大倾角煤层开采围岩的力学行为研究

针对大倾角工作面上覆岩层运动和破坏特征、支承压力分布规律及其对开采的影响,以走向长壁大倾角综采工作面为工程背景,采用现场实测、理论建模及数值模拟等方法,研究了大倾角煤层开采顶板岩层的断裂机制,以及大倾角煤层煤壁前方和采空区倾向的最大应力集中系数、支承压力塑性区范围、顶板的来压步距、顶底板的位移量等特征。在获得大倾角煤层开采矿压特征基础上,提出工作面支架稳定性、设备防滑以及来压期间采场围岩的控制技术。对减少煤矿顶板事故、提高大倾角煤层开采的安全性具有一定的指导意义。     

大倾角煤层开采围岩空间非对称结构特征分析

基于目前大倾角煤层开采研究成果和工程实践,结合理论分析、相似材料模拟实验、多元数值仿真技术结果,建立了大倾角煤层采场力学模型。分析认为,采场围岩具有非对称应力特征,岩层破坏易形成倾向堆砌和反倾向堆砌结构,且岩层沿倾向不同区域存在不同的破坏结构形式;同时,大倾角煤层采场存在三维“似壳”力学结构,其倾向和走向剖面包络形状可以用包含煤层倾角、开采高度、工作面倾斜长度、顶板岩性等参数非线性二次函数来表示。     

大倾角煤层回采巷道围岩变形机理与控制研究

该文以东保卫矿大倾角煤层高帮围岩变形特征为背景,对高帮半煤岩巷道支护技术进行分析:常规支护方式、表面约束能力差和开放式支护结构是导致围岩稳定性差的主要原因。通过支护参数优化和现场实践,围岩变形观测达到预期的效果。     

大倾角煤层围岩应力分布规律研究

以某矿3315工作面为工程背景,建立二维离散元模型。通过对模型结果进行分析,得到围岩应力分布情况,总结应力分布规律。并结合3315工作面现场实际情况,为矿井安全生产提出可靠性建议。     

大倾角煤层开采覆岩运移规律数值模拟研究

通过对大倾角煤层顶板的破断情况进行力学分析,建立UDEC二维模型,分析不同煤层倾角条件下上覆岩层的运移规律。结果表明:大倾角工作面上部区域顶板比下部更易断裂,且倾角越大现象越明显。受直接顶矸石滑落影响,工作面下部区域基本顶有矸石支撑,采空区上部区域易形成空顶,促进了采空区上端头基本顶的断裂垮落。上覆岩层下沉量随岩层倾角增大而逐渐减小,在煤层倾角大于40°后发生突变,上覆岩层下沉曲线由V形变为U形,采空区中部区域上覆岩层下沉量迅速减小。     

大倾角煤层沿空送巷围岩控制技术研究

以煤层开采形成的支承压力分布规律为基础,对巷道合理位置进行对比分析,结合东保卫矿实际煤岩地质条件确定窄煤柱沿空送巷,并通过理论计算确定煤柱宽度为5m。以锚网索带联合支护为主体,并结合切顶爆破卸压技术,现场实践证明效果较好。     

东保卫煤矿大倾角煤层顶板活动规律与综采试验研究

分析了东保卫煤矿大倾角煤层(35毅 ~55毅)的综合机械化开采技术难题,通过对大倾角煤层覆岩变形移动规律的立体相似材料模拟、覆岩应力分布规律的FLAC数值模拟和试验室的支架稳定性研究,其结果为大倾角煤层围岩控制提供了依据。 结合现场实际确定了综采设备型号及设备稳定性控制的关键技术措施。 大倾角煤层综合机械化开采工业试验及矿压监测结果表明,其经济技术效果良好,并已在龙煤集团公司进行全面推广应用。     

东保卫矿大倾角煤层回采巷道围岩控制研究

以东保卫煤矿复杂地质条件分析为基础,通过大倾角煤层回采巷道围岩稳定性研究为依据,进而提出复杂地质构造区域围岩加固技术,即通过围岩加固、片冒区充填和多种先进支护技术联合作用,从而保证工作面快速通过复杂地质区域,并为该矿复杂地质构造围岩控制提供相关经验。     

大倾角煤层开采的技术研究

在大倾角厚煤层中进行分层同采，以及中厚煤层中进行走向长壁焦仰斜开采等技术试验研究，取得了显著效果，为大倾角煤层开采提供了技术经验。     

大倾角煤层巷道围岩破裂结构特征探测

有效进行巷道围岩控制的一个重要前提是要明确支护对象,准确、定量地评价巷道围岩工程地质条件和围岩地质结构特征.为此,本文以山西吕梁庞庞塔煤矿大倾角煤层巷道工程地质条件为背景,提出了采用钻孔窥视仪对巷道围岩结构进行全断面探测,实现了巷道围岩结构与破裂范围的精确空间定位.本文的研究为进行大倾角煤层巷道支护形式与支护参数的选择提供了可靠的工程地质依据.     

