厚冲击层薄基岩下工作面支架额定工作阻力研究

为研究厚冲击层薄基岩下工作面支架的额定阻力,以3211综采工作面为研究背景,通过现场工程地质调查、理论分析、数值模拟等手段,确定工作面上覆基岩种类,研究工作面垮落带及导水裂隙带高度,确定工作面支架的额定工作阻力。研究结果表明：工作面上覆基岩为薄基岩,理论分析与数值模拟得出的工作面垮落带高度与导水裂隙带高度相近,并以此为依据得出支架支护强度为1.3 MPa,额定工作阻力为8 190 kN。     

含水砂体下综放开采技术研究

以浅埋深薄基岩21103工作面含水砂体下综放开采为背景,采用理论分析和数值模拟对含水砂体下综放开采工作面覆岩破坏高度和垂直应力场进行研究。研究结果表明:工作面覆岩呈现中间低、两端高的破坏形态,破坏区域为明显的"马鞍"形。随着工作面的不断推进,垮落带和裂隙带高度先不断向上发育,后趋于稳定。随着工作面的不断推进,采空区上覆岩层压力变化不明显,趋于稳定。     

采场上覆岩层采动裂隙演化规律相似模拟研究

为得到薄基岩厚风积沙地区采场裂隙带发育高度及演化特征,基于采场覆岩"三带"的划分,对薄基岩地区厚风积沙煤层采动过程中裂隙发育特征进行相似材料模拟试验研究,得到开采过程中上覆岩层垮落破坏特征及运移规律,岩层内部压力分布规律,分析采动裂隙带发育高度及存在形态与工作面推进速度的关系。结果表明:补连塔煤矿12406工作面周期来压步距为22.5~30.0 m;上覆岩层的破断角在采空区侧为64°,在煤壁侧为61°;裂隙带高度为157.1 m,为工作面采高的26.18倍;工作面上覆岩层下沉趋势呈非线性曲线,移动形态具有非对称性。     

采空区覆岩破坏变形特征研究

以成庄矿4322综采工作面为工程背景,采用分析软件RFPA 2D对该工作面采空区覆岩破坏变形特征进行了数值仿真模拟研究。结果表明:受采矿应力大小、类型及分布等差异性影响,导致不同层段覆岩垮落、裂隙发育程度及类型、裂隙发育高度不同,并在采空区覆岩自下而上依次形成“垮落带、裂隙带及下沉弯曲带”等三个特征明显的采矿破坏变形带。采空区稳定形成后,垮落带最大发育高度达24 m(约3~4倍采高),裂隙带最大高度可达56 m(约9倍采高)。     

厚松散层薄基岩综采面覆岩破坏高度发育规律

为确保高承压松散含水体下缩小安全煤岩柱开采,合理回采防水煤柱内所留的煤层,在淮南煤田潘集矿区深厚松散层薄基岩条件下的综采工作面,采用地面地质钻孔、井下声波检层CT技术探测等多种现场实测手段,结合离散单元数值模拟,对深厚松散层薄基岩综采工作面覆岩破坏带高度发育的时空分布规律进行研究。研究结果表明：覆岩破坏带随工作面推进动态变化,随着综采工作面向前推进,导水裂缝带高度35.20～45.10 m,垮落带高度7.28～16.24 m;其覆岩破坏由下向上、由后向前逐步发展。     

薄基岩工作面开采覆岩运移规律

为探索具有浅埋薄基岩特征的神府矿区某矿1201工作面上覆岩层运移规律,结合理论分析和数值模拟,对不同厚度基岩下开采上覆岩层运移规律进行了研究。在对薄基岩进行回转变形和垮落失稳分析后,开展了垮落特征数值模拟,并通过现场工程实践验证了理论分析和数值模拟的可靠性。结果表明,基岩厚度小于10 m时,上覆岩层随采随落,将引起工作面压架事故;基岩厚度大于20 m时,上覆岩层可形成稳定的铰接结构,保证了上覆岩层的稳定,确定工作面可安全开采的最小基岩厚度为20 m。     

急倾斜煤层开采垮落带破坏特征与法向高度研究

为研究急倾斜煤层开采覆岩垮落带破坏特征,以大台煤矿急倾斜煤层为研究对象,基于2台相似材料模型试验,分别研究了急倾斜煤层深部局部开采和浅部-深部全部开采垮落带的破坏特征和法向高度,并利用高分辨率地球物理勘探技术实测了大台煤矿深部开采垮落带的破坏形态和法向高度.结果表明,该矿急倾斜煤层深部局部开采垮落带易形成梯形拱形结构,法向高度约为煤厚的2.5倍,急倾斜煤层浅部-深部全部开采,垮落带呈带状分布,法向高度增大并趋于稳定,约为煤厚的5.0～6.0倍,物探成果表明煤层顶板垮落区与煤层近似平行,呈带状分布,顶板垮落带法向高度约为煤厚的5.6倍,与相似材料模型试验结果基本吻合.     

