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。     

厚土层厚基岩大采高综采面矿压规律

以小保当煤矿2-2煤层300 m埋深5 m大采高综采面地质条件为背景,采用理论分析和相似模拟相结合的方法,对厚土层厚基岩工作面上覆岩层结构、来压步距和支架工作阻力等进行研究.结果表明:2-2煤上覆岩层存在"双关键层"结构,亚关键层和主关键层共同作用导致工作面的大小周期来压现象,大、小周期来压步距分别为23,12 m.动载系数1.31,工作面来压较为剧烈.来压过程中支架工作阻力平均为12 643 k N,最大工作阻力为13 633 k N.工作面煤壁支承压力峰值为14.73 MPa,峰值位于采场煤壁前方5.5~20 m,支承压力增幅剧烈的区域为煤壁前方50 m范围内.小保当矿2-2煤厚土层厚基岩大采高综采面矿压规律与榆神府矿区近浅埋煤层矿压特点相似,为小保当煤矿2-2煤安全开采提供依据.     

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.     

大倾角煤层长壁大采高综采支架动态载荷特征分析

针对大倾角煤层大采高工作面支架受载特征复杂、对工作面围岩稳定性控制影响大等问题。采用现场实测与理论分析相结合方法,研究了大倾角煤层大采高开采过程中,支架瞬态与长时载荷变化规律,结果表明:正常回采阶段与来压期间,工作面循环初期和循环末期支架载荷均呈现出倾斜中部较大、下部次之、上部最小的特征,工作面载荷分区特征更为明显,支架受载不均衡程度表现出后柱大于前柱、循环末期大于循环初期、来压期间大于正常回采阶段;与一般采高大倾角煤层工作面相比,支架受力多变程度明显增加,工作面倾斜上部区域尤为明显,初次来压与周期来压步距均明显减小,来压强度则明显增大,支架阻力整体增加。     

澄合矿区5号煤层4m采高综采相似模拟研究

利用相似模拟实验技术,分析了澄合矿区5号煤层4 m采高综采开采覆岩活动规律、工作面矿压基本规律和特征以及对工作面支架载荷的影响,实验得到:采场支架载荷较普通综采面高,老顶来压明显,但不剧烈,冲击载荷小;周期来压期间支架载荷及动载系数大于初次来压期间支架载荷及动载系数,这为确定合理支架工作阻力和提高顶板控制效果提供科学依据。     

浅埋特大采高工作面矿压规律及支护阻力确定

基于大柳塔煤矿52304工作面的矿压实测数据,分析了近浅埋煤层7 m特大采高工作面的矿压显现规律。工作面初次来压步距为73.3 m,周期来压步距平均为16.0 m。周期来压步距呈现"两端大、中间小"的特征,来压持续长度呈现"两端小、中间大"的特征。工作面来压时,中部矿压显现强烈,支架动载系数为1.58,支护阻力高达18 000 k N;而工作面两端支架受力较小,为12 000 k N。非来压时,工作面支架工作阻力一般为12 000 k N,分布较均匀。采用大采高"斜台阶岩梁"结构计算法和实测统计法,计算了合理的支架工作阻力,表明原工作面支架工作阻力偏低。实践表明,采用大采高"斜台阶岩梁"结构计算得出的合理支架工作阻力符合实际,为大采高工作面支架选型提供了依据。     

采空区及煤柱下大采高工作面矿压显现规律

根据补连塔煤矿22303工作面7.0 m大采高矿压观测,研究上覆采空区及走向煤柱下工作面矿压显现规律与支架荷载。研究结果表明由于上覆基岩赋存和受采动影响的不同,呈现了不同的矿压显现特征,当工作面上覆采空区时来压步距比上覆煤柱区小,动载系数、来压持续长度大于煤柱下,而上覆采空区及煤柱下对应工作面支架载荷相差不多,且远小于计算支架荷载。     

大采高工作面支架阻力确定及顶板运移规律的采厚效应分析

针对大采高工作面顶板运移规律及工作面支架阻力确定问题,以某矿15101工作面为工程背景,建立了采场力学模型,对支架的工作阻力进行了合理确定。采用理论分析和UDEC数值模拟,研究了大采高工作面顶板运移规律。研究结果表明:随着大采高采场的不断推进,顶板破断后,基本顶形成"砌体梁"结构;在不同采高下,随着采高的增加,工作面的初次来压步距也随着加大,顶板稳定性变差,顶板压力增加,超前支承压力增大且峰值前移,影响范围增加,矿压显现更加强烈;15101工作面的初次来压步距为35.12 m,工作面支架的额定工作阻力为9 100 k N。     

