特厚煤层综放开采覆岩结构及矿压显现特征分析

为确定特厚煤层综放开采顶板的结构特征与矿压显现特征,以大同煤矿集团增子坊煤矿5300综放工作面为基础,对采场顶板的结构与矿压显现规律进行了研究。结果表明,采场基本顶粗砂岩岩层为顶板的关键岩层,对顶板的运动起主导性作用,通过对工作面回采200 m内支架工作阻力的监测得出,工作面的初次来压步距约为31. 6 m,周期来压步距平均约为25. 4 m,来压动载系数平均为1. 39,矿压显现强度较大,但来压时的载荷未超过液压支架的最大工作阻力,因此可确保工作面的正常回采。     

特厚煤层大采高开采矿压显现特征分析

为研究特厚煤层分层开采时的矿压显现规律,以榆树湾煤矿20101工作面为例,采用KJ216顶板动态监测系统监测顶板,并对工作面支护的合理性做出评价。结果表明,基本顶呈X形破坏,将工作面分为上、中、下3个分区;工作面平均周期来压步距为14.0 m,平均周期来压强度为37.0 MPa;工作面平均工作阻力为23.67 MPa,来压时支护强度为29.22MPa,合理的支护强度应该为35.22 MPa;支架能够适应工作面顶板变化,但也存在支架左右两柱受力不均匀的情况,应及时对支架形态做出调整。结果对类似条件矿山地压管理具有借鉴意义。     

大采高综采面覆岩运动及矿压显现规律研究

为了研究补连塔煤矿12511综采工作面上覆岩层运动及矿压显现规律,使用相似材料模拟实验对12511综采面进行模拟,通过覆岩垮落特征,获得了覆岩垮落规律。通过工业试验、理论计算验证其合理性。研究表明：通过理论计算周期来压步距为11.6 m,此结果与实际观测的周期来压步距相一致。通过相似材料模拟实验发现综采面推进至60 m时发生初次垮落,推进至90 m时离层长度达到最大60 m,随着综采面推进离层长度逐渐减小;综采面推进到210 m时离层闭合不再发育。通过现场观测得出综采面超前支承力影响范围约25 m,超前支承压力对顶板影响距离约为22.55 m。     

大采高综放覆岩运动形式与矿压显现规律研究

通过对鄂尔多斯龙王沟煤矿6煤进行大采高大放高(采5 m放15 m)开采相似材料模拟对比实验得到,在6_上煤未采情况下6煤工作面支架额定阻力为15 000 k N时可以保证工作面的安全生产,在6_上煤已采情况下,6煤工作面矿压显现十分剧烈,液压支架频繁压死并出现"天量"工作阻力,频繁出现拱结构超前于工作面的情况,工作面煤壁出现贯穿竖向断裂裂隙,严重片帮。证明了在6_上煤采空区下进行6煤大采高综放开采不可行。     

大倾角采场覆岩结构及矿压显现特征分析

针对大倾角煤层采场顶板受力特点建立了非均布载荷作用下顶板的固支梁模型,分析了顶板受力特征,并且结合工作面倾向覆岩运动特征分析了大倾角煤层开采时的矿压显现规律。研究结果表明:大倾角采场顶板压应力最大值位于下端头处梁的下表面,其值比上端头高36%左右,而最大拉应力位于梁上端头的上表面,其值比下端头上表面处拉应力高26%左右,梁的不均衡受力特征以及岩石抗压不抗拉的特性导致工作面上部首先破断失稳造成较早来压;上端头梁的较早受拉破坏以及煤层倾角的影响导致沿倾向由下至上可分为密实充填段、不均匀充填段和动载影响段。密实充填段内覆岩结构主要为受垮落矸石支撑的长悬臂梁,来压强度最小,动载影响段主要表现为短悬臂梁,支架载荷平时较小,动载特征明显。现场支架工作阻力监测结果验证了顶板受力分析和倾向覆岩移动假设的合理性。     

浅埋大采高煤层群开采覆岩结构及矿压特征分析

以神南矿区部分浅埋区域4-2和5-2两层大采高煤层开采为工程背景,通过物理相似模拟实验研究了上、下煤层重复采动时工作面覆岩的垮落特征及覆岩关键层结构,得出了浅埋煤层群起主要岩层控制的覆岩分别为直接顶关键层、下煤层有效关键层(组)、上煤层已扰动关键层,并分别对其结构特点进行分析。此外,还结合了该区域单一煤层及煤层群工作面矿压现场实测数据对比分析结果,总结出了较单一浅埋煤层开采,煤层群开采过程中周期来压步距相对较小,来压强度大的基本矿压特征,对该区域煤层的安全、高效回采具有重要的指导意义。     

