综放顺槽采空区悬顶分析及控制技术

为了解决综放工作面顺槽采空区大范围悬顶问题,采用理论分析和现场实测的方法,对其中的机理进行研究,并通过退锚技术实现了悬顶及时垮落。理论研究发现综放工作面回采后顶板成"O-X"型破断特征,其中关键块参数影响顺槽顶板垮落位置,通过现场实测确定了关键块参数,同时采用退锚技术使顺槽顶板紧跟工作面顶板垮落,现场实测发现顶板垮落步距减小,支架的工作阻力减少,来压次数增多,表明对悬顶控制较好,从而提高了综放工作面的安全性。     

特厚煤层大采高综放工作面矿压及顶板破断特征

针对大采高综放工作面覆岩活动空间大、开采扰动强烈的特点,以不连沟煤矿特厚煤层大采高综放开采为背景,采用现场实测和理论分析等方法对大采高综放采场矿压及顶板运移破断特征进行分析,建立了大采高综放采场周期来压岩层破断的力学模型,得出了液压支架工作阻力的计算方法。结果表明:大采高综放工作面来压时安全阀开启频繁、顶板快速下沉,额定工作阻力13 800 kN的液压支架不能满足顶板控制的需要;开采空间的增大、直接顶厚度增大,低位基本顶转化为直接顶成为悬臂结构、高位基本顶形成砌体梁,二者形成"上位砌体梁-下位倒台阶组合悬臂结构";工作面来压强烈、动载明显、持续时间短的矿压现象是由于高位砌体梁结构滑落失稳造成的,据其力学特征确定了液压支架的工作阻力。     

寸草塔二矿31202综放工作面矿压显现规律研究

采用理论分析、数值模拟、现场实测研究手段,分析了寸草塔二矿31202综放工作面顶板扰动后破断特征及初采、正常回采、末采期间工作面矿压规律。结果表明:31202综放工作面顶板符合"O-X"型破断规律;初采期间煤壁出现片帮,中间部位最严重;正常回采期间工作面直接顶随采随冒,基本顶周期来压步距9. 4 m,来压期间动载系数为1. 49,来压期间工作面支架最大工作阻力在11 000 kN以上,支架安全阀开启次数较多,工作面支架工作阻力偏低,需提高支架的可靠性;末采期间不放煤,按一次采全高组织生产,并针对不同开采时期提出具体的矿压治理措施。     

综放工作面顶板控制技术分析与应用

以宏远煤业150202综放工作面为实例,采用UDEC数值模拟、理论分析、现场实测等方法,对厚煤层放顶煤工作面顶板来压及工作面支护进行分析,探讨工作面推进过程中顶板岩层的运移破断规律,通过数值模拟方法估算工作面基本顶的来压步距,进行支架选型及强度验算。实践验证,工作面的液压支架能够满足安全生产要求。     

大采高综放工作面初采预裂步距的确定

基于大采高综放工作面顶板初次垮落步距大、对采场安全危害严重的特点,以斜沟煤矿23103工作面为工程背景,系统研究了大采高综放工作面顶板的初次破断规律。研究表明,支架支护强度对顶板断裂失稳的控制作用是有限的,顶板断裂失稳受顶板断裂长度的影响显著,采用减小悬顶长度的方法可对顶板进行控制。通过分析,确定在使用15 000 k N工作阻力支架的前提下,30 m为基本顶的初采预裂步距。     

厚煤层综放开采矿压显现规律及支架选型优化

针对厚煤层综放开采矿压规律研究不足带来的支架选型不合理、煤壁片帮、端面冒顶等问题,以某矿1109综放面为研究对象,分析该矿综放开采覆岩位移和应力分布规律,进行液压支架选型及参数确定,采用现场实测对支架适应性分析。研究表明:随工作面推进,顶板下部岩层发生拉破坏,顶板破坏高度不断增大,冒落带高度为28.1m～33.2m;在工作面前方煤壁为应力增高区,出现应力峰值,达到18MPa;综合分析,确定采用ZF6400/17/32型液压支架支护顶板,全部垮落法管理顶板,支架间距为1.5m。现场试验结果表明:该支架工作阻力较好地满足工作面支护强度要求,具有良好适应性。     

特厚煤层大采高综放面组合悬臂梁运动特征及支架阻力研究

针对直接顶岩层结构对大采高综放采场矿压显现影响较大的特点,基于关键层理论与岩块铰接条件,分析直接顶岩层运动特征及液压支架工作阻力合理确定方法,以准格尔地区某矿大采高综放工作面为例计算分析。研究表明,特厚煤层综放采场直接顶关键层及其上位直接顶形成组合悬臂梁结构,随工作面推进破断回转,与其后方的已破断岩层接触、分离滑落,其重量由后方已破断岩层与液压支架共同承担,其悬臂破断回转、与已断岩层接触、分离滑落的过程直接影响着工作面矿压显现。正常回采阶段液压支架仅承受顶煤及下位直接顶的荷载;来压阶段应保证承受顶煤、下位直接顶及组合悬臂梁破断所施加的荷载,才能防止支架压死、活柱急剧下缩等现象;依据其力学特征确定了大采高综放工作面合理的液压支架工作阻力。     

