大倾角煤层整体顶梁工作面矿压观测分析研究

通过整体顶梁组合液压支架组成的支护系统进行大倾角煤层开采,及矿压监测等一些技术手段,研究此支护系统与大倾角煤层开采适应性关系,为大倾角煤层开采探索出一种可靠且合理的支护方法。     

悬移顶梁组合液压支架在“三软”大倾角煤层开采中的应用

针对西47201工作面的"三软"大倾角煤层开采的实际,采用理论分析和现场实测的办法,对整体顶梁组合悬移液压支架架型结构及工作面合理支架架型的选择进行了分析,并对ZH2500/25/35Z整体顶梁组合悬移液压支架现场支护效果进行了实测分析,为"三软"大倾角煤层使用组合液压支架支护顶板提供了有益借鉴。     

悬移液压支架大倾角大转向开采工艺应用研究

印尼朋古鲁煤矿整体顶梁组合悬移液压支架工作面采取调整采向、俯斜开采、斜交转向、整体挡矸等方法,安全、可靠、顺利地完成了大倾角大转向条件下回采工作面的开采难题。     

长沟峪矿安子采区15#煤层采煤方法选择研究

长沟峪安子采区地质条件复杂,结合采区工作面具体情况,从设备的选择和资金的投入等方面,通过对各种采煤方法的综合比较分析,认为走向长壁整体顶梁组合悬移支架采煤法,适应长沟峪安子采区的地质构造,且开采成本合理,能保证安全生产和提高资源回收率.     

大倾角厚煤层单体撑侧向放柔掩采煤技术研究

大倾角厚煤层开采是长沟峪矿现阶段面临的最主要的技术难题。文章根据该矿区实际煤岩赋存条件,提出单体撑侧向放柔掩支架采煤技术,即使用单体支柱对架体进行支撑,实现了大倾角条件下柔掩支架的正常下放;采用侧向放煤关键技术实现了厚煤层一次采全高。实践证明,这种采煤技术具有良好的社会效益和经济效益,其研究成果可在长沟峪矿及同等条件的煤层进行推广使用。     

大倾角厚煤层柔掩支架采煤关键技术

长沟峪矿通过单腿支撑柔掩支架采煤法成功地解决了支架在大倾角煤层中顺利下放的问题，具有很好的适应性；利用柔掩侧放煤技术解决了厚煤层一次采全高的问题，有效地回收煤炭资源．通过井下生产实践表明：单腿支撑柔性掩护支架采煤法和侧向放煤技术相结合是开采大倾角厚煤层一个新的、有效的采煤方法．打破了传统的单一俯伪斜柔性掩护支架开采的框架及巷道布置方式，建立起新的采煤系统，为长沟峪矿大倾角厚煤层的安全开采找到了有效的技术途径，提高了资源的回收率，其回收率达到93．8％．     

大倾角综放开采液压支架稳定性分析与控制措施

从静力学角度对大倾角条件下综放开采液压支架抗倾覆、滑移、扭斜稳定进行了分析,结合王家山煤矿的大倾角(29～43°)工作面的煤层条件和生产实践,对大倾角综放开采液压支架的3种稳定性进行了研究,分析煤层倾角、顶板压力、支架几何参数、支架工作状态对支架稳定的影响,在此基础上介绍了保证大倾角综放液压支架稳定的途径和王家山煤矿的生产经验.     

