青龙寺煤矿高效工作面矿压规律实测研究

为了研究青龙寺煤矿高效综采工作面矿压规律,通过实测5#煤520101工作面液压支架阻力、顶板来压强度、巷道变形量等参数,进行了综合分析。实测分析表明:支架实际工作阻力较低,基本顶来压时动载系数平均为1.21,来压强度不高,支架工作阻力在周期来压和非周期来压均成线性趋势增加,但来压强度变化不大,属于较容易管理类顶板。巷道的表面收敛变形量较小,巷道基本稳定,支护参数满足要求。结合该工作面矿压显现规律的分析,提出了相应的改进措施,为工作面顶板安全管理和高效回采提供了保障。     

白庙煤矿普采工作面矿压显现规律研究

对普采工作面悬移支架工作阻力进行观测,研究了支架工作阻力、工作面顶板移近量、顶板的来压强度以及巷道变形破坏等参数,以工作面悬移支架工作阻力以及顶底板下沉量等实测数据和现场观测情况为依据,总结了白庙煤矿普采工作面的矿压显现规律,对于普采工作面安全高效回采具有重要的意义.     

高地应力特厚极软煤层轻放开采矿压观测研究

通过现场观测,分析了朱仙庄矿高地应力特厚极软煤层轻放开采工作面支架支护阻力变化、巷道变形及顶煤顶板运移规律。认为该条件下所选轻放支架工作阻力合理,支承压力峰值点、顶煤顶板始动点与一般综放工作面相比,均前移,巷道变形严重。     

综采工作面回撤通道矿压观测研究

针对煤层松软破碎顶板条件,对工作面末采期主回撤通道围岩变形和垛式支架工作阻力进行现场观测,分析研究了通道顶板来压显现规律及其围岩变形破坏特征。提出在工作面距主回撤通道9m前应完成对巷道的加强支护,并提高垛式支架工作阻力,进一步改进两帮支护形式等建议。     

台头矿2S224工作面矿压监测与结果分析

通过对台头矿2S224工作面顶板破碎度、煤壁片帮、巷道变形和支架载荷的现场观测,分析了该工作面的矿压显现规律,得出了工作面的周期来压步距;同时探讨了工作面顶板垮落模式和出现端头悬顶的原因。研究表明提高该工作面推进度是降低顶板破碎度和减少片帮的有效措施。     

基于提高割煤效率的坚硬煤层煤壁弱化技术

为了解决坚硬煤层综采工作面采煤机割煤困难、割煤效率低,影响正常生产的问题,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的方法,对坚硬煤层工作面支架-围岩关系进行了研究,提出了基于提高割煤效率和顶板控制的坚硬煤层综采工作面液压支架合理工作阻力的确定方法。结果表明:在覆岩恒定载荷作用下,适当降低工作面支架工作阻力,有利于增加煤壁侧实体煤塑性区宽度,提高坚硬煤层预裂程度;在保证采煤机割煤效率和顶板有效支护的情况下,工作面支架合理工作阻力取值范围为7 200～8 400 kN。实测表明采煤机割煤时间与支架工作阻力正相关,适当调整支架工作阻力,有利于提高采煤机的割煤效率。     

放顶煤工作面巷道长距离超前支护系统研究

放顶煤工作面巷道需要进行长距离超前支护。单体支柱支护工作效率低、劳动强度大,成组式超前支架对巷道顶板反复支撑造成顶板破碎,无法协调支撑可靠性与对顶板破坏之间的矛盾。通过数值模拟,分析了地质条件及开采工艺下巷道超前支承压力分布特点,结合成组式支架与单元式支架的优势,提出长距离超前支护系统。在高压区采用成组式超前支架,利用较大工作阻力维护巷道顶板稳定;在稳压区采用单元式支架,凭借其循环移架方式提升巷道支护效率,通过单轨吊式空中移架避免底鼓、巷道变形等因素对移架过程的影响。综合两者优势,保证巷道顶板支护效果的同时,减少对顶板的反复支撑破坏,完成复杂地质条件下工作面巷道的长距离超前支护。     

厚松散层浅埋煤层矿压规律实测分析

对神府韩家湾煤矿2303综采工作面进行了矿压观测,实测了支架活柱下缩量、工作面顶板移近量、顶板来压强度以及巷道变形破坏参数,总结了厚松散层覆盖层浅埋煤层综采工作面的矿压显现规律。观测结果表明,老顶来压强度不高,支架能平衡顶板压力,满足工作面正常开采时对支护阻力的要求。针对目前顶板的支护状况和顶板灾变危险,提出了提高支架初撑力等改善措施,研究成果对指导厚松散层覆盖浅埋煤层综采工作面安全开采具有指导作用。     

