特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布研究

为解决塔山矿区段煤柱造成资源浪费严重、巷道矿压显现强烈等问题,采用相似模拟的方法对特厚煤层综放工作面回采后侧向支承压力分布特征进行研究,为塔山矿沿空掘巷煤柱留宽度优化设计提供理论依据。结果表明:塔山矿8206工作面煤体侧向支承压力影响范围为60~70 m,其应力降低区范围为11 m,应力峰值为41 MPa,位于煤壁内30 m处,应力集中系数为3.3;侧向支承压力影响范围为60~70 m。相似模拟结果与极限平衡理论计算结果、现场微震监测结果一致,从而得出当煤柱宽度小于6 m时巷道处在应力降低区内,即区间煤柱宽度为6 m。     

特厚煤层综放开采采空区侧向支承压力演化全过程实测研究

为有效获取特厚煤层综放开采采空区侧向支承压力演化全过程,在相邻工作面巷道内利用煤层应力监测系统及电磁波CT探测设备,对采空区侧向支承压力动态演化和静态分布及扩展过程进行了实测分析。通过连续4个月动态监测数据分析发现:自工作面前方110m位置开始,采空区侧向15m范围内煤体支承压力随工作面推进持续发生变化,至采空区内120m趋于稳定;工作面侧向煤体垂直应力依次经历了稳定期、首次增长期、降低期、二次增长期及最终稳定期5个阶段;上覆岩层的破断和煤体塑性破坏2种因素的交叉,造成了采空区侧向不同位置应力峰值拐点时间的同步性及差异性,并以此分析了侧向支承压力动态演化机制。电磁波CT支承压力静态探测分析表明:由于上覆岩层破断的周期性及回转的不均衡性,采动影响范围内,采空区侧向支承压力沿走向方向呈现间隔局部承载的不连续性,分布形态是以某区域为承载中心向煤柱未破坏区近似弧形辐射分布,距离承载中心越远,支承压力越小。该研究结论对煤柱宽度的优化、临空巷道掘进时机的确定具有重要的参考意义。     

综放工作面超前支承压力现场测试分析

为了改变工作面超前支护距离确定的盲目性,选择使用KSE-Ⅱ钢弦测力系统进行现场测试,经分析得出了综放工作面超前支承压力影响范围,在后续开采的综放工作面开采中调整了两巷的超前支护范围,保证了回采安全,满足了通风和行人的要求,取得了较好的技术经济效果。     

深井特厚煤层综放工作面支承压力分布特征的实测研究

为研究深井特厚煤层综放工作面支承压力分布特征,采用冲击地压实时监测预警系统对新巨龙矿井1301工作面走向及侧向巷帮煤体垂直应力进行了实测。研究表明：深井特厚煤层综放工作面走向支承压力峰值位置到煤壁的距离及巷帮煤体侧向支承压力峰值位置到巷帮的距离比一般工作面大;巷帮煤体侧向支承压力峰值出现在采空区后方;回采期间巷帮煤体垂直应力的变化沿走向可分为应力稳定区、应力升高区、应力峰值区、应力降低区、二次升高区和应力蠕变区。     

综放工作面侧向支承压力分布研究

布尔台煤矿42#煤层采用综放开采技术,工作面区段间留设25~30 m的宽煤柱,造成资源浪费。为节约煤炭资源,消除由于煤柱引起的灾害,决定采用沿空留巷方式。为掌握采空区侧向支承压力分布对沿空巷道的影响,通过理论分析建立沿空巷道围岩结构力学模型,确定了沿空巷道位置处的应力值。     

特厚煤层大型综放面超前支承压力实测研究

为了研究特厚煤层大型综放工作面超前支承压力的分布特征,以某矿大型综采放顶煤B907工作面为例,通过超前支承压力与超前巷道变形的现场观测,分析了超前支承压力的显现特征,并采用数值模拟进行了验证。结果表明:B907大型综放面因9#煤层厚度大、煤质较硬、埋藏较浅等原因,造成超前支承压力分布特征与一般地质条件下综采面不同,其超前支承压力影响范围达80.5 m,塑性区宽度7.2 m,应力集中系数1.48,巷道采动影响强烈区为工作面前方0~23 m。得出B907综放面平巷超前支护距离20~25 m是合理的。     

综放工作面超前支承压力规律研究

应用理论分析、数值模拟和现场监测的手段,全面分析了屯宝煤矿综放工作面前方支承压力的分布特征及围岩塑性区扩展特点,研究了工作面前方巷道侧和煤柱侧各自的应力分布特点,并结合现场实测结果,确定了该矿综放工作面的动压影响范围,可为后续工作面巷道支护参数的调整和超前支护范围的确定提供参考。     

