急倾斜煤层端面顶板稳定性分析

急倾斜顶板矿压显现规律复杂,并且急倾斜煤层在形成过程中由于受到构造运动的强烈挤压,煤层及其顶底板中节理、裂隙等软弱面比较发育,易失稳垮落,支护不当时易发生片帮与冒顶事故。针对急倾斜煤层开采端面顶板破碎情况严重影响安全生产,以陈蛮庄煤矿3402工作面为工程背景,进行顶板孔观测、构建顶板力学模型、理论分析、数值模拟等,进一步分析了急倾斜煤层端面顶板稳定性。研究结果表明:急倾斜煤层工作面顶板比较破碎,易造成顶板垮落事故,影响液压支架的支护能力,进而引起频繁的煤壁片帮,造成安全事故;工作面上部由于充填不充分,应力集中程度仍然随着工作面推进距离的增加而增大。造成急倾斜煤层端面顶板破坏程度较严重;针对急倾斜煤层端面顶板破断特征规律,通过建立急倾斜煤层采场的物理模型,经过理论公式计算出顶板初次来压步距L,最大拉应力与顶板岩层抗拉强度比较得出急倾斜煤层顶板破碎的根本原因。     

急倾斜煤层顶板深孔爆破防冲技术

该文通过相似材料模拟对急倾斜煤层坚硬顶板运移及应力分布规律进行分析,确定了顶板深孔爆破最优弱化位置坐标为x=0m至x=20m及x=60m至x=80m。提出了"端顶结合,高位低震"的急倾斜煤层顶板深孔爆破方案。通过顶板动态监测手段表明,该方案能够实现降低工作面支架阻力与动载系数,减小周期来压步距,降低超前范围内顶板压力等效果。     

基于薄板理论的急倾斜工作面顶板初次变形破断特征研究

根据急倾斜煤层工作面顶底板地质赋存条件以及冒落矸石对工作面中下部采空区的充填特征,利用弹性薄板小挠度理论,建立了急倾斜工作面顶板的受力力学模型,研究了顶板在上覆岩层和下方充填矸石作用下顶板挠曲变形特征,得到急倾斜工作面下部采空区充填带宽度的理论计算公式和顶板变形挠度方程,结合龙煤集团七台河新铁煤矿工作面实际开采参数,分析出急倾斜工作面中上部顶板受力变形较大,下部顶板变形较小,最大挠度点距工作面上端头24 m处,最大变形量为320 mm,工作面中上部前方煤壁和后方煤壁处、上部顶板和中下部冒落矸石接触处将首先出现拉伸或剪切破坏,最后将形成"U"字型破断。研究结果与实际顶板受力变形相符。     

急倾斜煤层放顶煤开采火灾成因及防治研究

通过现场统计及相似模拟实验,对急倾斜水平分段放顶煤开采火灾成因进行了深入研究。研究表明:急倾斜煤层开采过程中的围岩动态运移与发火区域有关。综放工作面发火均集中在顶板侧煤层,工作面每次发火均不是本水平煤层自燃所致,而是由工作面上部靠顶板侧采空区首先发火,并随放顶煤过程进入工作面所致。围岩变形破坏生成的裂隙供氧通道是造成采空区靠顶板侧发火的主要原因。堵塞漏风供氧通道以便切断采空区残煤自然发火的外部因素是保证急倾斜煤层分段放顶煤安全高效开采的关键措施之一。     

急倾斜煤层浅部开采顶板破断致灾原理与控制

为掌握急倾斜煤层浅部开采时顶板的破断规律,确保水平分段综放开采时的安全生产,采用物理相似模拟实验研究急倾斜煤层浅部开采时顶板的垮落规律,通过力学建模分析顶板垮落的条件,运用3DEC对人工爆破强制放顶的效果进行了数值模拟与分析。研究结果表明:浅部开采时急倾斜煤层的顶板不易垮落,容易出现大面积悬顶现象。工作面上方覆岩大面积垮落,产生冲击矿压,危害工作面安全生产;而在第一分段、第二分段回采过程中采用强制放顶的措施可以有效削减顶板的势能,顶板垮落后形成的覆浮矸垫层也可以保证急倾斜煤层下分段的生产安全。     

