近距离采空区下工作面矿压显现分区特征研究

针对神东矿区近距离采空区下工作面初采期间多次强烈矿压显现现象,采用现场实测、理论分析对初采期间不同区域矿压显现特征及其机理进行了分析。研究表明,相对于上位煤层常规工作面,下位煤层工作面矿压呈现明显的非周期性和分区演化特征,且采空下工作面初采期间来压位置与上覆单侧采空煤柱和关键层初次断裂位置相吻合,据此对初采期间矿压显现进行了分区。建立了工作面初采期间矿压显现各分区覆岩运动结构及其力学模型,分析了不同区域内矿压显现机理;工作面出上覆单侧采空煤柱阶段矿压显现受关键层破断与煤层间岩层的耦合作用,受层间距影响,工作面出现"偏态"矿压现象;工作面在采空区下回采时,由于煤层间岩层已破坏,其对来压期间矿压显现影响较小,对非来压期间矿压显现影响较大。提出了近距离采空区下工作面矿压防治措施,即在单侧采空煤柱下合理选择开切眼位置和合理提高工作面推进速度。     

活鸡兔井近距离下煤层开采层间距变化对矿压的影响

为掌握近距离下煤层开采时层间距变化对工作面的矿压影响规律,根据大柳塔煤矿活鸡兔井21306工作面矿压观测结果,对不同层间距段矿压规律进行对比分析,得出近距离下煤层开采层间距变化对矿压影响规律,并对其矿压规律的机理进行分析。结果表明,对于近距离下煤层开采,层间距15m时,工作面矿压不受层间距变化的影响;层间距由15m减小到9m时,工作面来压步距整体上有减小趋势,来压规律性减弱,非来压期间支架工作阻力明显上升,来压持续长度减小,动压系数减小。层间关键层的厚度变化和缺失与否及层间岩层的破坏程度是决定下煤层开采时工作面的矿压显现规律的主要因素。     

硬厚岩层下开采矿压显现程度的多因素敏感性研究

针对硬厚岩层下开采工作面矿压显现程度影响因素多样的情况,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合,建立了不同支撑条件下硬厚岩层岩体内应力表达式,分析了煤层埋深、硬厚岩层厚度及其层位等因素对矿压显现程度的影响,对硬厚岩层层位对工作面矿压显现的影响程度进行研究。研究表明:硬厚岩层的层位对浅埋煤层工作面矿压显现程度影响最大,硬厚岩层厚度次之,煤层埋深的影响较小;硬厚岩层距煤层的距离L与煤层埋深H比值λ0.35时,工作面来压强烈,当λ0.35时,工作面来压强度较小。     

沟谷区域浅埋厚煤层开采应力场分布及矿压显现特征

针对沟谷区域浅埋厚煤层开采工作面易发生动载矿压灾害的情况,采用数值模拟、理论分析与现场实测相结合,分析了沟谷地形下煤岩层原岩应力场分布特征与煤层开采期间覆岩应力场、位移场及工作面矿压显现规律。研究表明:沟谷地形对煤岩层原岩应力场的影响程度随煤岩层埋深的增大而减小,根据其对下覆煤岩层原岩应力场的影响程度的变化,可将沟谷地形下不同深度范围煤岩层分为显著影响区、影响减弱区和无影响区;工作面推进方向与沟谷沟底走向之间可分为平行、垂直和斜交3种情况,不同情况下工作面开采围岩应力场、位移场分布特征的不同,是引起工作面矿压显现差异化的根本原因。通过对沟谷地形下工作面矿压显现特征及支架承载特性的实测分析,对易出现动载矿压的情况进行了分类。     

浅埋煤层开采矿压显现影响因素的敏感性分析

针对浅埋煤层工作面矿压显现影响因素多样的情况,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合,分析了浅埋煤层埋深、承载关键层厚度及其层位等因素对工作面矿压显现的影响。研究表明:承载关键层厚度对浅埋煤层工作面来压步距影响最大,煤层埋深次之,承载关键层距煤层距离的影响较小;承载关键层的层位决定了工作面矿压显现的剧烈程度,承载关键层距煤层的距离L与煤层埋深H比值η0.35时,工作面来压强烈,当η0.35时,工作面来压强度较小。结合工作面地质生产条件,分析了浅埋煤层工作面开采时承载关键层的破断形式及工作面矿压显现特征。     

