浅埋薄煤层综采工作面矿压规律及围岩控制研究

通过对浅埋薄煤层1601综采工作面的矿压实测研究,分析了其矿压显现特征及来压规律,评价了支架对工作面的适应性。结果表明:工作面周期来压动载系数平均为1.29,动压不明显;工作面中部支架平均工作阻力比上下两端头大,符合开口向下的抛物线关系;支架平时载荷和来压期间载荷均未超过支架的额定工作阻力,支架适应性良好。     

浅埋煤层综采工作面矿压显现实测研究

通过对浅埋薄煤层1803综采工作面的矿压实测研究,分析了其矿压显现特征及来压规律,评价了支架对工作面的适应性。结果表明1803综采工作面周期来压动载系数平均为1.3,动压不明显;来压期间和非来压期间的支架工作阻力都没有超过支架额定工作阻力,支架选型比较成功。     

综采工作面过上层煤集中煤柱动载矿压控制技术

为解决近距离煤层群下层煤综采工作面过上层煤集中煤柱时压架的问题,以大柳塔煤矿活鸡兔井12306综采工作面为研究对象,分析其过上层煤集中煤柱期间的矿山压力规律、支架工作阻力、动载矿压显现特征,据此分析动载矿压显现的原因为工作面悬顶距离过长,周期来压步距较大,导致基本顶大面积垮落与集中煤柱边界覆岩铰接结构失稳的载荷同时作用于工作面支架上,对工作面支架形成了冲击载荷,支架立柱下缩1.2~1.5 m,形成剧烈的动载矿压。据此提出主要采取工作面调斜、调整周期来压、加大支架工作阻力、提高安全阀开启压力、加快推进速度以及采用合理的采高等技术措施,预防了综采工作面压架事故,保证矿井安全生产。     

7.0m支架综采面矿压显现规律研究

基于神东矿区补连塔煤矿22303工作面矿压实测结果,对世界首个7.0 m支架综采面不同开采阶段的矿压显现规律进行了总结,并结合神东矿区各类大采高综采面的矿压显现,对比分析了不同采高综采面矿压显现规律的差异。结果表明:上覆遗留煤柱区下开采时7.0 m支架工作面矿压显现正常,但在临近推出煤柱区时,工作面内煤壁片帮现象严重,直接导致刮板板输送机被压死。而长壁采空区下开采时,7.0 m支架工作面在煤层间单一关键层结构和2层关键层结构区域呈现出不同的矿压显现。煤层间单一关键层结构区域,关键层距离煤层越近,矿压显现各项参数(除来压步距外)越大;而在煤层间2层关键层结构区域,工作面来压步距及动载系数呈现出大小交替的周期性变化规律,且大来压步距对应小动载系数。通过对比7.0 m支架综采面与神东矿区其它几个大采高综采面的矿压显现规律发现,随着采高的增加,支架支护强度缓慢增加,而动载系数随之减小,且采高越大、亚关键层1距离煤层越近,越易形成亚关键层1的"悬臂梁"结构,从而来压持续长度越长。     

浅埋大采高综采工作面矿压显现规律研究

 本文针对霍州矿区三交河煤矿2号煤层合并区域生产地质条件,进行了504大采高综采工作面矿压观测,深入分析了浅埋大采高采场来压规律、支架工作阻力及煤壁片帮特征,结果表明,工作面周期来压步距平均为14m左右,平均动载系数为1.13;工作面回采期间小范围片帮,端头处较为严重;ZY7600/26/55双柱掩护式支架能够满足生产需求。实测结果对相同条件下煤层开采采场围岩控制及来压步距预测具有重大的实践意义。     

高精度支架工作阻力监测系统在寺河矿的应用

基于钢弦测试原理的高精度支架工作阻力监测系统监测寺河矿6.2m大采高综采面液压支架的工作阻力,分析得出工作面直接顶来压步距为16.5m,动载系数为1.22;基本顶初次来压步距平均为36.8m,动载系数为1.60;基本顶周期来压步距平均为26.4m,动载系数为1.51,支架合理工作阻力为8870kN,在工作面没有特殊构造的条件下,ZY9400/2.5/6.2支架能够满足顶板来压的要求;所采用的监测方法可为类似工作面的矿压观测工作提供借鉴。     

8.5 m采高综采工作面顶板运动及支承压力分布特征理论研究

为保障8.5 m采高综采工作面安全生产,在总结分析不同采高综采工作面矿压规律基础上,采用工程类比、理论分析、相似材料模拟对8.5 m采高综采工作面覆岩运动及支承压力分布特征进行理论研究。在理论分析中提出基于D-P准则引进洛德参数修正传统计算公式,以考虑中间主应力对屈服函数的影响;采用回归分析方法科学预测综采工作面动载系数。结果表明:12401综采工作面顶板厚度为22.68 m,初次、周期来压步距为56,21 m;正常开采期间,定量分析、估算法预测顶板来压强度为1.51,1.69 MPa;支承压力峰值点位置为13 m,影响范围60 m。研究成果为支架的选型设计和综采工作面安全高效生产提供借鉴。     

