软煤层大采高综采煤壁片帮燕尾模型研究

以边坡工程分析方法为基础,建立了软煤层大采高开采面煤壁片帮的燕尾突变模型。通过讨论分析系统稳定性和煤壁的突变失稳过程,得知存在2种失稳情况。通过比较极软煤层不同煤硬条件下释放能量值,结果表明煤壁发生突然破坏失稳伴随着能量大量转化与释放的现象。最后提出了控制煤壁片帮的措施方法,从理论上验证了煤壁片帮现象是一种非线性突变现象,是一个由不同因素影响的复杂过程。     

大采高工作面煤壁片帮深度分析

煤壁片帮是制约大采高综合机械化开采工作面安全高效开采的主要因素之一,为了掌握煤壁片帮规律,利用FLAC。数值模拟软件得到了工作面前方煤壁主应力的分布规律,进而将煤壁简化为压杆。根据压杆理论,分析了完整性较好的煤壁的挠度特征,得出煤壁的最大变形点,即剪切破坏的突破点。给出了煤壁片帮深度的计算公式,并通过现场实测,对该公式...     

大采高综采面煤壁片帮特征分析与应用

片帮问题是制约大采高综采面安全高效开采的主要因素之一,为了弄清大采高工作面煤壁片帮特征,采用压杆理论分析完整性较好的煤壁的挠度特征,得到了煤壁容易发生片帮的位置在煤壁的中上部,并与现场实测结果对比分析,得到了大采高综采面两种典型的片帮形式:半煤壁片帮和整个煤壁片帮.现场采取了提高护帮板的使用率,增加支架的实际初撑力和工作阻力,及时移架等片帮综合治理措施,减少了工作面煤壁的大块煤片帮现象.     

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。     

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。     

大采高综采工作面煤壁片帮特征及其稳定性分析

为研究大采高综采工作面的煤壁稳定性,采用2种压杆力学模型分析,得出煤壁的失稳位置离顶板的距离为0.35～0.5倍的采高。然后将片帮的煤体简化为单一滑动面模型,通过力学分析,得到衡量煤壁稳定性的稳定系数K。如果K>1,即下滑力大于抗滑力,此时发生片帮现象;如果K=1时,此时煤壁处于极限平衡状态;当K<1时,抗滑力大于下滑力,煤壁稳定。另外由K值的表达式可知,当煤体的内摩擦角和内聚力增大时,煤壁越稳定;当采高和顶板来压增大时,煤壁越易于片帮。通过现场实践分析,注射马丽散等增强煤体的抗剪强度,加强顶板及护帮的支护,加快工作面推进速度,及时移架等措施,有利于减小片帮发生,增强煤壁的稳定性。     

竖向裂隙发育煤层大采高综放开采煤壁片帮失稳机理及其控制

针对大同矿区塔山煤矿竖向裂隙发育煤层大采高综放开采典型煤壁片帮特征,基于压杆理论分析和实测研究,探讨了竖向裂隙发育煤层煤壁片帮失稳机理。理论计算得到了竖向裂隙发育煤层煤壁片帮临界稳定关系及对应的临界作用力,通过提高煤岩摩擦系数、降低煤壁条状煤体重心提高工作面煤壁的稳定性。结合塔山矿8105工作面大采高综放开采条件,采用煤层深孔内充水承压微爆破技术,取得了大采高煤壁片帮良好防治效果。     

煤壁片帮机理研究及其防治措施

基于压杆模型研究不同约束条件下煤壁失稳形式,得出软弱煤层易发生滑移失稳、硬和中硬煤层多发生弯曲失稳的结论。采用平衡微分方程研究了煤壁片帮机理,结果表明:滑移失稳主要源于剪切破坏,弯曲失稳则与溃屈破坏有关,防止煤壁片帮的关键措施在于减小煤壁上方压力和增强煤岩界面约束条件。提高液压支架工作阻力可以减小煤壁上方压力,设置护帮板可以限制煤壁位移,而注水和注浆等方法可以增强煤体性质。基于此提出了"强支承"、"稳底"、"上护"和"变性"等具体的防片帮措施与方法,并对护帮板受力形式进行了研究,给出了相对合理的护帮机构。     

