深部无预掘通道停采空间顶板破裂特征北大核心

针对深部无预掘通道停采回撤空间冒顶及撤架事故,分析了停采空间直接顶与基本顶最危险的破裂形态。研究表明:扩帮与撤架对停采空间顶板产生持续扰动影响;强荷载下,直接顶呈现分区渐进破裂形态;中心区颈缩段贯穿后,直接顶极易形成块体滑冒结构;随支架不断回撤,基本顶易形成侧向回转结构而引发支架失稳;利用"小通道+掩护支架+间替抽撤"的撤架方式,可以限制顶板破裂。     

综放工作面停采段围岩超前注浆加固技术研究

为防止工作面回采至停采线撤架过程中发生顶板事故,保证生产的安全顺利进行,根据工作面实际地质情况,对五阳煤矿7608综放工作面停采线附近顶板破碎区域进行超前预注浆加固,确保撤架通道顶板及两帮围岩稳定。经工业性试验表明,撤架通道顶板及两帮围岩得到了有效控制,工作面撤架期间未发生冒顶片帮事故,该技术维护了支架回撤通道顶板和煤壁的稳定,保证了支架的安全快速回撤。     

大采高综采采场顶板结构特征与支架合理承载

为确定大采高综采支架合理工作阻力,采用理论分析与现场实测相结合的方法,研究了大采高综采采场顶板结构特征与支架合理承载。根据直接顶中厚硬岩层对覆岩垮落具有重要影响的特点,提出了直接顶关键层的概念与判别方法,依据是否存在直接顶关键层对直接顶分类并计算支架工作阻力。结果表明:Ⅰ类无直接顶关键层条件下,基本顶破断形成单层的"砌体梁"结构,其采场支架工作阻力可按6~8倍采高的岩柱重量计算;Ⅱ类有直接顶关键层条件下,顶板形成由直接顶关键层与基本顶破断组成的双层"悬臂梁-砌体梁"结构,其采场支架工作阻力的计算需考虑直接顶关键层厚度、强度与层位的影响,直接顶关键层强度越大、厚度越大、层位越低,采场所需支架工作阻力越大。上述研究成果在典型条件大采高综采支架工作阻力确定中得到成功应用。     

综采工作面采煤机沿顶末采施工技术应用

针对寺河矿W3308综采工作面因地质构造影响,辅运巷存在几处高冒区,对应的支架范围顶板跨度达到6～6.5 m,工作面停采线煤层底板坡度从机头的约1°～2°到122号架至机尾受正断层影响,坡度增大至5°～6°,导致顶板破碎、片帮大与顶煤留不住,为此,提出沿顶板推进末采工艺。工作面距停采线50 m时逐渐上抬煤层底板,通过留底煤降低工作面采高,沿煤层顶板向前推进,距停采线30 m时,工作面采高降至5 m左右,上网前采高降至4.7 m左右。现场应用结果表明,使用沿顶板推进末采工艺,整个末采时间不超过3 d。工作面顶板控制平整,支架接顶支撑有效;末采过程中未进行任何化学浆及水泥浆的注浆施工。因使用沿顶推进进行末采,具备使用采煤机施工撤架通道的要求,整个撤架通道高度均在4.0～4.5 m以下,安全高效,同时减少撤架用板梁等生产成本消耗。     

基于全断面掩护下协同快速撤架技术研究与应用

针对"三软"易自燃厚煤层条件下综放工作面回撤期间面临的顶底板松软、支护难度大、煤层自燃发火期短、工期紧等难题,基于回撤工作面"短砌体梁"力学结构模型、从理论上分析了防止回撤空间出现"三角区"的最小支护阻力为13541.07kN,提出全断面掩护撤除支架法统一回撤断面的支护形式与支护强度;采用液压驱动的架前撤架装置代替电机绞车牵引支架,形成"架前撤架装置+铲板式支架搬运车+框架式支架搬运车"协同撤架作业模式,提高了回撤空间顶板支护机械化程度与作业安全性,实现快速回撤、减人提效。     

大采高采场覆岩破断演化过程及支架阻力的确定

基于煤岩体"强度参数-应力环境-节理弱面"破坏控制条件研究了大采高采场覆岩变形破断特征,并通过室内试验再现采动引起覆岩破断后运动演化过程,最后根据顶板结构形态对支架工作阻力确定方法进行了理论分析。研究表明:覆岩薄弱岩层冒落取决于层间离层裂隙的发育范围,基本顶表现出固支梁变形破坏特征,断裂线位置则取决于剪切错动裂隙的发育范围;软弱岩层中受拉应力区贯通分布,坚硬岩层中呈孤岛式分布,分布形态同离层和剪切错动裂隙的发育范围相关;层间拉伸张开型裂缝则呈小范围正梯形滞后工作面发育,剪切闭合型裂缝呈大范围倒梯形超前工作面发育;大采高采场下位基本顶破断后形成单关键块结构,更高位基本顶可形成静定三铰拱结构,采场顶板控制关键为前者的稳定性;以单关键块结构形成条件为基础给出直接顶范围确定方法,基于能量守恒原理、直接顶性质提出顶板压力确定公式,直接顶力学参数对其影响程度依次为:黏聚力塑性模量内摩擦角。     

采空区下近距离煤层综采工作面支架载荷分析

基于采空区下近距离煤层采高和顶板岩层结构,按照支架的力源将采空区下近距离煤层开采时顶板分为"直接顶岩层+垮落带岩层"、"直接顶岩层+垮落带岩层+裂隙带岩层"、"直接顶岩层+基本顶岩层+垮落带岩层"、"直接顶岩层+基本顶岩层+垮落带岩层+裂隙带岩层"4种类型。针对不同类型顶板结构,运用相应的力学模型分析其支架-围岩关系,计算采空区下近距离煤层工作面载荷,确定支架的工作阻力,给出定量的计算公式。     

综放面末采顶板分期控制及支架回撤技术

程庄煤矿15104综放工作面顶板易失稳、维护难度大,严重威胁支架安全高效回撤。针对该矿实际情况,提出了末采—回撤2阶段的顶板分期控制技术方案和"首架掩护、顺序撤架"的撤架工艺。研究结果表明:顶板铺设金属网,同时辅以木梁、木垛、锚网索和单体柱等联合控顶加强措施提高了撤架通道围岩的稳定性,有效控制了撤架期间顶板下沉,保障了撤架空间顶板的安全;取得了良好的控制效果和显著的经济社会效益,实现了安全、高效、低劳动强度、低耗回撤。     

软弱煤层大采高工作面即时回撤技术

针对试验工作面末采期间断层构造复杂、预掘回撤通道贯通对接困难、顶板管理难度大等不利因素,采用即时撤架通道的回撤方案。经过末采期间顶板运移与矿压显现特征的实测分析,选定了合理的停采位置。采用理论分析与计算机模拟分析,制定了撤架通道支护方案。工业性试验表明,与预掘撤架通道相比,即时撤架通道施工周期缩短14 d左右,节约工数262人次;并且撤架通道一次成形,变形量小,不需要二次维护。     

特厚煤层复杂地质条件下工作面停采顶板支护技术

为了解决虎龙沟矿特厚煤层工作面停采期间,由于构造发育、煤岩层起伏变化,工作面顶板破碎、煤壁片帮严重、空顶面积大、易产生冒顶的问题,采用注浆加固提高了围岩整体性,并通过"锚杆+锚索+堆锚索+预应力梁+金属网+木垛"组合支护控制工作面顶板,及两顺槽顶板补强的方法,保证了工作面停采期间顶板的安全稳定,为工作面安全撤架提供了保障。