的方法对基岩结构稳定性和矿压显现规律进行了研究．结果表明,当其它条件不变,黏土层是薄基岩结构稳定性的重要影响因素,黏土层厚度越大则结构越稳定;工作面前方支承压力分布范围为15m,支承压力峰值点在工作面前方5～15m范围内,比厚基岩工作面小,基本顶来压断裂步距小,但工作面矿压显现明显;当黏土厚40m,基岩厚20m时两者可形成较为稳定的结构．结论在现场首采工作面的开采试验中得到了验证．     

厚黏土层对薄基岩工作面矿压规律的影响

薄基岩厚黏土层煤层开采时具有与普通薄基岩厚松散层工作面不一样的矿压显现规律,基于赵固二矿的具体地质条件通过UDEC4.0模拟研究了当基岩厚度为0m,30m和60m时工作面初次来压步距、周期来压步距、支承压力分布和上覆顶板岩层垮落形态等,通过模拟得知,黏土层顶板有较小的来压步距,能缓和工作面煤壁前方的支承压力,并能与薄基岩共同成拱或独立成拱用以承担上覆岩层的重量,且厚黏土层以弯曲下沉为主,对于防止地表水侵入工作面也是有利的。     

浅埋薄基岩综放工作面矿压显现规律埋深效应

采用相似模拟实验和现场实测相结合的方法,研究了埋深对浅埋深薄基岩综放工作面矿压显现规律的影响。研究结果表明:浅埋深薄基岩煤层赋存条件下采用综放开采,当煤层和基岩厚度相同时,煤层埋藏深度的变化(黄土层厚度变化)对综放工作面覆岩的结构影响不大,均形成"组合悬臂梁+铰接岩梁+拱"的结构;埋深越大,综放工作面周期来压步距越小,但动载系数及支架循环末阻力随之增大。     

司马矿井厚表土薄基岩开采上覆岩层矿压运动规律研究

为解决司马矿井厚表土薄基岩开采问题,采用数值模拟、现场观测的方法对薄基岩开采上覆岩层矿压运动规律进行了研究。结果表明,基岩较薄条件下,老顶来压断裂步距小,工作面前方支承压力分布范围为15m,支承压力峰值点在工作面前方5～15m范围内,比厚基岩工作面小,但工作面矿压显现明显;当粘土厚度40m、基岩厚度20m时两者可形成较为稳定的结构;可通过降低采高来保证薄基岩工作面的安全开采。结论在现场1101工作面的开采试验中得到了验证。     

浅埋煤层高强度开采覆岩(土)破坏演化及溃沙控制技术

随着我国煤炭资源的大规模和高效开采,薄基岩浅埋深的矿区常发生切冒、抽冒、台阶下沉,造成水资源和环境破坏严重。但是,赋存于萨拉乌苏组含水层下伏的连续黏土层的存在,使得基岩及其黏土隔水层组合结构下采动破坏规律不同于传统的基岩岩层,这将为防治矿井突水和实现保水采煤提供了条件。论文采用数值模拟和理论分析的方法,模拟了“黏土隔水层-基岩风化带-基岩”结构特征下不同黏土层与基岩厚度条件下覆岩(土)裂隙发育、顶板破断运动的基本特征,获得了浅埋深条件下采动覆岩(土)的破坏变异规律与发育高度,分析了溃沙的致灾因素和预测判据,并据此提出防治突水溃砂的技术手段。研究结果表明：浅埋煤层“沙土基型”覆岩(土)结构条件下,由于不同基岩与土层厚度的控制作用,使得覆岩(土)破坏发育高度和特征产生变异;水砂源、通道、动力源和空间是近松散含水层溃砂的主要致灾因素,并提出了预测溃沙发生的判据;可通过防止顶板切冒、含水砂层水头压力疏降、局部注浆固沙和合理留设防砂(塌)煤岩柱等技术控制浅埋煤层溃砂灾害发生。     

煤矿开采上覆巨厚岩浆岩破断运移规律

选取济宁2#煤矿上覆厚度大、坚硬、无层理的岩浆岩层作为研究对象,通过现场调研、力学性质分析、物理相似模拟实验研究了煤矿开采上覆巨厚岩浆岩的破断运移规律。结果表明:岩浆岩初次破断为拱形,周期破断呈类平行四边形,破断后岩块无法形成铰接结构,立即失稳,没有表现出"砌体梁"平衡结构;采空区上部破断后块体搭接形成的多支点平衡结构缓慢下沉,不会造成地表的突然塌陷。     

