特厚煤层大采高综放工作面覆岩结构及支架工作阻力研究

为了掌握特厚煤层大采高综放工作面的覆岩结构及支架合理工作阻力,以同忻煤矿8107工作面为研究对象,采用理论分析、现场观测的方法对特厚煤层大采高综放工作面覆岩的破断和组合形式进行了研究,建立了覆岩力学模型,得出了同忻煤矿8107工作面支架工作阻力计算式。结果表明:正常开采期间,大采高综放工作面直接顶易形成具有整体性的倒台阶组合悬臂梁结构,悬臂梁结构的破断、回转是支架—围岩互馈过程中的主要压力来源;来压期间,高位砌体梁结构与低位悬臂梁结构耦合形成“砌体梁—悬臂梁”结构,砌体梁结构的滑落失稳引起悬臂梁结构的协同回转,是大采高综放工作面强冲击来压的原因;实测8107工作面正常回采以及来压时支架工作阻力分别为26 MPa(9750 kN)和40 MPa(15000kN),与理论计算结果较为吻合;8107工作面采用的ZF15000/27.5/42型四柱低位放顶煤支架能够满足生产需求。     

特厚煤层大采高综放工作面矿压及顶板破断特征

针对大采高综放工作面覆岩活动空间大、开采扰动强烈的特点,以不连沟煤矿特厚煤层大采高综放开采为背景,采用现场实测和理论分析等方法对大采高综放采场矿压及顶板运移破断特征进行分析,建立了大采高综放采场周期来压岩层破断的力学模型,得出了液压支架工作阻力的计算方法。结果表明:大采高综放工作面来压时安全阀开启频繁、顶板快速下沉,额定工作阻力13 800 kN的液压支架不能满足顶板控制的需要;开采空间的增大、直接顶厚度增大,低位基本顶转化为直接顶成为悬臂结构、高位基本顶形成砌体梁,二者形成"上位砌体梁-下位倒台阶组合悬臂结构";工作面来压强烈、动载明显、持续时间短的矿压现象是由于高位砌体梁结构滑落失稳造成的,据其力学特征确定了液压支架的工作阻力。     

综放工作面覆岩破断规律及支架工作阻力确定

针对某矿8512首采综放工作面的开采条件,通过理论分析、数值计算、现场实测,得出基本顶初次与周期来压步距分别为37.35 m和15.2 m、35 m和15 m、37.4 m和14.9 m。由经验估算法、从基本顶结构的变形失稳估算顶板压力法、动载荷法、顶煤损伤法求得作用于支架上的最大载荷,并得出所需最大支架工作阻力。由现场实测数据可知,ZF10000/20/32H型液压支架能够满足工作面顶板支护强度要求。     

厚煤层大采高综放工作面覆岩断裂演化规律研究

大采高综放开采易形成强烈的矿压显现,上覆岩层的断裂演化规律对工作面安全生产至关重要。以羊场湾煤矿160206工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析的综合研究方法,对大采高综放工作面覆岩的断裂过程与覆岩运移规律进行系统研究。研究表明：导水裂隙带内岩层随工作面推进表现为“台阶下沉”,同层岩层下沉趋势沿走向表现为“急剧下降—稳定（最大值）—快速上升—稳定（最小值）”。工作面覆岩运动场由两区分布（加速下沉区、缓慢下沉区）演化为三区分布（加速下沉区、缓慢下沉区、稳定区）。对离层演化与地表下沉规律进行了定量描述,运用理论计算表达式深入地剖析了地表的动态下沉机理及其相关因素。结合相似模拟与数值模拟的试验结果,提出了覆岩断裂演化的形态变化特征：覆岩断裂形态由“单等腰梯形”演化为“双等腰梯形”,表土层影响区由“矩形”演化为“倒梯形”。分析了覆岩中垮落区、离层区、压实区、裂隙富集区的动态演化过程：垮落区逐渐增大至一定程度,高度小幅度降低并趋于稳定,离层区由下至上逐渐发育并随工作面向前移动,离层区逐渐闭合形成压实区,且压实区逐渐增大并最终保持稳定,裂隙富集区位于采空区前后端部并随工作面向前移...     