急倾斜薄煤层工作面采场应力及顶板垮落变形规律研究

基于赵家坝煤矿1921急倾斜薄煤层工作面煤层赋存条件及工程地质条件,采用理论分析和数值模拟的方法,研究急倾斜薄煤层工作面采场应力及顶板垮落变形规律。结果表明:急倾斜薄煤层采场应力分布具有明显的区域化特征,超前支撑压力整体呈现工作面中部大于上部、下部的受力特征;上覆岩层变形破坏范围位于直接顶上方15 m内,顶板下沉曲线向工作面下方偏移;采场顶板塑性变形区域在整个采动范围内呈现明显的不对称性,塑性发育区域主要位于采空区中上部顶板中。     

急倾斜煤层开采覆岩运动规律

根据急倾斜煤层工作面顶板围岩赋存条件,建立相应力学模型,得出急倾斜煤层开采后顶板沿工作面倾向方向的弯曲变形公式,指出急倾斜煤层采后顶板弯曲在工作面下部和上部表现出非对称性,在工作面下部变形增大。结合新铁煤矿工程实例验证了该顶板弯曲变形公式,对急倾斜煤层顶板控制和巷道支护具有指导意义。     

急倾斜煤层坚硬顶板水力致裂控制技术

针对急倾斜煤层综采工作面上隅角采空区大面积悬顶垮落易造成瓦斯超限的问题,研究提出采用水力致裂控制和提前退锚技术,确定了水力致裂钻孔的孔径、深度、倾角、孔间距、封孔长度等关键参数,实现快速有效处理不同状态下的采空区悬顶情况,实现坚硬顶板水力致裂施工与工作面回采工艺的合理衔接,确保了工作面安全正常推进。     

急倾斜厚煤层水平分段放顶煤开采顶板和顶煤运移规律研究

在急倾斜煤层放顶煤开采过程中,顶煤和顶板的活动规律是非常复杂的。通过对顶煤和顶板的破坏和运移规律的研究,可有助于确定顶煤的可放性,控制工作面端面冒顶和煤壁片帮,确定合理的放煤参数;有利于进行急倾斜厚煤层顶板的合理维护以及掌握矿压规律,指导生产。就开滦集团赵各庄矿在急倾斜厚煤层采用水平分段开采过程中的现场观测,探讨顶煤和顶底板运移。     

急倾斜软顶薄煤层伪倾斜线性密集支护开采技术

为了解决已有急倾斜煤层采煤法不适应软顶薄煤层开采的难题,利用相关理论对伪斜角度、采空区矸石冲击密集支柱等计算分析,结合俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法和走向长壁采煤法的优点,提出了伪倾斜线性密集采煤法,并采取单体液压支柱配金属铰接顶梁支护顶板、工作面挡矸、防串矸及防坠等关键开采技术,经过四个急倾斜软顶薄煤层工作面开采实践,成功解决了急倾斜软顶薄煤层开采难题,确保了安全生产。     

急倾斜薄煤层巷道变形破坏及顶板冒落特征分析

急倾斜煤矿开采过程中,由于巷道顶板支护效果差,地质构造应力影响,煤层开采方法不同等导致了煤层巷道变形破坏及顶板冒落,给正常的工作面回采、煤炭及其他物料的运输带来巨大影响,导致工作面不能正常生产,甚至停产。因此,以赵家坝矿1922工作面巷道为工程背景,对急倾斜薄煤层巷道变形破坏及顶板冒落的影响因素及特征,急倾斜薄煤层巷道及煤层、顶底板的关系进行研究,可以此特征为依据采取有效的措施,避免巷道顶板冒落发生重大事故。     

坚硬顶板预裂技术研究

针对坚硬顶板工作面顶板悬顶问题,以西铭矿48708工作面坚硬顶板条件为基础,对坚硬顶板岩层力学结构特性进行了分析,得出该工作面悬顶主要为端头悬顶问题,提出采取浅孔定向爆破和CO2复合气体顶板预裂相结合方案处理工作面悬顶问题.根据现场试验结果,该方案能够有效实现顶板预裂效果,解决悬顶问题.     

