大采高工作面采高的合理确定研究

大采高工作面煤壁片帮是影响安全生产的关键问题之一,随着采高的增加,工作面煤壁前方片帮概率越来越大。通过运用FLAC3D软件模拟分析煤壁前方塑性区及顶板下沉量来选取合理的采高,选择合理的支架参数以增加煤壁顶的支护强度,减小支架和煤壁区域拉应力区的范围,降低煤壁片帮率,达到高产高效的目的。     

超长综放面冒落顶板综合支护处理技术

王庄煤矿在5208工作面回采期间出现了大型底板隆起地质构造,造成工作面近180m范围内的区域,首先是控制管理顶板和煤壁,然后采取人工清空顶区域铺设成假顶,防止顶板进一步冒落。顶板大面积冒落和煤壁片帮,冒落高度最大达到8m,架前空顶距最大达到7m。介绍了在过地质构造期3.2　锚杆支护技术挖一定步距、构造处放炮拉底、吊溜、推溜、吊架、移间所采用的顶板和煤壁支护技术,安全顺利地通过了地质构造带,取得了明显的经济和社会效益。架等人工生产工艺,及时缩短了空顶距,为管理顶板利用锚杆的支护作用,从工作面煤壁酥软区、顶     

厚煤层综放开采矿压显现规律及支架选型优化

针对厚煤层综放开采矿压规律研究不足带来的支架选型不合理、煤壁片帮、端面冒顶等问题,以某矿1109综放面为研究对象,分析该矿综放开采覆岩位移和应力分布规律,进行液压支架选型及参数确定,采用现场实测对支架适应性分析。研究表明:随工作面推进,顶板下部岩层发生拉破坏,顶板破坏高度不断增大,冒落带高度为28.1m～33.2m;在工作面前方煤壁为应力增高区,出现应力峰值,达到18MPa;综合分析,确定采用ZF6400/17/32型液压支架支护顶板,全部垮落法管理顶板,支架间距为1.5m。现场试验结果表明:该支架工作阻力较好地满足工作面支护强度要求,具有良好适应性。     

坚硬顶板大倾角软煤综采安全技术探析

同宝煤业15105综采工作面开采的15号煤层为典型的坚硬顶板大倾角软煤,工作面回采过程中面临煤壁片帮、顶板冒落以及支架失稳等风险.为此,提出使用深孔预裂爆破弱化顶板,注浆提高煤体承载能力及稳定性,支架顶梁铺设金属网及工字钢梁过煤体破碎区,采取严格控制采高等措施提高支架稳定性.现场应用表明,工作面回采期间顶板冒落、煤壁片帮以及支架失稳等问题基本得以解决,取得较好应用成果.     

综放工作面煤壁片帮机理分析与治理

1煤壁片帮机理分析 如图1所示,老顶在工作面前方以煤壁为支点向采空区方向悬空,并逐渐冒落在采空区已垮落的直接顶矸石上,随着远离工作面而逐渐压实,在采空区深处形成一个后方支承压力区(距工作面40～60m,K值一般为1.0～1.3),在近工作面的采空区上方形成了压力拱,工作面及部分采空区处于应力降低区,俗称"免压带".工作面前方支承压力区的范围一般为30～40m,应力集中系数K值一般为3～5.煤壁前方的减压区,俗称压酥带,范围约0.5～3.0m,此处顶板已初次下沉,下沉量达15～60mm,是工作面的片帮显现区.     