特厚煤层综放工作面临空开采巷道围岩控制技术

 8104工作面为塔山矿第一个临空开采工作面,为解决相邻工作面开采期间,5104临空巷道支护困难的问题,分析了综放末采期间的支承压力分布范围及临空巷道超前压力分布及塑性区分布区域,提出了临空巷道停采线附近围岩控制支护设计方法,为工作面顺利停采提供了科学的依据,为矿井安全高产创造了有利条件。     

千米深井综放工作面支承压力分布及冲击地压规律研究

该文采用KJ550型应力在线监测系统和So S微震监测系统对1306工作面支承压力分布特征及矿震时空分布规律进行了研究。研究结果表明,工作面见方期间超前支承压力影响范围高于正常推进期间,工作面强矿震的出现不是单一孤立的,强矿震有丛集显现,震动与开采活动的直接相关性很强。1306工作面重点防冲区域为工作面正常推进时周期来压位置,工作面见方区域及断层、煤层分叉及巷道交叉等地质异常区域。     

特厚煤层综放工作面煤-架受力演化特征及其承载机理

为了研究特厚煤层综放工作面煤-架结构及其承载机理,以塔山矿8216工作面为背景,根据煤体与支架的位置关系将其分为架前顶煤、架上顶煤和承载煤体,采用FLAC^3D数值模拟软件分析了煤-架结构应力演化特征及煤体失稳破坏规律。结果表明：工作面超前支承压力峰值位于煤壁斜上方的架前顶煤中,顶煤破坏深度与超前支承压力峰值的超前距离基本相当,向控顶区侧呈“弧形”破坏形态。确定了煤-架结构对顶板来压承载能力的排序依次为架前顶煤>承载煤体>液压支架>架上顶煤。承载煤体在围岩应力拱和顶煤的保护下破坏深度始终保持在近煤壁侧3 m内,已破坏煤体应力基本不受推进距离与支架工作阻力变化的影响。架上顶煤在顶煤冒放前后承载特性不同,进而引起整个煤-架结构承载特性的改变。放煤前后煤壁破坏深度分别为3 m和2 m,顶煤破坏深度分别为7 m和12 m。架前顶煤的失稳是发生端面冒顶的主要原因,煤壁侧承载煤体的破坏是煤壁片帮的直接原因。在围岩应力拱的作用下,顶板以架前顶煤为轴做回转运动并伴随着顶板、支架及超前煤体应力的动态变化,但煤-架结构的承载特性不会改变。研究结果可为特厚煤层综放工作面...     

常村矿超长孤岛综放面矿压观测及显现特征

常村煤矿21072超长孤岛综放工作面埋深大,地质条件复杂。对工作面进行了矿压观测,分析了顶煤与顶板的垮落特征,分析了工作面的周期来压规律;给出了支架初撑力、工作阻力分布特征,分析了工序对支架工作阻力的影响,并对支架受力状态进行了分析。     

特厚煤层综放采场矿压异常显现机理与控制

为解决准格尔煤田特厚煤层综放采场矿压异常显现、顶板控制难度大的问题,以酸刺沟煤矿6上煤层为研究对象,通过理论分析和现场实测等方法,对综放采场矿压异常显现机理及顶板控制技术进行了研究。结果表明:① 建立了6上煤层综放采场小冒采比长悬顶板结构模型,得到直接顶与基本顶具有交错式断裂和平行式断裂2种断裂关系和演化过程;② 通过力学计算分析,得到了2种断裂条件下顶板压力与冒采比和顶板参数的定量关系。冒采比小,顶板悬顶越长,顶板压力越大,且顶板平行式断裂时造成矿压异常现象;③ 提出并实施了控顶区矿压控制技术、采空区矿压控制技术和新型支架矿压控制技术,技术实施后顶板控制效果好,保证了安全开采,生产效果显著,为类似条件的顶板控制提供了参考指导。     

厚煤层综放开采放煤工艺参数优化模拟研究

为了掌握厚煤层综放工作面工艺参数对顶煤采出率的影响规律,同时优化主焦煤矿厚煤层综放开采放煤工艺参数,通过PFC^2D数值模拟和现场工业试验相结合的方法,确定了最优的开采工艺,为煤矿创造了显著的技术经济效益和社会效益。     

