大采高综采面破碎顶板稳定性研究

基于FLAC3D数值模拟和现场实测对大采高综采工作面破碎顶板稳定性进行研究,解决大采高综采开采工作面破碎顶板的稳定性问题,完善大采高围岩控制理论,使得大采高在实际应用中能够充分发挥其潜力,取得较好的效果。     

大采高工作面过断层采动应力演化与顶板稳定性研究

运用数值模拟研究了大采高工作面过断层期间围岩应力演化,分析了断层周围应力和工作面前方支承应力随推进的变化;分析了大采高工作面过断层与一般采高工作面过断层、正常回采期间工作面顶板结构特征;分析了过断层期间顶板稳定性,指出了顶板可能发生的失稳类型,提出了注浆加固煤柱来提高顶板稳定性的措施。实践表明:注浆加固后过断层期间煤柱具有较好的承载能力,顶板完整性较好,支架未出现异常的载荷及破坏,能够较好的控制顶板。     

大采高工作面采高的合理确定研究

大采高工作面煤壁片帮是影响安全生产的关键问题之一,随着采高的增加,工作面煤壁前方片帮概率越来越大。通过运用FLAC3D软件模拟分析煤壁前方塑性区及顶板下沉量来选取合理的采高,选择合理的支架参数以增加煤壁顶的支护强度,减小支架和煤壁区域拉应力区的范围,降低煤壁片帮率,达到高产高效的目的。     

复杂围岩环境大采高工作面“R-S-P”系统稳定性研究

文章以羊场湾煤矿大倾角大采高工作面为研究对象,结合大采高工作面赋存环境与地质特征,利用FLAC3D数值模拟软件对6.2m采高开采扰动后工作面上下端头应力场分布与演化规律、上—下运巷顶板覆岩及煤柱应力特征规律及煤柱宏观变形特征等进行模拟分析,结果表明:随着开采扰动区域内顶板覆岩的冒落,"顶板覆岩—支护—煤柱"即"R-S-P"系统的主要力学参数发生变化,应力重新分布且各具特征,工作面与煤柱超前应力峰值及应力降低区范围各不相同。     

大采高工作面破碎围岩注浆加固技术

大采高综采工作面煤壁片帮、顶板漏冒采用传统架设木垛的方法很难处理,也存在极大的安全隐患,煤壁及顶板注浆加固应是发展方向。文章采用现场实测结合FLAC3D数值模拟分析了煤壁片帮机理、煤壁注浆前后片帮破碎情况及支承应力的变化和注浆前后的效果,得出了注浆前后支承压力分布规律,为大采高综采工作面的安全开采提供了技术指导。     

大采高工作面矿压规律特征数值模拟分析

以丁集矿1272(3)工作面为研究对象,采用三维数值模拟软件FLAC3D对大采高工作面矿压显现规律进行分析,研究了不同推进速度下采场围岩的应力与变形破坏特征。模拟结果表明:加快推进速度可以减小顶板下沉量,并且对采场围岩应力产生较好的控制效果。     

大采高工作面初次来压显现规律的数值模拟分析

针对三元王庄煤业大采高课题。对3#煤层及顶板进行了现场钻孔取芯和地质力学特性参数测试。运用FLAC3D进行了数值模拟分析,研究了大采高工作面顶板初次来压的应力分布规律,揭示了大采高工作面采动压力的显现特征。     

大采高工作面支架支护强度确定及其应用研究

随着大采高工作面采高逐步增大,如何控制煤壁稳定性已成为该类工作面安全开采的关键问题,而选择合理的支架已成为解决上述问题的主要途径。文章从工作面支架的支护强度与顶板下沉量、煤壁稳定性三者关系入手,提出了工作面支护强度的确定是大采高工作面支架选择的依据,并提出了王庄矿8101大采高工作面的支护强度应不低于1.2 MPa,以此确定了该工作面的支架应为ZY15000/33/72D型,现场工业性试验表明,该支架可以适应该类工作面的顶板活动规律。     

