综采工作面采场底板比压测试及支架选型研究

底板比压能够直接反应工作面底板抗压强度和底板所属类型,测定工作面底板比压是支架选型的重要依据。以5201工作面为研究对象,通过自制的底板比压仪对该工作面进行底板比压测定,确定容许底板比压值为4.1MPa,明确了工作面底板属于Ⅱ类软岩底板类型,为5201工作面的安全开采奠定了理论基础。结合顶底板岩性和临近矿井的支架应用效果,确定了5201工作面支架型号。     

山浪煤矿底板比压测试及分析

底板比压测试是对工作面支护参数设计与选取的重要依据。经用底板比压测试仪,选取不同压膜对留底煤底板和不留底煤底板进行测试,计算出压膜平均刚度跟强度。通过比较底板容许比压跟容许刚度表明:山浪煤矿5号煤层留底煤时底板属于Ⅲa较软底板,山浪煤矿5号煤层101工作面底板属于Ⅲb类软软底板。     

鹿洼煤矿4301(1)面3~#煤层底板比压实测研究

通过对鹿洼煤矿3#煤层底板比压的现场实测,计算出可靠的底板抗压入强度(底板极限比压)为7.60MPa,底板容许比压为5.7MPa;按照3个测区底板比压平均值计算,其底板容许比压为5.19MPa,从而为3#煤层采场的支护设计提供了重要的理论依据。     

嵩山矿2201工作面底板比压测试及综放四柱支架对底板适应性的分析

通过对永华集团嵩山矿2201工作面底板比压的测试,得出煤层底板容许比压和容许刚度,判断其底板为II类松软底板。通过对ZF2200/16/24综放四支柱液压支架的受力分析,得出了支架底座比压分布特征,计算出综放四支柱支架底座比压最大值,经校核,该矿选择的四柱式ZF2200/16/24型低位放顶煤支架能够满足2201工作面的底板比压要求。     

三软煤层底板比压试验及控制研究

通过对豫西某矿工作面进行底板比压实测,判断出底板为松软底板.由于底板强度小,会引起顶板下沉量较大,底板钻底严重,支护强度不能满足工作面安全生产的需要.针对这种情况,底板采用可回收尼龙柱鞋,并增加支护系统的刚度,提高了支柱的工作阻力,有效控制了工作面顶底板移近量,降低了支护成本.     

同忻煤矿大采高综放开采工作面矿压研究

为准确掌握大采高综放开采工作面液压支架的受力及运行状态,分析工作面受采动及放顶煤影响的矿压变化规律,采用实测法对同忻煤矿11个测站支架的支护阻力进行长期监测。结果表明:同忻煤矿8101工作面全体支架平均支护阻力18.31 MPa,占额定工作阻力的51.60%。工作面存在周期来压现象,平均3耀5 d,来压步距19.1耀26.6 m,平均为22.22m,增载系数1.18,来压持续时间较短,不明显。多个支架在来压期间液柱值达到38 MPa,部分支架工作阻力超过额定阻力,合理的支护阻力底限值应大于38 MPa。支架前柱的工作阻力普遍大于后柱,工作面中部支架的工作阻力普遍大于两端。     

复杂围岩支护体系刚度及设备适应性分析

以矿井10-2煤层10804工作面为研究对象,在其复杂的围岩情况下分析了"支架-围岩"支护体系的刚度及支架适应性。结果表明,工作面支架能够满足支护需求。工作面底板在没有遇水浸泡前属于松软底板类型;遇水后底板刚度下降较快,属于极松软底板。采用整体式的顶梁增加了支架与顶板的接触面积,使得顶板刚度很差的矛盾得到缓解,支护效果明显提高。     

特厚煤层大采高开采矿压显现特征分析

为研究特厚煤层分层开采时的矿压显现规律,以榆树湾煤矿20101工作面为例,采用KJ216顶板动态监测系统监测顶板,并对工作面支护的合理性做出评价。结果表明,基本顶呈X形破坏,将工作面分为上、中、下3个分区;工作面平均周期来压步距为14.0 m,平均周期来压强度为37.0 MPa;工作面平均工作阻力为23.67 MPa,来压时支护强度为29.22MPa,合理的支护强度应该为35.22 MPa;支架能够适应工作面顶板变化,但也存在支架左右两柱受力不均匀的情况,应及时对支架形态做出调整。结果对类似条件矿山地压管理具有借鉴意义。     

