朱仙庄煤矿特厚煤层变间距覆岩坚硬顶板控制技术

煤层的巨厚坚硬顶板滞后垮落对采煤工作面矿压显现具有重大影响,通常采取超前预裂措施降低顶板悬跨长度。以淮北矿业集团朱仙庄煤矿８８３－１ 工作面覆岩巨厚砾岩顶板治理为背景,针对工作面煤层与巨厚砾岩之间的距离变化特点,划分了巨厚顶板重点控制区域.在特厚煤层覆岩层位结构分析的基础上,得到了覆岩给定载荷,分析了层间距变化对采场矿压的影响,确定了覆岩控制目标层,设计了炮孔空间布置参数.采用高性能煤矿水胶炸药配合多向聚能管和注浆封孔工艺,对煤层的坚硬顶板实施了深孔爆破,取得了良好的坚硬顶板爆破致裂效果,采场巷道围岩变形及工作面矿压显现得到了有效控制。     

坚硬特厚煤层工作面覆岩运动规律分析

针对某矿坚硬特厚煤层复杂地质条件,运用矿压理论、数值模拟方法对其工作面坚硬特厚煤层上覆岩层运动规律进行研究和分析,得到了在坚硬特厚煤层的条件下上覆岩层运动规律变化与工作面推进步距的关系,即随着工作面推进步距的增加,支承压力、传递岩梁、破断拱的高度都会相应地增大,但最终趋于稳定,这一研究结论对于坚硬特厚煤层条件下工作面的安全生产和支护设计都有一定的指导意义。     

坚硬顶板工作面覆岩运动规律数值模拟

采用3DEC数值模拟软件,研究了坚硬顶板工作面覆岩运动规律。研究结果表明,坚硬顶板条件下工作面初次来压步距和周期来压步距及来压强度大于普通工作面;工作面第一层细粒砂岩初次来压步距为70 m,周期来压步距约为40 m;第二层石英砂岩初次来压步距为40 m,周期来压步距约为20 m。     

富水顶板特厚煤层综放开采出水压架成因及防治

为有效防治富水顶板特厚煤层出水压架事故,基于对崔木煤矿21303综放工作面现场观测、矿压数据及理论分析等,研究了见方来压与出水之间的联系,建立了覆岩结构破断与反复出水关系模型,并提出了以见方步距、支架阻力、长观孔水位、周期来压为核心的综合预警指标和针对性出水压架防治措施,对矿井安全生产具有实际的指导意义和借鉴作用。     

特厚煤层综放开采覆岩结构及矿压显现特征分析

为确定特厚煤层综放开采顶板的结构特征与矿压显现特征,以大同煤矿集团增子坊煤矿5300综放工作面为基础,对采场顶板的结构与矿压显现规律进行了研究。结果表明,采场基本顶粗砂岩岩层为顶板的关键岩层,对顶板的运动起主导性作用,通过对工作面回采200 m内支架工作阻力的监测得出,工作面的初次来压步距约为31. 6 m,周期来压步距平均约为25. 4 m,来压动载系数平均为1. 39,矿压显现强度较大,但来压时的载荷未超过液压支架的最大工作阻力,因此可确保工作面的正常回采。     

特厚煤层综放开采工作面覆岩运动规律研究

针对大同塔山煤矿石炭二叠纪特厚(9.8 m～29.21 m)煤层复杂地质条件,运用矿压理论分析和现场矿压观测的方法对综放开采工作面覆岩运动规律进行分析研究.通过对两种方法所得工作面初次来压和周期来压等结果的对比,分析得出存在差异的原因.     

特厚煤层综放工作面坚硬顶板弱化技术实践

针对特厚煤层坚硬顶板矿压显现剧烈问题,以斜沟煤矿23107工作面、23111工作面坚硬顶板条件为背景,提出采用深孔爆破预裂切顶技术弱化顶板,对爆破参数进行了设计,并在23111工作面现场进行了实践,根据现场情况,切顶后,工作面初次垮落步距明显降低,来压强度减弱,工作面卸压效果显著。     

