重复采动下7m大采高综采面支架载荷及来压规律研究

基于补连塔煤矿22303工作面矿压实测结果,掌握了重复采动下7m支架综采面旺采区、倾向煤柱区、走向煤柱区和长壁采空区下开采矿压规律,并从覆岩结构变化和底板破坏的角度对不同区域下开采矿压差异机理进行了分析。结果表明:旺采区、倾向煤柱区和走向煤柱区下开采工作面周期来压步距明显大于长壁采空区下开采,而动载系数明显小于长壁采空区下开采。上煤层关键层是否有良好的承载作用和上煤层开采支承压力对底板的破坏是造成下煤层开采工作面周期来压步距差异的主要原因,而上煤层关键层是否有良好的承载作用是动载系数差异的主要原因。工作面来压期间支架最大载荷为16367k N,说明16800k N的支架工作阻力能够很好地满足顶板控制条件。研究结果对神东矿区今后生产实践有重要的指导意义。     

近距离煤层采动上部旺采区煤柱稳定性实测研究

通过补连塔煤矿32301工作面的地表沉陷与矿压显现实测,就2-2煤层开采后上部1-2煤旺采区遗留煤柱的稳定性进行了研究.结果表明:上部1-2煤层旺采区煤柱对应的地面下沉远小于老采空区域,工作面矿压显现正常,说明下部2-2煤层采后上部1-2煤旺采区遗留煤柱没有失稳.研究成果为神东矿区类似条件下的安全开采提供了参考.     

陕北黄土沟壑地貌地表移动变形特征研究

为研究黄河流域中游陕北矿区湿陷型黄土沟壑地貌高强度开采地表移动变形特征,对柠条塔矿黄土沟壑区N1212工作面开展系统的地表沉陷监测,分析黄土沟壑地貌高强度开采条件下地表沉陷变形特征,确定地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角,地表移动时间和动态地表移动参数。研究结果表明：陕北湿陷型黄土层高强度煤炭开采地表非连续变形破坏严重,黄土地表易受移动变形与地形条件复合影响,出现不均匀沉降,高强度开采条件下,地表移动变形发育剧烈,地表最大下沉量5 255 mm,最大水平移动值2 680 mm,最大下沉速度为187.4 mm/d,单一煤层开采最大下沉系数为0.63,斜交重复采动最大下沉系数为0.84,活跃期约55 d,期间下沉量占总下沉量97%,最大下沉速度滞后距为74 m,最大下沉速度滞后角67°。上述结果验证了浅埋煤层高强度开采时,地表下沉剧烈、活动周期短、重复采动时,地表下沉量与地质采矿因素成正比,沟谷地形高强度开采地表变形具有速度快、塌陷大、损害重的特征。     

采空区及煤柱下大采高工作面矿压显现规律

根据补连塔煤矿22303工作面7.0 m大采高矿压观测,研究上覆采空区及走向煤柱下工作面矿压显现规律与支架荷载。研究结果表明由于上覆基岩赋存和受采动影响的不同,呈现了不同的矿压显现特征,当工作面上覆采空区时来压步距比上覆煤柱区小,动载系数、来压持续长度大于煤柱下,而上覆采空区及煤柱下对应工作面支架载荷相差不多,且远小于计算支架荷载。     

相邻采空区影响下厚黄土矿区采煤沉陷规律研究

为研究相邻采空区厚黄土层采煤地表移动变形规律,以燕家河煤矿8211工作面地表移动变形实测数据为基础,分析研究了静态和动态地表沉陷变形特征、移动角参数、动态参数和预计参数。结果表明:由于相邻采空区残余变形和厚黄土层荷载作用,地表下沉量大,移动影响范围广,最大下沉速度系数为1.638,最大下沉速度为31.8mm/d。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的38.7%,地表沉陷量约占最大下沉量的95.9%,受厚黄土层影响,衰退阶段持续时间较长;工作面启动距为100m;工作面最大下沉速度滞后距为224.3m,滞后角为67°46′;走向和倾向拐点偏移距分别为-92.5m和197.2m。     

厚松散层煤层开采地表动态移动变形特征研究

为控制地表沉陷保护地表建筑物,以赵固一矿11011工作面的地表移动变形的实测数据为基础,分析研究了厚松散层条件开采下,地表下沉曲线的动态变化、地表最大下沉速度、地表移动变形持续时间及最大下沉速度滞后情况。结果表明:由于上覆厚松散层土体结构松散、几乎无承载能力,地表下沉量变化较大,地表下沉速度较大,最大值为24.5 mm/d、下沉剧烈且地表下沉的范围增加较明显,在充分采动的情况下,预计其地表下沉系数大于1。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的53.4%,而下沉量占总下沉量的91.3%,因厚松散层土体固结的原因引起的衰退阶段虽然下沉量小但持续时间较长;工作面最大下沉速度滞后距为182 m。上述结果表明厚松散层地区煤层开采,地表呈现受采动影响敏感、下沉速度大、下沉剧烈、下沉系数大和地表移动衰退时间长等特征。     

