特厚煤层大采高综放工作面煤壁片帮机理及控制

针对不连沟煤矿F6202大采高综放工作面煤壁片帮严重的问题,通过现场调研观测,根据煤壁片帮位置,总结并分析了回采过程中煤壁片帮的基本特征。进一步分析了顶板结构、液压支架工作阻力及工作面推进速度对煤壁片帮程度的影响。研究表明:顶板形成的"下位组合悬臂梁-上位砌体梁"结构中组合悬臂梁失稳断裂引起煤壁上方"反弹区"向煤壁冲击,以及支架工作阻力偏小、工作面推进速度过快引发组合悬臂梁结构强度伪增强而积聚更多应变能瞬间释放是导致大采高综放条件下煤壁片帮的重要因素,增大液压支架工作阻力能够降低煤壁片帮程度。提出了"煤层注水、适当减缓工作面推进速度、提高液压支架工作阻力"的片帮综合治理方案;工程实践表明,治理后煤壁片帮频次和日片帮深度均值较之前大幅减小,取得良好片帮治理效果。     

大采高煤层开采煤壁片帮内在影响因素分析

为了研究煤壁片帮的机理,将影响片帮的因素分为内在影响因素和外在影响因素,通过建立顶板-煤体系统的Bingham黏弹塑性本构模型,利用能量的非稳定平衡准则得到煤壁片帮发生的条件,从能量角度分析了煤壁片帮与煤体黏性系数、弹性模量、顶板刚度、开采煤层厚度之间的关系。结果表明:煤体黏性系数越大,煤壁越不容易片帮;煤体弹性模量越大,煤壁越容易片帮;顶板刚度越大,煤壁越容易片帮;煤层开采厚度越大,煤壁越容易片帮。最后通过对赵固二矿11050工作面采取"注浆+棕绳"柔性加固技术来防治煤壁片帮,验证了结论的正确性。     

大采高工作面煤壁片帮影响因素及控制

为了保障西曲矿大采高工作面的安全生产,防止煤壁片帮现象的发生,根据28302工作面的实际条件,分析煤壁片帮发生的原因,确定工作面煤壁破坏的形式为剪切破坏;并利用压杆理论分析工作面煤壁片帮的机理,确定在煤壁中部最容易出现片帮现象;最后根据影响煤壁片帮的主要因素,结合实际条件提出防治措施,为类似条件下工作面煤壁片帮的控制提供参考。     

薄煤层工作面纵向跨采“三软”顺槽支护技术

针对云南祥达煤矿综采工作面"大倾角、三软"条件下,煤壁严重片帮、严重影响安全生产的现状,通过理论分析及现场摸索,从煤壁补强及改善煤体应力分布两种途径,采取了煤壁防片帮综合治理技术,初步摸清了综采工作面片帮矿压显现规律,降低了坑木消耗率,彻底扭转煤壁严重片帮局面,工作面安全程度明显提高,工作面月产能力提高1倍以上。     

三软大倾角综采工作面煤壁片帮规律的研究与应用

针对云南祥达煤矿综采工作面"大倾角、三软"条件下,煤壁严重片帮、严重影响安全生产的现状,通过理论分析及现场摸索,从煤壁补强及改善煤体应力分布两种途径,采取了煤壁防片帮综合治理技术,初步摸清了综采工作面片帮矿压显现规律,降低了坑木消耗,彻底扭转煤壁严重片帮局面,工作面安全程度明显提高,工作面月产能力提高1倍以上。     

三软不稳定煤层工作面煤壁片帮机理及防治技术

为防止在三软不稳定煤层回采工作面使用悬移支架时发生由煤壁片帮引起的冒顶事故,通过分析"三软"不稳定煤层滑移式片帮和压剪式片帮的片帮机理,并提出煤壁片帮防治技术,根据"三软"不稳定煤层工作面煤壁片帮的主要特征,实施了在回采工作面煤壁上端打木锚杆和煤层注水相结合的技术,辅之以加强支架—围岩关系的管控和优化回采工艺的防治煤壁片帮的综合措施。现场试验结果表明,实施煤壁片帮综合防治措施后,片帮深度超过0.3 m的片帮率由52.6%降至12.5%,最大片帮深度由0.82 m降至0.42 m,回采工作面的煤壁片帮得到有效控制。     

厚煤层一次采全高煤壁失稳机理及控制技术

针对王庄煤矿6.5 m以上厚煤层一次采全高综采工作面煤壁片帮严重,稳定性差的现状,结合现场实测结果对该矿煤壁片帮失稳机理进行了分析。基于采高过大易导致煤壁片帮严重的事实,提出了采用"梯级煤壁"方法控制片帮技术,并分析了其作用机理。结果显示:该工作面煤壁片帮体破坏面形状近似于圆锥锥面,规模近似于"楔形体";将煤壁划分为由上而下前后依次错开的若干梯级后,煤壁受力情况得以改善,并有利于煤壁片帮控制。     

