近浅埋煤层综采工作面矿压规律试验研究

为了研究杭来湾煤矿30101综采工作面矿压显现规律,利用相似模拟实验方法,研究了近浅埋综采工作面开采过程中覆岩破断运动特征,掌握了30101工作面基本顶来压步距及支架工作阻力特征,支承压力分布规律和上覆岩层移动变形演化规律。研究表明30101工作面基本顶周期来压步距存在大小周期,上覆岩层移动变形呈现"两带"。     

固体充填开采支架与围岩关系研究

分析了充填开采支架与围岩关系和上覆岩层移动特征,确立顶板载荷估算方法,并通过充填开采实例进行验证。研究表明：充填工作面周期来压步距大,来压强度不明显;直接顶随着工作面推进逐渐冒落,垮落步距相比于普通综采工作面显著增大;基本顶以缓慢下沉形式发生弯曲变形,上覆岩层移动范围明显减小。支架高工作阻力可以控制顶板的下沉量,保证良好的充填效果,进而减小覆岩破坏高度,控制地表变形。     

大倾角厚煤层综采工作面覆岩移动与矿压显现规律研究

以南山煤矿小沟分矿B8煤层综采工作面为研究对象,采用相似材料模拟试验及现场观测的方法,对大倾角厚煤层综采工作面的覆岩移动与矿压显现规律进行研究,结果表明:采场基本顶中会形成"厂"形移动拱结构,其随煤层的开采逐渐向上覆岩层扩展,直至地表;周期来压表现出工作面中下部来压周期长、来压步距大,而上部来压周期偏短、来压步距偏小的特征,工作面初次来压步距约为40.0 m,周期来压步距为8.3~20.7 m;垮落带高度为41.0 m,断裂带高度为69.0 m,弯曲下沉带高度为46.0m。     

近浅埋大采高综采矿压显现规律研究

根据杭来湾煤矿30101首采工作面开采条件,进行了室内物理相似模拟试验研究,并对工作面进行了矿压实测分析。确定了杭来湾煤矿工作面初次来压步距和周期来压步距;给出了工作面支架所需额定工作阻力;研究了工作面大小周期来压显现规律及上覆岩层垮落特征。     

缓倾斜煤层综采工作面覆岩运动规律及矿压特征分析

为了解李雅庄煤矿2-611综采工作面上覆岩层的运动规律,从而实现采取更有效措施控制围岩变形,利用UDEC数值模拟软件对2-611工作面回采时上覆岩层的运动情况进行模拟分析,模拟结果与矿压监测所得的结果基本一致。结果表明:工作面初次来压步距为15m,周期来压步距为10m,由于上覆岩层松软,"短砌体梁"滑落失稳致使周期来压强度高,来压步距短。     

大采高工作面矿压显现特征及支架适应性研究

为研究大采高综采工作面上覆岩层的运动及矿压显现规律,以马兰矿18506工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟并结合现场矿压监测的方式,得出基本顶的初次来压步距及周期来压步距,并从液压支架的初撑力、工作阻力频率及循环末阻力来分析支架的适用性。结果表明:工作面基本顶的初次来压步距为35.1m,周期来压步距为11.7m,并根据工作面的矿压监测数据得知现有液压支架选型合理,能够为工作面的安全回采提供保障。     

基于微震与矿山压力监测的工作面周期来压步距与机理分析

为研究22116综采工作面周期来压对正常回采的影响,采用微震和支架在线监测系统对22116工作面进行现场实测,并结合理论分析对工作面周期来压步距及关键层进行了确定。结果表明:大同组23.0 m细粒砂岩为基本顶,其所控制的上覆岩层平均厚度70 m,下伏煤层以上岩层为直接顶;工作面推进速度越快,微震活动越强烈,动力扰动下"三铰拱"结构易失稳形成悬臂梁结构,且推进速度较快时周期来压步距较短;工作面推进速度不同,基本顶弯曲断裂的微震强烈程度不同,同时微震事件时域分布显示出明显的周期来压特点,与矿山压力监测结果一致。     

2-126工作面覆岩移动及超前支承压力分布规律

为掌握2-126工作面回采时覆岩移动规律和超前支承压力分布,通过具体分析工作面的地质条件,采用理论分析与数值模拟的方式进行上覆岩层运移规律的分析,确定基本顶的初次和周期来压步距,以及上覆岩层三带的分布;另外在回采期间通过现场监测的方式对工作面超前支承压力进行分析。结果表明:2-126工作面基本顶的初次和周期来压步距分别约为38.9 m和15 m,工作面垮落带和裂隙带的高度分别约为25 m和75 m,超前支承压力影响范围约为50 m,应力峰值约出现在超前工作面16.7 m的位置.     

