综放开采顶煤体离层与破坏规律研究

本文分析了节理裂隙对综放开采顶煤破坏破碎的影响 ,通过现场观测 ,研究了综放工作面支架上方顶煤体的离层及破坏情况 ,得到综放开采顶煤体在离煤壁不同的距离、不同高度上离层及破坏分布规律     

特厚煤层综放开采顶煤体“三带”放煤理论与应用

采用实验室实验、数值模拟、相似模拟和理论分析相结合的研究方法,对特厚煤层综放开采顶煤体破坏的演化过程进行了深入研究。结果表明:特厚煤层综放开采过程中,超前支承压力对中、下位顶煤体内裂隙的扩展和顶煤体的破坏起着关键性作用;控顶区内支架的反复支撑进一步加剧了下位顶煤体的破坏;控顶区后的冒落阶段,充分破碎的下位顶煤体能够随采随冒,中位顶煤体随着下位顶煤体的放出而成块状冒落,而上位顶煤体呈周期性滞后垮落。基于特厚顶煤体上、中、下位明显的不同破坏、冒落特征,提出了特厚煤层综放开采顶煤体"三带"结构模型,即自下而上分别为"散体带"、"块体带"、"裂隙梁带"。通过分析各带的破坏动力机制及其冒落特征,提出了分带厚度的确定方法。通过对同煤塔山煤矿特厚煤层综放开采顶煤体垮落形态实测,进一步验证并完善了"三带"结构模型。即:特厚煤层综放开采顶煤体一般存在"三带"结构,但在特定条件下可能只呈现"一带"或"两带",其形成过程主要与顶煤体厚度、煤体强度、煤体裂隙发育程度、地应力等因素有关。     

综放开采顶煤体离层与破坏规律研究

本文分析了节理裂隙对综放开采顶煤破坏破碎的影响，通过现场观测，研究了综放工作面支架上方顶煤体的离层及破坏情况，得到综放开采顶煤体在离煤壁不同的距离、不同高度上离层及破坏分布规律。     

近距离煤层大采高综放开采顶煤冒放性分析

针对近距离煤层大采高综放顶煤冒放性这一核心问题,理论分析了近距煤层上位煤层未采、上位煤层已采煤体的损伤力学特性,模拟了2种情况下顶煤体的支承压力分布规律、顶煤体裂隙发育及顶煤体破断特征。研究表明:顶煤体的冒放性可用顶煤体损伤程度表示,与顶煤体的原始裂隙和采动支承压力有关;与上位煤层未采相比,上位煤层开采一方面增加了下位煤层顶煤体的原始裂隙,另一方面加大了下位顶煤体所承受的支承压力,从而提高了顶煤体的冒放性。     

综放开采支架阻力不唯一性原因分析

在综放开采支架与顶煤相互作用关系分析的基础上，利用顶煤体残余强度变化规律解释了国内综放开采支架阻力不唯一性原因，提出了综放工作面支架阻力确定的基本原则。     

综采放顶煤支承压力及合理采放比数值模拟研究

煤壁前方煤体上超前支承压力的影响范围,应力峰值直接影响综放开采顶煤的破坏程度,研究超前支承压力的规律有利于顶煤自然放出,从而提高工作面采出率。建立不同采放比模型,研究不同采放比条件下支架前方空顶顶板的位移量,从而确定有利于顶板管理的最优采放比。     

用注水软化提高含较厚夹矸顶煤体冒放性的实践

介绍了东滩煤矿14308综放工作面利用注水软化提高含较厚夹矸顶煤体冒放性的方法与效果,为类似综放工作面的开采提供了借鉴。     

特厚煤层煤矸互层复合顶煤体冒落特征研究

为了掌握特厚煤层综放开采煤矸互层复合顶煤体冒落特征,保证放煤工艺合理性和高顶煤回收率,以特厚煤层复合顶煤体综放开采为现场实际条件,采用实验室试验、数值模拟、现场观测等方法,分析了复合煤岩体变形破坏和强度特征,揭示了含矸顶煤体放出过程架间成拱、煤矸分界、放出规律,获得了煤矸块度体积与重量分布特征,结果表明：煤岩比例变化对煤岩整体破坏形态影响明显,复合煤岩体的破坏比单一介质块度小,单架顺序放煤量与放出率低值区和高值区之比约为1∶3,复合煤岩体放出块度体积与重量符合正态分布,煤矸块体长度小于40cm的占比为66%,但其重量占比小于15%,特厚煤层含矸顶煤体提高顶煤回收率的主要方向为提高长度为40～100cm块体的放出效率。     

