浅埋煤层大采高工作面覆岩结构分析及支护设计

针对东圪堵煤矿浅埋深、薄基岩大采高工作面现状,利用3DEC数值模拟软件对该矿上覆岩层结构进行了模拟分析,并对工作面支护进行了合理设计.结果表明:东圪堵煤矿大采高工作面开采过程中,在采高4.0 m、基岩厚度30 m以上时,上覆岩层可形成稳定的承压结构,对工作面开采是有利的;工作面液压支架工作阻力7 400 kN以上时,可以有效控制顶板;大采高工作面支架选型合理,开采过程中顶板未出现台阶下沉现象,基本顶来压时顶板未出现压死支架现象.     

特厚煤层大采高综放自动化开采技术与装备

针对我国西部矿区坚硬特厚煤层综放自动化开采技术难题,研究了大采高综放工作面液压支架与围岩耦合作用关系,分析了坚硬特厚煤层顶煤冒放结构及液压支架合理工作阻力确定方法,研发了液压支架与围岩智能耦合控制系统及自动化放顶煤控制系统,实现了大采高综放工作面自动化开采。基于坚硬特厚煤层大采高综放液压支架与围岩耦合作用关系,建立了坚硬顶煤冒放的"悬臂梁"模型及顶板岩层结构失稳的"组合悬臂梁"模型,揭示了大采高综放工作面合理机采高度确定方法及合理液压支架工作阻力确定方法。通过分析两柱强力液压支架的承载特性,创新设计了大采高综放液压支架三级高效强扰动放煤机构,研发了综放液压支架智能耦合控制系统,实现了对液压支架姿态与受力状态的实时监测。基于大采高综放工作面分段多窗口多轮放煤工艺的时序控制自动化放煤逻辑关系,研发了自动化放煤控制装置,实现了坚硬特厚煤层大采高综放工作面安全、高效、高回采率自动化开采。     

大倾角大采高综采工作面液压支架稳定性技术研究

本文以大采高液压支架稳定性研究为切入点,对大采高支架的选型及适应性进行分析,提出了大倾角、大采高工作面液压支架稳定性研究技术,有效解决了工作面煤壁片帮、架前冒顶、工作面设备防倒、防滑及过断层等技术难题,确保了大倾角大采高综采面的安全开采。     

大倾角大采高综采工作面支架受载与失稳特征分析

对支架的稳定性控制是大倾角大采高煤层安全、高效开采亟待解决的关键问题之一,以2130煤矿25221大倾角大采高综采工作面为研究背景,基于现场监测对覆岩破断运移规律和支架受载特征分析的基础上,通过理论分析系统研究了采高和工作面顶板运移对支架受载与失稳特征的影响。结果表明,在大倾角大采高煤层开采中,受采高增大影响,顶板运移的幅度和剧烈程度及支架工作阻力均较一般采高大倾角煤层开采时明显增大,架间推压、咬挤现象明显;当工作面顶底板岩层稳定时,使支架保持不转动和下滑的临界工作阻力均不超过支架自重的2倍;但受工作面顶板运移影响,支架亦会随着顶板的运动而运动,且其不会随着支架工作阻力的增大而消失;支架转动下滑的幅度和失稳概率随着支架工作阻力的减小、顶板与支架间摩擦力绝对值的增大、顶板载荷偏载程度的增大及采高的增大而增大,且其转动失稳的概率大于下滑失稳的概率。     

东庞矿大倾角大采高综采技术与工艺研究

以东庞矿大倾角大采高煤层开采为例,理论分析大倾角工作面矿压规律及支架受力特征,提出了支架稳定性极限开采角的概念。研发了支架模型可加载试验台,相似模拟了支架的宽高比、支架所受载荷。最后现场实测了支架重心位置,得到倾角与重心的关系,从而最终确定了"双向倾斜工作面"5 m大采高综采技术与支架稳定性开采工艺,并在多个工作面推广,取得了巨大经济效益。     

大采高液压支架回撤工艺与措施

5301工作面为唐口煤矿大采高工作面,平均采高4.5m,采用ZY10000/26/55大采高液压支架进行开采,支架单重37.5t。针对该面采高大、支架重的特点,在该面回采结束时,制定了详细的回撤工艺与措施。实践证明,该方法安全可靠,能够实现大采高重型支架快速回撤。     

大采高工作面覆岩运移规律及支架工作阻力确定

针对某矿8402首采大采高工作面特殊的地质开采条件,通过理论分析、数值计算,得出了基本顶初次与周期来压步距参数。由于大采高工作面存在一次采出空间增大的问题,因此着重对支架承载状态进行研究。通过动载荷法计算得出工作面的最大支架工作阻力为9 420 k N/架,ZZ9900/29.5/50型液压支架能够满足工作面顶板支护强度要求。     

大采高支架特殊工况下过冲刷带技术

大采高工作面在遇到特殊地质构造的情况下,在工作面岩石进行松动爆破的推进过程中,支架在被动受压、不合理工况下运行,导致整体结构件出现开焊、变形等问题,严重制约工作面的正常开采。如何采用合理解决方案实现工作面的不间断开采,是大采高工作面普遍面临的难题,云冈矿大采高工作面在开采过程中通过试验采取提前开掘小切巷及支架组装硐室,进行小范围的支架撤换,缩短的搬家时间,多回收了宝贵资源。     

深部卸压厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律研究

针对深部卸压开采后蹬空条件下厚煤层大采高综采工作面矿压难以控制的难题,根据丁集矿1282(3)工作面复杂的地质条件,通过对该工作面矿压显现特征及液压支架工作阻力现场观测研究,获得了深部卸压厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律,分析了厚煤层大采高综采液压支架的适应性,揭示了深部卸压厚煤层大采高综采工作面的顶板来压特征。     

大采高综放开采几个理论问题的研究

提出大采高综放开采的概念,对大采高综放开采主要基础理论问题如：大采高综放开采工作面参数的确定、煤壁片帮冒顶机理与防治、提高工作面煤炭采出率、大断面高煤帮巷道支护、围岩活动规律与特种综放支架研发进行了探讨,以期推动这一技术的发展.     