5105工作面煤壁破坏机理及注水防片帮技术研究

为解决5105工作面煤壁易片帮的问题,通过对煤壁破坏机理和注水防片帮原理的具体分析,决定对工作面煤壁采用注水防片帮技术,结合该工作面的具体地质条件对注水防片帮技术的各项参数进行具体设计。结果表明:工作面进行注水作业后,煤壁整体的含水率平均增长16.9%,煤壁片帮的频率降低75%,解决了煤壁易片帮的问题。     

大采高工作面片帮冒顶机理及防治技术

基于上社煤矿大采高工作面回采过程中出现的煤壁片帮端面冒顶事故,结合该矿煤层自身条件,探讨了煤壁附近采动应力场的变化情况,初步找出了煤壁片帮冒顶的机理,同时将采煤面整体受压视为"支架与煤壁组合体",以短粗压杆公式计算了采高、挠度、片帮深度三者之间的关系。采用改进支架前探梁方式补强支护、高应力地段降刀割煤减少煤壁挠度、复杂条件下预注化学浆提高煤体完整度等方法,控制煤壁片帮深度,从而减少了端面冒顶事故的发生。     

近距离采空区下大倾角“三软”厚煤层综采片帮机理与控制

针对大倾角"三软"厚煤层大采高综采工作面煤壁片帮控制难的特点,根据潘北矿12124工作面地质及回采初期矿压显现特征,采用实验分析、理论计算、FLAC3D数值模拟试验等综合方法,系统分析了12125工作面开采后及12124工作面回采期间采动应力演化特征。基于煤壁片帮破坏形式及塑性区范围计算分析,指出煤体性质、多次采动应力叠加、支架性能是影响煤壁片帮的主要因素,揭示了近距离采空区下大采高综采工作面煤壁片帮机理。提出并实施了提高液压支架工作阻力、煤壁注水、铺双层网等煤壁片帮控制的技术措施,取得了良好效果,保障了工作面安全高效生产,为类似条件工作面设计、煤壁片帮控制及支架设计提供了参考。     

沿空巷道实体煤壁倾覆片帮机理及防控技术

对于采煤工作面沿空巷道实体侧煤壁发生倾覆片帮的现象,总结煤壁倾覆片帮的特点,分析煤壁倾覆片帮的发生机理。分析认为煤壁倾覆片帮是在侧向支承压力和超前支承压力共同作用下,煤体受张拉应力作用,产生竖向裂隙,特别是当巷道肩部存在煤岩结合等弱面时,煤体所受约束减少,易发生煤壁倾覆片帮。提高煤壁的支护强度,减小煤壁应力条件,可有效降低发生煤壁倾覆片帮的风险。     

大采高大倾角工作面煤壁片帮机理分析

为研究大倾角大采高工作面煤壁片帮机理,控制煤壁片帮。建立大采高大倾角条件下的煤壁片帮模型,利用压杆失稳理论解释煤壁片帮现象。通过理论计算得出了大采高大倾角工作面煤壁片帮临界力以及片帮最易发生的位置,分析了倾角、采高与片帮临界力和片帮位置的关系。结果表明：煤壁片帮临界力与采高和煤体自身刚度有关,与煤层倾角无关。采高越大,煤壁片帮临界力越小,煤壁抗弯刚度越大,煤壁片帮的临界力越大。煤壁片帮发生的位置受煤壁自身刚度、顶板压力、煤层倾角、采高的影响,但主要由采高决定,煤壁最易片帮位置距离顶板约0.398倍采高处。此外,现场观测了攀枝花煤矿11073大采高大倾角工作面的煤壁片帮现象,现场观测与理论分析结果一致。现场采用提高支架工作阻力等措施,有效地控制了煤壁片帮现象。     

煤层开采空间应力分析及组合体压杆稳定性探讨

在采煤工作面中,煤壁片帮、端面冒顶事故的发生,制约了工作面的正常生产,特别是在一次性大采高工作面中尤为突出。以斜沟煤矿8#煤层为研究背景,通过对开采煤层的空间应力分析,对煤壁应力进一步研究后,根据"库仑-莫尔"强度理论,以支架与煤壁组合体短粗压杆稳定性探讨片帮机理,并结合采煤现场情况,提出了加大煤壁挠度段侧向压力、注浆增强煤壁强度的防治措施,有效控制了煤壁片帮深度,减少了大面积片帮甚至冒顶的诱发因素,给安全生产创造了条件。     

大倾角软煤综放工作面煤壁片帮机理及致灾机制

工作面煤壁片帮是大倾角软煤综放采场"支架-围岩"系统灾变的致灾源之一。通过建立煤壁空间受力模型、数值计算与理论分析相结合的方法对煤壁片帮的力学机理、形态特征、多发区域以及由其引发的"支架-围岩"系统灾变机制进行了研究。结果表明:煤壁的破坏形式以剪切滑移破坏为主,片帮形态为非规则四棱锥体且片帮具有继发性;工作面倾斜中上部是片帮的多发区域;煤壁片帮后形成的"片帮-冒顶"恶性循环导致支护系统失去对顶、底板运动的控制作用,加剧围岩运动变形,形成"煤壁片帮→顶煤冒空→支架倾倒→底板滑移"的围岩灾变机制。基于以上并结合长山子煤矿1123工作面生产实际提出了大倾角软煤综放工作面煤壁片帮防控措施。     

