云冈矿薄煤层开采不稳定层间距顶板破断研究

为研究薄煤层开采中不稳定层间距顶板破断规律,以云冈矿8411工作面为工程背景,采用力学结构理论分析,数值模拟计算,现场实施检验等方法进行研究。结果表明:薄煤层不稳定层间距煤层开采顶板破断符合散体破坏结构,岩块发生散体失稳滑落。数值模拟结果显示顶板结构强度低,无支撑作用,随着工作面的推进,顶板持续冒落,矿压显现微弱。通过对现场数据采集分析矿压规律,确定工作面初次来压步距为25.5 m,周期来压步距为21m,矿压变化规律与数值模拟结果相吻合。     

坚硬顶板条件下周期来压规律分析

某矿8#煤层1201综采工作面下位顶板坚硬难冒,顶板悬露面积大,分析工作面采场顶板形成"短悬臂梁-砌体梁"结构,开采过程中将出现悬臂梁周期性破断和砌体梁结构周期性失稳,二者共同决定工作面的来压显现规律,分别使工作面形成小周期来压和大周期来压,顶板来压显现强烈。通过数值模拟与支架的工作阻力实测方法验证了采场顶板形成"短悬臂梁-砌体梁"结构,分析得出工作面大、小周期来压步距及大周期来压期间动载系数,这与顶板"短悬臂梁-砌体梁"结构破断规律相吻合。     

8.8 m支架超大采高工作面矿压规律及覆岩破断结构研究

针对8.8 m支架超大采高工作面矿压显现强烈而顶板活动规律不明的问题,以神东上湾煤矿12401工作面为研究对象,采用矿压大数据分析手段研究了8.8 m支架超大采高工作面矿压显现规律,采用微震监测、顶板深基点位移监测、数值模拟、理论分析等综合手段研究了工作面覆岩运移破断结构特征,并通过分析二者的时空关系,研究了覆岩破断对...     

俯采采场顶板破断运动特征和矿压显现规律研究

为研究俯采采场顶板破断运动特征和矿压显现规律,对袁店某矿7211俯采工作面进行了矿压监测,分析了工作面液压支架支护阻力的循环变化规律及支架的适应性。建立了俯采采场老顶初次破断和周期破断力学模型,得出了破断准则和破断步距理论计算式。采用UDEC软件模拟了7211工作面推进过程中顶板运动破坏和煤壁稳定性规律。研究表明:俯斜开采时沿层向分力与煤壁压缩变形位移方向相反,煤壁稳定性增强;层向分力使直接顶压裂裂隙受到挤合,其整体性得到加强,俯采有利于顶板管理。研究结果为今后类似条件下开采、巷道布置与支架选型提供了科学、可靠的依据。     

大采高伪斜综采工作面基本顶初次来压规律研究

以担水沟煤矿4101综采工作面为对象，运用UDEC数值模拟、理论计算和矿压显现现场实测等方法，分析了大采高伪斜开采工作面“支架—围岩”系统稳定性影响因素，研究了4101工作面基本顶初次来压规律。结果表明：大采高伪斜开采4101工作面基本顶初次来压呈现明显的分段来压特征，避免了整个基本顶同时破断来压对工作面的大范围影响，但工作面下端头与小断层区域顶板产生应力集中现象，矿压显现相对强烈，应重点加强顶板的管理与控制。     

泉头煤矿坚硬顶板大采高采场矿压显现规律研究

针对坚硬顶板大采高工作面顶板控制困难的问题,研究了工作面矿压显现规律。通过现场调研、力学分析建立了工作面上方坚硬顶板的"悬臂梁-砌体梁"结构的简化模型。力学分析表明工作面矿压显现主要受悬臂梁的影响,高位砌体梁对回采空间矿压显现影响不大。通过材料力学的计算原理得到晋城泉头煤矿15301工作面初次来压步距为47.76m,周期来压步距为19.43m。通过数值模拟得到工作面初次来压步距约为42.35m,周期来压步距约为17.28m,矿压实测周期来压步距平均16.19m。结果表明:理论计算和数值模拟结果与矿压实测周期来压步距接近,力学模型可以解释该矿顶板破断规律。     

孤岛短壁煤柱综放工作面矿压显现规律

为了揭示孤岛短壁煤柱工作面矿压显现规律,以王庄煤矿43M1煤柱工作面为例,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,研究了工作面的来压特征、顶板破断形式、侧向及超前支承压力分布规律,运用数值模拟软件分析了"孤岛"、"短壁"2个因素在矿山压力显现中的影响;现场实测与理论分析及数值模拟结果相吻合。     

