急倾斜极软厚煤层走向长壁综放开采技术研究

以峰峰集团山西大远煤业1201急倾斜工作面为背景,系统研究了急倾斜厚煤层走向长壁综放开采的基本问题,指出支架的合理设计是该类煤层成功开采的首要条件,支架设计要充分考虑急倾斜厚煤层综放开采的顶板活动规律,以工作面上部顶板的冲击载荷确定支架的工作阻力。同时急倾斜支架要有足够的抗侧向挤压能力,结合工作面采放工艺确定侧护板的抗挤压能力。急倾斜厚煤层综放开采的顶煤放出体与煤岩分界面具有明显的不对称性。结合顶煤放出规律、支架稳定性等综合确定采放工艺,提出“下行动态分段、段内上行放煤”的采放工艺,适用于急倾斜厚煤层走向长壁综放开采,可最大限度地减少采放过程中对支架的不利影响,并可获得较高的顶煤采出率。工作面安装前需对软弱底板进行加固。     

急-倾斜厚煤层长壁综放开采工作面巷道布置技术

通过对急-倾斜厚煤层采用走向长壁综放开采巷道布置对工作面设备防倒防滑重要性分析,创造性地提出并实施了工作面切眼非线型"倾斜-圆弧过渡-水平"布置方式,取得了理想的效果,从而使急倾斜厚煤综放开采成为现实。     

大倾角分层长壁综放工作面支架状态分析与控制

针对华亭煤业集团东峡煤矿37220大倾角特厚煤层走向长壁综放工作面煤层厚、倾角大的特点,分析了支架在工作面的不同状态,得出支架失稳的主要原因为冒落岩块冲击、工作面倾角、邻架失稳和接顶不实等,并从移架操作及扶架技术等方面总结了控制支架状态的具体措施,从而有效控制了工作面支架状态,实现了大倾角特厚煤层倾斜分层走向长壁工作面的安全开采。     

急倾斜厚煤层走向长壁综放开采支架稳定性分析

针对急倾斜厚煤层走向长壁综放开采中支架参数设计问题,根据工作面支架与围岩关系特点,分析了支架侧护板抗挤压能力的重要性;结合"下行动态分段、段内上行放煤"的采放工艺,通过支架受力分析建立了平衡方程,分别计算出了段内支架侧护板抗倾倒和抗下滑受力大小;以大远煤业1201急倾斜工作面为背景建立PFC2D计算模型,得出了保持支架稳定的侧护板抗挤压能力为763 k N,验证了现场所用ZFY4800/17/28型综放支架的可靠性;对影响支架稳定性的各因素进行了分析,提出了在急倾斜走向长壁综放开采工作面应采用大宽高比、低重心、低重量综放支架,应合理控制采高、工作面倾角以及增大支架与顶底板间摩擦等措施,以减小支架发生倾倒下滑的可能性,确保支架侧护板可以发挥良好的导向、调架功能。     

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.     

急倾斜煤层长壁开采顶板结构与来压规律模拟

结合新疆大黄山白杨河煤矿急倾斜厚煤层长壁综放工作面煤层地质,通过相似材料模拟实验,为该矿41号煤层在解放层开采的情况下选择合理的巷道布置和采煤工艺,初步模拟了急倾斜厚煤层长壁综放面的直接顶初次垮落步距、基顶初次垮落步距、周期垮落步距和来压强度及相关的矿压显现特征等规律,对该综放采场的矿压显现特点进行了研究,并为支架选型提供科学依据。     

急倾斜厚煤层走向长壁综放开采瓦斯治理技术

通过分析急倾斜厚煤层走向长壁综放工作面瓦斯涌出规律,实践总结出了工作面掘进及回采过程中瓦斯治理技术。     

急倾斜特厚煤层分层开采工作面设备选型研究

针对新疆昌平矿业急倾斜特厚煤矿地质条件,研究分层综放开采设备的技术要求,提出急倾斜特厚煤层分层综放开采设备的选型依据和技术参数;同时研究工作面的设备配套,完成短壁工作面全程放煤,实现急倾斜特厚煤层工作面的高产高效。     

急斜特厚煤层综放开采四柱与两柱式支架适应性分析

为研究四柱支撑掩护式放顶煤支架和两柱掩护式放顶煤支架在急倾斜特厚煤层综放工作面的适用性,在宝积山煤矿分别对使用2种支架的工作面矿压进行监测,利用观测数据对急倾斜综放工作面支架的受力特点和稳定性进行分析。分析认为,急倾斜综放工作面受顶板滑移引起的摩擦力、支架重力和顶煤冒落的冲击作用,易发生支架倾倒、下滑现象;四柱支撑掩护式支架后柱顶煤冒空,加剧了支架倾倒、下滑;两柱掩护式支架能相对提高支架工阻,减小导致支架下滑的扭矩,提高支架稳定性和支护效率,解决支架受力不均、倾倒及下滑等问题。     

