厚煤层大采高采场上覆岩层运移规律数值模拟研究

基于斜沟煤矿18105大采高工作面采场的煤岩赋存条件与开采条件,建立FLAC3D数值计算模型,随着工作面不断推进,研究厚煤层中大采高采场中上覆岩层运移规律,模拟分析大采高采场覆岩的应力分布、位移情况以及大采高工作面推进过程中采场围岩应力场、位移场和围岩破坏情况。研究结果可为厚煤层大采高采场围岩控制提供理论依据和工程参考。     

大倾角大采高工作面采场运动规律研究

大采高开采是我国中、厚煤层开采工艺发展的主要方向。以复杂埋藏条件下的清水营煤矿大采高工作面为工程背景,利用FLAC3D进行工作面开采过程围岩运移规律模拟,分析了垂直应力、顶板下沉和塑性破坏演化特征,模拟分析结果与工程现场顶板下沉量、应力监测相符,因此,模拟结果可以作为现场参量变化的参照,对工作面采场管理具有一定的参考意义。     

我国采煤自动化工作面现状与发展趋势分析

基于我国采煤工作面自动化技术发展现状,探讨了现有的薄及中厚煤层自动化开采模式,分析了其关键技术、存在的问题,研究了在厚煤层大采高综采或巨厚煤层大采高综放工作面实现自动化开采的可行性,认为基于信息技术和高强度开采为主要特征的厚煤层大采高自动化工作面将是我国煤炭工业未来的主要发展方向。     

大采高综采技术的关键问题与对策探讨

大采高综采是厚煤层高采出率开采技术的重要发展方向,在界定大采高综采概念、分析其工作面开采基本特征的基础上,系统总结了大采高综采技术发展历程与研究现状,指出大采高综采技术的发展呈现采高增大化、围岩控制复杂化的趋势,大采高综采采场覆岩运动特征、煤壁片帮控制机理、支架围岩耦合作用规律、端部围岩稳定性控制等是急需解决的关键技术问题。首次提出采动支承压力分布支护效应与煤壁片帮时效性的观点,采用系统动力学来研究大采高综采采场煤壁-顶板-底板三维空间运动与支架工作状态的关系,可解决大采高综采的关键技术问题。     

极复杂煤层条件下倾斜长壁大采高综采技术

针对张集矿开采高瓦斯三软厚煤层的极复杂地质和技术条件,结合倾斜长壁和大采高采煤法特点,开展地质条件保障系统、采煤方法、围岩控制理论与技术、工作面瓦斯综合治理技术、矿井生产系统可靠性及工作面参数优化综合技术研究,实现了高瓦斯三软厚煤层应用倾斜长壁大采高的安全高产高效。     

厚煤层大采高全厚开采工艺研究与应用

为解决厚煤层开采过程中资源浪费难题,实现安全高效生产,采用国产设备进行了厚煤层大采高全厚开采工艺研究与应用.在分析目前应用于厚煤层开采的几种采煤法的优缺点及适用条件基础上,确定了厚煤层大采高一次全厚综采的采煤方法;首次应用模糊综合评价模型和层次分析法对厚煤层大采高综采工作面进行了模糊综合评价.研究确定了厚煤层大采高工作面采用双向割煤、端部斜切进刀的工艺方式.分析大采高工作面初次来压、周期来压步距及对应矿压显现特点,为采用国产大采高工作面液压支架及其配套设备提供了可行性依据.实现工作面平均日产达6 300 t,最高日产过1.1万t,达到了国产厚煤层大采高综采机械在生产实践中实现安全、优质、文明和高效的目标.研究成果可为类似条件下厚煤层开采提供借鉴.     

深部卸压厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律研究

针对深部卸压开采后蹬空条件下厚煤层大采高综采工作面矿压难以控制的难题,根据丁集矿1282(3)工作面复杂的地质条件,通过对该工作面矿压显现特征及液压支架工作阻力现场观测研究,获得了深部卸压厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律,分析了厚煤层大采高综采液压支架的适应性,揭示了深部卸压厚煤层大采高综采工作面的顶板来压特征。     

大采高采场覆岩顶板应力规律三维相似模拟研究

基于某矿区的地应力分布和大采高的具体条件,开展了采场矿压显现规律和巷道围岩变形规律的相似模拟研究。研究主要以该矿1-2煤层的地质赋存条件为典型背景,模拟开采高度为5m和6m时,工作面和巷道的矿压显现规律。通过大采高相似模拟实验,具体分析并总结了大采高开采过程中工作面的矿压显现规律。     

大采高综放工作面仰斜开采端面煤岩稳定性数值模拟研究及控制技术

以官地矿含夹矸厚煤层仰斜大采高综放工作面的地质及生产技术条件为工程背景,通过UDEC数值模拟计算,分析了仰采角度对含夹矸厚煤层仰斜大采高综放工作面端面围岩稳定性的影响规律.研究表明,随着工作面仰采角增大,工作面端面围岩塑性区和位移矢量增大,工作面端面围岩稳定性变差.基于上述研究结果,官地矿28418综放面在仰采过程中采...     