大倾角综采工作面液压支架参数设计及其与围岩关系

基于云南观音山煤矿已有的煤层地质条件,确定了合理的支架高度、支护强度及合理的额定工作阻力。在顶板分类原则基础上选定支架为ZQY4400/17/36型大倾角掩护式液压支架。采用数值模拟软件FLAC3D,建立了大倾角软顶底板煤层数值模型,模拟研究了所选支架在工作面的支撑应力分布规律,分析了工作面回采时煤壁内应力分布,顶板下沉及底板鼓起情况。采用ANSYS数值模拟软件,建立了支架与围岩关系的力学模型,模拟研究了支架所受载荷情况,对支架与围岩的力学关系进行了分析。结果表明：根据实际地质情况选择的ZQY4400/17/36型大倾角掩护式液压支架使用时,顶板下沉量和底板鼓起量能满足安全开采要求,支架以前梁变形为主,支架顶梁变形较小,支架底板尖端比压满足支护要求,支架整体选择适合实际条件。     

构造破断带放顶煤支架底座的有限元应力分析及设计应用

某矿3109工作面液压支架在回采中出现扎底、倾斜、底座箱体撕裂等现象,为此建立放顶煤工作面“支架-围岩”力学模型.经对支架底座的有限元应力计算,指出支架底座危险截面位于底座过桥处.从而采取提高底座箱体强度、减小底座底板比压、提高底板刚度等措施,保证了综采放顶煤工作面在围岩破碎带的安全高效开采.     

浅埋煤层综放开采条件下两柱掩护式放顶煤支架适应性研究

液压支架作为综合机械化采煤工艺中重要的顶板支撑设备,其工作特征与顶板的适应性对控制采煤工作面矿山压力举足轻重。以华昱公司五家沟煤业5302综放工作面为例,针对两柱掩护式液压支架结构合理性、支架特征与顶底板适应性进行分析,应用关键层理论分析确定了工作面初次来压最大强度为0.97MPa,正常回采期间周期来压强度为0.78MPa。建立支架在工作面控顶效果模型,并进行数值模拟分析研究,最终确定ZFY12000/23/34型液压支架能够满足工作面安全生产要求。     

保德煤矿81504综放面支架工作阻力适应性分析

以煤层顶底板岩层力学参数为基础结合上覆岩层运移规律,研究工作面直接顶的岩层组成、顶板运动参数,构建合理的顶板结构模型。对顶板结构模型进行力学分析,定量的计算工作面支架的支护强度。已采81305工作面工程实践表明,工作面直接顶由3层岩层构成,直接顶总厚度为17.2 m,工作面老顶以粗粒砂岩为主,厚度6.7 m,工作面直接顶作用力为0.79 MPa。通过顶板结构模型法+动载系数法和已采工作面类比法,得出新开81504工作面支架合理支护强度为1.38 MPa,支架的合理工作阻力为12 500 kN。     

复杂围岩大断面回采巷道底鼓控制研究

 底鼓是复杂围岩环境下巷道破坏的主要特征之一。采用有限差分软件FLAC3D对清水营煤矿110202工作面辅助运输巷道底鼓进行模拟,分析其位移、应力分布特征,得出其底鼓力学机理：巷道开挖后,在巷道顶板中形成拱形承载结构,上覆岩层重量通过拱形承载结构传递到巷道两帮,在两帮产生应力集中,在两帮垂直集中应力的约束下,底板受水平挤压作用形成主被动塑性区,当底板塑性区围岩压力大于围岩强度时,巷道底板发生应力失稳,产生底鼓。提出复杂围岩环境下巷道底鼓控制的“顶板—两帮—底板”系统结构支护方式,试验结果表明该支护方式取得了良好的底鼓控制效果,取得了显著的经济和社会效益。     

KDB3000-10A型底板比压仪的研制及使用

单体液压支柱通过柱头承受顶板载荷,同时通过底座将载荷传送到工作面底板。底座对底板的接触正压力简称为接触比压,如果接触比压大于底板的抗压强度(即底板比压),就会造成单体支柱钻底让底,导致顶板维护不良,直接顶发生离层,容易造成冒顶事故。因此,加强对底板比压的测试工作以确定合理的支护密度,研制和使用底板比压仪显得尤其重要。     

中厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

以恒源煤矿487工作面窄煤柱沿空掘巷为工程背景,基于该矿工程实况采用理论计算、数值模拟等手段综合确定487工作面回风巷最优护巷煤柱宽度为5m;基于数值模拟分析了487工作面回采后沿空掘巷超前段顶板、实体煤以及煤柱内围岩应力分布、围岩变形与塑形区演化特征,针对性提出了高强锚杆索组合非对称支护技术,并分析了巷道支护应力场的...     