大采高工作面覆岩空间结构变化矿压显现规律研究

为研究工作面回采过程中,在经历不同的采空边界条件下,工作面不同覆岩空间结构变化及对矿压显现的影响,基于理论计算、微震监测、应力在线监测等方法,对母杜柴登煤矿30202工作面回采期间所形成的不同覆岩结构类型进行分析,得到不同覆岩空间结构下强矿压显现特征及危险区分布规律。研究结果表明：30202工作面回采过程中,先后经历“一面为自身采空区,三面为实体煤”到“两面为采空区,两面为实体煤”的边界条件,其覆岩空间结构相应的会经历“O”型、“O-S”型到“S”型覆岩结构转换和稳定的过程。工作面在“一面采空”条件下,回采过程中发生强矿压的危险性较小|工作面在经历“一面采空”到“两面采空”边界条件转变过程中,其临近已采工作面采空区侧及其端头煤发生强矿压的危险性较上一阶段明显增加|在“两面采空”条件下,本工作面高位岩层与相邻采空区上覆未回转下沉的高位岩梁容易产生连动,形成高位、跨度大的岩梁失稳,使得30202工作面回风巷侧在叠加应力影响下容易发生强矿压。研究结果可为工作面在不同开采条件下采场矿压特征分析、顶板控制和巷道支护设计提供一定借鉴。     

大采高厚煤层采场覆岩结构与运动分析

覆岩结构及运移特征受工作面采出空间影响较大,其对工作面围岩矿压显现程度起主要控制作用。以某煤矿2-106大采高综采工作面采高对上覆岩层结构及运动特征影响的问题为背景,采用数值计算和现场实测相结合的方法,对不同采高时的覆岩结构及其运动特征进行了研究,得到了工作面覆岩运动特征、冒落带高度及离层量受采高变化影响的规律。结果表明:随着采高增大,上覆岩层运动更加剧烈,采动影响范围增大,冒落带高度非线性上升,煤壁片帮的趋势增加,裂隙带的高度、离层最大值增加。研究结果在现场实测中得到了验证。     

大采高综放开采沿空掘巷矿压显现特征分析

以塔山煤矿8204工作面为工程背景进行大采高综放沿空掘巷的试验研究,通过在现场进行钻孔窥视、巷道表面位移监测、与留大煤柱时期掘进、回采巷道相比较等方法对8204试验工作面5204临空巷道矿压显现特征进行分析。现场试验表明,留6 m小煤柱时巷道处于应力降低区,可以有效控制巷道围岩变形。     

厚煤层高强度综放开采覆岩结构及矿压显现特征研究

为掌握厚煤层高强度综放开采覆岩结构及矿压显现特征,以长平矿2308工作面为工程背景,运用理论分析、数值模拟、现场监测等方法对其覆岩结构和矿压显现特征进行研究。结果表明,2308工作面的矿压显现规律主要由主关键层和亚关键层共同控制,分别在顶板下位形成短组合悬臂梁结构,上位形成铰接岩梁结构;下位短组合悬臂梁+上位铰接岩梁结构是造成工作面存在大小周期来压的直接原因。     

大采高工作面过断层矿压显现特征分析

大采高工作面断层区高应力致灾是制约现代化矿井安全高效生产的主要因素之一。文章以王庄煤矿5113工作面F315断层为工程背景,建立数值计算模型,对于工作面距离该F315断层在不同位置的应力分布情况进行统计,优化了过断层方案。研究结果表明:断层显著阻隔了采动应力传播;由上盘向下盘割煤时,工作面与断层之间覆岩应力较集中;受断层带影响,工作面端头出现应力集中现象。实测顶板下沉量为66.7 mm、断层最大滑移量为74 mm。该研究成果的应用提升了过断层期间的安全生产管理水平。     

大倾角特厚煤层综放开采覆岩运动特征研究

本文以庞庞塔煤矿9-301综放工作面作为研究对象,通过相似模拟研究手段,对大倾角特厚煤层综放工作面回采过程当中覆岩运动特征进行分析研究,研究成果对大倾角特厚煤层综放开采具有理论参考意义。     

