特厚煤层综放开采顶板岩层控制基本原理

基于无法改变矿井采掘活动中煤岩体的初始赋存状态、缺乏准确获知其赋存特点及工程响应特征的技术手段,采用理论分析对特厚煤层综放开采顶板岩层控制基本原理进行了研究。特厚煤层综放开采顶板岩层具有3个特点,即"暂时稳定性""及时垮落性"以及两种状态的周期性转化,岩层控制的基本原理就是控制工作面回采过程中顶板岩层结构的"暂时稳定性"。维护顶板岩层结构的"暂时稳定性",需要避免上位直接顶"组合短悬臂梁"结构发生滑落失稳以及基本顶"铰接岩梁"结构失稳;通过分析"铰接岩梁"结构两种失稳条件和"组合短悬臂梁"结构3种失稳模式,提出了维护特厚煤层综放开采顶板岩层结构"暂时稳定性"液压支架所受变形压力需满足的条件,得出了可通过外界干预促使"铰接岩梁"结构进一步向上转移、减小"铰接岩梁"断裂步距和"组合短悬臂梁"长度等手段减缓来压强度,维护特厚煤层综放开采顶板结构稳定。现场验证表明:通过外力促使"铰接岩梁"结构进一步向上转移,同时降低"组合短悬臂梁"的长度等措施保障了矿压显现剧烈、多次出现支架损坏综放工作面的接续面在原综放设备不变的前提下实现安全高效回采。     

特厚煤层综放开采顶煤体“三带”放煤理论与应用

采用实验室实验、数值模拟、相似模拟和理论分析相结合的研究方法,对特厚煤层综放开采顶煤体破坏的演化过程进行了深入研究。结果表明:特厚煤层综放开采过程中,超前支承压力对中、下位顶煤体内裂隙的扩展和顶煤体的破坏起着关键性作用;控顶区内支架的反复支撑进一步加剧了下位顶煤体的破坏;控顶区后的冒落阶段,充分破碎的下位顶煤体能够随采随冒,中位顶煤体随着下位顶煤体的放出而成块状冒落,而上位顶煤体呈周期性滞后垮落。基于特厚顶煤体上、中、下位明显的不同破坏、冒落特征,提出了特厚煤层综放开采顶煤体"三带"结构模型,即自下而上分别为"散体带"、"块体带"、"裂隙梁带"。通过分析各带的破坏动力机制及其冒落特征,提出了分带厚度的确定方法。通过对同煤塔山煤矿特厚煤层综放开采顶煤体垮落形态实测,进一步验证并完善了"三带"结构模型。即:特厚煤层综放开采顶煤体一般存在"三带"结构,但在特定条件下可能只呈现"一带"或"两带",其形成过程主要与顶煤体厚度、煤体强度、煤体裂隙发育程度、地应力等因素有关。     

特厚煤层综放开采设备选型研究

为确定北辛窑煤矿特厚煤层采煤方法及设备选型,本文首先对厚煤层的开采方法进行了对比分析,并结合煤层与顶底板的岩性特征,确定了采用综采放顶煤的开采方法。根据北辛窑煤矿8405工作面的实际开采情况,并结合相关理论计算了综放工作面滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架的相关参数,给出了具体的设备型号。最终通过现场开采效果证明：8405工作面设备选型合理,能够满足安全高效生产的需求,同时采出率也大幅提高。此研究为相类似的特厚煤层工作面开采设备的选型提供了一定的借鉴意义。     

极软易燃特厚煤层轻型综放开采

淮北矿区朱仙庄矿8号煤层首次采用轻型综放开采,通过实践,探索到了极软易燃特厚煤层条件下轻放开采的技术关键,为准北矿区8号煤层科学经济合理地开采寻求到了一条新路。     

特厚煤层综放开采防治自然发火

通过对T2191工作面发火情况进行综合分析，找到了造成煤层自然氧化的原因，并采取调整采区通风系统、充填冒高、阻化剂防火、喷浆堵漏风、灌浆、均压防灭火等综合治理措施，起到了很好的效果。     

