综采工作面覆岩应力分布及运移规律分析

分析了综采工作面覆岩应力分布及运移规律,主要研究了不同工作面推进距离下上部覆岩的应力分布及上覆岩层运移规律。研究得出:随着工作面推进,产生的集中应力逐渐向煤层底板和前方扩展,支承压力的峰值点位置先增加后逐渐稳定,工作面上覆岩层逐渐垮落,垂直位移和水平位移逐渐增加,上覆岩层围岩运动的影响范围也逐渐增大。     

工作面推进速率对矿压显现规律影响研究

为了研究工作面推进速率对矿压显现规律的影响，分析了工作面推进速率影响因素，利用层次分析法研究了工作面推进速率的影响因素，研究得出:顶板活动、矿山压力显现、刮板输送机性能、采煤机性能、瓦斯排放、自燃发火的影响权重值为0.242 9，0.264 6，0.104 1，0.104 1，0.174 1，0.110 2；矿山压力显现对工作面影响最大；采用FLAC^3D数值模拟软件，研究了在不同工作面推进速率下围岩塑性区、应力场和位移场的分布，得出:随着工作面推进速率的增加，煤壁前方发生剪切破坏和拉伸破坏范围逐渐降低、工作面超前支撑压力逐渐靠近煤壁，并且峰值逐渐增大，应力系数也逐渐增大、煤壁破坏程度减少，致使煤壁的水平位移量减小。     

综放工作面煤壁片帮原因分析与综合治理

1煤壁片帮原因分析 如图1所示,老顶在工作面前方以煤壁为支点向采空区方向悬空,并逐渐冒落在采空区已垮落的直接顶矸石上,随着远离工作面而逐渐压实,在采空区深处形成一个后方支承压力区(距工作面约40.6m,K值为1.0～1.3),在近工作面的采空区上方形成了压力拱,工作面及部分采空区处于应力降低区,俗称"免压带".     

综采工作面收尾技术研究与应用

陈四楼煤矿于1997年投产,随开采年限的增加矿井开采深度逐渐增加,综采工作面回采条件日益复杂,综采工作面布置受地质构造影响越来越大,致使小储量的综采工作面出现次数和综采工作面搬家次数逐渐增多,综采工作面收尾越发频繁。采取合适的综采工作面收尾方法,对提高综采工作面收尾速度、确保综采工作面收尾安全起到至关重要的作用,对确保综采工作面安全、高效回撤起到至关重要作用,对缓解矿井采掘接替紧张也起到一定作用。介绍了陈四楼煤矿2802综采工作面地质条件、主要生产系统及设备布置,通过对比、分析,总结和说明了综采工作面收尾上网上绳阶段及扩通道阶段采用的两种不同方法的优缺点,为今后综采工作面收尾方法的选取提供了理论和实践依据。     

不同推进方式下断层工作面围岩应力演化研究

基于正断层采用FLAC~(3D)研究了上下盘向断层不同推进方式开采下断层影响区工作面围岩应力演化规律,结果表明:上盘开采时工作面前方煤体垂直支撑应力峰值大于下盘工作面,不论是上盘向断层推进开采还是下盘向断层推进开采,随着工作面逐渐接近断层,断层前方煤体的垂直支撑应力先增大后减小,主要是因为煤柱较宽时能够承载工作面前方的垂直支撑应力叠加,但是当煤柱宽度减小到一定程度时,煤柱发生整体塑性破坏使得承载能力降低,同时随着工作面逐渐向断层推进,工作面端头两侧煤体的垂直支撑应力逐渐增大,成为主要承载区。     

镇城底矿不规则工作面面长渐变壁式开采技术

以镇城底煤矿不规则边角工作面开采为工程背景,提出了不规则工作面面长渐变壁式开采技术,并对工作面逐渐收缩的回采技术与工作面逐渐加宽回采技术进行了研究和实践,保证了镇城底煤矿不规则边角煤炭资源的安全高效回收,减少了矿井煤炭资源浪费,提高了煤炭回采率。     

