大采高综采工作面煤壁稳定性及控制研究

为研究大采高工作面煤壁片帮问题及其控制方法,以甘肃某煤矿大采高综采工作面条件为研究背景,采用数值模拟和力学分析相结合的研究方法,开展大采高煤壁应力、位移分布特征和煤壁片帮控制研究。由数值模拟结果可知煤壁应力集中系数为2.14,煤壁最大位移位于煤壁上部区域,距离底板3.5～4.2 m,确定煤壁片帮高度2.1 m,约0.33倍的采高。通过建立煤壁梯形滑块力学模型,分析煤壁失稳极限平衡时的受力状态,计算得到煤壁护帮强度不小于0.365 MPa。研究成果可为该矿井及相似条件矿井控制煤壁片帮提供理论指导。     

大采高综采工作面煤壁应力及稳定性研究

利用煤壁力学模型,分析工作面前方支承压力与煤层压缩角之间的关系,结合成庄矿4322工作面的实际情况,研究大采高综采工作面煤壁应力,计算得出煤壁上的应力为15.0 MPa,工作面前方支承压力峰值为22.6 MPa,煤壁极限平衡区宽度为16.4 m。利用数值模拟软件FLAC3D,求解工作面回采150 m后煤壁的应力,以验证理论计算结果,通过分析工作面中部和端头煤壁的塑性破环范围,研究4322工作面煤壁稳定性。结果表明:工作面两端头煤壁比中部煤壁容易发生片帮。根据工作面前方支承压力分布规律和煤壁前方塑性区范围,研究大采高综采工作面煤壁片帮机理,提出煤壁片帮防治措施。     

大采高综采工作面煤壁稳定性及控制研究

随着工作面采高的增加,煤壁稳定性降低,更容易发生煤壁片帮现象。本文以马兰矿18506大采高工作面地质条件为工程背景,利用理论计算的方法对煤壁稳定性进行分析研究,根据研究结果提出相应的控制措施,有力保障工作面的安全生产。     

基于煤壁稳定性控制的大采高工作面支架工作阻力确定

针对大采高工作面煤壁片帮严重影响生产的实际,提出了基于煤壁稳定性控制的支架工作阻力确定方法。以8101工作面为背景,构建了煤壁-支架-顶板的力学模型,分析煤壁压力与支架工作阻力的关系;设计了煤壁稳定性控制实验台并进行了三维相似模拟试验,分析了不同支护强度下煤壁破坏情况;数值模拟了不同支护强度下煤壁变形破坏特征。研究结果表明:顶板压力由煤壁和支架共同承担,提高支架工作阻力,煤壁所受压力就会减小,煤壁的稳定性就会增强,支架的工作阻力确定要以煤壁稳定性控制为前提;综合理论分析、相似模拟、数值模拟,得出该工作面支架工作阻力确定为15 000 k N,工程实践表明是可行的。     

大采高炮采工作面煤壁管理技术

淮北矿业集团公司海孜煤矿通过近几年的不断摸索与实践,探索出了一套关于大采高炮采工作面的煤壁管理技术,有效地解决了煤壁片帮、掉顶及职工挂梁操作困难的问题,取得了很好的安全生产效果。     

大采高工作面支架刚度对煤壁稳定性的影响效应研究

大采高开采技术是我国厚煤层开采的主要技术选择之一,大采高工作面一次割煤高度增大,煤壁稳定性降低,煤壁破坏成为制约该类工作面生产潜能释放的关键因素。为提高大采高工作面围岩稳定性,实现厚煤层高效开采,采用理论分析、室内试验和现场实测等综合手段分析了支架刚度对煤壁稳定性的影响。结果表明：大采高工作面存在3种常见煤壁破坏形式：硬煤劈裂式、中硬煤剪切式和软煤塑性流动式;定义煤壁稳定性系数为煤壁极限承载能力与作用在煤壁之上的顶板载荷之差同顶板载荷之比,得到顶板载荷对稳定性系数分布特征的影响;建立顶板冲击力学模型,基于能量原理,提出了作用于煤壁之上的顶板载荷确定方法;分析了支架刚度对煤壁稳定性系数的影响,随着支架刚度的增加,作用于煤壁之上的顶板载荷降低,煤壁稳定性升高,顶板载荷及煤壁稳定性对支架刚度的敏感性逐渐降低;开展不同支架刚度条件下煤壁稳定性相似模拟试验,支架刚度为1.0、1.5、2.0 MN/m的条件下,煤壁极限承载能力分别为17、19、20 kN,煤壁的最大横向变形量分别为40、30、25 mm,煤壁破坏面积分别为0.41、0.32、0.21 m2,试验数据验证了理论分析结果的正确性;最后...     