特厚煤层综放开采技术的经济效益分析

本文介绍了开滦集团唐山矿业分公司采用特厚煤层综放开采高产高效综合配套技术,与传统的综合机械化厚煤层分层开采技术在工程量、煤柱损失、材料费用、用工费用等方面进行的经济效益分析,为高产高效矿井模式提供了成功经验。     

塔山矿特厚煤层综放开采瓦斯综合治理

塔山煤矿放顶煤开采平均14.81 m特厚煤层,工作面上隅角及回风流瓦斯成为制约综采工作面安全生产的关键因素。集团公司及塔山煤矿与中煤科工集团重庆研究院和沈阳研究院联合攻关,采用抽放等多种手段防治瓦斯,取得了良好效果,保证了安全生产。     

特厚煤层综放开采抽放瓦斯技术分析

对抚顺老虎台矿的瓦斯涌出规律 ,以及特厚高瓦斯煤层综放开采抽放瓦斯技术进行了分析论述。     

易燃特厚煤层综放开采防灭火适用技术探讨

介绍了山西上榆泉矿井在易燃特厚煤层中应用综采放项煤工艺，从巷道掘进、支架安装、回采推进、安全拆除等各个环节，所采用的防灭火技术的主要内容。     

10m特厚煤层综放开采技术的经济效益分析

介绍了唐山矿铁一区、铁二区10m特厚煤层综放开采高产高效技术与应用,阐述了综放开采与分层开采的技术经济效益对比情况,数据真实可靠,具有一定参考价值。     

特厚煤层综放采场矿压异常显现机理与控制

为解决准格尔煤田特厚煤层综放采场矿压异常显现、顶板控制难度大的问题,以酸刺沟煤矿6上煤层为研究对象,通过理论分析和现场实测等方法,对综放采场矿压异常显现机理及顶板控制技术进行了研究。结果表明:① 建立了6上煤层综放采场小冒采比长悬顶板结构模型,得到直接顶与基本顶具有交错式断裂和平行式断裂2种断裂关系和演化过程;② 通过力学计算分析,得到了2种断裂条件下顶板压力与冒采比和顶板参数的定量关系。冒采比小,顶板悬顶越长,顶板压力越大,且顶板平行式断裂时造成矿压异常现象;③ 提出并实施了控顶区矿压控制技术、采空区矿压控制技术和新型支架矿压控制技术,技术实施后顶板控制效果好,保证了安全开采,生产效果显著,为类似条件的顶板控制提供了参考指导。     

硬厚煤层综放开采顶煤弱化技术研究

通过硬厚煤层综放开采顶煤弱化技术的全面调研,确立不同开采条件的顶煤弱化工艺模式。结合现场工业性试验,验证架间爆破方案的可行性,指出存在的具体问题和今后发展方向。     

特厚煤层综放煤-矸-岩放落流动的时序规律及识别方法

综放工作面放煤工艺中的煤矸智能识别是智能化综放开采的瓶颈,经过十几年的不断探索研究,基于煤层的沉积环境和岩性赋存特征,提出了煤岩层低水平自然γ射线辐射高精度实时探测方法和煤矸自动识别原理,为综放工作面放煤工序的煤矸智能识别控制奠定了基础。根据特厚煤层含多层夹矸的复杂结构特征,以提高煤矸识别的精准性为目的,分析了特厚煤层夹矸的赋存特点及自然辐射特性;开展了煤-矸（夹矸）-岩（直接顶岩石）放落流动的时序规律研究,得出顶煤中夹矸的层位、间距、层数等因素会影响放落流动时序,且呈现不同的时序状态,据此进行了放落流动时序分区;相应地不同时序区的混矸率会呈现不同的特征：当夹矸无时序放出时,混矸率在一固定的范围内波动,当煤-夹矸渐次放出时,混矸率呈现上升—稳定—连续台阶式上升的特征,直接顶矸石的混入,使得混矸率呈线性增加;基于煤-矸-岩放落流动的时序特征,得出了不同时序条件下自然射线的辐射变化特征,确定了自然射线辐射强度台阶式变化与夹矸赋存参数的影响关系,区分了放煤流中含有夹矸和直接顶矸石混入的辐射特征,确定了不同煤-矸-岩放落时序区的辐射强度范围,提出了以自然射线辐射强度作为煤-矸-岩自动识别的主要...     

