急倾斜综放工作面矿压显现规律研究

通过UDEC和FLAG3D数值模拟软件模拟研究了急倾斜煤层综放开采工作面的上覆岩层运移形态和沿工作面倾向垂直应力分布情况,并结合对靖远矿业集团宝积山煤矿704综采工作面的矿压实测资料,分析了急倾斜综放工作面矿压显现规律。结果表明:急倾斜煤层沿工作面倾斜方向上覆岩层运移规律和应力分布呈现出明显的不对称性,工作面上、中、下部支架载荷,周期来压情况都有所不同。     

充填开采工作面矿压显现规律数值模拟分析

 为了研究充填开采工作面矿压显现规律,以新阳矿10203充填开采工作面为试验背景,运用数值模拟软件,对工作面不同推进距离下,沿倾斜和走向方向的受力以及充填体上覆岩层的垂直位移进行了模拟分析。结果表明：与传统垮落法开采相比,充填开采来压步距增大,矿压显现缓和;采后及时充填可降低顶板下沉量。     

综采放顶煤工作面相似模拟研究

综采放顶煤工作面上覆岩层的破坏和冒落是一个复杂的力学过程。用相似材料模拟试验法,对放顶煤开采上覆岩层运动和矿压显现规律进行研究,得出了上覆岩层运动特点和工作支承压力分布规律,并对顶煤破碎与支承压力的关系进行了分析,为工作面矿压控制参数选择提供了依据。     

弱黏结顶板厚煤层综放开采覆岩移动及 矿压控制研究

弱黏结厚煤层综放开采过程中,覆岩变形垮落及矿压显现特征对其安全高效开采具有重要的影响。在构建弱黏结顶板综放工作面散体拱结构模型的基础上,分析了综放工作面覆岩结构动态演化机制,给出了弱黏结顶板综放工作面支架工作阻力计算方法;并运用相似模拟和数值模拟等方法分析了弱黏结顶板厚煤层综放开采采场围岩变形破坏及应力分布演化特征,提出了覆岩散体拱结构的拉伸-压缩复合失稳、剪切失稳等失稳模式。工程实践表明,优化采放工艺能改善顶板受力环境,有效控制顶板变形破坏过程,降低矿压显现对工作面开采的影响。     

薄基岩工作面开采覆岩运移规律

为探索具有浅埋薄基岩特征的神府矿区某矿1201工作面上覆岩层运移规律,结合理论分析和数值模拟,对不同厚度基岩下开采上覆岩层运移规律进行了研究。在对薄基岩进行回转变形和垮落失稳分析后,开展了垮落特征数值模拟,并通过现场工程实践验证了理论分析和数值模拟的可靠性。结果表明,基岩厚度小于10 m时,上覆岩层随采随落,将引起工作面压架事故;基岩厚度大于20 m时,上覆岩层可形成稳定的铰接结构,保证了上覆岩层的稳定,确定工作面可安全开采的最小基岩厚度为20 m。     

司马矿井厚表土薄基岩开采上覆岩层矿压运动规律研究

为解决司马矿井厚表土薄基岩开采问题,采用数值模拟、现场观测的方法对薄基岩开采上覆岩层矿压运动规律进行了研究。结果表明,基岩较薄条件下,老顶来压断裂步距小,工作面前方支承压力分布范围为15m,支承压力峰值点在工作面前方5～15m范围内,比厚基岩工作面小,但工作面矿压显现明显;当粘土厚度40m、基岩厚度20m时两者可形成较为稳定的结构;可通过降低采高来保证薄基岩工作面的安全开采。结论在现场1101工作面的开采试验中得到了验证。     

近距煤层合层综放工作面矿压显现规律研究

针对近距煤层合层综放开采覆岩移动破坏与矿压显现规律等问题,以涡北煤矿842首采综放工作面为工程背景,采用相似模拟试验和数值分析手段对工作面开采过程进行研究。结果表明：相似模拟试验下覆岩冒落带高度为38 m,开切眼附近裂隙带的高度为103.8 m,停采线附近裂隙带的高度为95.4 m,基本顶初次来压步距为28 m,周期来压步距为17.5 m。由数值分析得到采场围岩位移场与应力场的变化颇为相似,分析采场前方支承压力分布特征与相似模拟试验的结果相吻合。研究结果可为近距煤层合层综放工作面煤柱宽度、工作面支护参数设计提供技术指导。     

庞庞塔矿综放面覆岩破坏特征与矿压显现规律

综放开采一次性采出煤层较厚、覆岩破坏程度剧烈、矿压显现规律复杂.采用数值模拟发现,工作面不断开采导致基本顶及上覆岩层出现周期性破断现象,随着开挖范围的增大,其影响范围逐渐扩展至工作面前方覆岩,造成工作面来压剧烈.现场实测表面,处于工作面中下部矿压显现相对严重,工作面中部周期来压步距最大,影响范围最大,工作面下部支架工作阻力最大,动载系数最大.     

