基于煤壁稳定性控制的大采高工作面支架工作阻力确定

针对大采高工作面煤壁片帮严重影响生产的实际,提出了基于煤壁稳定性控制的支架工作阻力确定方法。以8101工作面为背景,构建了煤壁-支架-顶板的力学模型,分析煤壁压力与支架工作阻力的关系;设计了煤壁稳定性控制实验台并进行了三维相似模拟试验,分析了不同支护强度下煤壁破坏情况;数值模拟了不同支护强度下煤壁变形破坏特征。研究结果表明:顶板压力由煤壁和支架共同承担,提高支架工作阻力,煤壁所受压力就会减小,煤壁的稳定性就会增强,支架的工作阻力确定要以煤壁稳定性控制为前提;综合理论分析、相似模拟、数值模拟,得出该工作面支架工作阻力确定为15 000 k N,工程实践表明是可行的。     

确定综放支架工作阻力的统计类比法

文章在确定综放支架工作阻力的理论分析基础上,提出了影响支架工作阻力的主要因素,根据现场大量实测数据,回归出了综放支架工作阻力的计算公式并作了举例.     

厚硬顶板条件下支架合理工作阻力确定

针对乌兰木伦煤矿3-1煤四盘区开采中的两起压架事故,通过31402工作面后续开采阶段的矿压实测,结合厚硬顶板破断块体结构的稳定性分析,对后续综采面支架合理工作阻力进行了预计。保障了31403工作面安全高效生产,为神东矿区类似条件下综采面的支架选型提供依据。     

综放工作面支架工作阻力的确定方法

本文对目前国内综放工作面支架阻力的确定方法进行了理论研究,以支架与顶板相互作用关系为理论依据,对综放工作面支架工作阻力的确定方法进行了分析,对其应用进行了介绍。     

厚硬顶板综采工作面支架合理工作阻力的确定

根据顾桥煤矿1117(1)工作面的顶板岩性与矿压观测实际结果,应用矿山压力基础理论的"砌体梁结构力学"模型理论和实测统计法,来确定液压支架的沿米支护阻力和合理工作阻力,通过分析比较,确定了合理的支架工作阻力参数,并为厚硬顶板工作面合理确定液压支架工作阻力提供借鉴。     

顶板及煤壁稳定性对液压支架位态的影响

煤炭开采作业中,顶板和煤壁片帮因素都可能对支护措施带来破坏性。在完成支架结构参数和试验方案设计后,对上述3种因素相互影响方式进行力学研究,结果表明:煤壁片帮深度增加,会引发端面顶板下沉或者出现冒顶,导致支架位态差出现;同时,顶板裂隙发育,反向加剧片帮深度;顶板出现断裂线,可能引发顶板沉降,致使支架位态出现偏差。     

坚硬顶板液压支架高度确定及工作阻力计算

液压支架高度和工作阻力是综采工作面支架选型最重要的2个指标参数。为了确定成庄煤矿15#煤层开采液压支架的高度和工作阻力,依据该煤层地质钻孔中显示的煤层厚度绘制了15#煤层等厚线图,并分盘区计算出不同煤层厚度范围相应的面积,根据煤层厚度的集中度确定了液压支架的高度。运用采高容重法、顶板结构法及行业标准计算方法,对该矿坚硬顶板条件下液压支架的工作阻力进行了计算。通过与顶板条件相似的凤凰山矿15#煤层工作面开采工程类比可知,成庄矿15#煤层开采液压支架工作阻力选择不低于12 000 kN是合理的。     

液压支架工作阻力确定方法

探讨了目前国内液压支架支护强度主要的确定方法,分析了各种方法的优缺点,指出了各种方法在现场使用中的注意事项。通过讨论,对不同条件下液压支架支护强度的选取方法给出了建议方案。     

