木瓜煤矿中厚煤层采场覆岩破断规律研究

木瓜煤矿10-201工作面主采9号煤层厚度较大,为了解采场覆岩破断规律,借助UDEC数值模拟软件进行研究,结果表明工作面回采20 m时,直接顶岩层全部垮落充填采空区,初次来压步距为35 m,周期来压步距为20 m,裂隙带发育高度为45 m。通过现场监测工作面液压支架工作阻力变化情况及采场“两带”高度观测,得出结论:工作面推进20 m后,直接顶岩层全部垮落充填采空区,初次来压步距为38 m,周期来压步距为20 m,裂隙带发育高度为47 m,与数值模拟结果基本吻合。     

综采工作面回采过程中顶板破坏演化规律数值分析

在研究分析团柏煤矿地质条件的基础上,根据岩层的结构和顺序建立模型,应用F-RFPA~(20)数值模拟软件模拟11-101综采工作面回采过程中顶板破坏演化规律。根据数值计算结果,随着11-101工作面回采,顶板覆岩结构破断呈"压力拱"结构,直接顶初次垮落步距约为12m,垮落高度为2m;基本顶初次来压步距约为36m;基本顶周期来压步距约为18~24m。     

2-126工作面覆岩移动及超前支承压力分布规律

为掌握2-126工作面回采时覆岩移动规律和超前支承压力分布,通过具体分析工作面的地质条件,采用理论分析与数值模拟的方式进行上覆岩层运移规律的分析,确定基本顶的初次和周期来压步距,以及上覆岩层三带的分布;另外在回采期间通过现场监测的方式对工作面超前支承压力进行分析。结果表明:2-126工作面基本顶的初次和周期来压步距分别约为38.9 m和15 m,工作面垮落带和裂隙带的高度分别约为25 m和75 m,超前支承压力影响范围约为50 m,应力峰值约出现在超前工作面16.7 m的位置.     

榆树田煤矿首采工作面来压规律理论分析

为保证榆树田煤矿首采面安全、高效生产,根据相关地质资料并结合理论分析对首采上覆岩层运动规律进行研究,研究表明:采空区内基本顶岩梁间是分层垮落,基本顶第一岩梁随直接顶的跨落而跨落,工作面顶板初次来压步距约为69.3m,周期来压步距约为35m。     

3109综采面覆岩垮落、裂隙带模拟与结果分析

工作面开挖后,上覆岩层将发生破断及垮落.为获得3109综采工作面覆岩垮落、裂隙带高度,本文采用相似模拟方法试验了工作面开采过程中覆岩破断演化过程.结果表明:直接顶的初次破断是垮落带发育的主要原因,而老顶的第一次周期来压则造成垮落带再次发育,裂隙带高度在老顶初次破断前发育较为缓慢,而在老顶发生破断后快速增加,并最终逐渐趋于稳定,3109工作面垮落带发育高度约12.2 m,裂隙带高度约33.0 m.     

浅埋煤层采场覆岩运动及来压规律研究

针对浅埋煤层采场覆岩运动特征及来压规律问题的研究,以万利一矿42303工作面的浅埋煤层为工程背景,通过物理模拟和数值模拟开展分析和研究。研究表明：42303工作面初次来压垮落步距为60 m,其压力峰值为14.7 MPa,覆岩初次周期来压步距为90 m,其压力峰值为15.97 MPa。此后周期垮落步距平均为12 m,最终呈现出垮落带高度为22 m,裂隙带高度为169 m的梯形结构。采空区上覆岩层呈现为梯形垮落结构,随工作面向前推进,采空区上覆岩层的梯形垮落结构影响范围逐渐增大。     

浅埋深薄基岩工作面矿压显现规律研究

为了研究浅埋深薄基岩煤层工作面上覆岩层的运动规律及工作面矿压显现规律,运用UDEC数值模拟软件对神华李家壕煤矿的上覆岩层的运移规律进行了模拟分析,并进行了现场实测。结果表明,模拟所得的初次来压步距为40m,实测值为36.4m;模拟周期来压步距为20m,与现场实测的周期来压平均为20.5m步距基本一致;关键层来压时表现为动载现象明显,整个上覆岩层全厚度切落,地表出现急剧下沉,工作面覆岩将不存在"三带",基本上为垮落带和裂隙带"两带"。     