近距离煤层群下煤层开采矿压显现规律研究

本文通过实测山西省某矿区某煤矿的近距离煤层群采空区下煤层开采的矿压显现规律,理论研究了了上煤层采空区与遗留煤柱对下煤层回采工作面矿压显现的影响,并对下煤层回采工作面初次来压、周期来压步距及工作面液压支架随工作面推进过程的变化进行了实测分析。结果表明,通过滑移场理论和极限平衡理论推导得到的采动底板破坏公式,能够较好的结合具体的煤层及底板岩层条件进行底板破坏深度及范围的计算,另外相比较覆岩中无采空区下测区,采空区下测区周期来压较混乱,强度不同的周期来压交替出现,强度较大的周期来压时压力增加过程短,来压较突然,且强度较大的周期来压对应的来压步距较短。该研究有利于为了进一步认识近距离煤层群采空区下回采工作面的矿压显现规律。     

浅埋煤层开采界定指标取值特征分析

浅埋煤层上覆岩层是由诸多岩层分层构成的一定厚度的基岩层和其上方由风积砂、粘土层、风化层等构成的载荷层组成,单一关键层、宏观一带是浅埋煤层工作面矿压显现的主要特征,亦是与常埋深煤层工作面矿压显现规律间的根本区别。以煤层上覆岩层组成、长壁回采工作面覆岩活动规律、煤层埋藏深度作为浅埋煤层开采界定指标,论证了指标合理取值。     

厚基岩浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律分析

为掌握厚基岩浅埋煤层大采高工作面的矿压显现规律,以乌兰木伦煤矿61203工作面为原型,通过相似模拟试验,得出了厚基岩浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律,工作面初次来压步距为42 m,周期来压可分为大周期和小周期来压.初次来压时是厚关键层的一部分岩层垮落,小周期来压是厚关键层的一部分岩层参与,大周期来压有上位岩层的参与.工作面上覆岩层出现了与一般开采条件下相同的"三带"划分.工作面支架运行不平稳,最大工作阻力9 882 kN,为额定工作阻力的1.15倍.研究表明现在使用的支架已不能满足要求,建议选用更大工作阻力的液压支架.     

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。     

近距离煤层采空区下工作面矿压显现规律研究

针对近距离煤层采空区下开采采场矿压控制问题,根据某煤矿地质条件及工作面布置方式,采用物理相似模拟与现场实测相结合的研究方法,总结了近距离煤层上煤层开采完毕后,采空区下工作面回采过程中矿压显现规律,进一步分析了采空区下采场覆岩运动规律;由于上煤层开采造成上覆岩层垮落,老顶岩层完整性受到破坏,采空区下煤层开采时,工作面采场覆岩构成"块体-散体-块体"的复合老顶结构,从而使工作面开采过程中形成"小-大初次来压及周期来压"的矿压显现规律.     

近距离煤层采空区下工作面覆岩运动及矿压显现规律研究

为了掌握碾沟煤业近距离煤层采空区下2101工作面覆岩运动及矿压显现规律,采用数值模拟和矿压观测的方法对工作面回采过程中覆岩的运动规律和矿压特征进行分析。结果表明:2101工作面回采过程中,来压受到本煤层基本顶的破断结构和上部03号煤层基本顶铰接结构的影响,覆岩无明显的周期来压现象,液压支架能够满足使用要求。     

厚煤层综放开采工作面地表岩移实测分析

随工作面向前推进,采空区范围逐渐增大,上覆岩层因失去支撑而垮落下沉,沉降逐层传递,直至地表造成岩层移动。为研究掌握厚煤层综放开采条件下的地表岩移规律,本文以小峪煤矿8202工作面为例,结合理论、实测等方式,对厚煤层综放工作面上方地表岩层移动进行实测分析,为厚煤层采动影响下的地表沉陷控制提供数据支撑。     

复杂条件综放工作面矿压显现特征

根据乌兰煤矿3^#煤层5343综放工作面的复杂开采条件，采用现场矿压观测和数值模拟方法，对该工作面的矿山压力显现特征进行研究．结果表明，工作面顶板初次来压步距24．2m，周期来压步距9．41m，来压期间支架最大平均载荷2775．5kN／架，支架的侧向挤压力较大，工作面片帮冒顶严重，工作面顶板管理难度大．由于受顶板稳定性较高和煤层倾角较大的影响，与一般的松软煤层综放工作面相比，该工作面的矿山压力显现相对比较剧烈，顶板来压强度较大，工作面存在明显的周期来压现象．     

