提高浅埋坚硬特厚煤层顶煤冒放性技术研究

为了深入分析浅埋坚硬顶煤破断、垮落的运动特征,以千树塔煤矿11301综放工作面作为研究背景,采用数值模拟和现场试验的方法对坚硬顶煤破断特征、垮落结构进行了研究。结果表明:正常推进阶段,靠近工作面两端头位置,坚硬顶煤容易形成"悬臂"结构,破断的坚硬顶煤块体垮落容易形成挤压平衡"拱"结构。本文提出以深孔爆破方式弱化坚硬顶煤,减小坚硬顶煤悬臂长度;以放煤工艺优化方式降低坚硬顶煤块体垮落成拱几率,并在现场得到了成功应用。     

放顶煤工作面顶煤运移规律研究

主要采用顶煤深基点观测法对综采放顶煤工作面顶煤活动规律进行了研究。通过现场实测的方法掌握了在放顶煤开采过程中顶煤的移动、断裂垮落规律;定量描述顶煤冒落位置、垮落范围等顶煤垮落特性,为研究放顶煤工作面顶煤的运移规律提供了可靠的实测依据。     

高韧性煤层难冒放机理及弱化效果研究

为改善高韧性煤层综放开采顶煤冒放性,以煤样物理力学参数试验为基础,从理论方面对高韧性特厚煤层综放开采顶煤难冒放机理进行了分析;通过相似材料模拟试验从弱化前、后2个阶段对顶煤的垮落情况进行了模拟,对顶煤里的支承压力分布进行了监测。结果表明:高韧性煤层弹性模量较小(小于顶板岩层),在矿山压力作用下,煤层的变形挠度大于顶板,导致顶板不能将矿山压力较好的传递给顶煤,综放时顶煤难破碎垮落,易形成悬顶,冒放性较差;对顶煤采取弱化措施后回采时的垮落情况明显改善,直接顶随采随冒,较好的充填了采空区;煤壁前方顶煤里的应力峰值位置明显向深部转移,支架上方和后方顶煤卸压较好,利于顶煤的放出。     

块体理论在坚硬特厚煤层综放开采中的应用探索

坚硬特厚煤层采用综放开采时,顶煤受到节理裂隙面的截割,将形成相互耦合的块体,当顶煤下方形成临空面时,部分顶煤块体将首先出现垮落。针对此情况,结合现场钻孔窥视运用块体理论研究方法,分析顶煤体受到的截割状况。从块体沿着单一节理面的垮落和双节理面的垮落类型出发,分析其运动关系和动力关系,得到块体滑动垮落与节理面内摩擦角,及其与滑动垮落方向的关系式,为坚硬特厚煤层顶煤垮落分析提供新的研究角度。     

大倾角煤层长壁综放采场围岩活动规律

认识大倾角厚煤层走向长壁综放采场围岩活动规律,对安全高效生产有重要的意义.课题以甘肃省王家山煤矿44407工作面为背景,运用相似材料模拟实验和FLAC3D数值计算程序,分析研究了综放采场围岩活动现象,总结其规律有:沿走向,煤岩垮落分四个阶段,即顶煤初次冒落阶段、顶煤大面积垮落阶段、直接顶垮落阶段和基本顶垮落阶段;沿倾向,工作面中上部区段的矿山压力大,下部小,煤岩垮落也是上多下少;大倾角采场底板岩石也有向倾斜下部的滑移;在大倾角综放工作面中上部区段,特别要加强液压支架的防倒防滑措施,同时要注意防范煤壁片帮和架前冒顶.     

综放回收率与煤岩垮落特征关系

分析了典型综放工作面顶煤、直接顶垮落特点与顶煤体放出之间的关系，认为顶煤、直接顶垮落特征对工作面回收率有重要影响。     

2104综放工作面爆破切顶技术研究

2104综放工作面基本顶初次来压步距为50.4 m,通过人为爆破切顶将“悬空”顶板破断后,初次来压步距减少了11.2 m,动载系数减小了0.34,顶煤大面积垮落步距缩短了26 m,提前释放了煤岩体积蓄的能量,避免了大面积顶板垮落造成事故灾害。采用钻孔窥探顶板可知,爆破后距终孔近6 m范围内,孔壁存在明显裂隙,采动后相邻裂隙间相互连通,采空区悬滞的顶煤会随连通的裂隙垮落,有效提高了顶煤回收率。     

综放架收率与煤岩垮落特征关系

分析了典型综放工作面顶煤，直接顶垮落特点与顶煤体和出之间的关系，认为顶煤、直接顶垮落特征对工作面回收率有重要影响。     

综放面回收率的机理研究

本文通过理论分析和现场测试研究得出了７１０１综放面回收率低、含矸率高是由于顶煤冒放性差，在支架后方顶煤体有滞后垮落现象，形成了部分顶煤的丢失；放煤步距的不合理造成采空区矸石混入垮落的顶煤体中。     

特厚煤层卸压综放开采技术原理的实验研究

我国西部地区发现存有大量20 m以上特厚煤层,大部分无法实现露天开采,国内外均没有成熟的理论与技术可以借鉴,为了实现20 m以上特厚煤层的安全高效开采,创造性地提出了特厚煤层卸压综放开采技术。采用60∶1的大比例相似模拟试验方法,研究20 m以上特厚煤层卸压综放开采顶煤垮落破碎的块体分布特征、顶煤位移场分布特征、支架阻力及其对顶煤垮落破碎的影响等。结果表明:当卸压工作面推进75 cm时,500 cm~3以内的顶煤块体较密集,块体比例约为94%,块体数量约为860个;当卸压工作面推进135 cm时,体积为500 cm~3以内的顶煤块体所占累计比例约为96%,块体数量约为1 700个,与卸压工作面推进75 cm时相比,块体比例增加了2%,块体数量增加了840个;当综放工作面推进17 cm时,累计体积达到500 cm~3时几乎包含全部顶煤块体,块体比例约为99.9%,块体数量约为4 810个,与卸压工作面推进135 cm时相比,块体比例增加了3.9%,块体数量增加了3 110个,二次破碎效果显著,能保证顶煤的顺利放出。卸压开采阶段上位顶煤位移中位顶煤位移下位顶煤位移。二次综放阶段下位顶煤位移最大,垮落破碎程度最好。由于支架的支撑作用,下位顶煤中产生多条明显的竖直裂隙,受支架影响的顶煤厚度约为10 cm,支架的反复支撑作用明显促进了顶煤的破碎效果。