大采高工作面煤壁片帮的多因素敏感性分析

以西部矿区大采高工作面煤壁片帮现场监测为基础,将煤壁片帮过程细分为煤壁发生破坏与煤壁破坏体发生失稳2个阶段。通过对煤壁片帮的应力路径效应分析,研究得出了煤壁发生破坏与煤壁破坏体发生失稳的内部与外部影响因素。研究了各主要影响因素与煤壁破坏深度、超前支承压力峰值大小及超前距离之间的关系,并通过引入正交试验方法,进行了各主要影响因素对煤壁片帮不同阶段的单目标多因素敏感性分析。确定了煤壁发生破坏的影响因素敏感性排序依次为煤体的内摩擦角内聚力抗拉强度采高埋深支护强度;煤壁破坏体发生失稳的影响因素敏感性排序依次为煤壁破坏面的内摩擦角内聚力抗拉强度护帮强度埋深支护强度。基于大采高工作面煤壁片帮影响因素的敏感性分析结果,提出了基于内因与外因相结合的大采高工作面煤壁片帮防治措施。     

余吾煤业S1206工作面煤壁片帮研究

根据余吾煤业S1206工作面的片帮问题利用压杆模型将煤壁简化为一端铰支和一端固支的受压杆,计算得出大采高煤壁最易失稳的位置在0.35倍采高处,然后采用FLAC3D数值模拟软件,分别对煤层采高和支架工作阻力进行了数值模拟研究。最后结合余吾煤业S1206工作面地质条件得到防治煤壁片帮的措施,并取得良好效果。     

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。     

基于煤壁“拉裂-滑移”力学模型的支架护帮结构分析

针对坚硬厚煤层大采高综采工作面极易发生煤壁片帮的问题,以红柳林煤矿7.0 m大采高综采实践为基础,分析了煤壁片帮的应力路径效应,将硬煤煤壁片帮细分为拉裂破坏与滑移失稳两个阶段,建立了坚硬厚煤层煤壁片帮的拉裂-滑移力学模型,得出了煤壁的拉裂破坏深度、宽度与煤体强度、开采高度的关系及液压支架应具有的"临界护帮力",分析对比了2种液压支架护帮装置的结构特点与力学特性。研究结果表明,煤体发生拉裂破坏只是煤壁片帮的必要非充分条件,煤壁最终是否发生片帮,还取决于拉裂破坏体在液压支架与矿山压力作用下是否发生滑移失稳。液压支架很难抑制煤壁发生拉裂破坏,但可以有效防止拉裂破坏体发生滑移失稳。液压支架护帮装置采用伸缩梁与护帮板分开结构设计,具有对煤壁的支护作用力大、结构强度与可靠性高等显著优点。     

大采高工作面煤壁片帮机理数值模拟

以赵固一矿15018工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟的方法对12011工作面的煤壁片帮深度机理进行研究和分析,对在支承压力作用下的煤壁片帮形式进行了压杆理论模型分析,得到了在不同采高和采深下煤壁片帮的变化情况,即随工作面采高和采深的增加煤壁片帮也会相应的增大。通过对在不同采高和采深煤壁的垂直位移、水平位移、煤壁塑性区的模拟,分析了大采高煤壁片帮的诱发机理,对于煤壁片帮较严重的大采高工作面的安全生产和支护设计都有一定的指导意义。     

8.5m大采高综采工作面煤壁稳定性的理论分析

大采高综采工作面片帮问题是影响高效安全开采的主要因素之一,为了研究大采高对煤壁稳定性的影响,基于上湾矿四盘区1-2煤层8.5 m大采高工作面围岩力学条件,采用压杆理论分析煤壁的挠度特征,得到煤壁容易发生片帮的位置在煤壁的中上部;并提出梯形滑块模型,在考虑摩擦力的前提下通过力学计算,得到护帮力不能小于0.251 MPa;针对8.5 m超大采高综采工作面,特别提出了采用支架增压增力复合护帮机构支护方式,护帮板长度分别为1 100、1 600、800 mm,总长度达3 500 mm,可以有效地减少工作面大块煤壁片帮现象。     