6.0 m大采高厚硬顶板工作面强矿压特征

针对大采高工作面覆岩顶板运移规律及工作面矿压显现强烈的问题,通过理论推导、UDEC数值模拟与现场调研的方法,分析了小保当煤矿6.0 m大采高厚硬顶板工作面推进过程中煤层顶板覆岩破断形式、垂直应力分布特征及变化规律。研究了小保当一号煤矿112207工作面顶板覆岩压力的分布规律,并通过数值模拟分析得出综采工作面煤壁支撑影响区、顶板离层区、后方压实区的范围。研究结果表明：随着工作面的不断推进,厚硬顶板形成“砌体梁”结构,形成覆岩“F”型悬顶,对煤壁前方产生高应力、大范围的超前支承压力区,通过理论计算结合数值模拟,并综合现场实际观测结果得到：工作面煤壁支撑影响区为工作面前方约70 m内;顶板离层区为工作面后方约50 m内;后方压实区为工作面后方50 m之后;对厚硬顶板综采工作面进行矿压显现分析,研究结果可为矿山安全高效生产提供重要参考。     

王庄煤矿大采高工作面覆岩运移规律研究

大采高综合机械化开采是厚煤层开采的重要趋势。以王庄煤矿8101大采高工作面为研究对象,采用实验室相似材料模拟工作面的推进过程,研究了大采高工作面上覆岩层的移动规律和两带分布,揭示了主关键层破断后形成的三铰拱平衡结构,利用电子经纬仪对不同岩层的位移值进行记录,得出了顶板位移场变化规律。模拟实验结果表明:8101大采高综采工作面垮落带高度为16 m,裂缝带高度为50~55 m,岩层最大下沉高度为6 m。直接顶初次垮落步距为25 m,老顶周期来压步距在10 m左右,实验结果与王庄煤矿现场实践相吻合。     

大采高综采工作面采场应力分布规律研究

以某矿首采工作面为工程背景,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对大采高开采的采场应力分布规律特征进行了研究。通过对不同采高下首采工作面的开采分析,得出了不同采高下采场支承压力的峰值点应力集中系数和影响范围的分布特征。得到了在大采高条件下工作面不断推进时工作面周围岩体的塑形破坏规律。     

大采高工作面采动围岩支护协同运动规律

针对大采高工作面存在的端面冒顶问题，采用数值模拟对俯采、仰采及水平开采三种不同状态下的顶板稳定程度和变化规律进行研究。通过理论研究，分析支架在三种不同开采方式下的阻力分布情况，提出了通过前移液压支架合力作用点的方法，可以提高支架的支护效果，间接增强顶部岩体连续性，控制顶板的拉应力，从而控制顶板冒落。以ZY20000/34/70D型支架为例，分析结果表明：通过调节液压支架的阻力分布，水平开采时，使千斤顶垂直分力处于1000～2000 kN之间；仰采时，使垂直分力处于600～1200 kN之间；俯采时，使垂直分力处于320～640 kN之间运行，可以有效的提高大采高工作面顶板稳定性，保证大采高工作面的安全生产。     

超长大采高工作面矿压特征影响因素分析

采用FLAC3D数值模拟软件模拟了超长大采高俯斜工作面顶板下沉量及工作面超前支承压力分布规律,并在此模型的基础上,通过调整采高、面长、采深,对比分析了超长大采高工作面矿压显现特征与常规工作面的差异.研究结果表明:刘庄矿171301大采高综采工作面超前支承压力影响范围大,达到60 m；顶板最大下沉量随着采深、面长的增大而增大,增大幅度逐渐减小,随着采高的增大而急剧增大；工作面支承压力峰值随着采深的增大而增大,随采高的增大而减小,峰值位置均向煤壁前方发生迁移；工作面面长对支承压力影响不显著,所以在其他条件不变的情况下,增加面长矿压显现变化不大.     