平岗煤矿14煤层瓦斯赋存影响因素研究

基于瓦斯地质学理论,根据平岗煤矿瓦斯地质资料,采用瓦斯赋存构造逐级控制理论方法,研究了断层、褶皱、顶底板岩性、上覆基岩厚度、构造煤分布等因素对平岗煤矿瓦斯赋存的影响。建立了上覆基岩厚度与瓦斯含量的数学模型,并进行了回归分析。研究结果表明:上覆基岩厚度是影响平岗煤矿瓦斯赋存的主控因素,瓦斯含量随上覆基岩厚度的增大而增大。依据煤层瓦斯含量与上覆基岩厚度的线性回归关系对矿井深部的瓦斯含量进行了预测。     

综放面端头基本顶结构与合理支护参数

端头液压支架支护强度的确定是支架设计与选型的关键,为此,理论分析了端头区覆岩垮落形态、基本顶的结构运动规律及合理支护强度的确定方法.研究表明:端头区基本顶既可为裂隙带岩层,也可为垮落带岩层,裂隙带基本顶弧形三角块的下沉运动与工作面中部砌体梁相同,垮落带基本顶弧形三角块形可为仅受煤壁支撑与覆岩压力的悬臂梁,或同时与前后弧形三角块铰接形成弧形三角块类砌体梁结构;基本顶弧形三角板不同的结构形式,矿压显现不同,砌体梁结构基本顶活动的压力显现明显,动载系数大,而弧形三角块类砌体梁基本顶活动的压力显现不明显,动载系数较小;端头区支架与围岩作用关系中,支架的工作状态有3种类型:给定变形状态、限定变形状态和给定载荷状态,可根据对应的端头区砌体梁模型、悬臂梁模型和弧形三角块类砌体梁模型估算不同条件下端头支架合理的支护强度.     

高位硬厚关键层下开采环境对采动应力分布影响特征研究

上覆高位硬厚关键层下开采,采动应力会异常集中。采用数值模拟的方法,研究了上覆硬厚关键层条件下采动应力演化规律,并分析了开采环境对采动应力的影响。研究表明:随工作面回采距离不断增加,工作面前方支承压力不断增长,但增速逐渐放缓,破断后工作面支承压力迅速降低。工作面边界条件和硬厚关键层厚度对采动应力的影响作用较为明显,表现为随相邻采空区数目的增加,破断前应力峰值逐渐增加,破断后应力逐渐降低;随硬厚关键层厚度的增加,工作面前方支承压力峰值逐渐减小,破断后支承压力峰值降低幅度逐渐增加。研究结果可为高位硬厚岩层下开采时冲击地压的预测与防治工作提供一定的理论基础,对于保证工作面的安全生产具有一定的指导意义。     

浅埋深薄软基岩工作面覆岩运动规律研究

通过对位于东胜煤田中南部的李家壕煤矿2-2中煤层11208工作面进行UDEC数值模拟分析及现场矿压观测,研究了浅埋深薄软基岩工作面覆岩运动破断一般规律,得出了浅埋深薄软基岩工作面的来压规律,并指出工作面上覆基岩发生短砌体梁滑落失稳,来压步距较短,工作面受冲击载荷作用,周期来压强烈.     

薄基岩工作面开采覆岩运移规律

为探索具有浅埋薄基岩特征的神府矿区某矿1201工作面上覆岩层运移规律,结合理论分析和数值模拟,对不同厚度基岩下开采上覆岩层运移规律进行了研究。在对薄基岩进行回转变形和垮落失稳分析后,开展了垮落特征数值模拟,并通过现场工程实践验证了理论分析和数值模拟的可靠性。结果表明,基岩厚度小于10 m时,上覆岩层随采随落,将引起工作面压架事故;基岩厚度大于20 m时,上覆岩层可形成稳定的铰接结构,保证了上覆岩层的稳定,确定工作面可安全开采的最小基岩厚度为20 m。     