大采高工作面顶板破坏规律的推进速度效应

为研究工作面推进速度加快后,顶板岩层破坏规律,依据神东矿区上湾煤矿地质赋存条件,采用相似模拟试验及现场实测的方法,通过对比分析不同推进速度条件下工作面直接顶、基本顶及其上覆岩层变形、下沉、垮落规律,定量地表征了大采高工作面顶板破坏规律的推进速度效应。研究结果表明:不同推进速度条件下,直接顶、基本顶岩层变形、下沉垮落演化规律保持一致;基本顶岩层周期来压步距随工作面推进速度加快而显著增大;直接顶、基本顶及其上覆岩层下沉量随工作面推进速度加快而呈不同程度的减小;工作面来压持续距离随工作面推进速度加快而明显延长,来压强度和动载系数呈不同程度增大。     

基于弹性基础梁模型的来压步距确定

在分析采场基本顶上覆岩层破断运移规律的基础上,建立了基于弹性基础梁的顶板受力模型,得到了工作面初次来压步距和周期来压步距的计算公式。结果表明:当基本顶以上岩层的极限跨距小于基本顶的极限跨距时,工作面初次来压步距等于顶板初次跨落步距,周期来压步距与上位岩层密度、厚度和抗拉强度等参数有关;当基本顶上一层顶板的极限跨距大于基本顶的极限跨距时,工作面的初次来压步距将是基本顶前2次垮落步距之和,周期来压步距的确定还与支架工作阻力有关。     

固体废弃物胶结充填开采上覆岩层移动影响分析

通过建立计算机数值模型模拟固体废弃物胶结充填开采上覆岩层移动规律,观测不同工作面推进距离上覆岩层移动特征,对比长壁开采与充填开采关键层移动,分析充填开采关键层运动与上覆岩层移动特征。由于采空区被矸石和粉煤灰等材料所充填,充填工作面矿压显现和上覆岩层移动规律与一般垮落法管理顶板明显不同。研究表明：胶结充填开采工作面周期来压步距大,来压强度不明显;关键岩层弯曲下沉,不会出现岩层破断现象。上覆岩层移动范围明显减小,对地表变形能有效控制。     

综放工作面仰斜开采岩层移动规律数值模拟研究

针对综采放顶煤工作面围岩支护困难现象,以8102工作面为背景,利用UDEC2D对8102工作面的岩层移动规律、顶板破坏规律以及影响支护能力的因素进行分析,结果表明:当工作面推进至20 m时,直接顶初始放顶距离为25 m,基本顶的初次来压步距为40 m,周期来压步距为8～10 m;与综放工作面相比,顶板不易形成结构,严重的周期性来压更为频繁。     

综采工作面回采过程中顶板破坏演化规律数值分析

在研究分析团柏煤矿地质条件的基础上,根据岩层的结构和顺序建立模型,应用F-RFPA~(20)数值模拟软件模拟11-101综采工作面回采过程中顶板破坏演化规律。根据数值计算结果,随着11-101工作面回采,顶板覆岩结构破断呈"压力拱"结构,直接顶初次垮落步距约为12m,垮落高度为2m;基本顶初次来压步距约为36m;基本顶周期来压步距约为18~24m。     

山区地貌下浅埋煤层工作面开采覆岩运动及地表沉陷规律研究

为了提高山区地貌下浅埋煤层工作面开采的安全性,减少山体滑坡等地质灾害的发生,以纳雍县普洒煤矿11101工作面为工程背景,应用数值模拟和物理模拟的方法,研究山区浅埋煤层综采工作面覆岩运动及地表沉陷规律。结果表明:(1)工作面直接顶初次垮落步距为30m,基本顶初次来压步距约为50m,基本顶周期来压步距平均约为20m;(2)工作面推进至50m左右时,工作面开采影响波及到地表;(3)基本顶下沉量最大为2.13m,地表下沉值最大为1.45m,地表水平移动值最大为0.27m。山区地貌下浅埋煤层工作面开采显现出独特的沉陷形式,地表沉陷曲线呈现U型,工作面距地表越远,岩层弯曲变形幅度越大,工作面距地表越近,对地表的影响程度越大,研究成果可为类似工作面安全开采提供借鉴。     