大采高工作面煤壁片帮深度分析

煤壁片帮是制约大采高综合机械化开采工作面安全高效开采的主要因素之一,为了掌握煤壁片帮规律,利用FLAC。数值模拟软件得到了工作面前方煤壁主应力的分布规律,进而将煤壁简化为压杆。根据压杆理论,分析了完整性较好的煤壁的挠度特征,得出煤壁的最大变形点,即剪切破坏的突破点。给出了煤壁片帮深度的计算公式,并通过现场实测,对该公式...     

水平应力对深部大采高开采煤壁稳定性影响研究

煤壁片帮破坏一直是影响大采高工作面安全生产的一大难题,这一问题在深部开采条件下更加突出,水平应力对煤壁稳定性程度愈加明显。针对这一问题,以某矿1303工作面为背景,采用现场实测、岩石力学试验、数值模拟等手段研究了水平应力对煤壁稳定性的影响。研究结果表明:深部开采条件下,大采高工作面煤壁片帮主要表现为压剪以及拉剪两种破坏形式,且以拉剪形式为主,其原因可能是深部开采地应力比较大,水平应力普遍大于垂直应力;围压越大,卸围压条件下,煤样破坏时的强度越小,对应到工程实际,深部开采条件下水平应力越大,开挖卸荷程度越大,煤壁越容易发生破坏;当水平应力很小时,煤壁片帮程度较轻,随着水平应力的增加,煤壁破坏的深度与破坏面积都明显增加,煤壁水平位移逐渐增大,且最大水平位移发生在煤壁的中上部,受水平应力影响,煤壁破坏前变形很大。     

大采高工作面煤壁片帮机理数值模拟

以赵固一矿15018工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟的方法对12011工作面的煤壁片帮深度机理进行研究和分析,对在支承压力作用下的煤壁片帮形式进行了压杆理论模型分析,得到了在不同采高和采深下煤壁片帮的变化情况,即随工作面采高和采深的增加煤壁片帮也会相应的增大。通过对在不同采高和采深煤壁的垂直位移、水平位移、煤壁塑性区的模拟,分析了大采高煤壁片帮的诱发机理,对于煤壁片帮较严重的大采高工作面的安全生产和支护设计都有一定的指导意义。     

大采高综采工作面煤壁片帮机理及防治技术研究

通过现场实测分析总结了片帮的主要特征,经过分析,得出了影响工作面煤壁片帮的2个主要因素是采高和支架工作阻力,并且模拟了在工作面采高和支架工作阻力下煤壁的片帮情况。最终,提出了防治工作面煤壁片帮的2种措施:高分子化学材料加固和补打木锚杆加固。     

软厚煤层大采高工作面采场覆岩运移规律研究

卧龙湖煤矿8102回采工作面为软厚煤层大采高工作面,采用数值模拟、相似模拟与现场监测相结合的方法对其上覆岩层运移规律进行了分析研究,得出了裂隙带、垮落带高度、裂隙演化及亚关键层破断规律。     

“三软”大采高综采面煤壁稳定性及其控制研究

为有效控制“三软”大采高综采面煤壁稳定性,以淮北矿业集团许疃煤矿7219面为工程背景,实测了“三软”煤层大采高综采面煤壁片帮特征,建立了采场煤壁“楔形”滑动体稳定性分析的力学模型,分析了“楔形”滑动体稳定性的关键影响因素.结果表明:“三软”大采高综采面煤壁片帮以上半部片落的“楔形体”滑落形式为主,“楔形”滑动体稳定系数K与C,Ph,μ呈正比关系,与Wo,θ呈反比关系.通过提高支架初撑力、控制端面冒顶、加固煤壁、用好护帮板以及适当提高工作面推进速度等技术措施,7219面煤壁稳定性得到了有效控制.     