厚硬顶板下大倾角软煤开采灾变机制与防控技术

针对潘四东煤矿11513大倾角工作面煤壁片帮、支架滑移倾倒和顶板大面积来压问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测的研究方法对厚硬顶板下大倾角软煤开采的灾变机制和防控技术开展研究。研究结果表明:在厚硬顶板下大倾角软煤开采初期,围岩塑性破坏主要集中在煤壁和底板岩层;邻近工作面区域煤岩体位移表现出煤壁挤出位移量>底板鼓起位移量>顶板下沉位移量的特征;由于厚硬顶板的存在,随工作面推进距离的增大,煤壁挤出位移量逐渐增大,煤壁片帮失稳的概率倍增。根据厚硬顶板下大倾角软煤开采围岩位移和变形破坏特征,结合现场观测提出厚硬顶板下大倾角软煤开采2种灾害模式,一是以“片帮-冒顶”为主导,诱发“支架-围岩”系统发生大范围失稳的动态互馈的时发性灾害,二是厚硬砂岩破断诱发冲击动力显现的瞬发性灾害。基于厚硬顶板下大倾角软煤开采灾变机制,采用厚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术,控制厚硬顶板运动;采取煤壁注浆加固、支架防倒防滑以及“铺金属网+工字钢”辅助液压支架管理破碎直接顶等措施,防治煤壁片帮和破碎顶板漏冒,保证“支架-围岩”系统的稳态工作。通过对支架工作阻力和煤壁片帮统计分析发现,11513工作面采取系列防治措施后,煤壁得到有效控制,初次来压时,支架工作阻力较为富裕,安全阀开启较少且支架无明显倾倒滑移现象,实现了厚硬顶板下大倾角软煤的安全高效开采。     

采空区留煤垛技术对综放工作面矿压显现规律影响研究

以酸刺沟煤为工程背景,采用数值模拟和现场实测等方法对6上105-2综放工作面矿压显现规律进行对比分析。研究表明:无煤垛和留煤垛条件下,随着工作面支架支护强度增大,煤壁片帮值和顶板下沉量均减小,相同支护强度条件下,留煤垛开采时,煤壁片帮值和顶板下沉量均较小,工作面支护效果明显优于无煤垛开采。     

王庄矿大采高综采面煤壁片帮机理与防治技术

针对王庄煤矿8101工作面实际,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了松软煤层大采高综采工作面煤壁片帮机理。认为采高增加、煤壁塑性区宽度增大、煤体松软破碎、煤体内聚力小是导致工作面易片帮的根本原因,制定了增加支架初撑力、加快工作面推进速度、局部注浆加固、规范支架操作工序、控制端面冒顶等煤壁片帮防治技术,实现了8101工作面煤壁片帮的有效控制。     

大倾角大采高工作面煤矸互层顶板漏冒规律研究

为了保证大倾角大采高综采工作面在煤矸互层顶板下的安全高效开采,解决工作面频繁发生顶板漏冒的问题。采用物理相似模拟实验与理论分析等方法对大倾角大采高工作面煤矸互层顶板应力分布与演化规律、破坏与漏冒特征进行研究。结果表明：工作面回采时,煤矸互层顶板受压在支架顶梁上方断裂|移架过程中煤矸互层出现离层、台阶下沉等现象,支架支护阻力急剧增大,断裂煤矸层因支架反复支撑作用而挤压破碎|当支架支护作用削弱时,支承应力向工作面前方煤体转移,工作面前方支承压力逐渐增大、应力集中,导致煤矸互层顶板超前断裂、煤壁片帮,破碎煤岩体从支架前方沿煤壁片帮处漏冒。通过理论分析,发现煤矸互层漏冒前,工作面顶板剧烈下沉,提出以控制顶板下沉量的方式来预防煤矸互层架前漏冒,具体防治措施为：带压移架、提高支架支护初撑力、提高煤壁稳定性。     

布尔台矿区42102工作面大采高改综放开采矿压显现分析

针对布尔台矿区原42102大采高综采工作面矿压显现强烈,煤壁片帮深度大,工作面液压支架前漏矸、漏顶严重等问题,采用FLAC3D数值模拟方法,对比分析了42102工作面在综放开采和大采高综采两种开采模式下的矿压显现规律,结果表明:综放开采可以有效降低煤壁片帮,并且采高越小,煤壁片帮值越小,采高3.5 m综放开采的煤壁片帮量仅为采高5 m大采高综采的65%左右,且顶板下沉量仅为综采的20%~30%。在42102工作面改为综放开采后,经现场实测:综放工作面煤壁片帮程度较大采高综采减小了50%,未出现漏矸、漏顶和冒顶现象,工作面支架工作状态良好,控顶效果良好。     

