大倾角煤层大采高工作面顶板垮落规律研究

为了深入研究大倾角厚煤层大采高工作面顶板垮落特征,理论计算了25213大倾角大采高工作面顶板各岩层载荷,并采用理论分析、相似材料模拟实验和FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了25213工作面顶板垮落规律,初步确定了25213工作面直接顶初次垮落步距24m左右,基本顶初次垮落步距57m左右,基本顶周期垮落步距24m左右,对工作面后期的安全回采和矿压控制具有重要的借鉴意义。     

坚硬顶板切顶卸压垮落规律研究

为了解决坚硬顶板垮落步距大而易引起大面积来压等问题,以邱集煤矿1102工作面为研究对象,开展切顶卸压对坚硬顶板垮落规律的研究。基于悬臂梁理论推导了切顶卸压后坚硬顶板垮落步距的计算公式,理论计算了邱集煤矿1102工作面坚硬顶板各岩层荷载和切顶卸压前后各岩层的垮落步距,对比分析了切顶卸压前后顶板的垮落特征,并利用现场实测数据验证了理论分析的准确性。结果表明:切顶卸压后,直接顶的垮落步距从26.66m减小到9.13m,减小了65.8%;基本顶的初次垮落步距从45.41m减小到25.64m,减小了43.5%;周期垮落步距从18.54m减小到12.82m,减小了39.9%。切顶卸压减小了直接顶和基本顶的垮落步距,实现了对坚硬顶板垮落步距的有效控制,保证工作面安全开采,对类似的地质条件下煤层开采和矿压控制具有借鉴意义。     

石港煤业15203综放面坚硬顶板水力压裂技术研究

针对石港煤业15203工作面顶板较坚硬、难以垮落的问题,通过采用水力压裂技术弱化煤层顶板,结果表明:弱化后顶板初次垮落步距缩短近9 m,周期来压步距缩短近5 m,有效降低了工作面大面积悬顶造成冒顶事故的风险,保障了工作面安全开采。     

定向水力压裂技术在7806切眼的应用

中厚煤层多采用综采放顶煤开采方式。在初采过程中,随着回采工作面的不断推进,老空区的悬顶面积不断增大,初次来压前,容易出现压架现象。潞安五阳煤矿7806工作面老顶为细粒石英砂岩,难以冒落,采用定向水力压裂技术应用在该工作面。实施压裂后工作面推进大约9 m时,观测到直接顶开始垮落;推进12 m时,部分老顶垮落;推进16 m时,老顶全部垮落。通过定向水力压裂顶板预裂试验,缩小了顶板初次垮落步距,有效防止了大面积顶板垮落带来的隐患,实现了工作面初采期间安全、高效生产。     

15205工作面水力压裂初次放顶技术研究

针对山西马堡煤矿15205工作面坚硬顶板存在难以垮落的问题,采用水力压裂技术对工作面顶板进行初次放顶。实际应用结果表明,水力压裂可有效弱化坚硬顶板,破坏其完整性,削弱顶板的强度和整体性,使顶板能够分层分次垮落,缩短初次来压和周期来压步距,减小或消除了坚硬顶板对工作面回采的危害。     

坚硬顶板综采工作面爆破放顶技术研究

以胡底矿4304工作面为工程背景，通过数值模拟分析了随工作面推进顶板垮落情况和矿压分布特征，推测出工作面初次来压步距为37m，存在顶板大面积悬露而突然垮落的问题。采用超前深浅孔相结合的松动爆破技术，对工作面顶板进行弱化处理。结果表明：经过爆破处理后，4304工作面直接顶的平均垮落步距为15.4m，小于模拟结果|基本顶沿工作面呈现分段来压的特点，在工作面上部来压步距最大|初采期间未观测到煤壁大范围片帮、煤炮等明显来压现象，且未出现回风巷瓦斯超限问题，爆破放顶效果较好。     

晋城矿区坚硬顶板工作面矿压显现规律研究

针对晋城矿区15#煤坚硬顶板,在开采过程中工作面矿压显现规律不清楚的难题,运用相似材料模拟试验和现场实测,研究分析坚硬顶板工作面的矿压显现规律,研究结果表明:直接顶初次垮落步距22.3²3.1 m,平均22.7 m,周期垮落步距不明显;基本顶初次垮落步距52.323.1 m,平均22.7 m,周期垮落步距不明显;基本顶初次垮落步距52.3⁵5.1 m,平均54.2 m,周期垮落步距17.155.1 m,平均54.2 m,周期垮落步距17.1¹9.4 m,平均18.2 m;工作面超前支承压力剧烈影响范围为3019.4 m,平均18.2 m;工作面超前支承压力剧烈影响范围为30³5 m。     