特厚煤层大采高综放开采矿压规律

为了对特厚煤层大采高综放开采矿压规律进行深入研究,以某煤矿15 m特厚煤层为实例,结合离散元法数值模拟和现场实测的方法对首采工作面矿压规律进行研究。现场实测结果表明,基本顶呈现周期性破断,周期来压步距在15~23 m范围内变化,且倾向方向工作面周期来压步距基本一致,来压期间动载系数不大。数值模拟结果表明,特厚煤层大采高综放开采过程中,基本顶中形成稳定的砌体梁结构,解释了开采过程中矿压显现不明显且来压期间无明显冲击载荷的现象。研究表明,该煤矿特厚煤层大采高综放开采工作面来压周期性比较明显,呈现高频率、低强度的特征,工作面液压支架满足安全生产要求,超前支护50 m较为合理。     

7.0m大采高工作面覆岩破断及矿压显现规律研究

为解决神东矿区7.0 m大采高综采工作面的安全高效开采问题,采用现场实测、理论分析和物理模拟的手段,对19个特大采高工作面的矿压规律和关键技术进行研究。研究结果表明:特大采高工作面矿压显现较普通采高工作面更加强烈;由于特大采高工作面采高明显增大,覆岩第一亚关键层易进入垮落带,难以形成"砌体梁"结构,而呈"悬臂梁"结构周期性破断,形成工作面的周期来压,其持续长度与支架控顶距接近,较关键层"砌体梁"结构来压持续长度明显偏大;并且随着埋深的增大,高位关键层的破断对特大采高工作面矿压显现的影响也逐渐加大,多关键层的同步破断显然会传递更大的覆岩载荷,进而加剧了工作面矿压显现。针对特大采高工作面的矿压显现特征与特殊的覆岩破断规律,建立了支架合理工作阻力的确定方法,研发了特大采高工作面开采设备,开发了大断面巷道支护技术、强制放顶技术和末采快速贯通技术,实现了特大采高工作面的安全高效开采。     

首采工作面矿压显现模拟试验研究

基于相似模拟理论,对黄玉川煤矿4号煤4101首采工作面矿压显现进行了相似模拟研究,确定首采面模拟工作面共推进192 m,经历1次初次来压和8次周期来压的来压步距,同时得出整个来压期间的增载系数为1.32,在初次来压、第6次及第8次周期来压时靠煤壁侧顶板岩层的断裂线延伸至支架上方,造成支架载荷急剧增加现象。试验研究为首采面正式回采后的安全开采提供技术保障。     

综采工作面末采阶段等压原理与顶板控制技术

为研究大采高综采工作面末采阶段矿压显现规律及等压技术原理,以察哈素煤矿3101工作面末采阶段开采为背景,采用理论分析和现场实测的方法,确定合理等压措施和末采支护方案。研究结果表明:工作面加速推进可使来压步距和来压持续长度明显增加,而对支架工作载荷、动载系数等来压特征影响较小。现场应用显示:停采等压技术可有效控制来压位置,减小来压步距和来压持续长度;合理留设等压间隔煤柱,可确保挂网和贯通回撤阶段顶板压力显现较为缓和。     

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.     

大采高工作面顶板矿压规律研究

大采高工作面顶板压力大,煤壁前方支承压力集中程度高,容易导致工作面出现煤壁片帮和冒顶现象,工作面矿压显现明显.同时由于加大采高、机械设备重型化,出现了支架-围岩系统控制和支架选型等问题.因此加强顶板矿压观测,分析大采高工作面矿压规律具有十分重要的意义.现以辛置煤矿2-102大采高工作面为研究对象,分析工作面回采期间矿山...     

超长大采高综采工作面末采回撤调压关键技术研究

针对超长大采高综采工作面末采阶段的矿压调控问题,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法,通过研究小保当煤矿112201工作面末采贯通阶段的围岩应力分布规律以及矿压显现特征,确定相应的矿压调节技术方案,有效调控末采阶段工作面的周期来压步距,维护了顶板岩层稳定性,实现了工作面柔性塑料网(宽15m×长360m)的顺利铺设。研究表明：工作面末采期间回撤通道的围岩应力将由回采帮向煤柱帮转移,加强回撤通道围岩支护强度,可保证回撤通道稳定性|通过调整工作面回采速度,改变周期来压位置和减小来压持续长度,可实现工作面的顺利挂网与贯通,对类似工作面设备的顺利回撤具有借鉴意义。     