特厚煤层综放开采应力场的数值模拟研究

为掌握综放工作面开采过程中矿山压力显现规律,应用FLAC数值模拟软件对塔山矿特厚煤层综放开采应力场进行了数值模拟研究,得出了开采影响下的采场应力分布规律,并与微地震监测结果进行了对比,得到了岩层受采动影响下的应力分布情况与岩层运动规律。     

综放开采超前平巷中奇异矿压显现规律

针对兴隆庄煤矿一采区1303综放工作面超前平巷发生奇异压力的现象,采用关键层理论对在采动过程中的上覆岩层运动规律进行了详细的力学分析,研究了它们的运动特征、破断步距、断裂位置、断裂方式以及对工作面及其超前平巷的来压规律,对比分析了该工作面矿压实测数据与理论研究成果.结果表明,1#顶板岩层对工作面及超前平巷压力影响都很小,2#顶板岩层主要影响工作面矿压显现,而对超前平巷影响较小,3#顶板岩层对工作面压力影响较小而对超前平巷的矿压显现有较大的影响.放顶煤开采增大了3#顶板的运动空间,超前平巷的矿压显现具有周期性.1303综放工作面超前平巷发生的奇异压力现象是3#顶板和2#顶板岩层共同来压作用的结果.     

特厚煤层大采高开采覆岩运动与矿压显现特征分析

为更深入了解特厚煤层大采高开采覆岩运动与矿压显现特征,采用数值模拟以及现场矿压监测方法,分析了大柳塔煤矿大采高开采覆岩移动、矿压显现以及支架工作阻力特征。结果表明:支架顶梁应力振幅可用于判断采场支架来压状态和覆岩破断剧烈程度;工作面推进50 m处基本顶小范围分层破坏;爆破预裂使基本顶形成不对称拱结构,拱结构破坏使基本顶岩层内水平应力减小,垂直应力升高,形成工作面初次来压,来压步距88 m;基本顶上部铰接结构使基本顶岩层内水平应力升高,垂直应力降低,下部悬臂结构破断导致第2次来压,来压步距25 m;铰接结构破坏使基本顶岩层内水平应力和垂直应力均升高导致第3次来压,来压步距20 m;基本顶拱结构和铰接结构失稳引起来压强烈,覆岩破断延伸至地表。     

沟谷区域浅埋厚煤层开采应力场分布及矿压显现特征

针对沟谷区域浅埋厚煤层开采工作面易发生动载矿压灾害的情况,采用数值模拟、理论分析与现场实测相结合,分析了沟谷地形下煤岩层原岩应力场分布特征与煤层开采期间覆岩应力场、位移场及工作面矿压显现规律。研究表明:沟谷地形对煤岩层原岩应力场的影响程度随煤岩层埋深的增大而减小,根据其对下覆煤岩层原岩应力场的影响程度的变化,可将沟谷地形下不同深度范围煤岩层分为显著影响区、影响减弱区和无影响区;工作面推进方向与沟谷沟底走向之间可分为平行、垂直和斜交3种情况,不同情况下工作面开采围岩应力场、位移场分布特征的不同,是引起工作面矿压显现差异化的根本原因。通过对沟谷地形下工作面矿压显现特征及支架承载特性的实测分析,对易出现动载矿压的情况进行了分类。     

大采高综采工作面矿压显现规律数值模拟研究

大采高工作面矿压显现特点是设备选型的重要依据。以三元煤矿2301大采高综采工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟相结合的方法,研究了2301大采高综采工作面顶板运移规律及矿压显现特点。理论计算和数值模拟表明,大采高综采工作面基本顶破断时可形成明显的砌体梁结构;上覆岩层中6 m厚的砂岩对其他岩层的运动起主导作用,为工作面关键层。研究也得到了工作面超前支承压力影响的范围及峰值点位置。研究结果对于三元煤矿大采高综采工作面的安全高效生产具有较高的理论意义和实践价值。     

沟壑地貌下综放开采覆岩破断特征研究

针对沟壑地貌下综放开采工作面矿压显现强烈、来压规律异常的现象,论文以某矿12309工作面经过沟壑地貌下的推进过程为工程背景,综合采用数值模拟和相似模拟的研究方法,分析了工作面推进过程中的覆岩运移和破断特征以及塑性区演化规律,揭示了沟壑地貌对综放开采矿压显现的影响机理。研究结果表明：主关键层的破断将引起基岩和黄土层之间的离层,使得裂隙贯通至地表形成裂缝,此时沟壑地貌的地表不均布载荷易于和采动应力相互影响,造成工作面覆岩和黄土层上坡段区域出现向采空区回转的趋势,导致综放工作面矿压显现异常剧烈;同时相似模拟结果量化了12309工作面基本顶初次破断步距为35 m,周期来压步距介于23~34 m。数值模拟分析了工作面覆岩塑性区演化规律,与相似模拟结果相互吻合。该研究结论可为相似条件下的工作面推进规划提供借鉴。     