四柱放顶煤液压支架支护能力技术研究

煤矿广泛采用铰接顶梁结构的四柱放顶煤液压支架,存在的问题是前梁端部支撑能力小,顶梁结构复杂,封闭性差,支架前部容易出现片帮、冒顶。采用整体顶梁结构的四柱放顶煤液压支架,顶梁前端的支撑力大,可有效防止煤壁片帮、冒顶,但该架型支架前、后柱受力不均带来的问题比较突出,严重时造成工作面支架压死。理论研究和实际应用表明,要针对煤层开采条件进行个性化设备选型和液压支架优化设计,选用整体顶梁结构的四柱放顶煤液压支架,建议其额定工作阻力估算值应比普通铰接顶梁放顶煤支架提高约1.4~1.6倍。     

关于大倾角综放工作面液压支架的选型

在大倾角煤层的开采过程中,工作面液压支架选择的合理与否直接关系着矿井能否安全高效生产,合理确定液压支架的工作阻力是工作面围岩控制的关键。文章以孟家窑煤矿5号煤层开采为例,合理选择了大倾角综放工作面支架-围岩系统结构模型,通过计算确定工作面液压支架的支护强度和工作阻力,为大倾角综放工作面液压支架的选型提供参考。     

“三软”大倾角厚煤层工作面组合液压支架稳定性分析

针对刘东煤矿72煤层典型"三软"大倾角厚煤层的开采条件,采用理论分析与现场实测相结合的方法,研究了"三软"大倾角厚煤层工作面组合液压支架的稳定性及其适应性。结果表明:组合液压支架的稳定性与支柱的初撑力、初撑力不均衡系数、支柱迎山角等支护质量因素和煤层倾角、顶底板岩性特征等地质因素有关;组合液压支架的稳定性随着支柱初撑力的增大而增强,随着煤层倾角的增大而降低,适当增大组合支架下侧立柱的初撑力有利于提高支架的稳定性;控制支柱合理的迎山角是大倾角煤层条件下提高支架稳定性的重要保证之一。在刘东矿煤层条件下,支柱迎山角宜为6°左右,适应的最大煤层倾角为36.48°。现场应用中通过改善支架液压系统的密封性,防止漏液,提高支柱的初撑力,保持支架及支柱的良好位态,保证了支护系统的稳定性。     

大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响

为研究大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响,以新疆焦煤集团2130煤矿25213工作面为研究对象,采用物理相似模拟实验、Rhino+Kubrix+FLAC 3D相结合的数值模拟及现场实测的方法,深入分析了大倾角大采高工作面不同夹矸层数、厚度下煤矸互层顶板失稳规律与顶板-支架相互作用特征。结果表明,煤矸互层顶板破坏是由于倾斜中部、靠近支架的煤线先产生局部压剪破坏,随之向附近软煤夹层、夹矸扩展,导致顶板非均衡破坏,诱发架前冒顶、煤壁片帮等现象。大倾角大采高煤矸互层顶板工作面支架工作阻力、顶板最大主应力及顶板变形均呈明显的非对称性,且随着夹矸层数增加,支架上方煤矸顶板集中应力影响范围、围岩变形影响范围及塑性破坏范围均有所增大。煤矸互层顶板支架与围岩有顶板与支架正接触、破断顶板作用于支架掩护梁、架间相互作用等3种作用特征。较一般顶板的大倾角工作面,煤矸互层顶板对支架作用力明显减小,支架工作阻力整体呈倾斜中、下部大于上部的特征;支架非对称受载表现为前柱侧向载荷大于后柱,但随夹矸厚度的增加,顶梁受载程度趋于均布化。结合研究结果,提出了缩短空顶时间、分区域控制、超前预爆破及工作面实时矿压监测等一系列大倾角大采高煤矸互层顶板稳定性控制措施,其中,重点控制工作面倾斜中部煤矸互层顶板的稳定性,来保证工作面的安全高效生产。     