高压预注浆在急倾斜煤层综采面过断层组中的应用

过异常区工作面顶、帮及底安全管理是急倾斜综采工作面的难题,结合工程实际,采用下套管带压注浆封孔、施工钻孔注浆、反复扫孔高压预注浆,实现对断层组范围破碎围岩改造及区域加固等技术,有效加固急倾斜综采工作面围岩,实现了安全高效回采。     

急倾斜水平分段放顶煤开采应力分布规律及冲击地压防治北大核心

为了揭示急倾斜煤层水平分段放顶煤开采应力场分布特征及冲击地压显现规律,以王家山煤矿东一采区为工程背景;理论分析了急倾斜水平分段开采冲击地压显现特征,数值模拟分析了急倾斜煤层水平分段开采应力场演化规律;揭示了急倾斜煤层水平分段开采矿震动载扰动诱发底煤冲击地压显现的规律。结果表明:随着开采分段数增加,工作面采动应力持续增大,顶板巷应力集中程度高于底板巷,最大主应力由原水平方向分布转为沿垂直煤层倾向分布,导致顶板巷周围煤体水平应力集中程度高;工作面煤体水平应力场倾向方向呈现先增大再减小的趋势,且顶板侧水平应力明显高于底板侧水平应力,应力峰值与开采深度呈线性正相关关系,顶板巷冲击危险性明显较高。根据冲击地压发生规律,针对性制定了急倾斜水平分段开采冲击地压防治方案并进行了防治实践,监测表明防冲效果显著。     

特殊地质条件下综采工作面顶板控制技术

为解决特殊地质条件下综采工作面顶板大面积垮落、过空巷及薄基岩巷道支护困难、末采期间冒顶事故多发、回采期间空顶距离长等顶板控制难题,以大柳塔煤矿和活鸡兔煤矿为研究对象,在综采工作面采取初采期间超深孔爆破强制放顶技术、准确判断顶板初次来压技术、过空巷顶板控制技术、过薄基岩顶板控制技术、末采顶板控制技术、回采期间架后悬顶处理技术等措施,有效控制了顶板事故的发生。     

急倾斜中厚煤层顶板破断特征及覆岩移动规律研究

为了研究急倾斜中厚煤层综采工作面开采过程中顶板破断特征、覆岩垮落规律及支架受力情况，以石洞沟煤矿31111工作面为工程背景，采用相似模拟实验研究了急倾斜中厚煤层矿山压力与岩层移动规律，获得急倾斜煤层开采顶板、底板、支架的应力分布规律，顶板岩层断裂与移动规律，并揭示了急倾斜煤层开采基本顶断裂的“厂”型结构；同时还进行了采动影响下采区巷道矿山压力与显现研究，获得急倾斜煤层群开采下部煤层采区巷道合理布置的区域。研究成果为该矿31111工作面综采液压支架选型、工作面岩层控制以及下部煤层采区巷道位置选择提供了重要参考依据。     

急倾斜工作面顶板变形特征及其影响因素分析

利用材料力学等相关理论,结合龙煤集团新铁煤矿某工作面的实际煤岩赋存条件,根据急倾斜煤层赋存的非对称性以及工作面下部冒落矸石的充填特征,将上覆岩层作用载荷和充填矸石支撑力进行简化,建立了急倾斜工作面顶板弯曲变形力学模型,给出了急倾斜工作面顶板的挠曲线方程,分析了不同煤层采高、不同工作面长度条件下顶板最大挠度点位置的变化关系。     

急倾斜保护层俯伪斜采煤法实践

磨心坡煤矿在急倾斜薄煤层保护层工作面进行俯伪斜分段密集摩擦支柱采煤方法试验,通过对试验工作面主要技术参数的选择,以及储煤仓改进,实施假顶上方充填矸石和顶板控制等措施,取得了良好的经济效益和安全效益,为急倾斜薄煤层保护层开采提供了一种新的途径。     

复杂块段采煤工作面强制放顶技术应用

本文以某矿42209工作面为研究背景,分析了该工作面采取强制放顶技术的必要性,确定深孔爆破和浅孔爆破相结合的放顶方案。采用此方案对该工作面顶板进行强制放顶,取得了显著的放顶效果,保证了工作面的安全正常生产。     

超长采煤工作面坚硬顶板强制放顶技术实践

一八九○煤矿是焦煤集团生产骨干矿井之一,原设计采煤工作面平均倾斜长度为120m,工作面搬家次数较频繁,为提高矿井原煤产量,对采煤工作面巷道布置进行优化设计,采煤工作面倾斜长度由120m增加至250m。为此需要解决超长采煤工作面坚硬顶板处理技术,经过合理设计掘进一条深孔巷,在深孔巷、运输巷和回风巷采取布置长距离老顶孔和端头孔,实施深孔预裂爆破技术处理坚硬顶板。