大采高综采工作面矿压显现规律及支架适应性研究

通过理论分析和现场数据观测,对察哈素煤矿3101大采高综采工作面矿压显现规律进行了深入研究。针对大采高条件下支架的受力和工作状况,对掩护式支架的适应性进行了分析。实际测量工作面初次来压步距为36.7m,动载系数为1.47;周期来压步距为15.03m,动载系数为1.44,且工作面中部区域来压较两侧区域有明显时间差。统计数据显示,支架工作阻力基本呈正态分布,支架初撑力和末阻力总体呈线性增阻关系,目前使用支架(ZY12000/28/63)能够基本满足现场支护要求。     

大采高综采工作面矿压显现规律研究

为合理确定采场支护强度、预测周期来压及优化工序衔接,以晋煤集团赵庄矿5308大采高综采工作面为工程背景,对大采高综采工作面矿压显现规律进行了研究。通过现场观测及矿压理论分析得出以下结论:工作面顶板平均周期来压步距为10.6 m,平均动载系数为1.34;支架初撑力超过25 MPa的占10.9%,工作面支架初撑力不足,工作面两巷道支承压力影响范围15~25 m,平均应力集中系数为1.99;不规则垮落带高度为10.8 m,第四层基本顶细粒砂岩进入断裂带。最后,针对支架初撑力不足提出了相应措施。     

大采高综放工作面顶板活动规律研究

以潞安王庄煤矿6203大采高综放工作面为工程背景,采用现场实测的方法对大采高综放工作面的顶板活动规律进行了研究。研究结果表明:6203工作面来压步距的变化范围(以中部计)8~28 m,来压期间的动载系数在工作面上中下部分别为1.65、1.63和1.66。与同条件下的普通综放工作面(6205工作面)相比,工作面来压步距基本相同,采高增加后,对老顶的破断规律没有明显影响;大采高综放工作面来压期间动载系数提高了27.3%。为大采高综放支架设计和工作面顶板管理提供依据。     

首采工作面矿压显现模拟试验研究

基于相似模拟理论,对黄玉川煤矿4号煤4101首采工作面矿压显现进行了相似模拟研究,确定首采面模拟工作面共推进192 m,经历1次初次来压和8次周期来压的来压步距,同时得出整个来压期间的增载系数为1.32,在初次来压、第6次及第8次周期来压时靠煤壁侧顶板岩层的断裂线延伸至支架上方,造成支架载荷急剧增加现象。试验研究为首采面正式回采后的安全开采提供技术保障。     

近距离上位煤层开采底板破坏规律分析

针对近距离煤层群开采中存在开采中受多重动压影响,煤柱留设、巷道布置随意性强、缺少有效支护方式等问题,以己_16-17-23140运输巷为例,采用理论分析、数值模拟方法,研究了近距离上位煤层开采底板破坏规律,分析得出了侧向支承压力峰值随着与煤壁距离增大快速达到载荷峰值,得出侧向支承压力集度计算公式;计算得出平煤股份四矿己15煤层开采后的底板最大损伤破坏深度为30 m,利用FLAC^3D数值模拟软件模拟分析了上位煤层开采下伏煤岩体应力变化规律,随着垂直距离增加,支撑载荷集中系数慢慢减小。研究对矿井下分层全锚支护具有参考价值。     

矿井液压支架在动态力学条件下的结构强度分析研究

随着采矿深度的增加,矿井液压支架的运行状况逐渐恶化。液压支架的立柱和平衡千斤顶都被视为刚性结构部件,关系到液压支架的安全性,为了提高液压支架的可靠性,建立了基于刚性—柔性耦合的液压支架的刚度可变冲击动力仿真平台。首先,模拟了平行表面荷载、上升表面荷载和下荷载作用于上梁时液压支架的应力状态,识别了不同铰接缝的临界载荷;其次,发现了不同铰链接头对应的危险冲击位置;最后,总结了冲击荷载对液压支架应力状态的总体影响。结果表明,在6 000 kN冲击载荷下,支顶掩护梁铰接点最大力变化系数10.5,是最危险的铰接位置。     

似膏体充填开采工作面来压特征分析

为分析似膏体充填开采工作面的矿山压力显现特征,以西马煤矿1327工作面为研究对象,采用现场实测的方法开展研究。首先在工作面开采过程中设计科学的工作面观测方案,工作面布置10个测点构成10条工作面压力观测线。对10个观测线的数据进行综合分析,分析结果显示,周期来压的步距大约是18.5 m,动载系数为1.12,由于动载系数很小,对生产不会产生太大影响;该矿区垮落法开采时动载系数为1.9~2.8,充填开采大幅度降低了周期来压期间的动载系数,减少了开采过程中的覆岩活动的剧烈程度。可以得出:似膏体充填开采工作面在推进过程中同样具有周期来压特征,改变了以往"似膏体充填工作面没有周期来压"的认识。     