走向煤柱对近距离煤层大采高综采面矿压影响

为了掌握走向煤柱对近距离煤层6.3 m采高综采面矿压的影响规律,基于补连塔煤矿32301工作面矿压实测结果,从覆岩结构变化的角度对煤柱作用机理进行了分析.结果表明,走向煤柱区域下初次来压和周期来压步距为39和19 m,均大于上煤层采空区下的初次来压和周期来压步距32和17 m.在上煤层采空区域下,周期来压阶段支架平均载荷比初次来压大4%,动载系数大11.7%,差异明显,而走向煤柱区域下差异均很小.下煤层开采时上覆岩层中是否仍存在完好的承载结构是导致来压步距、支架载荷和动载系数出现差异的主要原因.     

超高水材料袋式长壁充填开采覆岩控制技术研究与应用

系统分析了超高水材料袋式充填开采采场覆岩结构的特点,得出了工作面支架需控岩层范围及其变化特征,揭示了长壁充填开采“支架-围岩”关系,明确了提高充填率是超高水材料袋式充填开采覆岩下沉控制的关键因素。结合亨健矿2515工作面充填开采地质与开采技术条件,开发并实施了隔板布置优化、采空区埋管补注浆充填、离层区打钻补注浆充填等充填率保障技术与工艺。现场实测结果表明,超高水材料袋式充填开采工作面矿压显现缓和、采场围岩破裂范围较小且能有效控制地表下沉：① 工作面巷道顶底板最大移近量为258 mm,两帮最大移近量为183 mm,围岩变形较小;② 微震监测系统表明,2515工作面超前破裂范围为20~30 m,围岩破裂高（深）度为顶板以上40 m至底板以下10 m,1个月后（推进距离60 m左右）已充填区域微震事件逐渐消失;③ 地表最大下沉量为265 mm,实测下沉系数为0.06。     

7.0m支架综采面矿压显现规律研究

基于神东矿区补连塔煤矿22303工作面矿压实测结果,对世界首个7.0 m支架综采面不同开采阶段的矿压显现规律进行了总结,并结合神东矿区各类大采高综采面的矿压显现,对比分析了不同采高综采面矿压显现规律的差异。结果表明:上覆遗留煤柱区下开采时7.0 m支架工作面矿压显现正常,但在临近推出煤柱区时,工作面内煤壁片帮现象严重,直接导致刮板板输送机被压死。而长壁采空区下开采时,7.0 m支架工作面在煤层间单一关键层结构和2层关键层结构区域呈现出不同的矿压显现。煤层间单一关键层结构区域,关键层距离煤层越近,矿压显现各项参数(除来压步距外)越大;而在煤层间2层关键层结构区域,工作面来压步距及动载系数呈现出大小交替的周期性变化规律,且大来压步距对应小动载系数。通过对比7.0 m支架综采面与神东矿区其它几个大采高综采面的矿压显现规律发现,随着采高的增加,支架支护强度缓慢增加,而动载系数随之减小,且采高越大、亚关键层1距离煤层越近,越易形成亚关键层1的"悬臂梁"结构,从而来压持续长度越长。     

黄土充填开采回收房式煤柱矿压显现规律

以神木县某矿黄土充填开采回收房式煤柱为工程背景,通过UDEC数值模拟软件对充填回收房式煤柱过程中工作面前方煤柱应力、工作面后方充填体应力及地表移动下沉进行了模拟研究。结果表明:随着开挖充填作业的进行,工作面前方煤柱支承应力逐渐增大,采场超前影响范围约为3个煤柱;充填体内应力变化呈"初始应力区-应力增大区-应力基本稳定区"规律;采用充填开采回收房式煤柱后地表的最大移动下沉量为338 mm,对地表的控制效果显著。     

高瓦斯综放工作面均衡开采技术的模拟

高瓦斯综放工作面的均衡开采技术,主要是通过控制采煤机的割煤速度来保证工作面瓦斯不超限,同时使得工作量产量满足要求。结合阳泉矿区某矿9804综放工作面的开采技术条件,均衡开采技术进行了CFD模拟研究,结果表明:9804综放工作面采煤机的均衡割煤速度1.8m/min,与理论计算结果1.7 m/min基本一致,验证了均衡开采理论模型的合理性、可靠性。     