特厚煤层坚硬顶板孤岛工作面综放开采技术研究

为解决特厚煤层坚硬顶板大采高综放孤岛工作面回采过程中遇到的强矿压问题,以同忻矿8102工作面为背景,模拟分析了孤岛工作面开采过程中的应力分布状况,依此为基础提出了以"小煤柱沿空掘巷+高工作阻力液压支架+坚硬岩层地面水力致裂+巷道卸压"为核心的孤岛工作面安全生产技术保障体系,并通过现场实测验证了保障体系的合理性。现场应用表明:21000kN高工作面阻力液压支架支护能力富余量大,适应效果良好;巷道采用6m小煤柱沿空掘巷,回采期间顶底板最大移近量为700mm,两帮最大移近量为1020mm,巷道围岩变形可控,满足工作面实际生产需求。     

坚硬顶板周期来压覆岩破断力学机理研究

坚硬顶板破断运移规律一直是采矿领域研究的热点,针对覆岩内部破断裂隙分布不明晰的问题,以砌体梁理论中的关键块体为研究对象,建立了线性增压荷载下悬臂梁模型,根据弹性力学应力逆解法,在艾里应力函数满足双调和方程的基础上,采用叠加原理推导并验证了满足模型应力边界条件的内应力分量解析解。在此基础上,以Mohr-Coulomb屈服准则作为破断判据,推导了破断迹线隐函数方程式。采用Matlab软件计算和绘图得到了破断迹线,通过算例校验分析了岩石黏聚力、内摩擦角对破断迹线的影响规律,验证了破裂迹线求解的正确性。这对于进一步认识覆岩破断力学机理具有一定的意义。     

覆岩多层坚硬顶板条件下特厚煤层综放工作面支架阻力确定

为分析覆岩多层薄采空区坚硬顶板条件下特厚煤层工作面的强矿压显现机理,合理确定工作面支架支护阻力,采用理论分析、相似模拟与现场实践相结合的研究方法,对特厚煤层开采条件下的多层顶板破断规律与工作面支架阻力确定问题进行了探讨,得出了工作面支架阻力确定原则与方法。研究表明:多层坚硬顶板的破断形式与破断次序对工作面矿压显现影响较为明显;关键层顶板的单层垮断或多层同步失稳将对应不同的工作面支架阻力;坚硬厚层顶板同步失稳条件下,单纯提高支架阻力将难以满足特厚煤层工作面合理支护要求。以大同矿区某煤矿工作面生产实际为背景,对特厚煤层工作面进行了支架合理选型同时配以坚硬顶板的水压致裂控制技术,取得了良好的顶板控制效果。     

深井特厚煤层综放面覆岩运动规律监测

为了研究深井特厚煤层综放工作面回采过程中上覆岩层运动规律,采用微震监测系统对某煤矿24112综放工作面在回采过程中的岩层破裂情况进行了实测,得到了采场静态支承压力分布特征。研究表明,工作面周期来压步距为15~20.5 m,平均为17.8 m;煤层直接顶、基本顶和高位顶板厚度分别为35,30,35 m;工作面采动的超前影响范围约为180 m,其中剧烈影响区宽度为100 m,滞后影响范围约为100 m,剧烈影响区宽度为60 m;走向静态支承压力峰值距煤壁65 m,侧向静态支承压力峰值位置距巷帮约为70 m。研究结果能够为矿井回采过程中超前支护距离的确定以及支架选型提供参考。     

特厚煤层综放开采大空间采场覆岩结构及作用机制

针对大同矿区石炭系3-5号特厚煤层坚硬顶板综放开采时工作面易出现压架、临空巷道超前区域变形、破坏严重等强矿压显现问题,采用理论分析、物理模拟及现场实测等方法,建立了特厚煤层开采大空间采场岩层结构演化模型。结果表明：特厚煤层综放开采覆岩远、近场关键层运动都可能会对采场矿压产生影响,近场关键层为“竖O-X”破断的“悬臂梁+砌体梁”结构,远场关键层为“横O-X”破断的“砌体梁”结构模型。近场关键层结构主要影响工作面支架压力及其稳定性,近场关键层结构中,以“悬臂梁”结构破断运动的关键层层数越多,对支架安全越不利;远场关键层结构则主要对工作面临空侧巷道变形产生影响,其破断块体的回转运动对临空侧巷道围岩产生径向挤压作用,是造成巷道超前底臌的主要原因。据此开发了基于地面钻孔压裂与井下顶板预裂相结合的远、近场协同弱化的坚硬顶板预控技术,将有效降低岩层破断的能量释放和关键层结构失稳的压力传递,减轻特厚煤层综放开采采场矿压的显现强度。     