特厚煤层充填开采条件下分层开采的高度和控顶距研究

针对国内某大型煤矿开采煤层厚度大、埋深深的特点,分析了不同采高、不同开采控顶距条件下工作面采场围岩的稳定性,得出了采高、控顶距对采场围岩的影响关系。     

厚煤层综采面覆岩破坏及控制应用研究

为了解决由于煤层的赋存及采面的快速推进使得采面覆岩的破坏程度增大、造成采面围岩的变形破坏进一步加大、工作面支架的支护难度增大等问题,通过理论分析结合现场实测等方法,对工作面支架及来压步距进行分析,得出厚煤层大采高采面覆岩破坏规律,并提出厚煤层综采覆岩控制支护方案,有效地解决厚煤层综采面的矿压显现及覆岩破坏问题。     

特厚煤层大采高综采综放适应性评价和技术原理

针对厚煤层综采(放)开采过程中遇到的技术难题,提出了大采高综采(放)开采面临的3个科学问题,建立了基于技术经济分析的厚煤层开采方法适应性评价指标体系与评价模型。基于液压支架与围岩的强度耦合、刚度耦合、稳定性耦合原理,建立了液压支架与围岩的耦合动力学模型及煤壁片帮的“拉裂-滑移”力学模型,提出了大采高综采(放)液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制法。基于大采高综放工作面顶煤冒放性与煤壁稳定性控制的矛盾,提出了增大液压支架的初撑力及优化液压支架架型结构等方法缓解2者之间的矛盾。通过开发厚煤层大采高综采(放)关键技术与装备,实现了厚煤层的安全、高效、高回采率开采。     

高瓦斯多煤层大采高工作面覆岩裂隙演化规律研究

高瓦斯多煤层矿井运用大采高技术以实现矿井高产高效,开采工艺不同导致工作面瓦斯涌出规律的变化。以沁水煤田15#煤层大采高工作面煤层赋存条件和覆岩分布特征为背景开展采动覆岩裂隙演化规律研究,运用UDEC数值模拟大采高工作面在不同推进距离时覆岩裂隙形态发育及位移量,并提出基于示踪原理的实测覆岩裂隙发育规律的验证方法。研究表明:大采高工作面推进至120m时,煤层上覆岩层裂隙极限发育高度为65m,大采高工作面上邻近层8#煤层处于采动卸压范围,示踪气体法现场测试数据验证了数值模拟的准确性。由于大采高工作面覆岩裂隙发育范围扩展至上邻近层8#煤层,所以工作面回采过程中应增加上邻近层瓦斯抽采工艺。     

特厚煤层大采高综放工作面覆岩结构及支架工作阻力研究

为了掌握特厚煤层大采高综放工作面的覆岩结构及支架合理工作阻力,以同忻煤矿8107工作面为研究对象,采用理论分析、现场观测的方法对特厚煤层大采高综放工作面覆岩的破断和组合形式进行了研究,建立了覆岩力学模型,得出了同忻煤矿8107工作面支架工作阻力计算式。结果表明:正常开采期间,大采高综放工作面直接顶易形成具有整体性的倒台阶组合悬臂梁结构,悬臂梁结构的破断、回转是支架—围岩互馈过程中的主要压力来源;来压期间,高位砌体梁结构与低位悬臂梁结构耦合形成“砌体梁—悬臂梁”结构,砌体梁结构的滑落失稳引起悬臂梁结构的协同回转,是大采高综放工作面强冲击来压的原因;实测8107工作面正常回采以及来压时支架工作阻力分别为26 MPa(9750 kN)和40 MPa(15000kN),与理论计算结果较为吻合;8107工作面采用的ZF15000/27.5/42型四柱低位放顶煤支架能够满足生产需求。     