特厚煤层大采高综放开采支架外载的理论研究

从理论上分析认为,特厚煤层综放开采直接顶、老顶范围明显加大;从能否对支架产生变形压力角度将顶板岩层分为“无变形压力岩层”和“有变形压力岩层”,并给出了综放支架所受外载的解析计算式,依此分析了特厚煤层大采高综放开采因采厚加大,“有变形压力岩层”的范围将明显加大,从而导致矿压显现异常强烈的原因.     

特厚煤层大采高综放开采机采高度的确定与影响

为了确定大采高综放开采合理的机采高度,基于理论分析与数值模拟计算方法,研究了不同机采高度对支架工作阻力、顶煤冒放规律、煤壁稳定性的影响。研究结果表明：大采高综放开采机采高度的确定应充分考虑采放比、煤壁稳定性、矿压显现、顶煤采出率及设备投资等。支架所需支护强度、顶煤采出率、煤壁片帮程度与机采高度成正相关性,但并不是简单的线性关系。由于受顶煤赋存条件及采出率等因素影响,相同采高大采高综放开采煤壁片帮几率要高于大采高综采。大采高综放开采是煤炭开采技术的新突破,是实现特厚煤层安全高效开采的有效途径。     

坚硬特厚煤层顶煤冒放结构及提高采出率技术

针对西部埋深较浅、坚硬、特厚煤层顶煤冒放性差的问题,以金鸡滩煤矿2-2上坚硬特厚煤层赋存条件为基础,通过理论模型计算、数值模拟分析及设备结构优化设计等方法,分析了坚硬特厚煤层顶煤冒放结构及提高采出率技术。通过建立坚硬特厚顶煤的"悬臂梁"力学模型,计算分析了顶煤厚度与悬臂极限断裂长度的关系;首次定量分析了液压支架反复支撑对顶煤的损伤破坏效果,研究了液压支架主动支护作用力、反复支撑次数对顶煤破坏深度、破坏块度的影响;分析了大采高综放工作面煤壁片帮防治与提高顶煤冒放性的矛盾,通过优化液压支架架型结构参数解决了二者之间的矛盾;创新设计了强扰动三级高效放煤机构与综放工作面后部刮板输送机交叉侧卸布置方式,有效提高了大块顶煤的放出率与放出效率。     

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。     

特厚煤层综放采场瓦斯运移规律

采用高精度微地震监测技术,结合岩石力学理论进行分析,得到了特厚煤层综放工作面采场围岩破裂规律。根据综放采场瓦斯运移规律和工作面超前煤体的百米钻孔瓦斯自然涌出量的现场实测,确定了导致工作面超限的瓦斯主要来自于采空区,给出了可抽放瓦斯的范围。通过分析岩层运动规律与工作面瓦斯浓度变化规律,证明工作面瓦斯的涌出主要受高位岩层周期运动的影响。     

较薄厚煤层综放开采顶煤岩运移破坏特征研究

采用FLAC3D数值模拟对较薄厚煤层综放开采顶煤岩力学特征进行了系统分析,得出了顶煤岩运移、破坏及应力分布规律.研究结果表明,综放面上部顶煤位移量明显大于工作面中下部,顶煤的"始动点"在工作面煤壁前方,工作面上位顶煤岩的始动位置超前于下位,垂直位移量随着与工作面距离的减小而逐步增加;在综放面前方,顶煤和上覆岩层在垂直方向始终处于压缩状态.而在工作面上方,顶煤开始出现离层现象;工作面支架所受载主要是顶煤和基本顶变形运动产生的变形压力,沿用中厚煤层综采工作面支架设计已不适用综放面.     

含夹矸厚煤层综放开采技术分析

针对东滩煤矿主采 3# 煤层中含有夹矸层的特点 ,分析了含夹矸顶煤体的冒放性 ,确定了顶煤中夹矸层的极限厚度 ,提出了解决含夹矸厚煤层综放开采的技术措施