综采工作面过断层顶板破坏机理及控制技术

针对工作面过断层时遇到的冒顶和煤壁片帮等问题,以麻家梁矿14207综采工作面为工程背景,通过建立工作面断层区顶板的弹性深梁力学模型,对其顶板应力分布规律进行分析,据此提出深浅分带刚柔耦合注浆的围岩控制技术。并利用FLAC^3D数值模拟软件对所提控制方案进行计算分析,结合现场监测数据进行对比判定。研究表明:工作面顶板破断主要由有效极限剪应力引起的;模拟中围岩塑性区范围和顶板下沉量明显减小;工程实测顶板位移量从38cm减小到7cm,下沉量减小81.6%。深浅分带刚柔耦合注浆围岩控制技术可以有效的解决冒顶和片帮问题。     

大采高采场煤壁片帮和顶板冒落相关性研究

以王庄煤矿8101大采高工作面为研究背景,采高达6.8 m,基于围岩整体性的客观事实,分别以煤壁先片帮和顶板先冒落为例详细探讨其内在相关性。在现场支架护顶和护帮操作中,必须保证每一环节都扎实有效。     

坚硬顶板工作面支架前方切顶卸压技术研究

针对青龙煤矿21606工作面上部坚硬顶板难以垮落造成工作面支架支撑压力过大的问题,运用理论计算、数值模拟、现场实测的手段,分析了工作面切顶前后的覆岩运移特征及切顶后的工作面支架来压情况,开展现场工业试验,验证了支架前方切顶技术卸压效果。结果表明：采用切顶技术能够切断坚硬顶板之间的联系,根据强制放顶断裂力学模型计算出了切顶后的第1层基本顶的初次断裂步距为27.3 m,第2层基本顶的初次断裂步距为50.3 m,相较于未切顶条件下,分别减小了4.3 m、8.3 m;采用数值模拟分析了上覆岩层的运移规律,得出最佳切顶高度为15 m;切顶后工作面支架平均支撑压力由36 MPa减小为26.5 MPa;切顶后工作面基本顶在开采50 m后完全破断;根据来压规律,得出切顶技术实施间距为50 m。支架前方切顶卸压技术对减少工作面的煤壁片帮、增加采空区侧顶板垮落量、降低工作面支架压力等方面都有较好的效果。     

煤壁片帮与端面冒落特征分析及治理

针对翼城山凹煤业2106综采工作面煤壁片帮与端面冒落程度严重的特点,通过现场观测统计,分析了煤壁及端面破坏的形式与程度,总结了煤壁片帮与端面冒落的基本特征。基于现场实测、理论分析与UDEC数值模拟,分析了煤壁完整性及液压支架支护参数对煤壁片帮与端面冒落的影响,提出"煤层注水、优化液压支架支护参数"的综合治理措施,并进行现场试验。研究表明,通过煤层注水提高煤壁完整性能够显著减轻煤壁片帮深度与频次,增大液压支架工作阻力、减小梁端距及确定合理的前柱倾角能够减轻端面冒落与煤壁片帮程度。     

大倾角煤层长壁大采高工作面煤壁稳定性的采厚效应

煤壁片帮是制约大倾角煤层大采高工作面安全高效开采的主要灾害之一,为分析采厚对煤壁稳定性的影响,综合采用数值计算、理论分析和现场实测的方法,研究了不同采厚条件下大倾角大采高工作面煤壁应力、位移分布特征,建立了煤壁垂向力学模型,确定了煤壁失稳临界条件,揭示了采厚变化对煤壁稳定性作用机理。研究表明:工作面煤壁垂直位移量远大于水平位移量,沿工作面倾向中下部区域煤壁水平位移量小于上部区域,下部区域煤壁垂直应力大于中上部区域。随着采厚增加,工作面前方煤体垂直应力不断向深部转移,应力峰值及其距煤壁距离增大,煤壁垂直应力值和垂直位移量不断减小,前方煤体垂直位移量增幅增大,煤壁水平位移量增加,且发生较大水平位移范围向深部延伸,发生煤壁片帮的机率增加。     