厚松散层薄基岩大采高综采工作面覆岩移动规律

为了实现厚松散层薄基岩大采高综采工作面顶板的科学管理,以赵固二矿12051大采高综采工作面为研究背景,综合采用数值模拟和现场实测的研究方法,研究了厚松散层薄基岩条件下大采高工作面上覆岩层运移情况及工作面前方支承压力分布情况。从而得出采空区上覆岩层垮落带和裂隙带的高度及工作面超前影响距离。     

3109综采面覆岩垮落、裂隙带模拟与结果分析

工作面开挖后,上覆岩层将发生破断及垮落.为获得3109综采工作面覆岩垮落、裂隙带高度,本文采用相似模拟方法试验了工作面开采过程中覆岩破断演化过程.结果表明:直接顶的初次破断是垮落带发育的主要原因,而老顶的第一次周期来压则造成垮落带再次发育,裂隙带高度在老顶初次破断前发育较为缓慢,而在老顶发生破断后快速增加,并最终逐渐趋于稳定,3109工作面垮落带发育高度约12.2 m,裂隙带高度约33.0 m.     

基于微震事件特性的大倾角煤层覆岩破坏规律研究

大倾角特厚煤层综放面覆岩破坏规律对工作面矿压显现特征具有重要影响,是工作面支架选型与顶板管理的主要参考指标之一。以宁武矿区汾源煤业为背景,采用KJ1160微震监测系统研究了大倾角综放面微震事件、能量分布特征,通过建立物理相似模拟模型研究了工作面顶板裂隙发育、覆岩运动规律,根据常用的"三带"计算公式对大倾角特厚煤层综放面覆岩破坏高度进行了校核。研究结果表明:大倾角特厚煤层工作面顶板覆岩垮落带、裂缝带在煤层倾向上形成"上高下低"的形态,在走向上呈现滞后性;覆岩垮落带高度约为60m,裂缝带高度约为160m;煤层倾角大于30°,工作面长度不宜超过120m。     

混合综采工作面覆岩运移规律及空间结构特征分析

基于平煤十二矿深部开采面临的排矸量大、辅助运输困难、矿区环境污染以及常规充填面产能不足工程背景,创新了矸石充填与垮落法混合综采技术并阐述了其技术内涵。采用理论分析、物理相似模拟和现场实测方法系统地研究了混合综采工作面覆岩运移规律和空间结构特征。通过理论分析得到了不同充实率状态下混合综采工作面覆岩空间结构特征;物理相似模拟结果表明,混合综采工作面充填段基本顶仅发生弯曲下沉,而垮落段直接顶垮落、基本顶断裂,垮落段基本顶平均下沉量是充填段的4.2倍,覆岩空间结构表现出明显的非对称特征。矿压实测数据显示,充填段采场无明显的来压现象,垮落段来压现象显著,初次来压步距约30 m,周期来压步距约22 m,动载系数达1.7左右;岩层钻孔窥视结果观察到充填段顶板完整,覆岩空间结构呈现“两带”发育特征;垮落段覆岩结构呈“三带”发育特征,混合综采工作面覆岩非对称性空间结构特征显著。     

极近距煤层群重复采动覆岩破坏规律相似模拟试验研究

针对近距离煤层群下行开采时重复采动引起的覆岩冲击性破断问题以及再生破碎顶板条件下工作面安全开采问题，以潘二矿11221,11223工作面为研究背景，通过物理相似模拟试验，对极近距煤层群重复采动覆岩破坏及裂隙发育规律进行了研究。结果表明，1煤工作面覆岩垮落带平均高度22 m,裂隙最大发育高度85 m,“两带”发育高度相当于采高的24.2倍；受3煤、1煤工作面联合采动影响，裂隙带相对向上发育增加15 m,覆岩采动充分垮落角基本对称，顶板破坏范围增大；随着工作面推进，煤层群顶板均经历垮落、裂隙发育、采空区冒矸被压实的演变过程，14 m厚的粗砂岩层作为关键层抑制裂隙向上发育，在回采结束后其下方产生较大离层；3煤顶板覆岩垮落形态近似呈非对称“Π”型，相对于3煤，1煤采完后，工作面呈现出“两大一小”的特征；“两带”高度发育大，垮落带和裂隙带的高度分别增加了46%、21%,顶板下沉量大，顶板垮落步距小，初次垮落步距和周期垮落步距明显减小，来压较为缓和。研究结果可为煤层群开采的围岩控制提供参考。     

浅埋薄基岩综采面覆岩移动规律物理模拟研究

为了研究浅埋薄基岩煤层工作面在采动影响下覆岩的垮落过程和移动规律,利用相似模拟试验和理论分析,对某矿42112工作面回采过程中的顶板垮落情况和来压规律等进行了分析.根据相似模拟试验得到的结果,该工作面直接顶初次垮落步距27.5 m,基本顶初次来压步距35 m,初次破断时出现了非对称三角拱,来压迅猛,矿压显现剧烈,此后工...     