大倾角煤层变角度综放工作面开采覆岩运移规律

大倾角煤层变角度综放工作面受倾角变化的影响,覆岩运移、矿压显现规律更为复杂。针对枣泉煤矿大倾角煤层120210变角度工作面综放开采条件,采用物理相似模拟实验和现场监测方法,对比研究了大倾角煤层变角度工作面和单一角度工作面综放开采覆岩运移规律。研究表明:120210工作面受不同倾角的影响,覆岩运移规律较单一角度工作面差异大,上部区域倾角26°,覆岩运移特征表现出倾斜煤层开采的特征,基本顶以"悬臂梁"结构形式发生破断运动,顶板平均压力23.7 MPa,分布均匀;下部区域倾角44°,覆岩运移特征表现为大倾角煤层开采特征,顶板垮落的矸石沿倾斜滑移充填采空区,顶板平均压力29.5 MPa,分布不均、变化范围大;中部区域过渡段覆岩运移既有倾斜煤层又有大倾角煤层开采特征,顶板平均压力27.15 MPa,分布较均匀,是两者转换的关键区域。根据工作面不同倾角区域覆岩运移、矿压显现特征提出大倾角煤层变角度综放工作面开采围岩控制原则,并依据此原则提出工作面分区域顶煤放出量控制方法。     

急倾斜中厚煤层长壁综采工作面覆岩运移规律

急倾斜煤层综采工作面"支架-围岩"系统动态稳定性控制难度大,而顶板的行为状态会直接影响该系统稳定性,从而制约该类煤层高效机械化生产,故研究急倾斜中厚煤层长壁综采工作面覆岩运移规律十分必要。综合采用相似材料试验法、理论分析法,研究分析工作面覆岩破坏及矿压分布、演化规律。研究结果表明,急倾斜中厚煤层综采工作面上、下端头顶板垮落形式不同,上、下部垮落形态分别呈锐角三角形状、钝角三角形状,顶板垮落后会形成阶梯状岩梁;采空区充填状态走向上区域性异化,靠近煤壁侧采空区中部会形成露空区,随着距煤壁距离增加,采空区矸石堆积量及压实度升高,堆积形态更为均匀;工作面矿压非对称分布,具体表现为中、上部>下部;工作面初次来压步距为25 m,周期来压步距平均为9.22 m,来压和未来压时平均支架阻力分别为3 453 kN、2 682.8 kN。     

浅埋煤层工作面的UDEC数值模拟研究

利用UDEC数值模拟软件对山西焦煤集团东曲矿浅埋煤层工作面开采导致的覆岩移动及裂隙发育过程进行数值模拟研究,真实反映了在工作面推进过程中覆岩移动及裂隙发育规律,得出浅埋煤层开采后直接顶和老顶的垮落步距以及上覆岩层移动规律.     

基于微震监测的双系煤层开采覆岩运动与矿压显现关系

以大同矿区双系煤层开采为研究背景,基于高精度微地震监测技术,研究石炭系特厚煤层8104综放工作面开采过程中上部侏罗系煤层群复杂采空区影响下微震事件时空演化特征,得到双系煤层影响下覆岩运动与矿压显现的关系。结果表明:8104工作面接近和进入上部侏罗系煤层采空区对应区域,8104工作面覆岩运动加剧,侏罗系煤层的开采是工作面覆岩运动加剧的主要原因;侏罗系煤柱重叠区域微震事件密集分布,在工作面的开采扰动和重叠煤柱应力传递的共同作用下,微震总能量和能量大于10~5J的震动次数均处于较高数值,覆岩运动更加剧烈。临近采空区对8104工作面的强烈覆岩运动起到了关键作用,在临近采空区和侏罗系覆岩共同作用下,工作面超前微震事件集中,矿压显现剧烈。工作面开采扰动、临近采空区覆岩运动和侏罗系重叠煤柱的耦合作用,是石炭系综放工作面矿压显现剧烈的根本原因。     

薄基岩浅埋煤层综采工作面矿压规律及围岩控制研究

通过对大柳塔22614薄基岩浅埋深综采工作面的矿压实测研究,对其矿压显现特征及来压规律进行了详细的分析,并对支架对工作面的适应性做了评价。得出如下结论:周期来压步距随基岩厚度增大而增大,来压强度随基岩厚度增大而减小,基岩变厚区比基岩变薄区来压步距大、来压强度大,9000kN支架基本符合该工作面开采要求等。     

浅埋工作面矿山压力显现规律模拟研究

本文利用SFPA^2D岩石破断过程分析系统软件，对神府东胜矿区活鸡兔煤矿浅埋煤层首产工作面上覆岩层在采动后的活动规律进行了动态仿真模拟，并根据模拟结果，分析了随着工作面采动和推进，上覆岩层的破断过程、特征与来压特点。