慈林山矿上覆采空区积水煤层开采突水危险性评价

为确定慈林山矿9号煤层开采是否会引起上方3号煤采空区积水涌入工作面,采用经验公式及数值模拟研究手段,预计原始条件9号煤开采引起覆岩导水裂缝带发育高度范围为65.96～69.6 m,采用井下俯孔压水试验法实测得到3号煤层底板破坏深度不小于21 m,3号煤和5号煤层间岩层平均厚度88.02 m,层间岩层厚度略小于9号煤层导水裂缝带与3号煤底板破坏带深度之和,因此,9号煤回采可能会导致上方3号煤采空区积水涌入工作面,9101首采工作面开采前需对上覆采空区水害进行疏放。     

富水覆岩长壁综放开采矿压显现规律研究

为了进一步研究富水覆岩长壁综放工作面推进过程中的矿压显现机理,以大佛寺煤矿40301工作面为工程背景,采用相似模拟的方法,研究工作面推进过程中的矿压显现规律,并掌握上覆岩层在工作面推进过程中变形破断和裂隙发展规律。研究表明,综放工作面上覆岩层矿压显现明显,基本顶初次来压和周期来压步距分别为63~72 m和27~33 m,在工作面的推进过程中,上覆岩层的裂隙发展会波及洛河组砂岩,可能会对采空区和工作面产生一定程度的危害。研究结果可为大佛寺煤矿综放开采提供理论依据,对同类地质条件下的综放开采有一定的借鉴意义。     

万杰煤业复采工作面矿压显现分析及采面支护强度确定研究

为了掌握万杰煤业2号煤复采工作面回采期间矿压显现规律,并为复采工作面液压支架选择提供一定指导,采用相似模拟、理论分析以及数值模拟技术对复采工作面矿压显现情况进行分析。结果表明:2号煤层复采工作面来压主控岩层为煤层上覆8.05 m厚的泥岩;采用理论分析计算得到煤层复采工作面初次来压步距在29.95～36.69 m、周期来压步距在14.98 m;数值模拟表明控顶距为4.0 m、支架宽度为1.5 m时,液压支架初撑力1 221 k N/架、工作阻力为2 700 k N/架可满足采面生产需要。     

大采高工作面覆岩运移规律及矿压显现特征特殊性研究

针对大采高工作面矿压控制难题,利用相似模拟材料对覆岩运移过程中矿压显现特征特殊性进行研究。试验结果表明,大采高工作面初次来压步距可达到90 m,在开采初期周期来压步距较稳定,强度较小;工作面推进190 m之后,周期来压步距及强度离散性较大,易发生强矿压显现事故;工作面的超前支承压力峰值可达到40 kN,与覆岩垮落厚度呈线性正相关关系。     

大倾角煤层变角度综放工作面开采覆岩运移规律

大倾角煤层变角度综放工作面受倾角变化的影响,覆岩运移、矿压显现规律更为复杂。针对枣泉煤矿大倾角煤层120210变角度工作面综放开采条件,采用物理相似模拟实验和现场监测方法,对比研究了大倾角煤层变角度工作面和单一角度工作面综放开采覆岩运移规律。研究表明:120210工作面受不同倾角的影响,覆岩运移规律较单一角度工作面差异大,上部区域倾角26°,覆岩运移特征表现出倾斜煤层开采的特征,基本顶以"悬臂梁"结构形式发生破断运动,顶板平均压力23.7 MPa,分布均匀;下部区域倾角44°,覆岩运移特征表现为大倾角煤层开采特征,顶板垮落的矸石沿倾斜滑移充填采空区,顶板平均压力29.5 MPa,分布不均、变化范围大;中部区域过渡段覆岩运移既有倾斜煤层又有大倾角煤层开采特征,顶板平均压力27.15 MPa,分布较均匀,是两者转换的关键区域。根据工作面不同倾角区域覆岩运移、矿压显现特征提出大倾角煤层变角度综放工作面开采围岩控制原则,并依据此原则提出工作面分区域顶煤放出量控制方法。     

巨厚岩浆岩下充填开采的动力灾害控制

工作面上覆硬厚岩浆岩大范围运移可能诱发冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害,且易导致地表突然下沉。以某煤矿首采工作面为背景,对巨厚岩浆岩下垮落法与充填法开采进行了离散元数值模拟,分析了充填开采对岩浆岩运移与采动应力的控制效果。研究表明：垮落法开采时,岩浆岩初次运动前支承压力迅速增加,最大峰值达到45.97 MPa,易引起冲击地压等动力灾害;初次运动后上部岩层发生同步运移,下沉速度显著增大,最大下沉量达1.21 m。充填法开采时,支承压力变化不大,最大峰值为25.88 MPa;与垮落法相同推进步距时,岩浆岩上覆岩层下沉量仅为0.044 4 m。充填法开采有效降低了围岩应力和地表下沉,降低了动力灾害的危险程度。