大采高煤壁片帮机理的分形描述

为有效防治大采高工作面煤壁片帮,对刘园子煤矿大采高工作面煤壁片帮事故进行统计,认为煤壁片帮在周期来压前、来压期间发生概率较大;通过现场获取煤样进行CT图像扫描,运用分形理论对获取图像进行分析,结果表明,距煤壁1 m范围内分形维数达2.9,煤体充分破碎,是导致煤壁片帮的主要原因;沿竖直方向煤壁中上部煤体分维数达2.6,应采用锚杆结合护帮板的方式进行防治。     

浅埋煤层开采顶板切落压架灾害的突变分析

针对浅埋煤层开采周期来压过程中顶板沿煤壁台阶下沉导致顶板切落压架灾害的问题,根据直接顶岩体在支承压力作用下破坏失稳的非线性变化特征,建立了由基本顶-直接顶-支架-矸石组成的系统力学模型。利用突变理论研究了荷载作用下系统的失稳机制,获得了系统失稳的充要条件及直接顶岩体的变形突跳量表达式,分析了系统失稳的主要影响因素。结果表明:直接顶的失稳破坏,导致了顶板的切落,系统失稳除与支架和直接顶岩体的刚度比及材料参数有关外,还与所受载荷及基本顶周期来压步距相关。结合工程实例,验证了理论推导的合理性,并给出了工程建议。     

大采高工作面煤壁片帮观测及其控制措施

为了深入研究大采高工作面煤壁片帮的发生机制并做好控制管理工作,利用激光测距方法对霍尔辛赫煤矿3207工作面煤壁片帮情况进行现场观察,统计了煤壁片帮深度、高度及片帮范围等数据,分析了3207工作面发生片帮的主要原因,并提出相应的煤壁片帮控制措施。研究结果表明:霍尔辛赫煤矿3207工作面煤壁片帮的主要形式为剪切滑移,工作面周期来压对煤壁稳定性影响较大;地质构造、顶底板性质、采煤高度、工作面推进速度等是煤壁发生片帮的主要影响因素。提出采用俯斜开采、加固工作面煤壁、加快工作面推进速度等控制措施,确保3207大采高工作面的安全高效开采。     

软煤层大采高工作面煤壁片帮机理及防治技术

针对赵庄煤矿3305软煤层大采高工作面煤壁片帮严重的情况,采用FLAC3D数值模拟软件和Coulomb-Mohr屈服准则理论计算方法,对其软煤层大采高工作面煤壁的塑性区宽度进行了数值分析和理论计算。通过对比分析得出了工作面前方煤体煤壁片帮的机理和主要影响因素,并提出了相应的防治煤壁片帮的措施。     

基于突变理论的矿柱失稳破坏研究

针对岩体变形破坏具有的突变性,结合材料力学理论,建立了岩梁-矿柱的尖点突变模型。利用该模型研究矿柱失稳破坏发生的机理,并得出系统发生失稳破坏的条件及发生失稳破坏时系统释放的能量。研究结果表明,岩梁-矿柱系统的稳定性取决于系统自身的力学-几何特性,与外界因素无关。最后,以某金矿为实例,利用系统失稳条件对其采场结构参数的选取合理性进行了分析判断。     

基于突变理论的煤层关键层复合体失稳理论分析

根据突变理论,在煤层与岩层关键层复合的基础上,探讨了煤岩复合体失稳破坏的机理。基于势能原理,建立了尖点突变模型,导出其失稳的力学判据及突变时的突变变化。得出了在水平力和垂直力共同控制的空间中系统失稳的分叉集合并分析其突变过程。分析结果表明:系统发生突变的影响因素除了复合体的弹性模量与惯性矩外,主要是水平力,水平力越大,越容易失稳。