8.2m超大采高综采成套装备研制及应用

针对6~8m厚煤层大采高一次采全厚综采技术与装备难题,以金鸡滩煤矿2-2上煤层赋存条件为基础,通过建立超大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"力学模型及煤壁片帮的"拉裂-滑移"力学模型,研究了超大采高工作面顶板岩层断裂结构及煤壁片帮力学机理,研制了8.2m超大采高综采成套装备,实现了金鸡滩煤矿8.2m超大采高工作面安全、高效、高回采率开采。研究结果表明,通过液压支架与围岩的耦合动力学模型可以确定顶板岩层对液压支架的冲击动载荷,煤壁的破坏深度与开采高度、矿山压力呈正相关性,与煤体强度呈负相关性。通过设计研发大缸径抗冲击双伸缩立柱、三级协动护帮装置等新结构,提高了超大采高液压支架对围岩的适应性。通过研制大运量变频控制刮板输送机及新结构,解决了超大采高工作面瞬间煤量大、煤量变化大、片帮煤易压死刮板输送机等问题。研制了8.2m超大采高综采成套装备,设计采用"大梯度+小台阶"过渡配套方式,解决了端头煤损失问题。金鸡滩煤矿8.2m超大采高工作面日产5.7万t,月产达到150万t以上,实现了安全、高效、高回采率开采。     

小保当矿大采高综采面煤壁片帮机理及防控技术

为了解决小保当煤矿大采高综采面煤壁片帮问题,采用理论分析与数值模拟的方法,分析了小保当煤矿大采高综采面煤壁片帮机理及影响因素.结果表明:小保当煤矿煤壁片帮主要是由于开采过程中上覆岩层形成"悬壁梁"结构,梁前端位于煤壁处,煤壁承载增大,支承压力大而引起.通过煤壁片帮因素分析得出了控制综采面煤壁片帮的合理工艺参数,2~(-2)煤开采时工作面采高为6.5 m,支架支护强度为1.0~1.5 MPa,护帮板支护强度为1.0 MPa.提出了"控制采高、合理支架支护强度、使用护帮板"的煤壁片帮综合防控措施.     

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.     

特厚煤层大采高综放自动化开采技术与装备

针对我国西部矿区坚硬特厚煤层综放自动化开采技术难题,研究了大采高综放工作面液压支架与围岩耦合作用关系,分析了坚硬特厚煤层顶煤冒放结构及液压支架合理工作阻力确定方法,研发了液压支架与围岩智能耦合控制系统及自动化放顶煤控制系统,实现了大采高综放工作面自动化开采。基于坚硬特厚煤层大采高综放液压支架与围岩耦合作用关系,建立了坚硬顶煤冒放的"悬臂梁"模型及顶板岩层结构失稳的"组合悬臂梁"模型,揭示了大采高综放工作面合理机采高度确定方法及合理液压支架工作阻力确定方法。通过分析两柱强力液压支架的承载特性,创新设计了大采高综放液压支架三级高效强扰动放煤机构,研发了综放液压支架智能耦合控制系统,实现了对液压支架姿态与受力状态的实时监测。基于大采高综放工作面分段多窗口多轮放煤工艺的时序控制自动化放煤逻辑关系,研发了自动化放煤控制装置,实现了坚硬特厚煤层大采高综放工作面安全、高效、高回采率自动化开采。     

小保当煤矿大采高综采支架工作阻力确定

为合理确定小保当煤矿大采高综采面支架工作阻力,针对小保当煤矿2-2煤层的具体情况,采用物理相似模拟、数值模拟实验和理论计算相结合的方法,对小保当5.0m大采高工作面矿压显现规律及支架工作阻力进行研究。研究得出小保当矿基本顶初次垮落步距68m,周期垮落步距为16m,增载系数为1.31,来压显现强度中等。综合分析,若选用1.75m×4.75m支架,确定大采高综采工作面支架工作阻力为14000k N。由于采高较大,基本顶岩性较坚硬,来压期间基本顶下位岩层形成"悬臂梁"结构,"悬臂梁"断裂时,其重量全部由支架承担,支架载荷大。研究结果为同类地质条件支架工作阻力选型提供了借鉴。     

屯留煤矿高瓦斯松软厚煤层大采高综放开采技术

基于高瓦斯松软厚煤层通常采用普通综放开采,工作面割煤高度小于3.0 m,同时受工作面通风断面影响,工作面瓦斯经常超限,工作面单产较低.屯留煤矿为提高工作面单产,在数值模拟分析煤壁稳定性的基础上,论证了大采高综放开采工艺是适应的,确定了该矿大采高综放液压支架主要参数.实践表明,大采高综放开采是高瓦斯松软厚煤层进一步提高单产的有效途径.     

