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．     

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。     

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。     

深埋薄基岩大采高工作面矿压规律研究

为了解释某矿11050工作面端面漏顶、煤壁片帮严重等剧烈矿压显现现象,采用数值模拟和现场实测,研究了深埋薄基岩厚松散层条件下大采高工作面煤壁前方支承压力分布规律以及顶板来压规律,研究结果表明煤壁前方支承压力随采高增大,峰值点并不一定增大,但支承压力影响范围增大;工作面来压步距变短,工作面中部的支架载荷大于上部和下部,工作面下部支架的动压系数大于上部和中部。     

厚土层厚基岩大采高综采面矿压规律

以小保当煤矿2-2煤层300 m埋深5 m大采高综采面地质条件为背景,采用理论分析和相似模拟相结合的方法,对厚土层厚基岩工作面上覆岩层结构、来压步距和支架工作阻力等进行研究.结果表明:2-2煤上覆岩层存在"双关键层"结构,亚关键层和主关键层共同作用导致工作面的大小周期来压现象,大、小周期来压步距分别为23,12 m.动载系数1.31,工作面来压较为剧烈.来压过程中支架工作阻力平均为12 643 k N,最大工作阻力为13 633 k N.工作面煤壁支承压力峰值为14.73 MPa,峰值位于采场煤壁前方5.5~20 m,支承压力增幅剧烈的区域为煤壁前方50 m范围内.小保当矿2-2煤厚土层厚基岩大采高综采面矿压规律与榆神府矿区近浅埋煤层矿压特点相似,为小保当煤矿2-2煤安全开采提供依据.     

厚松散层薄基岩大采高综采工作面覆岩移动规律

为了实现厚松散层薄基岩大采高综采工作面顶板的科学管理,以赵固二矿12051大采高综采工作面为研究背景,综合采用数值模拟和现场实测的研究方法,研究了厚松散层薄基岩条件下大采高工作面上覆岩层运移情况及工作面前方支承压力分布情况。从而得出采空区上覆岩层垮落带和裂隙带的高度及工作面超前影响距离。     

薄基岩综放采场直接顶结构力学模型分析

为深入研究薄基岩综放采场矿压显现规律,以山西潞安矿业集团司马煤矿薄基岩区厚煤层开采为研究背景,采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法对薄基岩综放采场直接顶结构特征进行了研究,建立了薄基岩综放采场直接顶结构力学模型,分析了直接顶“半拱”式平衡结构的形成机理和破断规律。结果表明：根据司马矿薄基岩区直接顶厚度和岩层性质不同,将直接顶划分为Ⅰ型和Ⅱ型两种类型;采高6.5 m,直接顶厚度大于15 m时,容易形成“半拱”式平衡结构,采场矿压呈现出来压步距短、静压大、动压小、动载系数小等特征,“半拱”结构有规律的破断失稳是薄基岩综放工作面矿压显现的根源,该结论解释了司马煤矿薄基岩综放采场的矿压显现规律。     

基载比对薄基岩厚表土煤层工作面矿压的影响

为研究薄基岩厚表土煤层工作面矿压显现规律,以李家豪煤矿为背景,对工作面基本顶结构进行了稳定性分析,并运用数值模拟软件UDEC对工作面在不同基载比条件下的矿压显现规律进行分析,结合工作面现场实测数据,分别提出依据岩块块度i和基载比判断工作面基本顶结构的稳定性。分析认为,基本顶初次破断后岩块的三铰拱结构及触矸后的单斜结构在煤壁处发生滑落失稳区域的块度范围为0.40≤i≤1.57;基载比小于0.9时,覆岩在初次来压与周期来压时易发生滑落失稳现象;薄基岩厚表土煤层关键层出现滑动失稳破坏,工作面来压时对于煤壁前方的应力影响区域不大;薄基岩厚表土煤层工作面来压时主要特征为顶板沿煤壁切落,形成台阶下沉,工作面支架动载明显。     

浅埋深大采高超长工作面矿压显现规律研究

为掌握大采高超长工作面的矿压显现规律,在斜沟矿18112进行了大采高超长工作面的现场观测。结果表明,18112大采高超长工作面超前支承压力的影响范围为47.7 m,在工作面前方7.9 m处达到峰值,最大应力集中系数为2。工作面初次来压步距为32.1 m,周期来压步距为21.8 m。文章以现场观测数据为基础,对支架选型进行评价,所选支架架型和工作阻力合理,能够满足大采高超长工作面顶板和煤壁的控制要求。     

硬厚顶板工作面开采围岩运移数值模拟与分析

采用UDEC软件对硬厚顶板条件下潘北矿11313工作面开采时顶底板应力分布和覆岩运移规律进行数值模拟与分析,得出工作面在回采过程中,工作面初次来压步距为52m,周期来压步距为30m;切眼煤柱后方、工作面煤壁前方支承压力也逐渐增大,当推进到一定距离时,支承压力基本保持不变;采场围岩不同层位支承压力峰值位置表现为:底板7m小于底板3m小于顶板9m小于顶板33m。通过现场实测可知,其模拟结果与现场相符合。     