大倾角大采高工作面煤矸互层顶板漏冒规律研究

为了保证大倾角大采高综采工作面在煤矸互层顶板下的安全高效开采，解决工作面频繁发生顶板漏冒的问题。采用物理相似模拟实验与理论分析等方法对大倾角大采高工作面煤矸互层顶板应力分布与演化规律、破坏与漏冒特征进行研究。结果表明：工作面回采时，煤矸互层顶板受压在支架顶梁上方断裂|移架过程中煤矸互层出现离层、台阶下沉等现象，支架支护阻力急剧增大，断裂煤矸层因支架反复支撑作用而挤压破碎|当支架支护作用削弱时，支承应力向工作面前方煤体转移，工作面前方支承压力逐渐增大、应力集中，导致煤矸互层顶板超前断裂、煤壁片帮，破碎煤岩体从支架前方沿煤壁片帮处漏冒。通过理论分析，发现煤矸互层漏冒前，工作面顶板剧烈下沉，提出以控制顶板下沉量的方式来预防煤矸互层架前漏冒，具体防治措施为：带压移架、提高支架支护初撑力、提高煤壁稳定性。     

大倾角大采高综采工作面支架受载与失稳特征分析

对支架的稳定性控制是大倾角大采高煤层安全、高效开采亟待解决的关键问题之一,以2130煤矿25221大倾角大采高综采工作面为研究背景,基于现场监测对覆岩破断运移规律和支架受载特征分析的基础上,通过理论分析系统研究了采高和工作面顶板运移对支架受载与失稳特征的影响。结果表明,在大倾角大采高煤层开采中,受采高增大影响,顶板运移的幅度和剧烈程度及支架工作阻力均较一般采高大倾角煤层开采时明显增大,架间推压、咬挤现象明显;当工作面顶底板岩层稳定时,使支架保持不转动和下滑的临界工作阻力均不超过支架自重的2倍;但受工作面顶板运移影响,支架亦会随着顶板的运动而运动,且其不会随着支架工作阻力的增大而消失;支架转动下滑的幅度和失稳概率随着支架工作阻力的减小、顶板与支架间摩擦力绝对值的增大、顶板载荷偏载程度的增大及采高的增大而增大,且其转动失稳的概率大于下滑失稳的概率。     

大倾角伪俯斜采场顶板运移规律实验研究

为研究大倾角伪俯斜采场顶板垮落运移及其与支架相互作用关系。采用大比例三维物理相似模拟实验和数值计算相结合的研究手段,深入分析了伪俯斜采场初采阶段和正常回采阶段顶板应力演化与变形破坏规律,垮落顶板充填特征以及"支架-顶板"相互作用规律。结果表明,大倾角伪俯斜采场顶板应力分布与位移具有非对称性,顶板具有非对称"O-X"破断特征,且具有明显的时序特征,其中"O"破断顺序为:采空区侧边界—采煤工作面侧边界—上部边界—下部边界;"X"破断顺序为:工作面倾斜上方基本顶先发生破坏,随后基本顶沿顺时针方向依次破断。顶板周期性来压与垮落均具有分区特性与时序性,沿走向工作面各个区域顶板的垮落位置与支架相对位置不同,其中,工作面倾斜中部支架直接受到垮落顶板的作用,具体为"砸—压—推",而倾斜上部与下部垮落顶板仅在下滑过程中对支架产生倾向向下的推力,未出现明显的砸、压现象,上部作用最弱,破断顶板使支架发生不同程度的"倒"、"扭"现象;垮落顶板对采空区的充填可分为4个阶段,各个阶段交替转化的过程对工作面中、下部支架的稳定性产生了影响,矸石堆积区最终沿走向形成充填稳定区域与动态运移区域。为大倾角煤层伪俯斜采场岩层控制提供科学依据,也丰富了大倾角煤层采场岩层控制理论。     

薄煤层工作面支架布置及端头液压支架设计与应用

针对薄煤层综采工作面由进回风巷道和回采工作面高度差而导致的三角区顶板难控制、架间漏矸严重的问题,采用工作面与巷道连接处垂直掘进、工作面不破顶板的方式,进行了综采工作面支架布置,并研制了一种适用于薄煤层工作面的新型端头液压支架。在袁大滩煤矿现场应用表明,该端头支架使用效果良好,三角区顶板控制的较为完整,架间侧护板贴合紧密,无漏矸现象,降低了煤炭含矸率5%,提高了煤质,具有广阔的应用前景。     