综放工作面厚硬顶板破断特征与支架工作阻力确定

针对综放工作面厚硬顶板初次来压步距难以确定的问题,以东周窑煤矿8301工作面为工程背景,建立厚硬基本顶的固支梁模型,运用能量法求得分布于基本顶中的水平应力,进而得到基本顶初次来压步距解析式,采用数值模拟对顶板破断特征和工作面支架工作阻力进行分析,并对不同推进距离下工作面不同位置支架工作阻力进行了现场监测。研究结果表明:相比一般综放工作面,坚硬顶板条件下工作面初次来压步距和支架工作阻力明显增加,顶板破断后对工作面形成冲击较大,矿压显现剧烈;8301工作面初次来压步距为58 m,周期来压步距为15~20 m,动载系数为1.5~1.8;基于能量法求得支架额定工作阻力为13 000 kN,而来压期间支架工作阻力为11 000 kN,是额定工作面阻力的84.6%,能够满足厚硬顶板条件下煤矿安全高效开采的要求。     

综放回采工作面矿压显现规律研究

针对某矿厚煤层综放工作面回采时顶板发生周期性破断导致生产过程受阻,部分支架受损的现状,采用现场监测工作面支架阻力及FLAC3D数值模拟的研究方法,探究了工作面推进过程中来压步距、周期和来压强度变化规律,为邻近工作面回采做好顶板和工作面矿压管理提供一定的指导。     

砂岩直覆顶板预裂爆破矿压控制技术

赋存于煤层顶板的关键岩层破断会引起采场强烈的矿压显现,尤其是直接赋存于煤层顶板的厚硬砂岩层作为主关键层,其破断容易引发矿山动力灾害。针对某工作面顶板厚砂岩直覆特征,运用关键层理论分析了该岩层梁式初次断裂的极限步距、周期性跨落步距及相应的支护阻力要求,为使工作面支架能够承载顶板压力,切眼向前每隔20 m采用超前深孔预裂爆破措施。矿压实测结果表明,厚砂岩的强制放顶减缓了顶板载荷对支架的作用,实现了现有支护设备条件下工作面的安全回采。     

综放工作面顶板运动规律及支架-围岩关系研究

布尔台煤矿42103综放工作面回采过程中,经常出现台阶下沉甚至支架压死等现象,在对42103综放工作面支架合理工作阻力进行分析的基础上,采用理论推导和现场实测相结合的研究方法对工作面顶板运动规律进行计算,建立了42103综放工作面顶板结构模型,并分析支架-围岩的相互关系,利用顶板结构模型法和动载系数法综合计算确定了42103综放工作面支架合理工作阻力。研究结果表明:42103综放工作面顶板压力为1.63 MPa,支架合理工作阻力为18 709 k N,支架合理支护强度为1.71 MPa。     

特厚煤层综放工作面顶板结构及支护强度研究

该文采用理论计算,对比分析等方法,对某矿11 m特厚煤层综放工作面顶板结构特点、支护强度以及支架合理工作阻力的确定进行分析研究。研究结果表明:该矿直接顶厚度约26 m,分为下位直接顶(M_(Z1)=13 m)和上位直接顶(M_(Z2)=13m)两部分;老顶厚度约为23~27 m;工作面合理支护强度为1.40 MPa,支架合理工作阻力为15000 k N。     

大倾角厚煤层放顶煤开采覆岩活动特征

为了分析13102工作面放顶煤开采后的覆岩活动特征,本文采用UDEC数值模拟的方法对仰斜开采放顶煤开采后的覆岩活动特征进行研究。模拟结果显示,随综放工作面的不断向前推进,工作面直接顶随采随冒,基本顶也将不断的破断和垮落,但基本顶回转量较大,破断顶板相互间未能铰接形成"砌体梁"结构,致使综放工作面矿压显现较为剧烈,从而导致综放工作面液压支架的工作阻力呈现较大值,尤其是液压支架的尾部受到顶板压力较大。     

综放复采工作面过空巷支架工作阻力的确定研究

以石窟煤矿30106综放复采工作面为研究对象,根据其煤层的实际赋存与开采条件,在分析综放复采面过空巷基本顶破断特征的基础上,通过数值模拟、理论计算确定该工作面过空巷期间支架的最大工作阻力及支架型号,并通过数值分析与现场应用对所选型支架工作阻力的合理性进行了分析验证。研究结论如下:综放复采面推进至距空巷距离较近处,煤柱失稳破坏将导致基本顶关键块B提前回转,基本顶破断处位于空巷前方附近,发生超前断裂,此刻关键块B较周期来压步距大,形成跨越煤柱及空巷的长关键块B;30106综放复采面基本顶跨巷超前破断长关键块B长度为18m,该工况下所需液压支架阻力为9887k N/架;30106综放复采面选用ZFY10200/25/42两柱掩护式放顶煤液压支架。数值模拟和现场实践表明,所选支架能满足复采面过空巷时最大载荷的工况。     