煤峪口矿8605工作面矿压显现规律实测研究

为研究煤峪口矿8605工作面矿压显现规律,采用现场实测的方法实测了工作面支架工作阻力及巷道围岩变形量。研究结果表明,工作面支架初撑力基本分布在20～30 MPa之间,工作面初次来压步距约为25 m,周期来压步距约为10～15 m,运输巷道围岩变形远大于回风巷道,两巷超前支护距离设置为30～50 m较为合理。     

大倾角工作面巷道断面形式优化数值模拟

针对大倾角工作面梯形巷道顶板破碎、较高侧煤帮变形破坏严重的现象,以陈蛮庄煤矿3402工作面轨道巷为工程背景,结合现场实际和UDEC2D数值模拟,对比分析了巷道矩形开挖和梯形开挖时围岩破坏特征,并根据矩形巷道顶板三角煤的破坏特征提出了五边形巷道断面形式。对3种断面形式下巷道横截面积、断面支护长度以及围岩稳定性进行了对比研究。研究表明:对于大倾角工作面,五边形巷道断面形式相比于矩形巷道有效提升了回采工程的活动空间,合理摒弃了位于顶板的不易支护的部分三角煤;相比于梯形巷道合理降低了巷道支护成本,提升了直接顶板的稳定性。因此,五边形工作面巷道更有利于大倾角工作面的安全高效生产。     

窄煤柱综放煤巷钢梁桁架非对称支护机理及应用

针对王家岭煤矿窄煤柱综放煤巷围岩控制难题,分析指出相邻大型综放工作面覆岩剧烈活动及其基本顶对巷道区域直接顶的倾斜挤压力是导致顶板产生水平移动和非对称破坏的本质原因。建立考虑基本顶对直接顶倾斜挤压应力的窄煤柱综放煤巷直接顶力学模型,得出巷道顶板最大变形区域(7.5≤x≤9.5 m)。研发了以钢梁-槽钢组合结构和多根锚固至顶板纵深处锚索为关键部件的多锚索钢梁桁架系统,阐明其控制原理。建立多锚索钢梁桁架非对称支护的力学模型,得出非对称弯矩减小量分布特征,探讨其与非对称变形的一致性,并结合现场实践确定控制方案。现场实践表明,20103运输巷采用钢梁桁架非对称支护技术后,围岩变形量均控制在安全范围内,实现了对窄煤柱综放煤巷围岩非对称变形破坏的有效控制。     

托顶煤动压巷道顶煤顶板变形机理和加固技术研究

晋能王家岭煤业回采面均采用“两进一回”布置,其中上一工作面辅运顺槽复用作为下一工作面回风顺槽,为托顶煤强烈动压巷道,巷道维护困难,需对其变形特征和变形机理开展研究并提出相应加固设计。通过对动压巷道顶板离层、顶帮变形和支护构件受力的监测,结合顶板岩层窥视,掌握了王家岭煤业托顶煤动压巷道的变形特点,顶板离层主要发生在顶煤范围内。采用数值模拟,研究了顶煤厚度、动压影响程度和不同支护设计等因素对顶煤顶板变形的影响,分析了托顶煤动压巷道顶煤顶板变形机理,认为顶煤厚度和顶煤支护情况直接决定托顶煤变形情况,在巷道支护设计时应充分考虑顶煤顶板支护强度和刚度。根据变形特点和变形机理,结合高预应力锚杆支护技术,提出动压巷道加固设计并在井下实施。实践表明,加固效果良好。     

综放工作面过空巷高水速凝材料充填试验

分析了综放工作面过空巷时主要顶板的活动规律，介绍了高水速凝材料力学和变开特性，论证了综放工作面过空巷时采用高水速凝材料充填空巷的可行性。并成功应用于工程实践。实践证明，采有高水速凝材料充填空巷是综放工作面快速、安全、经济地推过空巷的有效途径。     