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。     

大采高工作面煤壁片帮机理分析及防治技术

为了治理大采高综采工作面煤壁片帮,采用理论分析、现场实测等方法,研究了大采高综采工作面煤壁片帮机理。依据研究结果,结合赵固一矿12011工作面实际条件,提出了大采高工作面煤壁片帮防治措施。现场实践表明,采用防治措施后,减少了煤壁片帮现象的发生,保证了工作面的高产高效回采。     

大采高综采工作面采高合理性研究及煤壁片帮防治

为了确定某矿大采高综采工作面的采高,对该矿井3#煤层进行采高设计,通过数值模拟分析得出,随着割煤高度的增大,煤壁最大水平位移逐渐增大。因此,考虑到该矿井的具体条件,确定其工作面开采高度为6.8 m,工程实践效果良好。由于大采高综采工作面煤壁片帮是不可避免的,针对该矿井煤壁稳定性的提高和改善,提出了几种防治煤壁片帮的措施和建议。     

特厚煤层大采高综放开采关键技术

大采高综放是特厚煤层的主要开采方法,但随着割煤和放煤高度的增加,将带来矿压显现剧烈、工作面煤壁片帮严重、顶煤采出率低、瓦斯涌出量大等突出问题。笔者在分析我国煤炭综放开采技术发展历程的基础上,以塔山煤矿8105工作面为工程背景,研究了14~20 m特厚煤层大采高综放工作面顶煤顶板运移规律,成功研发了大采高综放工作面片帮综合防治技术、高效高采出率放煤技术和“低瓦斯赋存,高瓦斯涌出”条件下安全保障等关键技术。井下试验表明：塔山煤矿8105工作面采出率达88.9%,较8104工作面提高5.9%;工作面设备平均开机率达92.1%,2011年累计生产原煤1 084.9万t,首次实现了大采高综放开采全国产技术工作面年产1 000万t的目标。     

薄基岩浅埋深大采高工作面矿压规律及支架适应性分析

 纳一矿326-01大采高综采工作面为典型的浅埋深长壁大采高综采工作面,通过对该工作面液压支架阻力的现场观测研究,掌握了浅埋深大采高综采工作面矿压显现规律,分析了大采高综采液压支架适应性,揭示了浅埋深长壁工作面的顶板来压特征,研究结果可为类似条件大采高综采工作面安全高效回采提供参考     

上湾煤矿8.8 m综采工作面煤壁稳定性分析

随着大采高开采技术、综采设备研发制造水平的不断提高,综采工作面开采高度不断突破,向8 m及以上超大采高发展。大采高开采技术实现了采煤工作面高产高效,提高了煤炭回采率,但是随着开采高度的不断增加,煤壁片帮问题愈发凸显,大采高综采工作面煤壁稳定性已严重制约煤矿安全高效生产。针对上湾煤矿8.8 m工作面开采后的煤壁片帮情况,采用煤壁稳定性分析软件及FLAC^3D软件对影响工作面煤壁稳定性因素进行类比分析、理论分析及数值模拟分析,得出该工作面煤壁较为稳定,但仍需在合理选择支架支护强度的前提下,尽量保证液压支架护帮范围达到5 m,以适应8.8 m超大采高工作面的护壁要求。     

三角煤柱综采旋转加架开采技术

为回采不规则煤柱,综采工作面需进行调斜和旋转回采,而旋转回采工艺技术一直是综采的难点之一。介绍了大倾角综采旋转加架开采技术,对不规则工作面三角煤柱全部进行了回采,摒弃了通过施工改造巷等长旋转开采三角煤柱的常规方法(丢失小三角煤柱)。通过对胶带巷运输系统进行改造,解决了旋转回采后收尾期间由于巷道与工作面呈50°的夹角造成工作面无法推进的技术难题。     

厚黄土区大采高一次采全高地表移动变形规律

厚松散层下大采高一次采全高工作面开采强度大,回采率高,地表沉陷变形和岩移参数有其自身特点和规律。为研究大采高工作面地表移动变形规律,在王庄煤矿8101工作面上方设置了地表移动观测站。通过对观测资料的分析研究,揭示了厚黄土覆盖区、厚煤层一次采全高条件下地表沉陷变形特征,获得了该地质采矿条件下地表岩移预计参数和各种角值参数,分析了地表裂缝的发育、分布特征、裂缝宽度和深度等规律。与综放开采条件下的观测成果相比,大采高一次采全高工作面地表移动变形更加剧烈,沉陷过程在空间上和时间上更加集中,对地面建构筑物的影响更为显著。     

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。     

复杂结构煤层综采工作面矿压显现规律模拟研究

为解决澄合矿区复杂结构煤层开采过程中存在的液压支架选型合理性等问题,以该矿区5208综采工作面研究背景,通过现场矿压观测、数值模拟等手段分析研究了矿压显现规律及覆岩的冒落裂隙带发育高度演化特征。其结果为澄合矿区复杂结构煤层综采支架合理性选择以及相似工作面的高效安全生产提供科学依据。