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。     

大倾角煤层俯斜开采顶板破坏机理研究

以葛亭煤矿2317工作面大倾角煤层俯采采场为研究对象,采用相似材料模拟和理论分析的方法研究了顶板运动规律、采场覆岩离层的产生、直接顶破坏规律以及基本顶结构动态演化规律。结果表明:大倾角俯斜开采基本顶初次来压步距约50m,周期来压步距约25m,比同等条件下工作面沿倾向布置时的来压步距较长;采场离层带呈"锐角三角形状",离层由下位岩层开始产生,形成组合结构向上有规律地运动;直接顶不规则冒落的岩石滑向工作面,对工作面不利,同时使原来是基本顶的岩层在工作面推进到一定距离后变成了直接顶,使直接顶位置上移,基本顶结构发生明显运动的区域主要处于倾斜中上部,其在垂直岩层层面内顶板的破断和运动是稳态的,并沿倾向向上位岩层发展呈"阶梯状"。     

高家堡煤矿采煤工作面矿压显现规律研究

高家堡煤矿101工作面不同开采阶段采用不同的开采方式,基于对该工作面液压支架工作阻力现场监测数据,结合矿山压力理论,对101工作面矿压显现规律进行了分析研究。结果表明:101工作面在综采条件下,直接顶厚度为11.5 m,初次垮落步距平均为24.7 m,基本顶厚度为9.9 m,初次来压步距为47.0 m;在综放开采条件下,直接顶厚度为17.9 m,采场在"岩—矸"结构的保护下推进,结构上方的岩层对采场矿压显现没有明显影响,不存在明显的周期来压现象。说明工作面矿压显现规律不仅与覆岩的组成和结构有关,还与采煤方法特别是实际采出的煤层厚度密切有关。     

中厚煤层综采工作面初采矿压显现规律研究

针对中厚煤层综采工作面来压规律不明确的问题,以西山煤电马兰矿12505工作面为基础,对中厚煤层综采工作面进行了矿压实测与分析。研究结果表明,工作面直接顶的初次垮落步距大约为8.9～10 m,工作面基本顶的初次来压步距平均为11.4 m,周期来压步距平均为8.7 m。工作面推进50～60 m后,巷道围岩变形量逐步增大,但均在可接受范围内,巷道整体稳定性较好。     

乌东煤矿综放面覆岩活动特征数值计算研究

通过UDEC4.0软件,建立数值模型,对乌东煤矿综放面初次来压和周期来压规律和上覆岩层活动规律进行数值计算。结果表明,工作面推进50 m时基本顶初次来压,周期来压步距约为25 m。来压期间垂直应力集中系数约为2.2。基本顶随着工作面的推进,岩层由弹性变形向塑性变形破坏发展,直到出现裂隙,裂隙密度也不断增加,到初次来压前裂隙密度达到最大值;随着覆岩的垮落,破断裂隙向较高层位发展,当工作面推进至一定程度,采空区中部垮落覆岩重新压实后,裂隙密度减小。研究成果对乌东煤矿其他工作面矿压研究具有重要意义。     

“高位-低位”厚硬岩层综放面特厚煤层矿压显现特征研究

基于大同煤田马道头矿井为工程背景,建立了“高位-低位”厚硬岩层综放面物理相似模型,分析了特厚煤层综放面覆岩移动特征,监测了8404工作面矿压显现特征。研究结果表明:工作面推进80、110、155 m时,基本顶、上方中砂岩(低位岩层)、上方粗砂岩(高位岩层)依次发生初次垮落;工作面平均周期来压步距为14.11~16.19 m;支架最大工作阻力基本上低于额定工作阻力的55%;工作面第1次大周期来压步距为140 m,来压可持续10~20 m,动载系数为2.24~2.38;工作面ZF17000/27.5/42D型液压支架未出现压架、立柱收缩等现象,支架选型适用性良好。