厚黄土区大采高一次采全高地表移动变形规律

厚松散层下大采高一次采全高工作面开采强度大,回采率高,地表沉陷变形和岩移参数有其自身特点和规律。为研究大采高工作面地表移动变形规律,在王庄煤矿8101工作面上方设置了地表移动观测站。通过对观测资料的分析研究,揭示了厚黄土覆盖区、厚煤层一次采全高条件下地表沉陷变形特征,获得了该地质采矿条件下地表岩移预计参数和各种角值参数,分析了地表裂缝的发育、分布特征、裂缝宽度和深度等规律。与综放开采条件下的观测成果相比,大采高一次采全高工作面地表移动变形更加剧烈,沉陷过程在空间上和时间上更加集中,对地面建构筑物的影响更为显著。     

大采高工作面开采方式的合理选择

针对大采高采煤工作面开采中存在的工作面间煤柱留设大、局部采高小于煤层厚度、工作面两端头三角煤过渡段留顶煤等问题,通过采用加大工作面长度、增加采高、跨巷回采、三角煤回收、改变工作面布置形式为跳采式的工作面开采顺序,实现窄煤柱回采等方式提高煤炭采出率。结果表明:大采高工作面布置及开采方式的合理选择,可以使资源采出率达到75%~80%。     

浅埋深大采高矿压监测与分析

针对杨家村浅埋深大采高的现状与特点,在222203工作面安设了17台KJ216矿用观测设备对工作面进行矿压观测。结果表明:该矿初次来压时压力现象明显,最大值超过支架的额定阻力,周期来压步距范围为8.5～17.5m。同时,顶板破断明显,地表塌陷剧烈,塌陷裂缝几乎垂直于工作面。该研究为大采高浅埋深工作面来压情况及顶板管理提供了可靠的数据依据。     

高瓦斯矿井6.2m大采高开采关键技术

研制了大采高液压支架,使工作面采煤机一次截割高度突破了6 m,建立了井上井下立体抽采模式,采用＂三进两回＂高瓦斯工作面通风方式、大断面煤巷快速掘进与支护工艺,形成了一套6.2 m厚煤层一次采全高技术和工艺,在高瓦斯厚煤层条件下实现了安全高效开采,工作面最高日产量达到了3.5万t,工作面年产超过了700万t,巷道掘进月进尺达到了1 800 m,为我国厚煤层高效开采提供了借鉴经验。     

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。     

大采高综采工作面煤壁片帮机理及控制技术

为控制大采高综采工作面煤壁片帮,通过理论分析、数值模拟、现场实测等研究方法,研究了大采高综采工作面煤壁片帮机理,在此研究基础上,根据淮南张集矿1215(3)大采高综采工作面具体条件,提出了俯斜开采、采用高阻力结构合理的液压支架、加快工作面推进速度、加固煤壁和及时带压移架等控制煤壁片帮技术,应用实践表明,控制煤壁片帮效果良好.     

浅埋煤层大采高工作面覆岩结构分析及支护设计

针对东圪堵煤矿浅埋深、薄基岩大采高工作面现状,利用3DEC数值模拟软件对该矿上覆岩层结构进行了模拟分析,并对工作面支护进行了合理设计.结果表明:东圪堵煤矿大采高工作面开采过程中,在采高4.0 m、基岩厚度30 m以上时,上覆岩层可形成稳定的承压结构,对工作面开采是有利的;工作面液压支架工作阻力7 400 kN以上时,可以有效控制顶板;大采高工作面支架选型合理,开采过程中顶板未出现台阶下沉现象,基本顶来压时顶板未出现压死支架现象.     

寺河矿一次采全高国产装备大采高回采工艺实践

基于寺河矿所采3号煤层平均厚度为6.22 m,煤层赋存稳定,属近水平煤层等开采技术条件,寺河矿在综采工作面引进国外大采高装备取得成功开采经验的基础上,又装备了一套以国产设备为主的一次采全高的大采高开采设备,并于该矿2303工作面投入使用,结果表明:以5.5 m大采高支架为主的国产装备在寺河矿的使用取得了较好的效果,同时也暴露出一些需要改进的问题,主要是受设备故障影响,指出了提高关键部件的可靠性是国产大采高采煤工艺的改进方向。     

大采高浅埋煤层开采地表移动变形特征研究

 大采高浅埋煤层开采地表地表移动变形具有一定的特殊性,在对韩家湾煤矿2304工作面开采地表移动观测的基础上,确定了韩家湾煤矿开采岩层移动参数,分析了影响采空区地表裂缝形成的主要因素,给出了厚松散层浅埋煤层开采地表移动变形破坏规律。为今后矿井“三下”开采以及保护煤柱的安全合理留设提供相关参数与科学依据。