盈盛煤业9号煤层顶板岩石力学性能实验研究

以盈盛煤业91303工作面实际地质条件为工程背景,使用RMT-150B电液伺服试验机对盈盛煤业91303工作面两巷进行了顶板单轴压缩试验,基于实验结果,探讨了单轴压缩下盈盛煤业坚硬顶板的岩石力学性能。结果表明:砂岩平均单轴抗压强度为97.8 MPa,但是离散性较大;K₂灰岩强度特别大,平均单轴抗压强度达到195 MPa,7号、8号煤的单轴矿压强度相差不大;砂岩和砂质泥岩多为微裂纹,整体破坏程度比煤和石灰岩更低。其中,煤的破碎程度最高,砂岩的破碎程度最低。试验结果不仅为该岩石材料本构的参数确定提供了参考数据,同时也为该矿91303工作面顶板放顶技术提供参考依据,为矿山的开采支护提供了借鉴。     

特大型采空区充填体强度设计优化

为保证某矿特大型采空区的稳定性，最大程度回收采空区内的矿柱，采用工程类比法和理论计算法分别得出设计的充填体强度为2和1.5 MPa，根据设计强度得出灰砂比在（1∶4）～（1∶8），对充填体两侧进行受力分析后，应在采空区受力较大的顶底板处适当提高灰砂比，使设计充填体的抗压强度高于该处的实际受压强度，采用经验公式和杨辛公式进行充填体自立强度计算比较，得出40 m高充填体的设计强度为1.664 MPa。结果表明，3#矿体采空区最下部采用灰砂比1∶4胶结充填，然后逐步下降至灰砂比1∶8进行充填；在中段水平位置采用灰砂比1∶4胶结充填，充填高度不小于6 m；在距离采空区顶部2～3 m采用较高的灰砂比，甚至是水泥砂浆进行充填；可获取最佳的充填效果，保证矿山安全持续生产。     

坚硬顶板爆破弱化矿压控制技术研究

针对坚硬顶板导致的工作面后方悬顶面积大、来压强度高的问题,基于扇形爆破弱化技术,针对山西某矿的生产地质条件,对爆破参数进行理论研究并进行现场实施验证。结果表明:本次爆破弱化坚硬顶板试验使工作面来压强度明显降低,对巷道两帮以及底鼓变形量控制方面有显著效果,使两帮变形量降低81%,底鼓量降低91.2%.     

华恒矿业双大巷跨采技术及巷道加固支护效果分析

针对华恒矿业有限公司矿井开采后期，常常存在跨采大巷情况，以61103外段工作面跨采-650 m水平西翼大巷和西翼总回风巷为例，分析了工作面超前支承压力在底板岩层传播规律，结合双大巷地质资料，提出了高强度锚索（锚杆）梁、压网联合支护、架设U形棚和工字钢棚支护的加固方案。通过巷道围岩变形监测结果，巷道加固增加了顶板支护强度，使巷道受力支撑点作用在两帮上，造成巷道两帮出现位移，且巷道围岩集中应力传播到巷道底板，出现底鼓现象，巷道加固支护方式、支护参数合理。     

大倾角煤层走向长壁开采支架稳定性力学分析

大倾角煤层走向长壁工作面安全高效开采的关键是对围岩的有效控制,而围岩控制的难点在于"支架-围岩"系统的稳定性控制。在综合厘定与研究工作面"顶板-支架-底板"系统相互作用关系的基础上,采用理论分析方法,将底板假设为弹性地基,构建支架倾向力学模型,研究顶板载荷作用下支架的行为响应,并探讨采高、底板物理力学属性和架间作用等因素对支架稳定性的影响。结果显示,在大倾角煤层走向长壁开采中,工作面顶板在其自重及上覆岩层载荷作用下,沿着渐进于重力方向的曲线处于非连续运动状态中;受工作面顶板非连续运动影响,其对支架的作用载荷处于渐进累积过程,支架亦会随着顶板的运动而运动,且其运动幅度处于非连续渐进累积过程;支架稳定性随着顶板法向载荷的增大、顶板切向载荷的减小、顶板载荷偏载程度的减小、底板硬度的增大、采高的减小和支架侧护板千斤顶刚度的增大而增强;顶板法向载荷、底板地基系数、采高和支架侧护板千斤顶刚度仅能在一定程度上增大或减小支架的运动幅度,而顶板切向载荷和顶板载荷作用位置不仅能影响支架的运动幅度,亦会改变其运动方向,且较其它因素而言,其对支架稳定性影响较显著。严控工作面倾斜中上部区域顶板稳定并及时调整支架位态,以减小工作面顶板对支架的切向载荷和顶板载荷的偏载程度,是控制支架稳定的有效途径。