潞宁煤矿综采工作面厚硬顶板水力压裂技术研究

为解决潞宁煤矿24102工作面厚硬基本顶难以垮落的问题,采用数值模拟手段分析工作面初采阶段顶板运移规律,通过对基本顶预裂可减小基本顶初次来压步距和强度,根据工作面实际条件设计水力压裂钻孔布置参数,对切槽、封孔工艺进行设计优化。应用后工作面回采初期,基本顶初次来压步距为25～28 m,支架载荷小于额定工作阻力,巷道变形在合理范围内,保障了初采阶段的安全生产。     

坚硬顶板回采工作面水力压裂控顶技术研究

为了解决坚硬顶板回采工作面开采时面临的顶板垮落困难、垮落步距大、矿压显现明显等问题,根据6508回采工作面地质、开采条件采用水力压裂技术对顶板进行压裂,并对压裂后的顶板垮落、来压情况以及初次来压步距等进行分析。结果表明:水力压裂后的采面初次来压步距平均在44.5m,较采用预裂爆破技术来压步距缩短8m,同时避免预裂爆破带来的安全隐患大、爆破动压明显等问题,具有施工安全、工作量小、施工速度快、顶板控制效果显著等优点,可以有效解决坚硬顶板工作面顶板难垮落问题,为矿井实现高效开采创造良好条件。     

复合顶板条件下综采工作面覆岩破断及应力变化规律研究

针对山西晋能集团常顺煤矿9108工作面复合顶板稳定性控制的技术难题,通过采用理论分析、物理模拟及现场实测等研究方法,建立了工作面复合顶板覆岩破断分析的力学模型,理论分析了复合顶板条件下综采工作面顶板的破断规律以及矿压显现规律。理论分析结果表明:9108工作面复合顶板极限垮落步距为35.21m,复合顶板周期来压步距为14.37m。相似模拟结果表明:9108工作面复合顶板平均周期来压步距为18.4m,复合顶板初次垮落步距为31.5m;复合顶板的破断主要以拉伸破坏为主。数值模拟结果表明:9108工作面复合顶板主要变形破坏步距处于30m～40m。现场实测结果表明:9108工作面复合顶板的初次垮落步距为32m,周期来压步距为17m。现场实测的结果与理论分析、相似模拟、数值模拟的结果相吻合,验证了理论分析、相似模拟与数值模拟结果的合理性。研究结果揭示了9108工作面复合顶板条件下综采工作面覆岩破断规律,可为常顺煤矿9108工作面安全高效开采提供技术参考。     

水力压裂控制综放工作面初次垮顶试验研究

为了解决综放工作面基本顶初次垮落步距较大的问题,理论分析了综放工作面基本顶初次垮顶步距影响因素,并在漳村煤矿2306工作面采用水力压裂技术进行初采预裂现场试验,通过监测煤体钻孔应力、超前支撑段巷道变形、工作面支架活柱压力及工作阻力及对比分析压裂前后钻孔围岩结构,得出以下结论:压裂后,顶板围岩破碎度及裂隙发育明显扩大,压裂破坏了顶板围岩的完整性,有效弱化了顶板岩层;钻孔应力计监测得出,水压预裂效果良好,能够有效减小工作面超前支承应力;表面围岩监测发现巷道变形量很小,两帮及顶底板移近量无变化;支架活柱压力及支架工作阻力连续监测得出压裂后工作面基本顶初次垮落步距为15.6 m,比类似条件工作面爆破预裂效果提前6 m。水力压裂控制综放工作面初次垮顶技术具有工程量小,安全性高,施工速度快,控顶效果好等特点,能有效解决坚硬顶板综放工作面基本顶初次垮落步距较大、支架压力大的问题。     

西曲矿18402工作面水力压裂技术方案优化

为解决西曲矿8#煤工作面回采期间坚硬顶板难以垮落、初次来压步距大、顶板大面积垮落易引起飓风等问题,以该矿18402工作面为试验点,采用水力压裂顶板控制技术,通过工程类比等方法,优化了技术方案,经过现场实践,初次来压步距减小约10 m,保证了工作面安全高效回采.     