大倾角厚煤层综采工作面覆岩移动与矿压显现规律研究

以南山煤矿小沟分矿B8煤层综采工作面为研究对象,采用相似材料模拟试验及现场观测的方法,对大倾角厚煤层综采工作面的覆岩移动与矿压显现规律进行研究,结果表明：采场基本顶中会形成“厂”形移动拱结构,其随煤层的开采逐渐向上覆岩层扩展,直至地表;周期来压表现出工作面中下部来压周期长、来压步距大,而上部来压周期偏短、来压步距偏小的特征,工作面初次来压步距约为40.0 m,周期来压步距为8.3～20.7 m;垮落带高度为41.0 m,断裂带高度为69.0 m,弯曲下沉带高度为46.0 m。     

缓倾斜厚煤层大采高开采工作面矿压研究

通过平面和立体相似模拟对大采高工作面矿压显现进行了研究 ,并与现场观测的结果进行了对比分析 ,得到了大采高工作面矿压显现的一些基本特征     

松软厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律分析

针对潞安矿区松软厚煤层地质条件,介绍了王庄煤矿首个大采高综采工作面概况和矿压观测方法,通过现场矿压观测,对大采高综采工作面矿压显现特征及其规律进行了详细分析。得出了工作面的周期来压步距和来压强度,为大采高工作面安全生产提供指导。     

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。     

首采工作面覆岩矿压显现特征研究

运用UDEC数值模拟、现场矿压实测等综合研究手段,对12326工作面矿压显现及覆岩移动破坏特征进行研究。研究表明:工作面煤壁前方周期来压时支撑压力集中系数最大值为2.36;切眼位置与工作面位置下沉曲线呈现不对称;超前支护范围控制在35 m左右。     

特厚煤层远距离煤柱下开采强矿压显现机理

分析石炭系特厚煤层在煤柱下方的矿压显现规律,采用理论计算得出不同层位复合煤柱应力底板传播规律,并以相似材料模拟实验对其进行验证。研究表明:石炭系煤层开采时出现强矿压现象的原因是受侏罗系煤柱影响石炭系覆岩承载结构无法稳定存在,石炭系上覆岩层直至侏罗系岩层的重量是全部由工作面自身承担造成的。     

特厚煤层开采坚硬顶板覆岩结构及其演化特征分析

特厚煤层开采形成了大空间采场,坚硬顶板断裂扰动波及范围广,工作面来压具有强矿压特征,尤其当煤层顶板“见方”开采期间,采场矿压作用更加强烈。据此,采用现场实测和物理三维相似模拟方法,探讨了特厚煤层开采覆岩扰动高度及坚硬顶板断裂特征。首先基于现场实测研究分析了覆岩破断失稳规律,实测结果表明,特厚煤层开采过程中,煤层顶板存在超前断裂现象。伴随工作面的推进,顶板初始运动主要是围绕断裂线近区基点旋转下沉,滞后工作面一定距离;地表岩移观测结果表明,特厚煤层顶板分层构成顶板群组并产生组合运动,具有层位运动特点,且伴随工作面推进,层位顶板运动存在阶跃现象。基于地表裂缝形态及钻孔多点岩移观测反演,揭示了特厚煤层开采过程中的顶板断裂及运动特征,认为特厚煤层开采覆岩扰动高度大,坚硬顶板断裂具有转向特征,伴随煤层开采推进,由低位顶板层位的横向“O-X”断裂逐渐向高位硬岩的纵向“O-X”断裂转向;特厚煤层坚硬顶板开始发生断裂转向的临界位置即所谓的煤层开采“见方”区,合理解释了工作面开采的“见方”来压现象;高位顶板纵向断裂尺寸大,扰动影响范围广,是诱发采场强矿压的主要因素,确定了特厚煤层采后覆岩“低-中-高”层位...     

基于微震监测的双系煤层开采覆岩运动与矿压显现关系

以大同矿区双系煤层开采为研究背景,基于高精度微地震监测技术,研究石炭系特厚煤层8104综放工作面开采过程中上部侏罗系煤层群复杂采空区影响下微震事件时空演化特征,得到双系煤层影响下覆岩运动与矿压显现的关系。结果表明:8104工作面接近和进入上部侏罗系煤层采空区对应区域,8104工作面覆岩运动加剧,侏罗系煤层的开采是工作面覆岩运动加剧的主要原因;侏罗系煤柱重叠区域微震事件密集分布,在工作面的开采扰动和重叠煤柱应力传递的共同作用下,微震总能量和能量大于10~5J的震动次数均处于较高数值,覆岩运动更加剧烈。临近采空区对8104工作面的强烈覆岩运动起到了关键作用,在临近采空区和侏罗系覆岩共同作用下,工作面超前微震事件集中,矿压显现剧烈。工作面开采扰动、临近采空区覆岩运动和侏罗系重叠煤柱的耦合作用,是石炭系综放工作面矿压显现剧烈的根本原因。