大倾角轻型支架综采放顶煤矿山压力显现规律研究

通过对鹤煤二矿二1煤层3604综放工作面支架工作阻力、工作面顶板破碎度、巷道变形以及顶煤运移的观测,掌握了支架工作阻力、工作面端面区域顶板破碎及冒落状况、工作面巷道的变形情况、顶煤及顶板运移规律.同时也确定了工作面周期来压步距、来压强度以及支架工作阻力的变化规律,为合理评价该支架在大倾角煤层条件下的适应性和确定合理支护方式提供了科学依据.     

厚煤层综放回采率对坚硬顶板破断步距影响机制

针对新疆潘津煤矿2301厚煤层综放工作面回采率影响坚硬顶板破断步距问题,利用现场实测和理论分析方法,通过分析顶煤作用下坚硬顶板结构形态,研究了综放开采回采率对坚硬顶板破断步距影响机制。结果表明:坚硬顶板厚煤层综放期间,顶煤对上覆基本顶关键层产生挤压作用,厚煤层回采率增大时基本顶关键层所受下方支撑力将明显减小,使工作面呈现顶板破断步距减小的特征;厚煤层厚度与坚硬顶板厚度之比n越大、强度之比m越小时,厚煤层回采率对坚硬顶板破断步距影响越明显。     

急倾斜厚煤层水平分层综放工作面支架载荷确定

基于现有综放支架工作阻力计算方法不能适用水平分层综放工作面.通过分析急倾斜厚煤层水平分层综放开采后顶板破断形成的结构,以及结构失稳时对顶煤和支架的作用,确定水平分层综放开采工作面支架载荷计算方法.研究发现,急倾斜厚煤层水平分层综放开采支架载荷主要来自于本分层顶煤、残留于采空区上分层顶煤和部分冒落矸石重力,支架载荷大小与水平分层厚度、煤层倾角、顶板岩性等条件有关,确定了水平分层综放条件支架载荷计算公式,并通过现场实测数据验证,取得了合理可靠的计算结果.     

工作面坚硬顶板破断特征与覆岩运移规律

针对坚硬顶板综放工作面顶板破断特征与覆岩运移规律不清,在实际生产中严重影响工作面安全生产这一问题;以某矿8201工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟以及现场实测的方法对坚硬顶板综放工作面的顶板破断特征以及覆岩运移规律进行研究分析。研究结果表明:对顶板煌斑岩进行岩石力学实验得知煌斑岩在节理面单轴抗压强度为45 MPa左右,无节理为90.99MPa、单轴抗拉强度7.3～9.4 MPa;通过建立深梁结构破断过程中顶板受力模型,得到基本顶初次来压步距为47.57 m;数值模拟得到8201基本顶的初次来压步距约为45 m,周期来压的距离为20 m左右。在现场实测中基本顶初次来压平均46 m,周期来压步距为18.7～20.8 m,来压影响范围1.7～5.6 m。现场实测与理论分析所得结果和数值模拟所得结果相差不大。     

神达栖凤煤业综放面顶板运动特征与采场矿压规律分析

综放面顶板运动与采场矿压显现规律相对复杂。文章以神达栖凤煤业51408工作面为工程背景,理论计算了工作面直接顶和基本顶初次来压、周期来压步距及所需的支架强度,现场矿压实测发现,煤层倾角导致工作面下部矿压显现相对严重,其初次和周期来压强度最大,动载系数最大,而工作面跨度较大导致工作面中部顶板岩层提前破断,周期来压步距较小。     

大倾角综放工作面矿压显现规律研究

大倾角煤层综放工作面的覆岩破断特征与矿压显现规律受倾角大、“三软”和其它地质条件等的影响,会出现支架钻底、煤壁失稳片帮、架间漏顶冒顶和支架咬架倒架等问题,严重影响工作面的安全正常生产。以汾源煤业大倾角煤层5-101综放工作面为研究对象,采用物理相似模拟实验和现场监测方法,分析大倾角煤层综放工作面覆岩运移破断特征、顶板垮落步距及矿压显现规律。研究表明：大倾角综放工作面受采空区矸石充填程度的差异非均衡性,下端头充填密实,基本顶形成“倾向砌体”铰接结构,上端头基本顶作为规则冒落带随割煤推进发生冒落,呈悬顶状态居多;基本顶向工作面正上方延伸扩展发生离层,中下部的上方区域离层量大于其他区域,顶板破断沿工作面倾斜呈起伏状。大倾角综放工作面顶煤松软,支架后柱空顶显现严重,整体压力偏低,正常推采期间支架长期处于低阻力运行状态。大倾角综放工作面不同区域顶板来压频次和强度差异性较大,两端区域顶板来压频次和强度要低于中部区域,工作面矿压显现呈现明显的“时－空－强”非对称特征。