复合顶板条件下综采工作面覆岩破断及应力变化规律研究

针对山西晋能集团常顺煤矿9108工作面复合顶板稳定性控制的技术难题,通过采用理论分析、物理模拟及现场实测等研究方法,建立了工作面复合顶板覆岩破断分析的力学模型,理论分析了复合顶板条件下综采工作面顶板的破断规律以及矿压显现规律。理论分析结果表明:9108工作面复合顶板极限垮落步距为35.21m,复合顶板周期来压步距为14.37m。相似模拟结果表明:9108工作面复合顶板平均周期来压步距为18.4m,复合顶板初次垮落步距为31.5m;复合顶板的破断主要以拉伸破坏为主。数值模拟结果表明:9108工作面复合顶板主要变形破坏步距处于30m～40m。现场实测结果表明:9108工作面复合顶板的初次垮落步距为32m,周期来压步距为17m。现场实测的结果与理论分析、相似模拟、数值模拟的结果相吻合,验证了理论分析、相似模拟与数值模拟结果的合理性。研究结果揭示了9108工作面复合顶板条件下综采工作面覆岩破断规律,可为常顺煤矿9108工作面安全高效开采提供技术参考。     

浅埋薄基岩厚煤层覆岩移动演化规律数值模拟研究

 本文应用RFPA2D岩石破断过程分析系统对神府煤田柠条塔煤矿浅埋薄基岩厚煤层N1201首采工作面开采过程中覆岩移动演化规律进行数值模拟分析。模拟研究了煤层采动后其上覆岩层破断发展过程,揭示了工作面推进过程中采场岩层的破断机理和来压特点以及煤层顶板支承压力的变化规律,并与井下现场实测来压步距进行对比分析,为今后开采神府矿区相似工作面的顶板管理及矿压控制提供了重要的参考价值。     

地表山体载荷对浅埋深工作面开采矿压的影响

为了掌握浅埋深工作面受地表山体载荷的影响规律,以典型浅埋深工作面现场矿压实测数据为基础,采用三维数值模拟方法,研究了地表山体对工作面的载荷作用机理及对矿压显现的影响。研究结果表明:浅埋深开采条件下,山体载荷与工作面矿压显现强度呈正相关关系,山体载荷越大,矿压显现越强烈;受基岩层承载及破断特性影响,地表载荷对工作面矿压的影响存在滞后距离,与顶板周期破断距离相近;山体区域影响范围远大于其垂直范围,工作面在进入和离开地表山体影响范围时,受两侧山体载荷叠加的影响,会造成工作面压力增高。因此,当浅埋深工作面在进出地表山体区域的影响范围时,应当确保工作面的支护强度,工作面保持合理较快的推进速度。     

特厚煤层大采高综放面组合悬臂梁运动特征及支架阻力研究

针对直接顶岩层结构对大采高综放采场矿压显现影响较大的特点,基于关键层理论与岩块铰接条件,分析直接顶岩层运动特征及液压支架工作阻力合理确定方法,以准格尔地区某矿大采高综放工作面为例计算分析。研究表明,特厚煤层综放采场直接顶关键层及其上位直接顶形成组合悬臂梁结构,随工作面推进破断回转,与其后方的已破断岩层接触、分离滑落,其重量由后方已破断岩层与液压支架共同承担,其悬臂破断回转、与已断岩层接触、分离滑落的过程直接影响着工作面矿压显现。正常回采阶段液压支架仅承受顶煤及下位直接顶的荷载;来压阶段应保证承受顶煤、下位直接顶及组合悬臂梁破断所施加的荷载,才能防止支架压死、活柱急剧下缩等现象;依据其力学特征确定了大采高综放工作面合理的液压支架工作阻力。     

基载比对薄基岩厚表土煤层工作面矿压的影响

为研究薄基岩厚表土煤层工作面矿压显现规律,以李家豪煤矿为背景,对工作面基本顶结构进行了稳定性分析,并运用数值模拟软件UDEC对工作面在不同基载比条件下的矿压显现规律进行分析,结合工作面现场实测数据,分别提出依据岩块块度i和基载比判断工作面基本顶结构的稳定性。分析认为,基本顶初次破断后岩块的三铰拱结构及触矸后的单斜结构在煤壁处发生滑落失稳区域的块度范围为0.40≤i≤1.57;基载比小于0.9时,覆岩在初次来压与周期来压时易发生滑落失稳现象;薄基岩厚表土煤层关键层出现滑动失稳破坏,工作面来压时对于煤壁前方的应力影响区域不大;薄基岩厚表土煤层工作面来压时主要特征为顶板沿煤壁切落,形成台阶下沉,工作面支架动载明显。     