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。     

上分层破坏区下工作面覆岩活动规律研究

工作面覆岩移动变形及破坏涉及的因素较多,其过程也是连续不断的,对下分层工作面的安全生产会产生较大的影响。以回坡底煤矿11-103工作面开采为工程背景,研究了在上分层破坏区条件下的工作面覆岩活动规律,通过UDEC数值模拟可知,工作面初次来压步距为30 m,基本顶周期垮落步距为25 m,上覆岩层裂隙全区发育,竖直裂隙不易闭合,停采位置岩层破断角为65°,地表易出现台阶下沉,工作面整体与一般开采状态类似,但对上分层采空区积水与废气要加强监测,以防其对下分层工作面生产造成影响。     

“三软”煤层大采高工作面采场覆岩运移规律相似模拟研究

为研究皖北煤电卧龙湖煤矿8煤开采顶板覆岩运移规律,采用相似材料模拟实验方法,对8102回采工作面展开研究。结果表明:8煤直接顶初次垮落步距为30 m,基本顶初次断裂步距为50 m,平均周期断裂步距为13.43 m,垮落带高度为11 m,裂隙带高度为101 m,8煤上方亚关键层对覆岩破断下沉影响显著,7煤随8煤开采垮落,6煤裂隙发育。     

混合综采工作面覆岩运移规律及空间结构特征分析

基于平煤十二矿深部开采面临的排矸量大、辅助运输困难、矿区环境污染以及常规充填面产能不足工程背景,创新了矸石充填与垮落法混合综采技术并阐述了其技术内涵。采用理论分析、物理相似模拟和现场实测方法系统地研究了混合综采工作面覆岩运移规律和空间结构特征。通过理论分析得到了不同充实率状态下混合综采工作面覆岩空间结构特征;物理相似模拟结果表明,混合综采工作面充填段基本顶仅发生弯曲下沉,而垮落段直接顶垮落、基本顶断裂,垮落段基本顶平均下沉量是充填段的4.2倍,覆岩空间结构表现出明显的非对称特征。矿压实测数据显示,充填段采场无明显的来压现象,垮落段来压现象显著,初次来压步距约30 m,周期来压步距约22 m,动载系数达1.7左右;岩层钻孔窥视结果观察到充填段顶板完整,覆岩空间结构呈现“两带”发育特征;垮落段覆岩结构呈“三带”发育特征,混合综采工作面覆岩非对称性空间结构特征显著。     

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46.0m。     

8.5 m大采高工作面矿压显现规律相似模拟研究

为了确定特厚煤层覆岩的矿压规律和支架工作阻力变化,根据煤层所处地质条件,基于相似三定理,在实验室采用平面相似模拟的方法,研究了浅埋特厚煤层大采高综采条件下的工作面上覆岩层破断、来压步距和支架阻力及周期来压规律。结果表明:当正常割煤时,直接顶初次垮落步距为23m,基本顶初次垮落步距为38 m,周期垮落步距为17 m;当工作面矿压显现强烈时,支架最大工作阻力为24 000 kN左右,覆岩垮落会形成宽度12～20 m岩柱;支架最大阻力出现在关键层失稳时,最大来压出现在第4、5次周期来压期间,同时工作面的停滞导致支架阻力明显增加。研究为特厚煤层工作面支护工艺技术水平的提高提供了技术参考。     

大采高工作面顶板破坏规律的推进速度效应

为研究工作面推进速度加快后,顶板岩层破坏规律,依据神东矿区上湾煤矿地质赋存条件,采用相似模拟试验及现场实测的方法,通过对比分析不同推进速度条件下工作面直接顶、基本顶及其上覆岩层变形、下沉、垮落规律,定量地表征了大采高工作面顶板破坏规律的推进速度效应。研究结果表明:不同推进速度条件下,直接顶、基本顶岩层变形、下沉垮落演化规律保持一致;基本顶岩层周期来压步距随工作面推进速度加快而显著增大;直接顶、基本顶及其上覆岩层下沉量随工作面推进速度加快而呈不同程度的减小;工作面来压持续距离随工作面推进速度加快而明显延长,来压强度和动载系数呈不同程度增大。     