大采高工作面顶板结构分析与支架工作阻力确定

为掌握大采高工作面顶板破坏结构及矿压显现规律,计算分析了不同采高下顶板垮落规律并采用动载荷法确定支架的合理工作阻力。研究结果表明:大采高工作面基本顶悬顶面积增大,矿压显现明显;采高小且直接顶厚时,下位直接顶垮落后可充满采空区,上位直接顶破断并充当承载层,初次来压和周期来压时工作面矿压显现不明显;对比不同采高围岩塑性区分布规律,采高小,下位直接顶垮落充满采空区,上位直接顶不能承载上覆岩层质量弯曲下沉,在拉应力作用下屈服;采高增大至直接顶全部垮落充满采空区对基本顶形成支撑,基本顶形成承载结构,围岩破坏面较少;大采高开采时,基本顶悬顶面积增大造成工作面煤壁前方支承压力增大,直接顶破坏面较多;垮落带和裂隙带高度随采高增大几乎呈线性增长。根据对工作面支架工作阻力进行计算确定ZY15000/33/72D型液压支架符合现场工作面实际生产需求。     

锚杆支护超长煤巷顶板稳定性动态分类研究

针对神东矿区煤巷长度超长、巷道断面大、顶板岩层结构变化复杂及锚杆支护率高等实际情况和锚杆(索)支护的工程特性,依据围岩稳定性分类指标的科学性、实用性及可定量化的选取原则,在深入分析神东矿区锚杆支护煤巷顶板稳定性主要影响因素的基础上,研究确定了单层厚岩层离顶板表面距离L、单层厚岩层抗压强度σc、单层厚岩层厚度D、巷道跨度B、巷道埋深H、采动影响指标N六个分类指标作为神东矿区锚杆支护超长煤巷顶板稳定性分区动态分类指标,并构建了神东矿区锚杆支护超长煤巷顶板稳定性分区动态分类的BP神经网络预测模型,经检验该神经网络模型的识别准确率大于95%,利用该网络模型进行动态分类的结果与现场实际高度吻合。     

超大采高工作面液压支架与围岩耦合作用关系

针对金鸡滩煤矿坚硬厚煤层赋存条件,提出了8.2 m超大采高一次采全厚开采方法,分析了超大采高工作面液压支架与围岩的强度、刚度、稳定性耦合关系及控制方法,研制了ZY21000/38/82D型超大采高液压支架及新结构。基于液压支架与围岩耦合作用关系,采用理论分析与数值模拟方法研究了超大采高液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制法;通过建立脆性坚硬厚煤层煤壁片帮的“拉裂-滑移”力学模型,得出了控制煤壁片帮发生滑移失稳的液压支架临界护帮力;分析了销轴铰接间隙对超大采高液压支架稳定性的影响及控制方法。通过创新研制大缸径抗冲击双伸缩立柱、三级协动护帮装置等新结构,保证了超大采高液压支架与围岩系统的稳定性控制。     

Fibre glass reinforced plastics bolt‘s application in coal wall support of stoping tunnel

This article set forth two types of destructive form of stopping tunnel coal wall: de-structive form in coal and destructive form in interface of coal layer. In addition, the mecha-nism of destruction in stopping tunnel coal wall is analyzed.     

顶板破碎煤层联合支护方式的改进

顶板支护作为煤矿开采过程的重中之重,直接关系到煤矿企业的综合生产效益以及煤矿职工的生命安全.为提高顶板支护的安全可靠性,针对石炭系煤层岩体强度较低、易造成顶板破碎的特性,对联合支护方式进行了改进.在锚杆+锚索联合支护的基础上,提出一种以锚杆+锚索+金属网+组合锚索作为承载结构,配合局部串钢针+局部架棚支护+喷浆处理的联...     