基于结构体系简化的液压支架阻力确定

针对大采高综放采煤工作面支架与围岩关系进行研究,基于结构体系简化对液压支架-顶板-上覆岩层以及垮落岩体的运移规律、内力确定、位移计算和动态平衡拱、拱下多跨梁的运动规律进行分析,从而得到液压支架的工作阻力和上浮岩层的运动规律。并通过室内相似模拟试验对其运动规律进行验证,同时采用FLAC^3D进行数值模拟,采用损伤力学模型对大采高实际开采情况下顶板-上覆岩层的内力变化以及分布规律进行研究,使结构体系法得到肯定。     

坚硬顶板工作面岩层移动规律及支架合理选型研究

针对山西宁武榆树坡煤业有限公司2201工作面顶板坚硬、采高大及支护困难等问题,采用理论分析、数值模拟和工程实践的方法,对坚硬顶板条件下大采高一次采全高工作面岩层移动规律进行了研究,选取支架型号为ZY8000/26/56并进行了工程应用。现场应用中支架工作状态良好,取得了有效的顶板控制效果,满足工作面安全高效开采的要求。     

祁南煤矿714工作面液压支架的选型设计

以淮北祁南煤矿714工作面地质条件为依据,确定该工作面液压支架的架型。通过对支架支护强度、工作阻力和支架高度等参数进行分析和计算,得出该矿应当采用综合机械化长壁后退式大采高、一次采全高的开采方式,架型为ZY11000/28/63型掩护式液压支架。此架型可以充分发挥综采机械效率,提高煤炭产量,节约煤炭资源,减少煤与瓦斯突出等安全隐患,提高矿井开采技术水平。     

厚煤层液压支架型式确定及合理参数计算

针对金通煤矿5-1煤层南盘区开采的实际情况进行液压支架选型方案比较,确定了大采高液压支架是合理可行的;通过选用ZY7600/23.5/48型大采高液压支架,能够保证工作面的回采率,有利于提升矿井生产能力,同时减少采空区遗煤,降低了采空区自燃发火几率。     

石窑店煤矿近距离煤层上行开采可行性研究

针对石窑店煤矿首采区3~(-2)煤层已采区域上部2~(-2)煤层的开采问题,基于煤层赋存条件和开采现状,通过理论计算得出,冒落带高度9.8 m,为采高的4倍,裂隙带高度43.75 m,为采高的19.4倍。采用数值模拟方法分析3~(-2)煤层开采后对2~(-2)煤岩层结构性的影响。理论分析和数值模拟结果验证了上行开采可行性。     

大采高工作面支架载荷的采厚效应分析

针对小保当煤矿2-2煤层的具体情况,通过物理相似模拟和数值模拟实验的方法对工作面顶板运移规律及支架工作阻力进行了研究。研究得出小保当煤矿大采高工作面来压期间,基本顶下位岩层形成了"悬臂梁"结构,来压强度均为中等,随着采高的增加,煤壁前方的应力集中现象更加明显,采高大于6.5 m时尤为明显,平均支架载荷随之增加,支架载荷的均方差也随之增大,支架载荷的大小更加离散化。     

大采高液压支架结构优化设计及适应性分析

针对大采高工作面动载矿压显现、煤壁易片帮等问题,基于红柳林煤矿7.0 m大采高开采实践,建立了大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"结构模型及支架与围岩的简化动力学模型,确定了7.0 m大采高液压支架合理工作阻力;对比分析了大采高液压支架架型、护帮结构对围岩的适应性,进行了大采高液压支架结构优化设计及适应性分析。研究结果表明:将大采高工作面"砌体梁"结构上方岩层作为动力学模型的边界条件,以支架立柱的抗冲击特性要求为理论判据,通过动力学仿真计算可得大采高支架的合理工作阻力。两柱掩护式大采高支架较四柱支撑掩护式支架具有支护强度大、四连杆稳定机构受力状态好、质量轻等优点;护帮板与伸缩梁分体结构的护帮力、合力作用位置及可靠性均优于护帮板与伸缩梁连体结构;设计采用抗冲击双伸缩立柱、高压升柱系统等,提高了大采高液压支架对围岩的适应性。     

隆德煤矿浅埋上下煤层协调同采技术研究

为了确定隆德煤矿浅埋深1-1煤与2-2煤协调开采合理安全间距，采用CT探测技术及钻孔应力监测系统两种测试方法开展了上下煤层同采应力实测研究。研究得出：CT探测确定了2-2煤层大采高工作面超前采动应力范围最大为59.5m，1-1煤工作面顶板在采空区后方47.5m开始垮落，并影响下方2-2煤工作面应力分布|钻孔应力计实测确定了2-2煤层工作面超前应力影响距离最大50.7m，应力峰值超前于工作面6m，应力集中系数1.23，而2-2煤层工作面不受间隔煤柱宽度20m的相邻工作面以及间隔顶板岩层厚度54m的上覆1-1煤回采影响|采用了3种方法综合确定了隆德煤矿上下煤层协调同采合理滞后距离为138.4m。数值模拟研究表明，安全间距50m以内拉应力贯穿整个层间距，从而验证了隆德煤矿上下煤层协调开采安全间距138.4m的安全性。     