综采工作面上覆岩层移动规律数值模拟研究

为掌握常村煤矿8101工作面上覆岩层移动规律及超前支撑压力的影响范围及分布特点,通过理论计算得出工作面直接顶及基本顶的厚度及岩性,采用数值模拟的方法分析得出上覆岩层的移动规律:工作面推进到30 m时,基本顶初次来压,工作面周期来压时,支承压力峰值约为1.4×107~1.6×107Pa,支承压力峰值距离煤壁距离约为9~12 m。     

浅埋深薄基岩中厚煤层矿压显现规律

针对浅埋深薄基岩中厚煤层矿压显现规律问题,采用UDEC数值模拟软件和现场实测2种方法对李家壕煤矿3-1煤层的矿压规律显现进行研究。研究表明,工作面初次来压步距20m,周期来压步距10 m;周期来压期间,来压猛烈,历时短,工作面中部相对于两端部来压大,来压早,持续时间长;工作面前方支承压力集中不明显,影响范围较小;工作面发生台阶下沉,顶板破断运动波及地表,工作面上覆岩层中只存在垮落带和裂隙带"两带",不存在弯曲下沉带;顶板岩梁在工作面推进方向上传递载荷的能力大大下降。数值模拟结果和现场实测数据基本吻合。     

夏店煤矿综采工作面矿压显现规律模拟

以夏店煤矿3111综采工作面为研究背景,采用数值模拟手段对工作面矿压规律进行了研究,得出坚硬顶板条件下采场上覆岩层的运动规律、采场矿压的基本参数等;当工作面未切眼放顶推进到50 m时,岩层整体破坏范围很小,顶板不会整体垮落;当工作面切眼放顶,工作面推进到30 m时,细砂岩岩层与工作面相交处的区域破坏基本上贯穿了整个细砂岩层,工作面初次来压步距约30 m左右。为工作面回采加强顶板管理提供了依据。     

富水覆岩长壁综放开采矿压显现规律研究

为了进一步研究富水覆岩长壁综放工作面推进过程中的矿压显现机理,以大佛寺煤矿40301工作面为工程背景,采用相似模拟的方法,研究工作面推进过程中的矿压显现规律,并掌握上覆岩层在工作面推进过程中变形破断和裂隙发展规律。研究表明,综放工作面上覆岩层矿压显现明显,基本顶初次来压和周期来压步距分别为63~72 m和27~33 m,在工作面的推进过程中,上覆岩层的裂隙发展会波及洛河组砂岩,可能会对采空区和工作面产生一定程度的危害。研究结果可为大佛寺煤矿综放开采提供理论依据,对同类地质条件下的综放开采有一定的借鉴意义。     

山区地貌下浅埋煤层工作面开采覆岩运动及地表沉陷规律研究

为了提高山区地貌下浅埋煤层工作面开采的安全性,减少山体滑坡等地质灾害的发生,以纳雍县普洒煤矿11101工作面为工程背景,应用数值模拟和物理模拟的方法,研究山区浅埋煤层综采工作面覆岩运动及地表沉陷规律。结果表明:(1)工作面直接顶初次垮落步距为30m,基本顶初次来压步距约为50m,基本顶周期来压步距平均约为20m;(2)工作面推进至50m左右时,工作面开采影响波及到地表;(3)基本顶下沉量最大为2.13m,地表下沉值最大为1.45m,地表水平移动值最大为0.27m。山区地貌下浅埋煤层工作面开采显现出独特的沉陷形式,地表沉陷曲线呈现U型,工作面距地表越远,岩层弯曲变形幅度越大,工作面距地表越近,对地表的影响程度越大,研究成果可为类似工作面安全开采提供借鉴。     

基于弹性基础梁模型的来压步距确定

在分析采场基本顶上覆岩层破断运移规律的基础上,建立了基于弹性基础梁的顶板受力模型,得到了工作面初次来压步距和周期来压步距的计算公式。结果表明:当基本顶以上岩层的极限跨距小于基本顶的极限跨距时,工作面初次来压步距等于顶板初次跨落步距,周期来压步距与上位岩层密度、厚度和抗拉强度等参数有关;当基本顶上一层顶板的极限跨距大于基本顶的极限跨距时,工作面的初次来压步距将是基本顶前2次垮落步距之和,周期来压步距的确定还与支架工作阻力有关。