Hydraulic support stability control of fully mechanized top coal caving face with steep coal seams based on instable critical angle

Analyzed the support instable mode of sliding, tripping, and so on, and believed the key point of the support stability control of fully mechanized coal caving face with steep coal seams was to maintain that the seam true angle was less than the hydraulic support instability critical angle. Through the layout of oblique face, the improvement of support setting load, the control of mining height and nonskid platform, the group support system of end face, the advance optimization of conveyor and support, and the other control technical measures, the true angle of the seam is reduced and the instable critical angle of the support is increased, the hydraulic support stability of fully mechanized coal caving face with steep coal seams is effectively controlled. Supported by the National Natrual Science Foundation of China(50504014)     

浅埋煤层群采场周期来压顶板结构及支架载荷

现场勘查发现,神府矿区浅埋煤层群间隔岩层厚度大多在15～45 m时,间隔岩层易存在单一关键层结构。文章通过现场实测得出了浅埋煤层群开采周期来压的基本特征:来压步距减小、强度增大、煤壁片帮严重,动载现象、台阶下沉现象和大、小周期来压现象明显。物理相似模拟实验揭示了间隔岩层关键层与上煤层已扰动关键层同步与非同步破断的大、小周期来压机理,发现了间隔岩层关键层与已扰动关键层共同形成的"梁-拱-壳"结构形态,给出了上煤层已扰动关键层结构形态的判别方法,得出了浅埋煤层群开采顶板周期破断可形成"台阶-台阶"、"砌体-台阶"、"砌体-砌体"的基本结构。综合建立了浅埋煤层群开采间隔岩层周期破断结构与力学模型,给出了支架受动静载荷作用的工作阻力计算方法,并得到了现场验证。     

基于煤巷两帮基础刚度效应的控帮护巷支护原理

煤层巷道两帮煤体相对顶底板岩层强度低、可变形性强,两帮煤体大变形对巷道围岩整体稳定性有着极其重要的影响。基于煤巷两帮煤体严重变形的工程实际,考虑巷道两帮煤岩体的可变形性,建立了由Winkler可变形基础支承的顶板悬梁力学模型,分析并揭示了顶板的弯矩和挠度分布特征及规律,提出了基于煤巷基础刚度效应的"控帮护巷"支护原理:通过加强两帮支护提高锚固煤体的基础刚度,控帮支护的直接控制两帮煤体的变形和破坏,并进一步通过基础刚度效应改善整个巷道围岩的应力状态,抑制顶底板变形破坏,提高围岩承载能力和稳定性。通过数值模拟分析与现场工程试验,对基础刚度效应和"控帮护巷"原理进行了分析和验证。研究表明:在两帮垂直集中应力作用下,巷帮煤体压缩变形明显,顶板岩层随基础变形而弯曲下沉,两帮基础刚度对顶板变形量影响显著,是顶板变形的关键影响因素;在顶板支护相同的条件下,加强两帮支护不仅使掘进和采动影响期间的两帮的塑性破坏范围和移近量显著缩小,还有效地控制了顶底板的变形破坏情况,是巷道围岩整体稳定性控制的有效途径。研究工作深化了煤巷围岩控制中对巷帮支护重要性的认识,揭示了控帮护巷的支护机理。     

大采高放顶煤液压支架围岩耦合三维动态优化设计

分析了大采高综放顶煤破碎规律、直接顶和基本顶的破断规律,揭示了大采高综放开采矿压显现剧烈的原因;建立了大采高放顶煤支架围岩耦合的组合悬臂梁模型,提出大采高综放支架支护强度的确定方法;提出基于支架围岩耦合模型和有限元分析的大采高放顶煤液压支架三维参数优化动态设计方法,发明了大采高放顶煤液压支架新型放煤结构;进行了大采高放顶煤支架总体配套与工作过程仿真研究。     

整体顶梁机采组合液压支架的应用研究

为了提高矿井采煤机械化程度,通过调研及选型计算,最终确定选用ZH2600/22/32Z(Q)和ZH3200/22/32Z(Q)型整体顶梁机采组合液压支架作为采煤工作面的支护装备,提高了矿井安全保障程度。