大倾角煤层长壁开采覆岩走向受载与破坏特征

对围岩的有效控制是大倾角煤层长壁工作面安全高效开采的关键,以2130煤矿25221大倾角综采工作面为研究背景,采用"理论分析+模拟实验+现场监测"相结合的研究方法,在对工作面矿压显现规律及其成因综合厘定与分析的基础上,通过构建采空区矸石充填模型和顶板走向力学模型,系统研究了采空区矸石的非均匀充填特征及其非均衡约束下工作面倾向不同区域顶板沿走向岩体结构的受载与失稳特征。结果显示,采空区矸石充填特征在工作面走向和倾向均呈现出非均匀性,在工作面倾向中上部区域支架后方采空区底板上易形成倒三角自由面,且其非均匀性随着煤层倾角、采高和工作面长度的增大而增大。在垮落矸石非均衡约束效应影响下,顶板的受载与变形破坏特征不仅在工作面倾向具有明显的非对称特性,倾向不同区域顶板沿走向的受载与变形破坏特征及其所形成围岩结构的基本形态之间亦存在显著差异。沿工作面倾向自下而上,受采空区矸石充填量与密实程度逐渐减小、矸石与支架间距离逐渐增大的影响,采空区充填矸石对工作面围岩稳定的贡献度逐渐减弱,围岩的运移空间、频次和幅度等逐渐增大,围岩结构的稳定性逐渐减弱,支架的受载量及其变化幅度逐渐增大,"支架-围岩"系统的稳定性...     

综放工作面采空区自然发火数值模拟研究

为研究阳煤五矿综放工作面采空区停采状态下的自然发火规律,建立相关的数学模型,对自然发火工作面采空区进行数值模拟,得到了采空区各场的分布规律。模拟结果显示,自然发火工作面采空区压力场在进风侧最大,沿工作面长度逐渐减小;高氧浓度区域主要集中在工作面的进风段,沿着采空区深度逐渐减小;气体温度在回风侧进入采空区深部处为高温区域,工作面采空区自然发火的可能性最高。     

U型通风工作面采空区瓦斯运移规律研究

以赵家坝煤矿1944工作面为研究对象,采用Fluent软件对工作面采空区瓦斯运移规律进行了研究。研究结果表明:采空区由近及远瓦斯浓度逐渐增大,距工作面一定距离后趋于稳定;在采空区距工作面50~70 m处存在层流与紊流的混合边界;从进风巷到回风巷方向瓦斯浓度逐渐增大。随着进风巷入口风速的增大,采空区高浓度瓦斯区域向深部推移,工作面上隅角瓦斯浓度下降。随着工作面推进长度的增加,过渡风速带向后移,工作面上隅角瓦斯浓度增大。     

大采高综采面坚硬顶板破断特征相似模拟研究

为保障神农煤业15102工作面安全高效回采,采用相似模拟的方法,研究了大采高综采面坚硬顶板破断特征。研究表明,工作面推采初期,低位岩层逐渐出现离层,垮落岩块充实采空区,随着工作面推辞,低位岩层层间裂隙逐渐闭合,高位覆岩出现层状垮落,工作面推采结束后,在工作面端头形成传递岩梁结构,研究成果为工作面开采工艺和支架选型提供参考。     

高位硬厚关键层下开采环境对采动应力分布影响特征研究

上覆高位硬厚关键层下开采,采动应力会异常集中。采用数值模拟的方法,研究了上覆硬厚关键层条件下采动应力演化规律,并分析了开采环境对采动应力的影响。研究表明:随工作面回采距离不断增加,工作面前方支承压力不断增长,但增速逐渐放缓,破断后工作面支承压力迅速降低。工作面边界条件和硬厚关键层厚度对采动应力的影响作用较为明显,表现为随相邻采空区数目的增加,破断前应力峰值逐渐增加,破断后应力逐渐降低;随硬厚关键层厚度的增加,工作面前方支承压力峰值逐渐减小,破断后支承压力峰值降低幅度逐渐增加。研究结果可为高位硬厚岩层下开采时冲击地压的预测与防治工作提供一定的理论基础,对于保证工作面的安全生产具有一定的指导意义。     

深埋煤层孤岛工作面煤柱对冲击危险性的影响分析

以某矿4^-2205孤岛工作面为研究对象,结合工作面采掘实际情况,采用理论分析、数值模拟等方法,分析该工作面冲击危险性的影响因素及煤柱失稳机理,研究孤岛工作面回采过程中的煤柱应力变化及其对冲击危险性的影响。研究表明,4^-2205孤岛工作面回采过程中区段煤柱宽度逐渐减小,煤柱应力集中程度逐渐增加,破坏程度升高,煤柱逐渐由稳定状态向塑性不稳定状态变化,冲击危险性亦升高;4^-2205工作面回采至相邻采空区切眼前后位置以及顶板初次来压、周期来压及工作面“见方”时,覆岩运移破坏严重。     

复杂条件下综采工作面顺拉回采关键技术分析

随开采年限的增加矿井开采深度逐渐增加,采煤工作面回采条件日益复杂,采掘接替紧张的问题逐渐凸显。采取提高采煤工作面单产、降低巷道掘进率的回采方法已经成为缓解矿井采掘接替紧张的主要方法。分析了陈四楼煤矿21011综采顺拉工作面地质条件、巷道布置、主要生产系统及回采期间的主要影响因素,总结了复杂条件下综采工作面顺拉回采过程中需解决的主要问题和解决问题的方法,为类似条件综采工作面顺拉回采积累了宝贵经验。     