近浅埋煤层大采高工作面双关键层结构分析

根据实测统计分析,近浅埋煤层大采高工作面支架载荷普遍较大,且随采高增大有增加的趋势,工作面来压存在大小周期,厚度较大的等效直接顶静载是工作面支架的基本载荷。通过物理模拟实验,揭示了大采高工作面直接顶变厚和顶板结构铰接点上移的机理,提出了"等效直接顶"的定义,建立了近浅埋煤层大采高工作面顶板"双关键层"理论。近浅埋煤层大采高工作面顶板主要表现为"双关键层"结构,根据等效直接顶对采空区的充填程度,双关键层顶板结构分为"双砌体梁"和"斜台阶岩梁-砌体梁"两类,常见的是"斜台阶岩梁-砌体梁"双关键层结构。建立了双关键层顶板结构模型,揭示了工作面出现大小周期来压的机理,给出了支架初撑力和工作阻力的计算公式,可为近浅埋煤层大采高工作面顶板控制提供理论依据。     

大倾角大采高综采工作面支架工作阻力分布特征研究

以攀煤集团花山煤矿4238工作面为工程背景,利用弹性力学薄板理论,分析了大倾角大采高工作面顶板沿走向和倾向的破断特征;通过模拟大倾角大采高工作面顶板垮落高度,考虑工作面对应段支架承受动、静载荷的不同,分析确定了工作面支架工作阻力呈现中间大、两端小的明显分区特性。根据KJ21矿压监测系统对工作面支架进行实时监测,分析工作面支架阻力规律,基本符合理论分析的分布特征,验证了理论计算和数值模拟的可行性和正确性。     

大采高工作面采动围岩活动与瓦斯涌出关系

为了研究大采高工作面采动围岩活动与瓦斯涌出的规律,现场实测斜沟煤矿18205工作面的液压支架支护阻力、超前支承压力及瓦斯涌出量,分析回采时支架支护阻力、超前支承压力的变化情况,根据现场实测工作面瓦斯涌出量,确定采动活动与瓦斯涌出的关系。结果证明:18205工作面矿压显现增大时,瓦斯涌出量显著升高;在周期来压时煤岩体卸压增流,工作面瓦斯涌出量明显升高。在周期来压期间覆岩裂隙通道受到挤压和冲击作用,高浓度的瓦斯流涌向工作空间,导致高位钻孔瓦斯抽采量明显增加,其与来压步距基本一致,且高位钻孔能有效拦截采空区及邻近层瓦斯,有效保障了工作面安全回采。     

厚基岩浅埋大采高加长工作面矿压规律研究

为了保证厚基岩浅埋大采高加长工作面的安全高效生产,通过对乌兰木伦煤矿61203面的矿压观测,针对厚基岩浅埋大采高加长工作面矿压显现规律进行了探讨.360 m长工作面停采期间支架阻力持续处于高位状态;正常回采期间,工作面矿压显现具有非均匀性大小周期变化;加长工作面初次来压和周期来压比较明显,来压步距变化较大,支架动载系数也相对较大.研究结果建议选用工作阻力为9 770～13 469 kN /架的液压支架为宜.     

8.8 m超大采高工作面支架与围岩相互作用关系

8.8 m超大采高综采工作面一次开采高度及开采强度大,采场围岩控制困难。采用立柱压力传感器、位移传感器对工作面回采期间支架工作阻力、顶板下沉量进行了全程系统监测,对工作面矿压显现规律、支架工作阻力循环曲线、顶板下沉量及割煤循环内下沉曲线进行了分析,对支架工作阻力、初撑力、支架刚度与顶板下沉关系进行了研究。研究结果表明：超大采高工作面开采具有来压区域性明显、来压急增阻、非来压恒阻、大小周期来压的宏观特征;工作面顶板下沉具有明显的时空差异性,空间上呈现工作面“两端小-中部大”的特征,时间上呈现来压期间大、非来压期间小的特点;工作面支架ΔF-T和顶板下沉ΔS-T均化循环曲线具有高度的一致性,来压期间2者均呈对数-大斜率线性复合增长,非来压期间呈现近常数或小斜率线性增长;顶板下沉与支架工作阻力呈线性对应关系,随支架工作阻力的增加而增大,安全阀开启后,顶板下沉速度明显增大,最大下沉速度为安全阀开启前的4.3倍,安全阀长时开启时顶板下沉速度由急增逐渐过渡至缓增状态,ZY26000/40/88液压支架在来压期间一定时间内可以将顶板下沉控制在一定的范围内,但并不能阻止其继续下沉;初撑力及支架刚度大小对...