软煤层大采高综采工作面煤壁稳定性研究

通过对压剪式片帮、重力滑落式片帮、横栱形片帮等软煤层大采高工作面煤壁片帮的机理分析,探讨了采高、煤体强度、停采时间、支架初撑力、软弱夹层、工作面推进方向等影响软煤层大采高工作面煤壁片帮的因素,并提出了增强工作面煤壁稳定性的六项技术措施。     

大采高综采面矿压规律与煤壁稳定性研究

针对王庄煤矿3043大采高综采面来压期间煤壁片帮严重的问题,采用现场实测、理论分析研究了该采煤面矿压显现特征与煤壁片帮情况。掌握了采煤面初次来压步距为32.5 m,周期来压步距为17.8 m,动载系数为1.77。分析数据结果表明,煤壁片帮现象与矿压规律相吻合,采煤面中后部片帮更为严重。     

大采高综放工作面煤壁稳定性分析

采用FLAC3D模拟分析了工作面长度、推进速度和俯(仰)斜开采角度对大采高综放工作面煤壁稳定性的影响。模拟结果表明,当工作面长度小于某一范围时,片帮深度和冒顶高度都会随着工作面长度的增加而增加;当工作面长度超过某一范围后,最大片帮深度和最大冒顶高度都不会随工作面长度的增加而增加。工作面推进速度越快,发生片帮和冒顶的概率越小。俯斜开采有利于减小片帮和冒顶,仰斜开采则相反。     

近距离煤层大采高综放开采技术

淮北涡北矿81和82煤是近距离"三软"煤层,其间存在均厚1.54 m塑性大的泥岩夹矸,开采条件复杂.在详细分析了82煤片帮原因与防治机理基础之上,分析得出通过提高支架工作阻力、采用煤壁浅孔动压注水技术是防治煤层片帮的有效措施;通过相似材料模拟试验对端面破坏规律进行了研究.研究结果表明,保持工作面端面顶煤的完整性,及时封闭顶煤是防止端面片帮、冒顶的关键;在工作面回采过程中,形成了较为先进的过断层技术和开采工艺参数.     

软煤层大采高综采煤壁片帮燕尾模型研究

以边坡工程分析方法为基础,建立了软煤层大采高开采面煤壁片帮的燕尾突变模型。通过讨论分析系统稳定性和煤壁的突变失稳过程,得知存在2种失稳情况。通过比较极软煤层不同煤硬条件下释放能量值,结果表明煤壁发生突然破坏失稳伴随着能量大量转化与释放的现象。最后提出了控制煤壁片帮的措施方法,从理论上验证了煤壁片帮现象是一种非线性突变现象,是一个由不同因素影响的复杂过程。     

含硬夹矸大采高仰采综放面煤壁稳定性机理研究

为了分析含硬夹矸对大采高仰采综放面煤壁稳定性的影响,采用理论分析与现场监测相结合的方法,建立了煤壁片帮的力学模型。通过控制变量法,依次变化顶板压力、夹矸层赋存高度以及仰采角度,控制其余变量不变,依据煤壁破坏的安全余量判别准则,观察变量变化对煤壁破坏的影响。结果表明:硬夹矸给上部煤层提供了向上的支撑力以及横向的摩擦力,上部煤壁失稳时,煤层沿着硬夹矸层面产生滑移破坏;安全余量与顶板压力和夹矸层赋存高度呈负的线性变化,安全余量与仰采角度呈三角函数余弦曲线变化,仰采角度越大,煤壁安全余量越小。