大倾角长壁综放工作面及端头巷道布置的研究

通过对比大倾角长壁综放工作面和缓倾斜长壁综放工作面的矿压显现特征,得出了大倾角长壁综放工作面的一般规律以及存在的主要开采问题,提出了工作面布置方式为"倾斜-圆弧过渡-水平",下端头支架采用横向布置,上端头采用底板全部破岩的布置方式,有效地解决了开采大倾角煤层的实际问题,可为类似条件工作面及巷道的布置提供参考。     

急倾斜厚煤层短壁综采矿压显现规律研究

 急倾斜厚煤层短壁综采工作面与普通长壁综采面矿压显现规律有差别。本文针对木城涧煤矿急倾斜厚煤层短壁开采特殊地质和技术条件,在广泛调研和现场实测的基础上,应用理论分析、数值计算等研究方法,系统地探讨了复杂难采厚煤层工作面的矿压显现规律,确定了急倾厚斜煤层短壁工作面合理的支架工作阻力及超前支护距离。并对现场应用效果进行分析,为类似矿山急倾斜厚煤层的开采提供了工程实践技术依据。     

急-倾斜厚煤层坚硬顶板长壁综放采场矿压及控制

运用KG J-B型在线监测系统,观测总了急-倾斜厚煤层坚硬顶板长壁综放采场矿压显现规律,采取了针对煤帮及顶板的控制措施,确保了安全生产。     

急倾斜煤层伪俯斜走向长壁工作面煤壁破坏机理

急倾斜煤层走向长壁工作面煤壁和底板容易发生破坏,严重影响工作面的正常推进。通过理论建模、底摩擦实验、数值计算等方法,研究了煤层顶板破断与冒落矸石滑动特征,揭示了不同煤层赋存和开采条件下煤壁破坏机理,并提出了防治煤壁破坏与底板滑移的具体措施。研究发现:急倾斜煤层走向长壁工作面顶板冒落的矸石会对采空区形成不同程度的充填,自下而上依次为“密实充填段”、“不均匀充填段”、“非充填段”3段,而工作面中上部区域由于充填不充分,动压现象明显,容易造成严重的煤壁片帮和底板滑移现象,支架的工况随之也会变差,成为整个工作面围岩稳定性最脆弱的区域,严重影响到工作面的安全高效生产,是采场围岩控制的重点区域;工作面底板稳定性显著影响煤壁的稳定性,实际生产中发现,在煤层赋存和开采条件不同时,煤壁破坏一般会呈现出“塑性-流动”、“挤出-滑移”、“剪切-滑移”3种破坏模式;工作面采用伪俯斜布置不仅可以显著提高煤壁和底板的稳定性,也可以有效阻止液压支架倾倒和下滑,还可以避免工作面飞矸发生,配合整体推刮板输送机和“柔性加固煤壁”等技术可以实现急倾斜煤层走向长壁工作面安全高效开采,有效解决急倾斜煤层机械化开采所面临的一系列岩层控制难题。     

采空区积水下急倾斜厚煤层水平分层综放开采安全性分析

第四系沙砾含水层及采空区积水是梅河矿区急倾斜特厚煤层残采区综放安全复采的主要威胁,也是亟待解决的重要问题。以三井5109区为研究区域,在对采空区积水瞬变电磁探测和对急倾斜特厚煤层水平分层覆岩破坏高度预计的基础上,对F4断层留设了足够的隔水煤柱,并针对岩层移动规律,求算出工作面采动影响波及到的采空区积水区的范围,评价结果认为：在回采前要确保采空区积水降至+172 m标高以下方能保证安全开采。     

大倾角综放工作面巷道布置及支护技术实践

为了解决大倾角厚煤层综放开采的巷道布置及支护等关键技术问题,基于回采巷道布置及支护在大倾角厚煤层综放开采中的重要性,研究了大倾角综放开采工作面主要巷道的合理布置及支护方式,得出了工作面巷道布置方式及的锚网支护参数,并进行了现场施工实践.结果表明:回风巷沿煤层底板布置,运输巷沿煤层顶板布置,开切眼采用倾斜一圆弧一水平布置,这种布置方式较好地解决了大倾角厚煤层综放开采的巷道布置关键性技术问题.     

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。     

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。     

大倾角厚煤层长壁综放开采基本顶破断模式及演化过程(Ⅰ)——初次破断

大倾角特厚煤层走向长壁综放开采过程中,由于直接顶冒落后采空区充填不均匀,基本顶断裂呈现非对称特征。基于弹性力学理论,建立了横纵荷载作用下大倾角煤层基本顶的薄板力学模型,分析了基本顶上、下板面的应力分布特征,获得了基本顶断裂线发育轨迹与破坏区演化规律,提出了大倾角煤层基本顶的初次破断“V-Y”型断裂模式。研究表明,大倾角煤层基本顶初次断裂的空间顺序为“中上部→中下部→上部→下部”。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶初次断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征。