厚硬顶板下大倾角软煤开采灾变机制与防控技术

针对潘四东煤矿11513大倾角工作面煤壁片帮、支架滑移倾倒和顶板大面积来压问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测的研究方法对厚硬顶板下大倾角软煤开采的灾变机制和防控技术开展研究。研究结果表明:在厚硬顶板下大倾角软煤开采初期,围岩塑性破坏主要集中在煤壁和底板岩层;邻近工作面区域煤岩体位移表现出煤壁挤出位移量>底板鼓起位移量>顶板下沉位移量的特征;由于厚硬顶板的存在,随工作面推进距离的增大,煤壁挤出位移量逐渐增大,煤壁片帮失稳的概率倍增。根据厚硬顶板下大倾角软煤开采围岩位移和变形破坏特征,结合现场观测提出厚硬顶板下大倾角软煤开采2种灾害模式,一是以“片帮-冒顶”为主导,诱发“支架-围岩”系统发生大范围失稳的动态互馈的时发性灾害,二是厚硬砂岩破断诱发冲击动力显现的瞬发性灾害。基于厚硬顶板下大倾角软煤开采灾变机制,采用厚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术,控制厚硬顶板运动;采取煤壁注浆加固、支架防倒防滑以及“铺金属网+工字钢”辅助液压支架管理破碎直接顶等措施,防治煤壁片帮和破碎顶板漏冒,保证“支架-围岩”系统的稳态工作。通过对支架工作阻力和煤壁片帮统计分析发现,11513工作面采取系列防治措施后,煤壁得到有效控制,初次来压时,支架工作阻力较为富裕,安全阀开启较少且支架无明显倾倒滑移现象,实现了厚硬顶板下大倾角软煤的安全高效开采。     

缓倾斜厚煤层回采巷道水力压裂卸压技术应用研究

针对缓倾斜厚煤层回采巷道受采动影响大变形问题,选取枣泉煤矿140204工作面13、14采区胶带大巷为研究对象,研究了缓倾斜厚煤层回采巷道顶板水力压裂卸压技术。现场调查研究了二煤层临近工作面运输巷变形破坏特征与原因,分析了二煤层140204运输巷工程地质条件,并设计了回采巷道顶板水力压裂卸压对13、14采区胶带大巷护巷方案,提出了“顶板水力压裂卸压”回采巷道围岩控制稳定方法并付诸于实践,工程实践证明卸压效果良好,巷道围岩保持正常使用。     

超大采高工作面液压支架与围岩耦合作用关系

针对金鸡滩煤矿坚硬厚煤层赋存条件,提出了8.2 m超大采高一次采全厚开采方法,分析了超大采高工作面液压支架与围岩的强度、刚度、稳定性耦合关系及控制方法,研制了ZY21000/38/82D型超大采高液压支架及新结构。基于液压支架与围岩耦合作用关系,采用理论分析与数值模拟方法研究了超大采高液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制法;通过建立脆性坚硬厚煤层煤壁片帮的“拉裂-滑移”力学模型,得出了控制煤壁片帮发生滑移失稳的液压支架临界护帮力;分析了销轴铰接间隙对超大采高液压支架稳定性的影响及控制方法。通过创新研制大缸径抗冲击双伸缩立柱、三级协动护帮装置等新结构,保证了超大采高液压支架与围岩系统的稳定性控制。     

多次动压影响巷道的围岩控制方法

针对厚煤层大采高工作面多次动压影响巷道围岩变形大的问题,结合成庄矿53082巷情况,分析了多次动压巷道围岩变形特征,提出锚杆索补强加固及浅部裂隙封堵和深部围岩加固的巷道加固方案,并进行井下试验。试验表明:巷道两帮最大移近量为376mm,顶底板最大移近量为502mm,巷道围岩变形控制效果较好,能够满足工作面安全生产使用要求。     

浅埋大采高综采工作面矿压显现规律研究

 本文针对霍州矿区三交河煤矿2号煤层合并区域生产地质条件,进行了504大采高综采工作面矿压观测,深入分析了浅埋大采高采场来压规律、支架工作阻力及煤壁片帮特征,结果表明,工作面周期来压步距平均为14m左右,平均动载系数为1.13;工作面回采期间小范围片帮,端头处较为严重;ZY7600/26/55双柱掩护式支架能够满足生产需求。实测结果对相同条件下煤层开采采场围岩控制及来压步距预测具有重大的实践意义。     

大采高长壁综采技术在厚煤层开采中的应用

嵩阳东升(登封)煤业有限公司15104工作面煤层平均厚5.5 m,采用大采高综采技术进行开采。通过现场实测,分析了工作面矿压显现规律,并对大采高工作面煤壁片帮与设备倾倒、下滑问题进行了探讨,在此基础上介绍了开采方法与液压支架的选型。研究表明,支架工作阻力选择合理,呈正态分布状态,能够有效控制工作面的围岩稳定。