深井特厚煤层工作面强烈动压区安全开采技术

为保障深井特厚煤层工作面在强烈动压区的安全开采,以新巨龙矿井2302S工作面为背景,通过现场监测、数值模拟和理论分析,研究了深井特厚煤层工作面强烈动压区的致灾机理与安全开采技术。研究结果表明：应力监测得到的强烈动压区内冲击地压危险区超前影响距离约为117 m,峰值影响距离约为48 m,压架危险区超前影响距离约为26 m,并采用数值模拟进行了验证;工作面过强烈动压区时存在煤柱冲击和采场压架两类动力灾害,诱发煤柱型冲击地压的机理主要在于工作面开采引起煤柱应力高度集中;诱发采场压架的主要机理在于支架控顶距的突变导致支架载荷异常;根据强烈动压区致灾机理提出了相应的安全开采技术,并进行了现场验证,保障了工作面的安全开采。     

综采工作面过沟谷地貌的覆岩结构演化规律及协同控制

为解决中西部地区沟谷地貌条件下厚煤层综采强矿压灾害问题,采用理论分析和数值模拟方法,研究沟谷地貌条件下开采覆岩结构特征和时空演化规律,建立沟谷地貌条件下回采工作面支架承载力学模型,得到支架载荷并进行支架合理选型,提出了协同控制措施。研究结果表明:工作面进、出沟谷过程中,破断块体临空侧在上坡段缺少水平应力,无法形成稳定铰接结构,极易发生滑落失稳和整体下沉,失稳后全部载荷作用于工作面支架,是强矿压事故发生的根本原因。提出支架工作阻力和支架架型优选,以及对动载易发区域超前预警、加强临时支护的协同控制措施,现场实测发现ZY12000/28/64D型液压支架工作状态良好,能够较好地适应沟谷地貌条件下煤炭的安全生产要求。     

16 m层间距下部综放工作面矿压显现规律实测分析

基于增子坊煤矿16 m层间距煤层群开采现状,以8109综放工作面为研究对象,分析受到上覆5号煤层综放开采影响的下位综放工作面矿压显现规律。分析结果显示:增子坊煤矿16 m近距离煤层开采,下位煤层8109放顶煤工作面基本顶最小周期来压步距5.3 m,最大17.9 m,平均13.9 m;基本顶最大来压动载系数2.38,最小1.12,平均动载系数1.48;各支架工作阻力压力值大致呈正态分布,大多处于4 000~7000 kN;工作面中部初撑力显然大于上下两端初撑力,放顶煤工作面初撑力平均值为2 629 kN,占额定初撑力的45％;各支架前后柱受力比较均匀,差别较小,前柱受力平均20.63 MPa,后柱平均19.21 MPa,液压支架总体性较好适应。     

大采高综采煤壁动静载稳定性及采高的尺度效应研究

针对大采高工作面动静荷载引发的片帮冒顶等围岩失稳问题,通过理论分析、数值模拟和实验室试验,对动载作用下大采高工作面煤壁失稳机理及特征进行了研究;建立了PFC 2D双轴压缩数值试验模型,将裂隙植于模型内,研究了煤体和煤样在静载作用下的尺度效应规律,认为煤层中天然缺陷的数量、贯通性及其分布规律对尺寸效应有明显影响,试样越大,其强度越低,其变化呈对数曲线变动趋势;进一步采用霍普金森试验研究了煤样动静载条件下的力学特性,得出峰值强度与煤壁稳定性存在较好的一致性关系,一定程度上反映采动影响下细微节理构造和缺陷对煤壁稳定性的影响程度。以阳泉矿区为例,分别将一矿、二矿、五矿和新景矿 15 号煤样动、静峰值强度与现场实际的煤壁稳定性进行对比,认为煤样动态峰值强度能较好地反映采动应力对煤壁稳定性的影响,为强扰动下科学采高的界定提供了理论依据。     

近距离下位薄煤层工作面支架压力增大规律分析

为掌握近距离下位薄煤层工作面矿压随基岩厚度、松散层厚度、采高等因素变化的规律,在液压支架上安装了KBJ-60Ⅲ-1型综采工作面矿压监测仪器,对工作面支架工作阻力进行现场实测。依据所采集的数据对支架初撑力、时间加权平均阻力、循环末阻力,工作面来压步距和动载系数等基本矿压参数进行了分析,观测到近距离下位薄煤层44305工作面在推进过程中5次支架受压较大情况,并分析了压力增大的原因。对近距离下位薄煤层工作面支架工作阻力设计以及顶板控制有重大意义。