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。     

薄基岩厚表土煤层开采的极限基岩厚度分析

通过数值模拟和现场实测的方法,研究了司马矿薄基岩厚煤层开采条件下,保证安全开采的极限基岩厚度。数值模拟研究结果表明,在表土全为砂土情况下,保证安全开采的极限基岩厚度为40 m;在基岩厚度20 m粘土厚度40 m时两者可形成较为稳定的结构,极限基岩厚度为20 m;研究结果在司马矿1101工作面的开采试验中得到了验证。     

薄基岩厚松散层下充填保水开采安全性分析

为研究薄基岩厚松散层下充填开采安全性,选择五沟煤矿CT101充填工作面为研究对象,通过理论分析、数值模拟和钻孔探测,对CT101充填工作面隔水关键层稳定性进行了分析,揭示薄基岩厚松散层下充填开采覆岩裂隙高度(深度)及其变化规律,并对开采安全性进了分析。结果表明:采高3.5 m,矸石充填率为85%时,关键层未破断,隔水关键层保持完整;下行裂隙多分布在工作面两端,且具有弥合性,随工作面推进周期性增大、减小,实测下行裂隙深5.5 m,上行裂隙高6.41~11.85 m,剩余隔水层组厚度为17.38~23.97 m,工作面可实现安全回采,为类似采矿地质条件下开采安全性分析提供了借鉴。     

浅埋薄基岩煤层快速推进工作面矿压显现规律研究

基于神东矿区1-2#煤层的赋存条件和开采技术条件,采用FLAC3D数值模拟方法,研究浅埋薄基岩回采工作面快速推进过程中的矿压显现规律,为工作面支架阻力确定和岩层控制提供依据。结果表明,随着推进速度的增加,顶板压力呈现减小趋势;推进速度越快,工作面前方应力集中程度越高,峰值应力距工作面距离越小,应力集中影响范围呈减小趋势;推进速度不同时煤层上部的薄基岩和厚松散层破断都直接波及地表,地表下沉量明显高于相同条件下的正常采深煤层工作面;浅埋采场上覆松散层变形移动过程中难以形成承载结构,荷载估算时不能采用传统的普氏压力拱理论。     

厚冲积层下大采高综放工作面顶板控制机理与实践

龙固煤矿主采煤层上覆基岩厚度平均不足200 m，但基岩上方赋存着厚度平均超过700 m的厚冲积层，针对厚冲积层条件下工作面矿山压力与顶板的控制难题，分析了大采高长壁综放工作面上覆厚冲积层在采动卸荷条件下的承载特性，以及基岩发生台阶下沉的可能性及其对应临界厚度。研究结果表明，厚冲积层在其底部煤层大范围开挖后，自承载能力不强，其自重将以载荷形式作用在下伏基岩上，但当基岩厚度大于120 m时，断裂带岩层可以形成稳定的力学承载结构，确定工作面顶板具有可控性。在此基础上，研发了工作阻力为国内最大的ZF15000/23/43综放支架，对厚冲积层下大采高综放面围岩进行了有效控制。     

采动覆岩高位离层演化特征及涌(突)水前兆信息研究

采用理论分析、物理模拟和数值模拟相结合的方法,重点研究了招贤煤矿工作面的高位离层的时空演化,并将开采期间水位变化、微震监测数据作为高位离层涌(突)水前兆信息,揭示了特厚煤层综放开采覆岩主控裂隙(纵向主导水裂隙和横向离层裂隙)演化特征及离层水害机理。以永陇矿区招贤煤矿为研究对象,黄陇侏罗系煤田永陇矿区煤层覆岩具有弱胶结、泥质含量高和单层厚度大等特点,侏罗系覆岩之上为巨厚高水压白垩系含水层,厚及特厚煤层开采时易在侏罗-白垩系交界上下形成高位离层积水;当导水裂隙与高位离层积水沟通时,形成离层水害。离层水害具有瞬时性、大流量并伴随强烈矿山压力显现等特点。研究结果表明:当工作面达到充分开采时,采空区两帮离层裂隙较为发育,中部处于压实区,最大横向高位离层位于梯形破坏区顶部;工作面上覆亚关键层的周期性破断造成工作面周期性来压、高位离层空间周期性扩张、闭合,导致宜君组水位周期性异常下降;工作面经长时间停采,恢复开采后,重复扰动覆岩诱发覆岩岩体结构失稳,导水裂缝带沟通离层空间,造成离层涌(突)水;水位突降、水位下降速率突增、微震大能量事件可作为1304工作面突水前兆信息;关键层的破断会引起微震能量事件,伴随关键层的快速回转、下沉扩大离层空间,造成宜君组水位异常下降;工作面多次复采造成覆岩自稳能力逐渐劣化严重,加快离层涌(突)水通道形成,离层涌(突)水通道逐步增大;随着出水次数增加,水位提前下降时间减少,微震能量事件能量降低,涌水量增大;采动过程中离层涌(突)水的前兆信息-白垩系含水层的水位变化以及矿井微震监测数据验证了模拟结果是可信的。     

薄基岩大采高工作面覆岩移动规律相似模拟研究

针对赵固二矿11050工作面采高达6 m、基岩薄,并且在工作面回采过程中,煤壁片帮、冒顶等矿压显现明显的具体情况,采用相似模拟试验的方法,研究了薄基岩大采高工作面的覆岩移动规律。结果表明覆岩破坏高度与工作面推进长度呈线性关系,整体呈现阶梯状分布。