大倾角大采高工作面煤矸互层顶板漏冒规律研究

为了保证大倾角大采高综采工作面在煤矸互层顶板下的安全高效开采,解决工作面频繁发生顶板漏冒的问题。采用物理相似模拟实验与理论分析等方法对大倾角大采高工作面煤矸互层顶板应力分布与演化规律、破坏与漏冒特征进行研究。结果表明：工作面回采时,煤矸互层顶板受压在支架顶梁上方断裂|移架过程中煤矸互层出现离层、台阶下沉等现象,支架支护阻力急剧增大,断裂煤矸层因支架反复支撑作用而挤压破碎|当支架支护作用削弱时,支承应力向工作面前方煤体转移,工作面前方支承压力逐渐增大、应力集中,导致煤矸互层顶板超前断裂、煤壁片帮,破碎煤岩体从支架前方沿煤壁片帮处漏冒。通过理论分析,发现煤矸互层漏冒前,工作面顶板剧烈下沉,提出以控制顶板下沉量的方式来预防煤矸互层架前漏冒,具体防治措施为：带压移架、提高支架支护初撑力、提高煤壁稳定性。     

大采高开采扰动区煤岩应力分布特征

以宁东矿区6.2 m采高工作面开采扰动区内煤岩赋存特征为背景,采用数值模拟和现场监测方法,研究了在破碎围岩环境下,大采高开采扰动区内(主运巷)煤岩应力变化特征。对工作面端头应力以及主运巷煤柱侧应力分布进行了实测分析与总结。     

大倾角大采高工作面底板破坏滑移特征分析

基于目前大倾角煤层大采高开采的研究成果和工程实践,运用理论分析和数值模拟分析对大倾角大采高工作面底板破坏滑移特征进行了分析。研究结果表明,造成大倾角煤层底板破坏滑移的因素有内因和外因,其中主要原因是应力的"二次分布"。大采高工作面底板中下部应力释放的范围大于底板中上部应力释放范围;采高对底板破坏滑移具有一定的影响,即采高越大底板位移和应力变化越大;底板的破坏区分为拉应力破坏区、压应力破坏区和塑性破坏区3个区;描述了大倾角工作面底板破坏滑移的演变规律。     

极软大采高工作面遇断层煤壁稳定性研究

 为研究极软煤层大采高工作面遇断层时煤壁的片帮问题,论文以现场工程实际为背景,分析了断层附近煤壁片帮的机理,指出断层附近的构造应力、煤岩体的物理力学性质变化以及老顶岩层的破断作用是导致煤壁产生剪切滑动破坏甚至横向拉裂破坏的主要原因;运用FLAC3D数值软件对工作面开采至断层附近时煤岩体的受力状况进行了模拟,分析表明工作面距断层越近,煤岩体及顶底板破坏越严重,煤壁的水平位移与端面顶板下沉量越大,煤壁片帮的机率也越大;并提出了在断层附近防治煤壁片帮的主要技术措施。     

浅埋煤层大采高工作面覆岩结构分析及支护设计

针对东圪堵煤矿浅埋深、薄基岩大采高工作面现状,利用3DEC数值模拟软件对该矿上覆岩层结构进行了模拟分析,并对工作面支护进行了合理设计.结果表明:东圪堵煤矿大采高工作面开采过程中,在采高4.0 m、基岩厚度30 m以上时,上覆岩层可形成稳定的承压结构,对工作面开采是有利的;工作面液压支架工作阻力7 400 kN以上时,可以有效控制顶板;大采高工作面支架选型合理,开采过程中顶板未出现台阶下沉现象,基本顶来压时顶板未出现压死支架现象.     

大采高长工作面地表移动变形规律研究

为研究大采高长工作面地表移动变形规律,采用数值模拟、理论分析及现场实测的方法分析大采高工作面长度变化时对地表移动变形规律的影响,得到大采高工作面覆岩压力平衡拱达到极限状态而发生失稳破坏的临界条件和地表移动变形特征参数。研究结果表明：随着工作面长度的加大,在工作面倾向方向上由于覆岩离层导致冒落带高度范围、地表移动变形量、开采影响范围逐渐扩大,地表最大下沉量和最大水平移动量与工作面开采长度呈线性关系。     

大采高工作面破碎围岩注浆加固技术

大采高工作面煤壁片帮顶板漏冒采用传统在支架上架设木垛的方法很难处理,也存在极大的安全隐患,煤壁及顶板注浆加固是解决这种问题的一种很好的方法,文章结合现场实测和运用FLAC3D数值模拟分析软件分析了煤壁注浆前后煤壁片帮破碎情况及支承应力的变化,分析煤壁片帮机理和注浆前后的效果,得出了注浆前后支承压力分布规律,为大采高安全开采提供了技术指导。