支承压力作用下综放开采顶煤体尺寸效应试验研究

为了研究巨厚煤层(20 m以上)综放开采时,特厚顶煤体在超前支承压力作用下的力学特性与破坏特征,在MTS815岩石力学试验机上通过升高轴压同时降低围压的方式模拟顶煤体所受真实应力水平的变化,开展了不同高径比煤样尺寸效应研究。研究结果表明:不同高径比煤样在三轴压缩试验中都存在孔隙压密—线弹性—塑性—破坏四个阶段,随着试件高径比的增大各阶段的表现特征为:孔隙压密阶段试件的变形量增大,线弹性阶段试件的弹性模量减小,塑性阶段试件的轴向应变增大,破坏阶段试件的峰后应力跌落变慢且残余承载强度逐渐增大。试件的最终破坏形态随高径比的增加从以压裂破坏为主逐渐过渡到以剪切破坏为主,且剪切破裂面下部裂隙发育充分,剪切破裂面上部裂隙不发育。由此认为巨厚煤层综放开采时中、下位顶煤体冒放性较好,上位顶煤体破碎不充分,难以冒放。     

阳泉综放沿空掘巷的可行性分析

阐述了无煤柱护巷原理 ,分析了放顶煤开采侧向煤体支承压力分布特点及放顶煤开采沿倾斜方向采空区边缘的冒落状态 ;通过对阳泉综放沿空掘巷的可行性分析 ,得出在阳泉实行综放留窄煤柱的沿空掘巷在技术上是可行的 ,但同时应采取必要的防止煤自然发火的措施。     

特厚煤层智能化综放开采理论与关键技术架构

综放开采方法是我国特厚煤层矿区实现高产高效的主要技术途径,智能化综放开采是未来综放开采技术发展的重要方向。在分析千万吨级特厚煤层智能化综放开采技术和问题的基础上,围绕安全、高效、智能这一主题,综合考虑特厚煤层顶煤体和上覆岩层的相互作用,以掌握特厚顶煤冒放理论,实现综放工作面放煤智能化,降低含矸率、提高顶煤采出率为主导,提出要解决的关键科学问题和技术构想。针对综放开采存在的煤矸智能识别、智能放煤控制、“采-支-放-运”系统智能协调等主要难题,凝练出特厚煤层智能综放开采大尺度顶煤体破碎与冒放机理,特厚煤层智能化采放协调控制机理与方法,特厚煤层智能综放开采群组放煤过程控制原理三大科学问题。攻克特厚煤层群组协同智能放煤工艺决策技术,特厚煤层顶煤厚度与放煤量实时监测技术,冲击振动和高光谱融合的煤矸识别技术,多模式融合的智能化放煤装备及控制技术,综放工作面“采-支-放-运”系统智能协调控制技术五项关键技术。突破特厚煤层智能化综放开采技术与装备瓶颈,研发煤矸识别装置、开发智能放煤控制系统及软件,解决采放协调、煤矸识别、群组放煤等难题,创建年产1 500万t智能化综放开采示范工程。最终实现特厚煤层智能化综放开采,为我国特厚煤层的安全、高效开发提供可靠的技术支撑。     

综放面采空区遗煤自然发火特点及环境分析

根据综采放顶煤开采技术的开采特点及现场调查和观测,总结出综采放顶煤工作面采空区自然发火的主要特点。在分析综放开采条件下采空区煤体所处环境的基础上,通过对采空区浮煤厚度、松散煤体空隙率、采空区漏风强度、工作面推进速度、采空区围岩原始温度等关键因素的分析研究,指出采空区遗煤所处环境的变化将会引起浮煤自燃过程的动态变化。     