急倾斜薄煤层工作面推进速度对顶板岩层活动的影响

为了研究急倾斜薄煤层工作面推进速度对顶板岩层活动的影响规律,以新铁煤矿99#煤层的赋存条件及开采情况为研究背景,运用FLAC3D数值模拟软件,分别对不同推进速度下的顶板垂直应力场以及位移场进行模拟,并分析了不同推进速度下的顶板活动情况。结果表明:工作面推进速度对顶板岩层的应力分布、下沉量有显著影响。当工作面推进速度从2.4m/d增加到4.8m/d时,工作面煤壁处顶板垂直应力从13.95MPa降低到12.38MPa,降低了12.68%;煤壁前15m处顶板垂直应力从19.02 MPa降低到17.51MPa,降低了8.62%;顶板最大下沉量由0.93m降低到0.50m。适当提高急倾斜薄煤层工作面推进速度,顶板垂直应力和下沉量均降低,有利于顶板稳定。     

煤壁片帮与端面冒落特征分析及治理技术应用

针对夏店煤矿31采区某工作面煤壁片帮与端面冒落程度严重的特点,基于现场实测、理论分析与UDEC数值模拟,提出"煤层注浆、优化液压支架支护参数"的综合治理措施,并进行现场试验。研究表明,通过煤层注浆提高煤壁完整性能够显著减轻煤壁片帮深度与频次,增大液压支架工作阻力、减小梁端距及确定合理的前柱倾角能够减轻端面冒落与煤壁片帮程度。     

长平矿大采高工作面端面顶板稳定性及控制技术

山西长平煤矿地质条件复杂,大采高工作面长期面临煤壁片帮、端面顶板冒落的风险,给安全高效回采带来巨大的压力。通过对端面顶板冒落机理的分析,总结出影响端面顶板冒落的主要因素。结合顶板和煤体片帮情况,分析井下现场频繁出现各种支架非工作状态的原因,给出科学的调整方法;此外,对煤体片帮及注浆情况进行分析,通过利用斜茬煤理论合理确定注浆与割煤的关系,有效地保证了注浆效果,为工作面步入正常生产提供坚实的保障。     

晋城矿区残留煤复采工作面顶板及煤柱稳定性研究

针对晋城矿区3号煤层残留煤复采工作面存在顶板冒落问题,首先采用煤柱应力计对残留煤柱垂直应力进行了实测,然后建立3号煤层残留煤顶板矩形厚板模型,对残留煤顶板的挠曲变形进行了理论分析,得到了残留煤顶板的下沉规律。研究结果表明:在残留煤柱和巷道交叉点处发生拱形或椭圆形冒落,在残留煤柱区残留煤柱出现应力集中现象,煤柱压入底板,发生层状或拱形冒落;残留煤柱中心部位的垂直应力最大,约为13.7 MPa,残留煤柱采空区为应力降低区,在2个煤柱之间垂直应力最小;残留煤顶板下沉量以残留煤柱为中心向四边增加,呈椭圆状分布,残留煤柱两侧顶板下沉量较小,而煤柱采空区与巷道交叉点、交岔点等位置顶板下沉量较大,研究结果可为预防残留煤顶板冒落的难题提供了理论支撑。     

复合顶板工作面片帮冒顶机理与防治对策

铜川矿区5-2煤层直接顶属于较为破碎的复合顶板,综采工作面在回采过程中煤壁片帮、端面漏冒事件时有发生,严重影响了工作面的正常生产.矿方与科研院所联合,开展了煤壁片帮冒顶的现场实测研究,找到了煤壁片帮的主要原因,提出了片帮冒顶的防治对策.在后续工作面的回采过程中,液压支架的运转工况得到了显著改善,煤壁片帮冒顶的发生几率显著降低,工作面回采较为顺利,为在同等条件的工作面生产安全、提高工效做了积极的探索.