综放面侧向支承压力分布规律模拟研究

随着厚煤层放顶煤开采技术的日益推广,放顶煤矿压规律的研究逐步深入,然而厚煤层开采的侧向支承压力的研究比较滞后,由于侧向支承压力的分布规律对煤柱的留设,以及煤炭资源的回收率等问题具有重要的意义。采用数值模拟方法通过对综放采场侧向支承压力的研究对区段煤柱的留设提供了依据。     

厚煤层综放工作面上隅角瓦斯抽放方法研究

针对低瓦斯厚煤层U型通风综放工作面上隅角瓦斯局部集聚问题,以新疆某矿为例,通过现场实测钻孔的流量、浓度参数,对本煤层瓦斯预抽、挂耳钻场高位钻孔抽放、顶板钻场高位钻孔抽放进行综合治理效果分析。矿井最终选用顶板高位钻场方法进行上隅角瓦斯抽放治理,抽放后上隅角最高瓦斯浓度从1.50%降至0.85%,上隅角瓦斯得到了有效的控制。     

特厚煤层综放开采支架工作阻力的确定

采用理论分析的方法对特厚煤层综放开采顶板岩层所成结构及支架工作阻力进行了研究.根据特厚煤层综放开采顶板岩层形成的“悬臂梁-铰接岩梁”结构,给出了直接顶、基本顶的新概念及判据;得出了特厚煤层综放开采支架工作阻力的解析计算式,并进行了实例验证.最后对所选架型现场的动态承载特征及其适应性进行了分析.结果表明：依据支架工作阻力解析式计算结果所选架型可靠性高、支架运行合理,利用率高,对工作面顶板条件适应性较好。     

Study on safe thickness of overlying thin bedrock in fully-mechanized top-coal caving face with thick coal seam

To prevent support crush, the overlying strata safe thickness and its influential elements were studied by the adoption of theoretical analysis, numerical simulation and in-situ measurement. According to the production and geological condition of first face in Sima coal mine, the results indicate that the clay contains large permissible bearing ability and has better arching force. After mining destruction, stable structure is formed in bedrock to ensure face safety. The clay thickness ＆ bedrock thickness are the key influential elements to stable structure. The minimal bedrock thickness is about 40 m to ensure safe mining under loose surface soil condition. When surface soil contains mainly thick clay, it forms steady structure with the composition of thin bedrock, so that it can reduce minimal thickness of bedrock and to ensure safe mining. When clay thickness is 40 m, minimal bedrock thickness is 20 m. When clay thickness is 30 m, minimal bedrock thickness is 30 m. Bearing pressure peak ranges from 5 to 15 m in the front face under thin bedrock condition. The bearing pressure distribution range is 15 m. Main roof break distance is small, and initial weighting of main roof is not distinctive, while first periodic weighting of main roof is quite distinctive.     

含夹矸结构复杂厚煤层综放开采顶煤放出特点与放煤工艺研究

论文通过对综放工作面含夹矸结构复杂段顶煤运移、顶煤放出特点和放煤工艺的研究。认为在结构复杂条件下的顶煤的冒放性不仅与放煤参数、顶煤及直接顶的垮落特征有关,而且还受夹矸层岩性及厚度的影响,并提出选择两刀一放单轮间隔放煤方式对提高煤炭回收率、降低原煤含矸率有利。     

综放工作面冒落顶煤放出控制

近年来我国综放开采技术取得了长足的进展。提高综放工作面采出率是备受关注的技术问题。研究顶煤冒落形态和顶煤放出控制,是进一步提高顶煤采出率的关键。分析了顶煤冒落形态的影响因素和冒落顶煤体的物理力学特性,在此基础上提出了顶煤放出的控制方法。     

特厚煤层综放开采采空区侧向矿压特征及应用

以水帘洞煤矿3801特厚硬煤层综放工作面开采为工程背景,对采空区侧矿压显现进行了两次在线实时观测,结果如下：① 得到了采空区巷道覆岩移动、支护体受力、侧向支承压力显现特征,揭示了工作面上端头采空区侧周期来压等于走向周期来压步距,建立了采空区侧向上位直接顶“岩-矸”结构（位于煤层上方16~24 m）、基本顶“岩-梁”结构的覆岩结构模型;② 建立采空区巷道隔离墙受力模型,结合实验得到的矸石充填体“应力-应变”关系,计算得出采空区巷道隔离墙承载性能适应覆岩运动;③ 根据工作面上端头采空区侧周期来压超前于支护受力、侧向支承压力显现的时序关系,确定了覆岩运动对压力显现的主导作用。应用研究结果,优化3802运输巷与3801综放工作面煤柱宽度为8 m,较以往煤柱宽度减少22 m,已施工完毕的3802运输巷达到了预期效果,技术经济效益显著。