弱黏结顶板厚煤层综放开采覆岩移动及 矿压控制研究

弱黏结厚煤层综放开采过程中,覆岩变形垮落及矿压显现特征对其安全高效开采具有重要的影响。在构建弱黏结顶板综放工作面散体拱结构模型的基础上,分析了综放工作面覆岩结构动态演化机制,给出了弱黏结顶板综放工作面支架工作阻力计算方法;并运用相似模拟和数值模拟等方法分析了弱黏结顶板厚煤层综放开采采场围岩变形破坏及应力分布演化特征,提出了覆岩散体拱结构的拉伸-压缩复合失稳、剪切失稳等失稳模式。工程实践表明,优化采放工艺能改善顶板受力环境,有效控制顶板变形破坏过程,降低矿压显现对工作面开采的影响。     

特厚煤层近断层开采覆岩破坏移动特征

以辽宁抚顺矿区某煤矿实际地层开采为研究背景,进行巨型逆断层下盘向斜一翼区域特厚煤层近断层开采覆岩破坏变化特征的分析。基于覆岩空间结构思想,通过覆岩空间状态结构失稳分析断层受开挖采动影响,运用相似实验分析宏观变化,验证了理论分析的合理性。结果表明:覆岩在开采过程中不只有竖直方向破损下沉,水平方向更容易沿倾向产生滑移,拉张区易形成空腔结构,压缩区易形成屋脊状支撑产生二次跨落。在煤层开采距离断层由远及近的过程中,断层滑移呈现"稳态-动态-稳态"三阶段的变化规律,当断层活化以后断层开裂程度随地层深度增加呈现"宽-窄"两层位的变化规律。     

特厚煤层综放采场覆岩结构及矿压规律研究

华兴能源有限责任公司唐家会煤矿首采F61101工作面埋深超过500m,邻近矿井综放采场顶板周期来压期间出现支架安全阀频繁开启现象.为了保证类似条件下工作面安全高效开采,以唐家会煤矿F61101工作面为研究对象,对采场围岩应力演化规律、覆岩结构特征及矿压显现规律进行分析.针对特厚煤层综放采场开采条件,综合数值模拟、理论分...     

坚硬顶板近距离煤层覆岩运移与应力演化特征

基于坚硬顶板和近距离煤层群耦合开采条件作业空间安全隐患较大的问题,采用离散元软件对该条件下采动覆岩运移规律及顶板应力演化特征进行了研究。结果表明:老顶及上下层位坚硬顶板的垮落形态分别呈"W"型、"V"型和"U"型;开采初期,上下层位坚硬顶板协同弯曲运动,工作面回采70 m后,二者间出现离层并随工作面推进(90 m和110 m)出现2次突然垮落;顶板岩块水平应力与垂直应力的变化决定其运动状态。     

厚坚硬顶板工作面覆岩运动规律与采动应力分布研究

基于采空区上方坚硬厚层砂岩顶板容易聚积大量的弹性能,在顶板结构受到破坏时造成冲击地压的问题,以田陈煤矿3_下7115工作面为工程背景,通过理论分析和现场监测对厚坚硬顶板工作面覆岩运动规律及采动应力分布特征进行了研究。首先通过理论计算得到3_下煤层工作面上覆厚层砾岩层在弹性基础上的极限破断步距约为43.5 m;其次根据现场微震监测数据分析得出支承压力对底板破断的深度约为60 m,采动应力在垂直方向约为煤层上方40 m,下方60 m左右范围内;最后根据钻孔应与钻屑法监测数据分析出侧向支承压力峰值位于煤壁深处8～9 m.研究结果可为矿井防冲技术体系的建立提供重要指导意义,同时能够为相似坚硬顶板矿井矿压研究提供借鉴和帮助。     

富水覆岩特厚煤层开采突水危险性与防控技术

根据陕西彬长矿区特厚煤层及覆岩含水层丰富的赋存特点,通过数值分析方法研究了巨厚洛河组砂岩含水层下特厚煤层高强开采条件下覆岩破坏规律,综合考虑地质条件、开采技术条件等因素,确定了首采区顶板突水危险性及限高开采、疏水降压为一体的综合灾害防控技术。