特厚煤层大采高综放工作面覆岩上层活动规律的相似模拟研究

新疆哈密煤业集团硫磺沟矿4号煤层厚度为14～20m,为掌握该特厚煤层综放工作面上覆岩层活动规律以及支承压力分布特点,采用物理相似模拟方法进行了研究,研究结果表明,特厚大采高综放工作面的上位岩层可以形成稳定拱结构,而在稳定拱大结构之下,断裂岩梁形成多跨梁的结构.大采高综放采场上覆岩层的这种结构的变形和失稳将决定采场的支承...     

大采高综放工作面顶板破断特征及液压支架阻力确定

以神东矿区某矿大采高综放42105工作面为背景,采用现场实测、理论分析和相似模拟等方法对工作面矿压和顶板破断特征进行分析,并得出更合理的液压支架工作阻力。结果表明,随着采高的增大,覆岩最下位关键层易进入垮落带,不能形成"砌体梁"结构,呈现"悬臂梁"的周期破断特征。提出了重复采动下大采高综放面下位关键层以"悬臂梁"形式破断时支架工作阻力的确定方法,并依此确定了42105工作面支架的合理工作阻力为19 800 k N。     

大采高综放液压支架的设计研究

14～20m特厚煤层一次采全高的技术核心是大采高综放液压支架及其与采煤机、刮板输送机之间在生产能力、设备性能、设备结构、空间尺寸等方面互相匹配。着重介绍了大采高放顶煤液压支架工作阻力、片帮控制、横纵向稳定性、新型四连杆中通式大空间放顶煤支架稳定机构和伸缩梁V型槽导向结构以及抗冲击立柱设计的技术关键。     

大采高综放工作面前方支承应力数值模拟研究

根据斜沟煤矿13号煤层赋存条件,运用FLAC3D数值模拟,主要研究了底层4.5m大采高综放全厚开采14.6m特厚煤层工作面煤壁前方支承压力作用及顶煤和顶板垮落特征等特征,对类似条件工作面的生产具有一定的指导意义.     

特厚煤层大采高综放设备的研发

介绍世界首套特厚煤层(<20 m)、大采高(3.5～5 m)综放设备的研制过程、遇到的技术问题和解决方法。     

大采高综放覆岩运动形式与矿压显现规律研究

通过对鄂尔多斯龙王沟煤矿6煤进行大采高大放高(采5 m放15 m)开采相似材料模拟对比实验得到,在6_上煤未采情况下6煤工作面支架额定阻力为15 000 k N时可以保证工作面的安全生产,在6_上煤已采情况下,6煤工作面矿压显现十分剧烈,液压支架频繁压死并出现"天量"工作阻力,频繁出现拱结构超前于工作面的情况,工作面煤壁出现贯穿竖向断裂裂隙,严重片帮。证明了在6_上煤采空区下进行6煤大采高综放开采不可行。     

大采高综放工作面矿压显现规律研究

大采高综放开采技术增加了割煤高度和放煤空间,大采高综放工作面的矿压显现和围岩控制必然不同于普通综放工作面.根据某大型矿井9号煤层的赋存特性,对9304大采高综放工作面进行现场观测,并分析矿压数据,研究了9304工作面矿压显现规律和支架合理工作阻力等问题.     

大采高综采面顶板破断特征与覆岩活动规律分析

以煤峪口矿82002大采高综采面为工程背景,采用相似模拟和现场试验的方法,分析了大采高综采面顶板破断特征与覆岩活动规律:工作面开挖至一定范围时,采空区冒落矸石逐渐压实,基本顶岩层内应力先较小后增加,而在工作面前方未开挖煤体以及滞后工作面一定范围内的基本顶岩层出现应力集中现象,表明工作面存在一定的压力拱结构,该结构承载开...     