大采高综放开采端面煤岩体稳定性及其控制研究

针对我国煤矿典型大采高综放工作面的端面煤岩体稳定性问题,通过理论分析推采后工作面前方、上方及后方煤岩体的位移和破坏特性,并利用UDEC数值模拟软件模拟分析采场煤岩体在水平方向和铅垂方向的位移特性,进而通过对某矿8105大采高综放工作面的现场支架管理及现场实测统计,对其端面煤岩体的控制方法提出合理化建议,现场应加强支架科学管理,确保支架支护参数位于合理范围内。     

上下柱式开采对中部残煤采场岩层应力分布时空演化的影响

针对上下柱式多重采动影响下中部残煤的安全开采,根据白家庄煤矿复合刀柱式残采区中部7号残煤的赋存状况,采用相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究了上下柱式开采对中部残煤采场岩层应力分布时空演化的影响,揭示了复合刀柱开采后中部残煤的应力分布特征。研究结果表明:1下部煤层柱式开采时,刀柱煤柱/柱采区域采场煤岩层会逐渐演化为应力增高区/应力降低区,二者在水平方向上交替显现;上部煤层柱式开采时,采场煤岩层的应力集中程度/卸压程度会进一步增强。2多重柱式采动影响下,采场煤岩层的应力分布呈现"原始平衡—初始波态平衡—新波态平衡"的演化特征,不仅揭示了支承压力在刀柱煤柱采场煤岩层中的时空叠加效应,而且证实了柱采区域采场煤岩层的复合卸压效应。3复合刀柱开采后,中部残煤的应力分布表现出明显的波态特征。     

综采面大型支架回撤通道留设与支护技术

为了实现综采工作面大型支架的安全回撤,竹林山煤矿设计了适合大采高,无轨胶轮车运输的回撤通道。根据综采工作面的煤岩层地质条件、待运输支架的型号,确定利用EBM-160型掘进机现掘支架回撤通道的方案。采用支护与掘进交替作业的施工方法,顶板与煤帮用锚杆金属网支护,锚索补强。通过调整采高、周期来压步距、两端头进度和出口提前铺网拉绳等准备工作,炮掘绞车硐室、打机头磨角等辅助作业,掘进机从机尾向机头沿工作面方向掘进。矿压检测结果显示:撤架期间通道围岩稳定,无顶板垮落现象,所有支架顺利撤出。     

综放工作面矿压显现规律及液压支架选型研究

为研究厚煤层综放开采时矿山压力显现规律,选择合适的液压支架类型,以某矿31201工作面为背景,采用理论分析、FLAC~(3D)数值模拟等方法,研究不同采高条件下工作面矿山压力显现规律,分析煤壁塑性区变化特征,选择合适的液压支架进行适应性验证。结果表明:开采高度对工作面前方超前支承压力变化规律影响较小,但是对煤壁塑性区范围影响较大,采高小于3.5 m时,煤壁塑性区范围较小,采高大于3.5 m时,煤壁出现较大范围塑性区;根据放顶煤开采条件,分析支撑高度、支护强度、工作阻力大小,确定了选择ZFY18000/25/39D液压支架具有合理性。     

大海则煤矿大采高工作面开采方法模糊评价

针对大海则煤矿2号煤层存在的问题,对其采煤工作面的开采方法问题进行模糊评价,基于层次分析法,建立了大采高煤层开采方案选择的指标评价体系,并对指标体系中各种影响因素的权重进行了合理分配,基于模糊数学和矩阵分析理论,建立了模糊综合评判模型。结合大海则煤矿2号煤的实际地质情况,开采方案分为分层开采、放顶煤开采与大采高综采,经模糊综合评价后,最终确定为大采高综采最为合理,这与大海则煤矿现场实际生产采用的开采方法一致,验证了该评价模型的合理性与正确性。     

大海则煤矿大采高工作面开采方法模糊评价北大核心

针对大海则煤矿2号煤层存在的问题,对其采煤工作面的开采方法问题进行模糊评价,基于层次分析法,建立了大采高煤层开采方案选择的指标评价体系,并对指标体系中各种影响因素的权重进行了合理分配,基于模糊数学和矩阵分析理论,建立了模糊综合评判模型。结合大海则煤矿2号煤的实际地质情况,开采方案分为分层开采、放顶煤开采与大采高综采,经模糊综合评价后,最终确定为大采高综采最为合理,这与大海则煤矿现场实际生产采用的开采方法一致,验证了该评价模型的合理性与正确性。