断层下盘一侧采空工作面采动应力分布及其演化规律

以赵楼煤矿断层下盘一侧采空的11303(东)工作面地质条件为背景,采用FLAC~(3D)软件模拟分析了断层下盘工作面背向断层推进时,断层煤柱应力、工作面中部及采空侧端头超前支承应力演化规律。研究表明:工作面推进小于120 m时,断层煤柱应力集中程度逐渐增大,随工作面继续推进,断层煤柱集中应力变化不大。工作面推进小于80 m时,工作面中部超前支承应力峰值逐渐增大,而超过80 m后应力峰值变化不大。工作面采空侧端头受采动及相邻采空区影响,超前支承应力远大于实体煤侧,且在推进170 m时支承应力峰值达到最大。     

高产高效矿井工作面瓦斯涌出量与生产能力的关系分析

为给高产高效矿井工作面瓦斯防治提供科学依据,针对神华神东保德煤矿工作面瓦斯涌出量和生产能力的实际情况,对实测数据进行了线性、指数、乘幂、对数及多项式拟合分析,得出工作面瓦斯涌出量与生产能力(日产量)的函数关系,结果表明:多项式拟合的函数相关系数R2最大,其值为0.836 9,其拟合趋势线最接近现场实际。对多项式拟合曲线进行分析得出工作面生产能力由0升至约21 540 t/d时,瓦斯涌出量逐渐增大;而当生产能力再由约21 540 t/d逐渐增大时候,瓦斯涌出量则逐渐减少;当工作面生产能力一定时,通过拟合的函数可预测相应的工作面瓦斯涌出量,为制定工作面通风参数以及防治上隅角瓦斯超限提供了依据。     

麻家梁矿近距离煤层开采工作面漏风规律研究

针对近距离煤层开采过程中采空区漏风通道、漏风规律复杂的难题,以麻家梁矿14201综放工作面为研究对象,详细介绍了近距离煤层开采时采空区漏风影响因素,并通过布置测点对14201工作面漏风规律进行分析研究,监测数据表明,工作面区域通风量随工作面风流的流向逐渐降低,工作面区域漏风量随工作面风流的流向逐渐增加,距离胶带顺槽50~75m的范围为工作面通风量最小,漏风量最大的区域,该区域升温煤层氧化升温速度快、自燃危险性高,是14201工作面在生产期间防灭火的重点区域。     

临涣矿Ⅱ826工作面旋转开采支护技术

在工作面进行旋转开采的过程中,工作面长度逐渐变长,工作面需要增加支护方案。为了保证工作面安全高效的进行旋采,针对该工作面的地质条件及开采条件,对工作面增加的支护方案进行了支护设计。经现场应用验证,所设计的支护参数是合理的,能够有效地控制顶板,支护效果良好。     

大佛寺煤矿40108综采工作面瓦斯涌出规律及影响因素分析

为了合理地确定高抽巷的布置和抽采参数,通过束管监测,研究了40108综采工作面和采空区瓦斯浓度分布规律以及影响工作面瓦斯涌出的关键因素。研究结果表明:工作面沿倾向从进风巷到回风巷瓦斯浓度逐渐增大,采空区距工作面33~38 m范围内,瓦斯浓度逐渐增大到5%,到采空区深部,瓦斯浓度趋于稳定。综采工作面绝对瓦斯涌出量随产量和推进速度的增加而增大,而当工作面推进速度超过一定值时,有所下降;相对瓦斯涌出量随着产量和推进速度的增大而呈负指数规律衰减。     

急倾斜矿山综采分段充填工作面底板破坏机理研究

以豫西某煤矿工作面为背景,对急倾斜煤矿综采分段充填工作面底板受力和支承压力分布进行了分析,并借助FLAC3D有限元差分软件对煤层开挖引起分段充填工作面底板的应力分布、位移变化和塑性区扩展情况进行模拟分析,研究了急倾斜矿山综采分段充填工作面底板破坏机理。研究表明:采空区充填体可以对直接顶起到支撑作用,并对底板的滑移变形起到控制作用;随着工作面开挖深度的增加,急倾斜矿山综采分段充填工作面底板中部和中部偏下的位置最容易发生破坏;工作面塑性区域集中在底板中下部,且随着煤层开挖工作面的加深,底板塑性区的深度和范围均逐渐增加,地层受煤层开采的影响区域也逐渐扩大。     

综合防灭火技术在下分层综放工作面中的应用

针对下沟矿ZF1801综放工作面回采过程中出现上下分层CO含量逐渐增高现象,为了保证工作面的安全顺利回采,对工作面研究采取束管监测、注氮、灌浆、液态CO_2等一系列综合防灭火措施,使得工作面CO含量得到有效控制,从而保证了工作面安全回采、回撤。