大采高综放工作面大角度仰采技术研究

基于10303大采高综放工作面回采受到仰采和旋转开采影响的实际,通过理论分析和数值模拟分析,研究了工作面围岩运动特征及支架稳定性,提出了系统的煤壁片帮控制技术。通过现场实践表明,应用效果良好。     

大采高综放割煤高度合理确定及放煤工艺研究

为提高塔山矿石炭系特厚煤层顶煤采出率,运用数值分析、相似模拟分析、实测统计分析以及工业性试验等方法,研究了大采高综放开采工艺中最为关键的机采高度及放煤工艺问题。研究及实践结果表明,在塔山矿8105工作面的地质开采条件下,合理机采高度为4.0～4.3 m,合理放煤步距为一刀一放0.8 m,合理放煤方式为多轮间隔顺序多口放煤。     

综采与综放工艺条件下采场矿压特征分析

基于相同顶板条件下,综采工艺与综放工艺的平均矿压显现特征差异,为给支架选型与顶板管理提供基础依据,以某矿217工作面为例,采用支架压力记录仪实时记录支架工作阻力,结合工作面矿压显现进行顶板来压特征分析。通过分析放煤阶段和不放煤阶段的支架阻力变化,研究综采与综放工艺的顶板来压特征之差异。研究结果表明：与综采工艺相比,综放工艺支架阻力显著增加,动载系数1.30～1.41,顶板来压强烈,基本顶周期来压步距从平均22 m减小到平均11 m,明显减小。在倾斜方向上,中部基本顶来压最强烈,其次是下部、上部,工作面周期来压较强烈。     

大采高综采工作面矿压显现规律研究

针对大采高工作面矿压显现剧烈、煤壁片帮严重等技术难题,以鸡西矿业集团杏花煤矿东采区30#煤层大采高综采工作面为例,采用现场实测与理论力学分析相结合的研究方法,对采场顶板岩层的运动规律、采场矿山压力显现规律和工作面支架—围岩相互关系进行了较为深入的研究,为保证大采高综采工作面的安全、高效生产提供技术支撑。     

综放工作面采放比对顶煤采出率影响规律研究

为了研究准格尔煤田巨厚煤层采放比对顶煤采出率的影响规律,采用PFC2D数值分析程序对不同采放比和不同放煤步距顶煤的冒放性进行模拟研究,分析煤层厚度一定的情况下采放比与顶煤采出率的关系以及相同采放比条件下不同放煤步距对顶煤采出率的影响.研究结果表明,当采放比大于0.35时,顶煤能够获得足够的松散空间,并能顺利放出;针对开采技术条件,采放比为0.48、放煤步距1.6m时,顶煤放出效果最好.     

留顶煤厚度对大采高综采工作面端面稳定性的影响

针对大采高开采实践中由于煤体强度低和采动节理裂隙发育,在留顶煤条件下端面顶板和煤壁的稳定性大幅降低易于出现冒顶片帮的现象,分析了出现端面冒顶和片帮事故的原因,并运用UDEC数值模拟技术,模拟大采高综采采煤过程中,不同的割煤高度对综放工作面端面的应力和变形的影响,得出端面围岩状况最佳的采煤高度。通过理论分析和现场实践观测表明,在煤厚为6.0 m的条件下,割煤高度为5.5 m时围岩破坏最严重。     

近水平煤层综放面导水裂缝带最大高度分析及其研究

在近水平煤层条件下,利用离散元模拟的方法,分析了综放采场上覆岩层的运动特征,根据覆岩位移及应力变化规律,确定了覆岩的导水裂缝带高度.通过现场实测验证表明,数值模拟所得的裂缝带高度与实测结果相吻合,说明利用数值模拟的方法确定综放面覆岩导水裂缝带高度是可行的.