沟谷地形下开采覆岩裂隙发育特征研究

为了研究沟谷地形条件下薄基岩浅埋煤层覆岩采动裂缝发育规律,以神府矿区为研究基地,对安山煤矿5-2煤开采工作面的覆岩采动裂缝发育特征进行分析,建立弱强度覆盖层作用下的基本顶受力模型,即“非均布载荷梁”结构模型。通过对非均布载荷梁结构的力学分析,推导基岩承载结构稳定性的判别条件,确定了基本顶两端压力、剪力及垮距等参数的计算公式,揭示了弱强度覆盖层厚度及坡度变化对覆岩采动裂缝间距的影响规律。实践表明,依据非均布载荷梁模型确定的覆岩采动裂缝间距与周期来压步距近似相等|覆岩采动裂缝随基岩破断失稳而呈周期性动态发育演化特征,工作面上方地表附近塌陷型和台阶型采动裂缝较为发育,采空区上方地表裂缝逐渐演化成错动量及张开量较小的闭合型地表裂缝。     

关键层位置与采高对支承压力影响规律的研究及应用

工作面超前支承压力不仅受采高影响,与覆岩关键层位置也密切相关。通过理论分析和UDEC2D数值模拟的方法研究了采高和关键层与煤层的距离对超前支承压力的影响规律。结果表明:在关键层厚度保持不变的前提下,关键层与煤层的距离一定时,采高越大,工作面超前支承压力峰值越小,峰值位置距离煤壁越远;采高一定时,关键层与煤层的距离越近,工作面支承压力峰值越大。当关键层与煤层距离大于一定值后,关键层对工作面支承压力峰值基本无影响。该结论对于超前段巷道的支护以及瓦斯抽采钻孔的优化布置具有一定的指导意义。     

煤层厚度对孤岛工作面冲击危险影响研究

研究了不同煤厚条件下覆岩空间支承压力与弹性应变能密度的演化规律。发现随着煤厚的增加,煤壁前方的支承压力与弹性应变能密度峰值逐渐增大,出现的位置也逐渐远离煤壁,且应力峰值集中系数逐渐增大,说明煤岩层赋存越深,厚度越大,开采过程中发生冲击地压的可能性就越大。     

大采高综采采场顶板结构特征与支架合理承载

为确定大采高综采支架合理工作阻力,采用理论分析与现场实测相结合的方法,研究了大采高综采采场顶板结构特征与支架合理承载。根据直接顶中厚硬岩层对覆岩垮落具有重要影响的特点,提出了直接顶关键层的概念与判别方法,依据是否存在直接顶关键层对直接顶分类并计算支架工作阻力。结果表明:Ⅰ类无直接顶关键层条件下,基本顶破断形成单层的"砌体梁"结构,其采场支架工作阻力可按6~8倍采高的岩柱重量计算;Ⅱ类有直接顶关键层条件下,顶板形成由直接顶关键层与基本顶破断组成的双层"悬臂梁-砌体梁"结构,其采场支架工作阻力的计算需考虑直接顶关键层厚度、强度与层位的影响,直接顶关键层强度越大、厚度越大、层位越低,采场所需支架工作阻力越大。上述研究成果在典型条件大采高综采支架工作阻力确定中得到成功应用。     

多坚硬层覆岩结构条件下采场异常矿压形成机理探析

以徐州矿务集团有限公司垞城煤矿22109工作面压架事故为背景,基于砌体梁、关键层、"S-R"稳定性理论,综合分析了4起采场异常矿压显现特征,通过采场覆岩空间结构对比,覆岩运动规律计算验证,揭示了多坚硬层结构覆岩条件下采场"双滑落失稳矿压异常显现"机理,明确了多坚硬层覆岩结构条件下采场异常矿压预测与技术控制方向。     

近距离下煤层损伤基本顶破断规律及稳定性分析

为掌握近距离下煤层损伤基本顶的破断、失稳规律,首先对下煤层基本顶的损伤类型进行了分类,提出了基本顶损伤量化的方法,之后采用理论分析对损伤基本顶的断裂长度进行了研究,并基于"砌体梁"的"S-R"理论研究了损伤基本顶的失稳规律。研究结果表明:1损伤造成基本顶提前断裂,断裂长度随损伤量的增大而减小,达到极限损伤量时基本顶随采随垮;2损伤基本顶更易发生"砌体梁"滑落失稳,损伤量越大滑落失稳的几率越大,铰接岩块挤压力的减小是造成上述现象的原因;3"砌体梁"铰接岩块挤压力的递减速度大于铰接面抗压强度递减速度,损伤基本顶反而不易发生"砌体梁"的回转失稳;4通过对晋华宫矿307盘区11号煤层8707工作面的矿压观测,验证了损伤基本顶断裂及失稳规律。