大倾角煤层大采高采场基本顶时序性破坏机理

大倾角煤层大采高工作面基本顶时序性破断,致使工作面时序性来压,不同区域支架承载状态异化,围岩控制难度及生产风险增加。为弄清基本顶时序性破坏机理,综合采用现场实测、理论分析等法,对基本顶时序性破坏特征,工作面不同区域承载结构,基本顶周期性垮落长度等情况进行研究。结果表明:大倾角工作面基本顶时序性破坏特征为先中部、次上部、后下部,破断岩体(矸石)非对称充填采空区,使得工作面不同区域内矸石对覆岩力学效能不同,形成分区式力学承载结构,基本顶处于不同强度的力学环境中,不同强度力的作用导致基本顶垮落步距不同,从而发生时序性破坏。     

大倾角煤层覆岩断裂高度影响因素的数值分析

 基于对大倾角煤层开采特点的分析,认为在工作面长度一定的条件下,煤层倾角、顶板岩层强度、开采高度是大倾角煤层开采顶板断裂高度的主要影响因素。对上述影响因素进行正交试验,对模拟结果进行单因素极差分析与多元线性回归分析,得出各因素对断裂高度的影响程度,依次为：岩层倾角>顶板岩层强度>采煤高度,得出大倾角煤层开采顶板断裂高度的回归公式。最后用回归公式与相似模拟实验数据进行对比验证,表明数值模拟结果的合理性。     

大倾角煤层走向长壁开采支架稳定性力学分析

大倾角煤层走向长壁工作面安全高效开采的关键是对围岩的有效控制,而围岩控制的难点在于"支架-围岩"系统的稳定性控制。在综合厘定与研究工作面"顶板-支架-底板"系统相互作用关系的基础上,采用理论分析方法,将底板假设为弹性地基,构建支架倾向力学模型,研究顶板载荷作用下支架的行为响应,并探讨采高、底板物理力学属性和架间作用等因素对支架稳定性的影响。结果显示,在大倾角煤层走向长壁开采中,工作面顶板在其自重及上覆岩层载荷作用下,沿着渐进于重力方向的曲线处于非连续运动状态中;受工作面顶板非连续运动影响,其对支架的作用载荷处于渐进累积过程,支架亦会随着顶板的运动而运动,且其运动幅度处于非连续渐进累积过程;支架稳定性随着顶板法向载荷的增大、顶板切向载荷的减小、顶板载荷偏载程度的减小、底板硬度的增大、采高的减小和支架侧护板千斤顶刚度的增大而增强;顶板法向载荷、底板地基系数、采高和支架侧护板千斤顶刚度仅能在一定程度上增大或减小支架的运动幅度,而顶板切向载荷和顶板载荷作用位置不仅能影响支架的运动幅度,亦会改变其运动方向,且较其它因素而言,其对支架稳定性影响较显著。严控工作面倾斜中上部区域顶板稳定并及时调整支架位态,以减小工作面顶板对支架的切向载荷和顶板载荷的偏载程度,是控制支架稳定的有效途径。     

急倾斜俯伪斜长壁综采机械化研究

急倾斜煤层开采条件恶劣,国内外没有长壁综采成功的先例,通过采用俯伪斜综合机械化开采工艺,减小了工作面实际倾角,克服了传统采煤方式落煤飞矸窜入液压支架伤人的现象,采煤机、刮板输送机、液压支架配套中,建立稳定一致的梁端距以及通畅的行人通道是基本的要求,为此创新研发了菱形液压支架,导向输送机为采煤机提供割煤过程依托,论述了菱形液压支架及其与特型采煤机、输送机的配套关键问题,液压支架的调整能力是保证采煤推进过程中设备不下滑的基础。通过工程实际应用,急倾斜俯伪斜长壁综合机械化开采效果显著,是急倾斜煤层开采方式的重大突破,设备之间协调运转,顶底板维护良好,对复杂难采煤层综采技术具有重大的推动意义。