大倾角煤层安全开采技术

从大倾角煤层工作面的顶板特点、支护设计原则入手,在实践中探索了淮北大倾角煤层条件下工作面顶板治理措施和安全管理途径,效果显著。     

大倾角煤层走向长壁采面支架与围岩系统分析

根据大倾角煤层采面采空区冒矸充填特点。分析了大倾角煤层走向长壁采面不同位置处的支架与围岩的相互作用。研究了支架与围岩系统结构在走向和垂直层面上的结构特点，提出了大倾角煤层采面的“支架-围岩”系统结构模型。     

大倾角煤层开采飞矸运动规律研究

针对大倾角煤层开采飞矸冲击运动问题,以球形飞矸运动模型为基础,并考虑了接触工作面底板有起伏的情况,根据运动学、动力学原理,推导出坡面为平面和有起伏2种情况下飞矸运动轨迹的计算公式。最后通过算例,验证了本文方法的可行性。     

大倾角煤层长壁开采空间应力拱壳形态研究

大倾角煤层特殊的赋存条件,造成在大倾角煤层开采中顶板空间应力场的演化规律、顶板破断垮落后所形成的围岩结构等较缓倾斜煤层开采时异常复杂,导致维持顶板稳定性的难道加大。基于大倾角煤层开采物理相似材料模拟实验和数值仿真结果,分析了在大倾角煤层开采中围岩结构的基本特征和应力拱壳的基本特性,认为非对称空间应力拱壳是开采扰动破坏原岩应力平衡后,上覆岩层在自我组织能力作用下所形成的主应力迹线的空间展布形态,空间应力拱壳沿走向对称,沿倾向非对称,且当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳中间区域沿倾向的形态基本保持不变。据此,在考虑冒落矸石非均匀充填效应的基础上,建立了沿倾向和沿走向的三铰拱力学模型,推导给出了沿倾向非对称拱和沿走向对称拱的轴线方程,并通过算例对研究结果进行验证。结果表明,文中给出的轴线方程能较好的描述采场空间应力拱壳的基本形态;当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳沿走向两端对称区域的形态基本保持不变;沿走向对称应力拱的拱高和跨长在倾斜方向上呈先增大后减小的趋势;最大垮落高度在倾向方向的中上部区域,该区域走向应力拱的跨长和拱高也最大。     

大倾角煤层综采面围岩控制机理及回采技术

在对大倾角煤层开采矿压显现及岩层移动特征分析的基础上,结合现场实测,提出了大倾角工作面支架-围岩相互作用关系,并对大倾角综采工作面支护系统稳定性进行分析。以新庄孜煤矿56104首个综采面为例,从顶底板的稳定性控制和支架固有的结构参数设置两方面入手,对大倾角综采工作面关键回采技术进行研究,保证了大倾角综采工作面的安全、高效生产。     

大倾角煤层开采顶板垮落特征及矿压显现规律

为了研究大倾角条件下的综合机械化采煤工作面矿压显现规律,采用FLAC5.02D数值模拟软件建立相应的分析模型,模拟了煤层开采过程中的顶板垮落和围岩应力分布特征,重点分析了工作面上下端头的围岩应力分布规律及变形特点;结合具体生产矿井的综采工作面现场情况,得出了综采工作面推进过程中的周期来压、采动影响范围和煤壁片帮等矿压显现特征,并针对开采中出现的问题提出了相应的安全防范措施.     

大倾角“三软”煤层安全开采

本文阐述了在大倾角“三软”煤层条件下，选择了走向长壁采煤方法和合理的支护设计；坚持了初撑力第一的观点；实施了单体液压支柱“阻力监控”方法；保证了支护系统具有良好增阻性能和初撑刚度；成功地解决了倾角２５～７５°，煤层松软，顶板破碎，支柱扎底、复杂困难条件下安全开采；实现了稳产，高产，高效，安全生产，为大倾角安全开采探索了一条新路。     

大倾角煤层走向长壁开采支架稳定性力学分析

大倾角煤层走向长壁工作面安全高效开采的关键是对围岩的有效控制,而围岩控制的难点在于"支架-围岩"系统的稳定性控制。在综合厘定与研究工作面"顶板-支架-底板"系统相互作用关系的基础上,采用理论分析方法,将底板假设为弹性地基,构建支架倾向力学模型,研究顶板载荷作用下支架的行为响应,并探讨采高、底板物理力学属性和架间作用等因素对支架稳定性的影响。结果显示,在大倾角煤层走向长壁开采中,工作面顶板在其自重及上覆岩层载荷作用下,沿着渐进于重力方向的曲线处于非连续运动状态中;受工作面顶板非连续运动影响,其对支架的作用载荷处于渐进累积过程,支架亦会随着顶板的运动而运动,且其运动幅度处于非连续渐进累积过程;支架稳定性随着顶板法向载荷的增大、顶板切向载荷的减小、顶板载荷偏载程度的减小、底板硬度的增大、采高的减小和支架侧护板千斤顶刚度的增大而增强;顶板法向载荷、底板地基系数、采高和支架侧护板千斤顶刚度仅能在一定程度上增大或减小支架的运动幅度,而顶板切向载荷和顶板载荷作用位置不仅能影响支架的运动幅度,亦会改变其运动方向,且较其它因素而言,其对支架稳定性影响较显著。严控工作面倾斜中上部区域顶板稳定并及时调整支架位态,以减小工作面顶板对支架的切向载荷和顶板载荷的偏载程度,是控制支架稳定的有效途径。