综采工作面回采过程中顶板破坏演化规律数值分析

在研究分析团柏煤矿地质条件的基础上,根据岩层的结构和顺序建立模型,应用F-RFPA~(20)数值模拟软件模拟11-101综采工作面回采过程中顶板破坏演化规律。根据数值计算结果,随着11-101工作面回采,顶板覆岩结构破断呈"压力拱"结构,直接顶初次垮落步距约为12m,垮落高度为2m;基本顶初次来压步距约为36m;基本顶周期来压步距约为18~24m。     

深孔预裂爆破弱化综放孤岛工作面坚硬顶板技术

通过对3407工作面顶板弱化前和弱化后的垮落步距与顶板应力特征的数值模拟研究,可知,工作面弱化前,直接顶来压步距12 m,基本顶初次来压步距31.2 m,工作面弱化后,直接顶来压步距7.2 m,基本顶初次来压步距21.6 m,弱化后基本顶初次来压步距明显缩短;爆破弱化后顶板的垂直应力比弱化前的垂直应力增加的快,且弱化后顶板的垂直应力普遍略大于弱化前的顶板垂直应力,弱化后顶煤的破坏程度比弱化前顶煤的破坏程度要高,顶煤能够充分破碎,提高了顶煤的采出率。     

综采工作面初采顶板预裂爆破参数的优化

在以往综采工作面初采过程中,随着工作面推进,经常出现直接顶和基本顶一次大面积垮落的情况,垮落过程中将采空区内瓦斯大量挤出,容易造成瓦斯超限,矿压比较大,工作面生产存在安全隐患。结合煤层围岩赋存情况,对综采工作面初采前顶板预裂爆破参数进行了优化,使工作面初采期间直接顶、基本顶均匀且多次少量有控制垮落,缩短垮落步距,减少顶板垮落的冲击,保证了大采高综采工作面初采期间安全生产。     

东曲矿18406工作面初次放顶技术研究

为了促进8#煤工作面坚硬顶板的垮落,缩短初次垮落步距,对该工作面采取了初次顶板预裂放炮法进行强制放顶,结果表明,该措施对18406工作面顶板的初次垮落起到了预想的效果,确保了工作面的正常回采。     

厚硬砂岩顶板水压致裂技术的应用

干河矿2-126综采工作面顶板为厚硬砂岩顶板,工作面来压步距长、矿压显现强烈,支架前方煤壁发生片帮垮落,威胁工作面生产安全.为解决坚硬顶板悬顶问题,提出水压致裂技术对顶板进行弱化.现场应用效果表明:采取水压致裂措施后顶板卸压效果明显,能够控制顶板及时垮落,工作面来压平稳,支架工作承受载荷在可控范围内,保障了工作面的正常生产.     

深孔预裂爆破在综采面坚硬顶板控制中的应用

针对坚硬顶板工作面由于回采初期顶板垮落步距大而易引发矿井灾害的问题,选取了马兰煤矿18506工作面作为研究对象,提出了采用深孔预裂爆破弱化顶板的方法。依据相关爆破理论和力学理论,结合18506工作面的实际条件,通过分析深孔预裂爆破弱化顶板的机理,确定了深孔预裂爆破参数,并实施了现场试验。结果显示,初次来压期间矿压显现不剧烈,直接顶初次垮落步距缩短10 m,基本顶的初次来压步距缩短了14.2 m。试验表明,深孔预裂爆破对顶板的弱化作用明显,可降低相关灾害的发生。     

水力压裂技术在回采面初次放顶中应用

龙王沟煤矿61610工作面初采期间顶板坚硬,采空区悬顶面积大,制约工作面安全回采。对工作面切巷顶板提出了高压水力压裂技术,通过水压致裂使工作面顶板软化、分割压裂,从而破坏顶煤顶板稳定性,降低岩体强度。实际应用效果表明：工作面顶板采用水力压裂技术后,工作面初采期间基本顶来压步距缩短了35.7 m,初采期间实现了基本顶充分垮落,达到了预期效果。     

富家凹煤业坚硬顶板巷道水力压裂技术研究

富家凹煤矿11^#煤层回采巷道受相邻工作面采动影响严重，巷道易出现变形，影响矿井安全生产。为确保富家凹煤矿11207工作面的安全顺利回采和相邻工作面11205工作面巷道的顺利掘进，采用水力压裂技术在11207回风巷道进行顶板切顶卸压，弱化11207回风巷道顶板坚硬岩层，缩短悬顶距离，优化相邻工作面应力分布，降低对相邻巷道的影响。通过现场调研及钻孔窥视仪观测，发现11207回风巷道顶板存在多段完整岩层与复合顶板，故设计采用后退式分段压裂弱化顶板中完整岩层，并确定了具体的钻孔及压裂参数。基于该工作面垮落情况、钻孔窥视情况及相邻工作面巷道成型情况，综合分析11207工作面水力压裂效果。结果表明：采用水力压裂区段回采工作面垮落步距控制在8 m左右，钻孔裂隙发育明显，相邻巷道未受明显影响，实现了对坚硬顶板的控制。