浅埋煤层采场覆岩运动及来压规律研究

针对浅埋煤层采场覆岩运动特征及来压规律问题的研究,以万利一矿42303工作面的浅埋煤层为工程背景,通过物理模拟和数值模拟开展分析和研究。研究表明：42303工作面初次来压垮落步距为60 m,其压力峰值为14.7 MPa,覆岩初次周期来压步距为90 m,其压力峰值为15.97 MPa。此后周期垮落步距平均为12 m,最终呈现出垮落带高度为22 m,裂隙带高度为169 m的梯形结构。采空区上覆岩层呈现为梯形垮落结构,随工作面向前推进,采空区上覆岩层的梯形垮落结构影响范围逐渐增大。     

浅埋深薄基岩综放覆岩运移规律的埋深效应研究

采用相似模拟实验的方法,研究了浅埋深薄基岩条件下综放开采覆岩运移规律的埋深效应,结果表明:浅埋深薄基岩条件下,虽然埋深不同,综放采场覆岩均形成了稳定的"悬臂梁+铰接岩梁+拱"结构,松散层和地表会随着"铰接岩梁"周期性失稳而滞后工作面成整体切落式垮落,地面出现台阶式下沉,工作面与地表沟通,进而直接破坏覆岩含水层和地表水系,生态环境遭受严重的破坏;随着埋深的增加,地表最大下沉值增加,最大下沉量位置距工作面的距离增大。     

宏岩煤矿综放工作面高抽巷合理层位布置研究

针对高瓦斯综放工作面瓦斯超限问题,根据宏岩煤矿10101工作面的实际地质条件和开采工艺,基于工作面覆岩破坏高度和高抽巷层位理论,分析认为高抽巷层位理论高度应布置在23～50.5m之内。并通过数值模拟进行验证,得出9+10煤采动后L_4石灰岩以下的岩层全部垮落,垮落带发育高度为21m左右,结合该矿的实际情况确定高抽巷层位布置在6煤中。     

采空区覆岩垮落演化规律特性研究

矿井采空区覆岩演化规律特性研究对于保障煤矿安全高效生产有着重要作用。在对综采采空区现场测定的基础上,运用PFC颗粒流数值模拟软件对采煤工作面现场实际情况进行数值模拟。通过PFC^3D软件的数值模拟,选取地层不同高度处作为测量基准位置,对高家堡煤矿204工作面回采过程中煤层、直接顶、岩层及关键层的垮落规律和孔隙率结构进行分析。分析结果表明,覆岩垮落程度与工作面回采距离呈正相关,当回采距离达到70 m时垮落过程基本结束,此时上覆岩层垮落高度为26.15 m,孔隙率稳定在0.42左右,为未开采时的3倍。该模拟结果为高家堡煤矿采空区灾害防治提供了理论基础。     

综放工作面导水裂隙带高度分布式光纤监测技术

为了确定荫营煤矿150313综放工作面导水裂隙带发育高度,本文采用数值模拟和现场实测方法对覆岩变形特征进行研究。数值模拟结果表明,150313工作面垮落带高度为26 m,垮采比为3.59;裂隙带发育高度为85.8 m,裂采比11.87。工作面导水裂隙带高度井下观测试验共布置3个分布式光纤监测钻孔,采用BOTDR技术对工作面回采过程中覆岩变形特征进行测试。监测结果表明：分布式光纤监测技术可准确监测覆岩变形与移动特征,测试覆岩“两带”的高度。传感光缆光损耗较大的点或者断点所处的层位对应于工作面垮落带高度,起裂临界应变位置对应于工作面裂隙带高度。根据现场测试结果可知,150313综放工作面覆岩垮落带高度为28.51 m,垮采比为3.94;导水裂隙带的高度为75.44 m,裂采比10.43。研究成果可为类似条件矿井顶板水害防治和水资源保护提供参考。     

厚松散层软弱覆岩工作面“三带”发育特征与高度研究

为探究厚松散层软弱覆岩地质条件下采动覆岩运移规律,基于葛泉煤矿11915工作面采矿地质条件,采用室内相似模拟方法,分析该工作面推进时的直接顶初次垮落、高位覆岩破坏动态过程,得出该工作面覆岩垮落带、断裂带与弯曲带(简称“三带”)高度范围;分析了采动覆岩“三带”内岩层位移特征,得出位于垮落带、断裂带与弯曲带内的岩层位移曲线呈波动性递减趋势。研究结果表明：11915工作面垮落带范围为10～25 m,断裂带高度范围为43～48 m,位于48 m之上的岩层属于弯曲带范围,相似模拟结果与现场实测结果相近,验证了相似模拟实验的合理性。     

厚土层下浅埋煤层开采覆岩倾向结构分区与下沉预计模型

为探究厚土层下浅埋煤层开采的覆岩与地表下沉预计方法,以柠条塔煤矿1-2煤层开采为背景,结合理论分析与物理模拟的方法,揭示了厚土层下浅埋薄基岩煤层采场覆岩倾向结构分区及其特征,建立了分区下沉力学模型,提出了覆岩与地表下沉预计方法.研究表明:厚土层薄基岩浅埋煤层长壁开采后,沿覆岩倾向方向的垮落和移动可以分为边界煤柱顶板F形...