采高对砌体梁关键层位置的影响分析

形成砌体梁的关键层对于岩层运动具有控制作用。不同采高下,可形成砌体梁的关键层位置不同,通过采用DDA模拟不同采高时的岩层运动,判断形成砌体梁的位置,并与传统的4~8倍采高进行了对比,提出相应的支架工作阻力的计算方法。该方法可对现场岩层运动、支架工作阻力的确定有一定的指导意义。     

大采高综放工作面顶板破断特征及液压支架阻力确定

以神东矿区某矿大采高综放42105工作面为背景,采用现场实测、理论分析和相似模拟等方法对工作面矿压和顶板破断特征进行分析,并得出更合理的液压支架工作阻力。结果表明,随着采高的增大,覆岩最下位关键层易进入垮落带,不能形成"砌体梁"结构,呈现"悬臂梁"的周期破断特征。提出了重复采动下大采高综放面下位关键层以"悬臂梁"形式破断时支架工作阻力的确定方法,并依此确定了42105工作面支架的合理工作阻力为19 800 k N。     

浅埋近距离采空区下工作面矿压特征与顶板结构分析

以陕蒙神东煤田浅埋近距离煤层群开采为背景,采用实测统计、物理模拟与理论分析相结合的方法,研究了浅埋近距离煤层采空区下开采的矿压特征及影响因素,揭示了不同间隔岩层结构形态及演化条件。研究表明,随着上煤层采高增大,来压期间支架工作阻力及动载系数均呈正相关增长;下煤层采高与间隔岩层厚度之比越大,周期来压步距及支架最大工作阻力越大。层间仅存在单一关键层时,层间关键层周期破断可形成"砌体梁"和"台阶岩梁"两种结构;则当上煤层垮落顶板关键层重新形成"砌体梁"结构时,层间关键层与上煤层垮落顶板关键层可形成"砌体-砌体"和"台阶-砌体"2种组合结构形态。     

高承压松散含水层下支架合理工作阻力的确定

在承压松散含水层下采煤时,由于含水层可传递上覆表土层的载荷,导致该条件下覆岩关键层易形成复合破断,极易发生压架、突水事故.为了避免发生压架及突水事故,提高支架的工作阻力是主要手段之一,但目前对于如何合理确定关键层复合破断条件下的工作阻力则显得研究不足.为此,结合祁东煤矿7_114工作面的实际条件,依据岩层控制理论,采用理论分析对该条件下的支架合理工作阻力进行了研究,提出了关键层复合破断后使"砌体梁"结构不发生滑落失稳的支架工作阻力的计算方法.研究结果表明:当支架工作阻力提高至10 MN时可保证此面不发生压架突水事故.该结论得到了数值模拟的验证.     

覆岩多层坚硬顶板条件下特厚煤层综放工作面支架阻力确定

为分析覆岩多层薄采空区坚硬顶板条件下特厚煤层工作面的强矿压显现机理,合理确定工作面支架支护阻力,采用理论分析、相似模拟与现场实践相结合的研究方法,对特厚煤层开采条件下的多层顶板破断规律与工作面支架阻力确定问题进行了探讨,得出了工作面支架阻力确定原则与方法。研究表明:多层坚硬顶板的破断形式与破断次序对工作面矿压显现影响较为明显;关键层顶板的单层垮断或多层同步失稳将对应不同的工作面支架阻力;坚硬厚层顶板同步失稳条件下,单纯提高支架阻力将难以满足特厚煤层工作面合理支护要求。以大同矿区某煤矿工作面生产实际为背景,对特厚煤层工作面进行了支架合理选型同时配以坚硬顶板的水压致裂控制技术,取得了良好的顶板控制效果。     

基于顶板与煤壁控制的支架阻力的确定

为了解决高效安全开采工作面顶板与煤壁控制问题,通过现场调研和理论研究,详细介绍了采煤工作面支架工作阻力的发展状况以及国内外确定支架工作阻力的基本方法,并指出这些方法都是从控制顶板载荷为出发点。为了实现高效开采,建立了平衡顶板载荷和保持煤壁稳定的确定支架工作阻力二元准则。分析了顶板压力等对煤壁稳定的影响以及支架工作阻力在减缓煤壁压力的作用,煤壁上的顶板压力是影响煤壁稳定的主要因素,提出了在保持煤壁稳定时支架工作阻力应满足的准则。当基本顶结构失稳时,会对支架产生冲击,提出了计算控制顶板的支架工作阻力确定的动载荷计算法。     

土层覆盖下浅埋煤层工作面支架选型研究

基于支架工作阻力与顶板最终下沉量的“P-△L”双曲线关系，采用数值模拟计算方法，同时考虑相似模拟试验结果，研究土层覆盖下浅埋煤层工作面的矿压显现规律．结果表明：土层覆盖下浅埋煤层工作面初次来压时只有关键层破断垮落，支架栽荷并不大，随着工作面推进顶板垮落向上发展至地表，从而在工作面与地表形成贯通裂隙时，支架阻力才最大．最终确定了陕北南梁煤矿土层覆盖下浅埋煤层20115工作面的支架工作阻力为6500kN，为南梁矿综合机械化开采的工作面支架选型提供技术依据．     

神南矿区浅埋煤层群开采顶板结构类型判别

为探索浅埋煤层群开采条件下顶板关键层的结构类型,获得科学有效的浅埋煤层群顶板结构形态的判别方法,以神府煤田所属的神南矿区为研究对象,采用理论分析、物理模拟及现场实测相结合的方法,揭示了顶板结构形成的基本条件,确定了顶板结构的判别方法,给出了浅埋煤层群的科学定义。研究发现,上、下煤层间的间隔岩层关键层随采动的破断是影响煤层群下煤层开采矿压显现的主要因素,不同煤岩组合条件下的间隔岩层关键层的位置及结构形态不同。根据研究区煤岩空间组合关系,通过现场探查和理论分析与计算的方法,对研究区煤层群赋存类型进行了划分。通过引入间采比的概念(G_C),提出了间隔岩层关键层的判别方法,确定了间隔岩层的关键层单一关键层、双关键层和无典型关键层3种基本结构类型,并对研究区浅埋煤层群进行了科学分类,为现场的安全、高效开采奠定了理论基础。     

浅埋煤层长壁开采支架阻力及安全界限

依据浅埋煤层矿压显现特征,给出浅埋煤层长壁开采工作面支架合理工作阻力及安全界限的确定方法。工作面支护强度的提高,相当于增加关键层下方工作面处的变形刚度k值,可使基岩层关键层破断距有所减小,顶板的破断位置偏向采空区,顶板台阶下沉范围和下沉值均减小。     

关键层的复合效应及其对矿压显现的影响

为分析相邻关键层组合运动对采场矿压产生的影响,揭示关键层复合效应产生的机理,利用并行电法测试技术系统研究了两关键层临近赋存顶板破坏特征及其破断规律,并通过与该测试段工作面矿压数据相互印证,确定关键层复合效应使采场来压步距呈一大一小周期性变化。由此,建立了该类型采场覆岩的空间结构模型,按该模型中关键块体结构关系计算得出的工作面支架工作阻力值与实测结果基本吻合,这为同类地质条件下采场围岩控制提供依据。