松软厚煤层大采高仰采工作面煤壁片帮机理研究

针对松软厚煤层仰采工作面煤壁易于片帮的问题,为揭示松软厚煤层大倾角仰采工作面煤壁片帮机理,并提出有效防止煤壁片帮方法,采用解析方法分析了松软厚煤层大倾角仰采工作面煤壁片帮力学机制,并通过数值模拟方法研究了仰采角度和采高对煤壁片帮的影响。研究结果表明:随着煤层仰采角度增大,煤壁发生剪切破坏进而导致片帮概率增大,在一定地质条件下,煤层倾角超过10°后片帮变得十分严重;在仰采角度一定的条件下,随着采高增加,片帮深度增加,但合理采高有一临界值,超过临界采高时,煤壁内部的破坏深度会随着采高的增加而急剧增大。     

大采高工作面煤壁片帮控制技术研究

针对大采高工作面煤壁片帮问题,采用理论分析方法对其片帮特征及影响因素进行了研究,提出了锚杆支护加固与注浆加固相结合的煤壁片帮控制技术.研究结果表明:大采高工作面煤壁片帮体为不规则"椭球形",在垂直煤壁截面上呈现"C"形变化特征;煤壁极限稳定高度与煤体容重成反比,与内聚力及内摩擦角成正比关系,适当地增加煤体的内聚力与内摩...     

松软不稳定煤层综采工作面煤壁片帮机理及防治研究

为了研究松软不稳定煤层条件下煤壁片帮严重问题,针对策底矿综采面煤壁片帮和端面冒落特征,分析了煤壁片帮的现状和影响因素。研究了煤壁的受力特征,建立其力学模型,探究了煤壁片帮的机理,提出了几种煤壁片帮治理方案,综合对比分析后,采用了以煤壁注马丽散方式为主,优化综采工作面参数为辅助手段的综合防治措施。现场试验结果表明,实施煤壁片帮综合防治措施后,片帮深度超过0.7m的严重片帮完全消除,片帮范围由占工作面总长度约35%降低到5%,片帮发生几率明显降低,保证了工作面正常回采,经济、安全效益得到显著提高。     

大采高综采工作面煤壁稳定性及控制研究

为研究大采高工作面煤壁片帮问题及其控制方法，以甘肃某煤矿大采高综采工作面条件为研究背景，采用数值模拟和力学分析相结合的研究方法，开展大采高煤壁应力、位移分布特征和煤壁片帮控制研究。由数值模拟结果可知煤壁应力集中系数为2.14,煤壁最大位移位于煤壁上部区域，距离底板3.5～4.2 m,确定煤壁片帮高度2.1 m,约0.33倍的采高。通过建立煤壁梯形滑块力学模型，分析煤壁失稳极限平衡时的受力状态，计算得到煤壁护帮强度不小于0.365 MPa。研究成果可为该矿井及相似条件矿井控制煤壁片帮提供理论指导。     

11101工作面煤壁片帮机理分析及控制技术研究

为保障11101工作面回采过程中煤壁的稳定,基于分析结果得出工作面不同区域煤壁受载特征和片帮形态,设计采用顶板冒落防控+提高支架稳定性+煤壁注浆加固的煤壁稳定性方案。根据工作面地质及条件,进行各项控制措施的设计,并在防片帮措施实施前后分别进行片帮次数统计分析。结果表明:工作面防片帮措施实施后,片帮次数同比减小48.6%,片帮范围也大幅降低,保障了回采期间煤壁的稳定。     

基于利兹法的煤壁破坏机理分析及三维相似模拟试验研究

针对严重影响大采高工作面生产和安全的煤壁片帮问题,提出了采用能量原理中基于位移变分原理的利兹法分析煤壁破坏机理,并利用煤壁稳定性三维相似模拟实验平台研究"顶板-支架-煤壁"系统的协调变形规律。结果表明:基于利兹法的煤壁破坏机理模拟出了煤壁上部片帮、上下部同时片帮、整体片帮3种现场常见的煤壁片帮形态,煤壁稳定性的重要影响因素确定为煤体黏聚力、煤壁集中力、煤壁弯矩、顶板载荷等;在煤壁集中力和煤壁弯矩的作用下,顶板下沉近似呈直线增长,顶板下沉速率和煤壁水平变形速率大,煤壁在短时间内发生整体片帮,并具有突发性;在支架的支护作用下,顶板呈现阶梯式下沉规律,顶板下沉速率和煤壁水平变形速率显著减小,煤壁表面仅出现局部破碎,煤壁在较长时间内保持了一定的稳定性。