大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响

为研究大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响,以新疆焦煤集团2130煤矿25213工作面为研究对象,采用物理相似模拟实验、Rhino+Kubrix+FLAC 3D相结合的数值模拟及现场实测的方法,深入分析了大倾角大采高工作面不同夹矸层数、厚度下煤矸互层顶板失稳规律与顶板-支架相互作用特征。结果表明,煤矸互层顶板破坏是由于倾斜中部、靠近支架的煤线先产生局部压剪破坏,随之向附近软煤夹层、夹矸扩展,导致顶板非均衡破坏,诱发架前冒顶、煤壁片帮等现象。大倾角大采高煤矸互层顶板工作面支架工作阻力、顶板最大主应力及顶板变形均呈明显的非对称性,且随着夹矸层数增加,支架上方煤矸顶板集中应力影响范围、围岩变形影响范围及塑性破坏范围均有所增大。煤矸互层顶板支架与围岩有顶板与支架正接触、破断顶板作用于支架掩护梁、架间相互作用等3种作用特征。较一般顶板的大倾角工作面,煤矸互层顶板对支架作用力明显减小,支架工作阻力整体呈倾斜中、下部大于上部的特征;支架非对称受载表现为前柱侧向载荷大于后柱,但随夹矸厚度的增加,顶梁受载程度趋于均布化。结合研究结果,提出了缩短空顶时间、分区域控制、超前预爆破及工作面实时矿压监测等一系列大倾角大采高煤矸互层顶板稳定性控制措施,其中,重点控制工作面倾斜中部煤矸互层顶板的稳定性,来保证工作面的安全高效生产。     

断层孤岛煤柱轻放工作面矿压显现规律研究

针对石圪节煤业公司2123断层孤岛煤柱轻放工作面煤层的地质条件与顶底板的具体情况,制定了矿压观测的内容及方法,进而对工作面液压支架工作阻力、初次来压、周期来压,顶煤运移规律,巷道围岩变形进行实测分析,得到矿压显现的规律,从而为断层孤岛煤柱的成功开采提供了科学的依据。     

复采工作面通过条带式残采区覆岩稳定性特征研究

为了制定条带式残采区复采的合理开采方式,以西河煤矿3^#煤层条带式残采区为工程背景,采用三维相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究复采工作面通过条带式残采区引起的覆岩运移变形特征和稳定性演化规律。模拟结果表明:当工作面与条带式残采区斜交角度在30°以上时,采场前方覆岩破坏形成的剪切破坏区域和拉伸破坏区域呈现出独立的变化特征,工作面前方煤柱和顶板会对上覆岩层形成有效的支撑作用;旧采残煤复采过程中顶板垮落以分段、分步、局部零星的多次垮落方式为主,工作面整体的矿压显现并不十分强烈。研究表明:复采工作面通过条带式残采区时工作面与巷道呈30°夹角布置是合理可行的。     

综采工作面上覆岩层运动与破坏规律研究

以王楼煤矿11301综采工作面为研究对象,首先对顶板岩梁的运动步距进行理论计算,包括直接顶的初次垮落步距,老顶的初次来压步距以及岩梁的周期来压步距,然后通过对综采支架工作阻力和巷道围岩变形实测,确定了工作面顶板岩梁的运动步距,从而为综采工作面顶板管理提供了技术支持。     

基于黏结颗粒模型的特厚坚硬煤层综放开采数值模拟研究

基于榆神矿区特厚坚硬煤层超大采高综放开采技术条件,针对散体颗粒模型在埋深较浅的坚硬煤层综放开采模拟中顶煤冒放情况与实际不相符的问题,对比黏结颗粒模型与无黏结散体颗粒模型力学性质,讨论两种模型适用条件,得出黏结颗粒模型更适合坚硬煤层综放开采模拟。阐述了黏结颗粒模型的建模和模拟过程:岩层内部采用平行黏结颗粒模型以模拟层内整体块体力学特性,层间采用光滑节理模型以模拟结构面力学性质;通过Fish语言和伺服控制原理实现液压支架初撑阶段、增阻阶段和恒阻阶段不同工况的模拟;根据支架顶梁位态采用逆向运动学方法更新支架整体位姿;通过Fish语言实现尾梁的不同幅度摆动。数值模拟结果表明:覆岩可形成下位基本顶不稳定砌体梁结构和上位基本顶稳定砌体梁结构,顶板来压步距介于10~20 m;顶煤破碎度和冒放性具有双周期性(走向周期与周期来压步距一致,表现为来压期间顶煤破碎较充分、冒放性好,优于非来压期间;垂向周期与顶煤层位相关,表现为下位顶煤破碎充分、冒放性好,优于上位顶煤);工作面煤壁整体稳定性较好,来压期间会出现煤壁破坏现象;液压支架总体处于较高的工作阻力状态;不同块度的顶煤冒放过程中可能形成小块度瞬时动态松散拱结构、中等块度不稳定拱结构和大块度稳定拱结构,尾梁成拱可采用“小拱小摆、大拱大摆”对策高效破拱,掩护梁成拱则需移架才可破拱。超大采高综放开采实践表明数值模拟结果与现场情况一致,黏结颗粒模型能较好地模拟埋深较浅的坚硬煤层综放开采顶煤冒放特征和矿压显现规律。本研究可为坚硬煤层顶煤冒放性和顶板覆岩结构数值模拟研究提供力学模型选择依据,为模拟过程实现方法提供借鉴。