多采空区下坚硬厚层破断顶板群结构的失稳规律

为弄清多采空区下坚硬顶板群结构的破断失稳对工作面矿压的影响,根据大同矿区多采空区坚硬厚层破断顶板群的赋存条件,采用理论分析、相似模拟实验和现场实测分析相结合的研究方法,对多采空区破断顶板群结构的失稳规律及其对工作面来压的影响进行了研究探讨。研究表明,多采空区下坚硬厚层破断顶板群结构的失稳具有一定的概率特征;采用威布尔多参数分布函数对破断顶板群结构的失稳形式具有很好的描述,并建立了近距离煤层群多采空区顶板群结构的失稳模型,确定了大同矿区坚硬顶板群结构的失稳参数,得到了侏罗系煤层群顶板结构的失稳率;通过对大同矿区永定庄煤矿15号煤层端头及中部位置矿压和支架阻力的实测分析表明,工作面上方破断顶板群结构的失稳率与工作面支架阻力大小具有相关性,验证了工作面坚硬厚层破断顶板的失稳规律。     

多煤层上覆破断顶板群结构演化及其对下煤层开采的影响

采用理论分析、数值模拟和现场监测等方法,首先建立多煤层破断顶板群结构演化模型,推演不同煤层开采时破断顶板群发育扩展高度,获得了“遗留煤柱-破断顶板群结构”共同作用下工作面支护强度计算公式;其次通过数值模拟揭示了破断顶板群结构发育扩展规律;最后进行现场监测验证。结果表明：侏罗系煤层群间距较小,间隔岩层极易破断,易与上层煤已垮落和破断的顶板结构连接,形成破断顶板群结构;虽然石炭系与侏罗系煤层间距较大,但侏罗系煤层破断顶板群岩层重量通过遗留煤柱向下传递,并与石炭系煤层破断顶板共同作用于工作面支架上,致使石炭系煤层工作面支架压力显著增大。本研究有效解释了多煤层开采时下煤层发生强矿压的原因,为大同矿区及类似矿井多煤层开采围岩控制提供了依据。     

大倾角综采工作面矿压显现规律研究

在新庄孜矿大倾角煤层开采过程中,通过对工作面矿压现场实测和实验室相似模拟进行分析比较研究,揭示了大倾角综采工作面矿压显现的特点,有助于控制工作面断面冒顶、煤壁片帮和顶板的合理维护,对大倾角煤层推广应用综采技术有十分重要的指导意义和借鉴价值。     

周源山煤矿24采区上覆岩层关键层研究

结合周源山煤矿24采区上覆岩层实际情况,根据关键层强度和刚度理论判断了该煤矿关键层的位置及初次破断距,并且利用RFPA软件进行数值模拟分析,验证了理论计算的正确性,为煤矿开采提供开采参考依据。计算结果与该矿24采区已开采的工作面矿压显现及顶板下沉的实测结果大致相符。     

采动影响下黄河北煤田顶板破断过程研究

为分析采动影响下黄河北煤田顶板破断过程,利用离散元数值模拟软件UDEC模拟黄河北煤田薄煤层采场顶板破断过程,得到薄煤层采场上覆岩层运动规律参数,即直接顶、基本顶初次来压步距和周期来压步距,结合相关理论进行对比分析,丰富和完善薄煤层采场上覆岩层运动规律,为采场顶板的控制设计提供依据。     

小纪汗煤矿工作面顶板破断结构对巷道矿压影响规律研究

针对我国西部矿区脆性煤体上覆厚层基本顶条件下二次采动时巷道围岩整体变形大与支护结构失效的工程难题,运用理论分析和现场实测的研究方法,对巷道上方基本顶破断结构及由此带来的巷道变形规律进行了研究。以工作面基本顶侧向破断的关键块为研究对象,详细分析了巷道上方基本顶结构由一次采动时的固支悬臂梁结构转变为二次采动时的双拱结构而带来的煤柱中的应力演化规律,给出了基本顶侧向破断长度与煤层厚度、基本顶力学特性、上覆载荷和区段煤柱参数的量化关系式,得出了不同破断结构下煤柱载荷的表达式。结果表明：工作面超前段基本顶侧向断裂形成的“双拱”铰接结构是造成该类巷道矿压显现剧烈的主要控制原因,不合理的区段煤柱宽度会诱发叠加应力作用,导致巷道整体变形与支护结构失效。研究结果可为相似工程条件下巷道围岩控制和合理区段煤柱的留设提供借鉴。     

浅埋煤层采动覆岩运动相似材料模拟研究

为分析伊犁一矿首采工作面浅埋煤层采动覆岩运动特征,进行了相似材料模拟研究。分析了直接顶破坏、老顶破坏、采动覆岩破坏高度发展等规律,并进行了切顶冒落分析。研究结果表明,首采工作面具有采动覆岩破裂高度随工作面推进而增大,采动覆岩破裂高度在充分采动前约为采空区跨度之半等规律。试验过程和理论计算均未出现切顶冒落现象。研究结果可为矿区首采工作面煤层安全开采提供理论依据,同时,对分析其他浅埋煤层安全开采覆岩运动规律具有一定的借鉴意义。