晋城放顶煤采场煤体支承压力分布规律

建立了放顶煤开采采空区侧体支承压力分布和极限平衡区宽度的理论模型；通过对晋城古书院矿１３３０６综放工作面支承压力的现场观测，验证了理论模型，并总结出放顶煤开采采场煤体支承压力的分布特点。     

大倾角松散厚煤层不规则综放工作面开采技术研究与实践

介绍了太平煤矿在大倾角松散厚煤层条件下的不规则工作面综放开采技术研究成果。工作面采用多工艺联合交叉施工方式,并在向斜轴附近采用旋转开采的工艺,同时采取了煤体注水、支架挂网预防漏顶等技术措施,取得了极其复杂地质条件下松散厚煤层综放开采的成功。     

急倾斜煤层大段高综放开采围岩变形监测研究

为研究急倾斜煤层大段高综放开采条件下围岩变形破坏的规律,对新疆碱沟煤矿+564m水平22m大段高工作面回采巷道、顶底板及顶煤体进行了围岩变形量监测。监测表明:工作面前方20m范围内,回采巷道顶底板变形量明显大于两帮变形量,但均在可控范围内;不同层位顶煤体完全垮落时距煤壁距离不同,从而保证支架在走向方向上承受上方顶煤体完全破坏后的部分压力;顶底板岩层的垮落区域均位于煤壁较后方采空区内,避免了工作面区域围岩大范围垮落的影响。研究为大段高开采条件下工作面的安全高效生产提供了基础依据,并为进一步提高工作面分段高度作了有益的尝试。     

急倾斜煤层综放开采顶煤破坏过程数值模拟研究

综放开采急倾斜煤层的基本前提为顶煤的有效破坏,但目前对于其沿工作面方向的力学结构研究成果不多。应用数值模拟方法,建立结构力学模型,通过应力解析,研究了顶煤沿倾向破坏的演化历程。研究发现,顶煤体中形成稳定冒落拱的力学机理是由于随着冒落的不断发展,直至拱圈内仅有压应力时达到稳定平衡。采用预先对底板侧煤体进行强度弱化处理,使顶煤冒落拱形态由全拱形向半拱形扩展,将有助于拱圈以上煤体的破坏发展,有利于减少底板侧三角煤损失。     

综放开采覆岩力学行为分析

通过综放支护阻力、维护状况和顶煤运移特性的观测，应用断裂、损伤力学观点分析了综放采场围岩的力学行为特征，提出了松软特厚煤层综放开采顶煤与顶板的位形变化模型，为采场及回采巷道维护提出了科学依据。     

覆岩破坏与煤体支承压力分布关系研究

针对淄博矿业集团岱庄煤矿4321综放首采工作面,研究了煤层开采后上覆岩层破坏与煤体支承压力分布之间的关系,得出了煤体超前支承压力分布影响范围、煤体破坏内外应力场范围。这对于合理掘巷、合理留设保护煤柱有着极其重要的意义,同时也为开采其他采区提供有益的借鉴意义。     

厚煤层分层开采与综放开采瓦斯涌出量对比分析

从分析煤体瓦斯源解吸瓦斯过程出发，对厚煤层分层开采与综放开采两种开采方式下，工作面瓦斯涌出量作了量化对比分析。用幂指数函数描述煤体瓦斯解吸瓦斯过程，瓦斯涌出速度是呈负指数衰减的。给出了工作面和采空区瓦斯涌出量的计算公式。得到在厚煤层开采上，采用分层开采的工作面瓦斯绝对涌出量，远高于综放开采的2～4倍。指出综放开采瓦斯的不利因素，在于放煤时瓦斯的集中涌出和局部超限问题，分层开采工作面的瓦斯主要来源是采空区底分层的露煤。强调并论证了综采放顶煤开采方法，在厚煤层开采瓦斯安全方面的优势地位。     

缓斜松软厚煤层综放开采顶煤运移规律研究

通过综放工作面支架阻力和顶煤运移特性的观测,应用损伤力学观点分析了综放工作面来压特点、顶煤与顶板的位形变化特性以及它们之间的相互关系,提出了松软厚煤层综放开采顶煤与顶板的位形变化模型,为采场及回采巷道维护提供科学依据。