特厚煤层综放采场支承压力分布的数值模拟

针对特厚煤层综放采场邻空巷道超前支护段巷道大变形问题,通过FLAC3D数值模拟软件模拟郭家河煤矿1305工作面回采过程,得到综放采场支承压力的分布特征,分析邻空巷道大变形的原因。结果表明:随着工作面推进,特厚煤层综放工作面超前支承压力峰值及影响范围逐渐增大,峰值点位于工作面前方10~25 m,峰值应力集中系数在1.2~3.2之间,支承压力影响范围超过100 m,影响集中区域为工作面前方60 m;采空区的存在使得工作面侧向支承压力影响范围增大4倍以上,应力集中系数增大0.7~1.3,随着工作面邻近,侧向支承压力增长速度变快,应力峰值深入实体煤的距离增大;邻空巷道强矿压显现是双向高支承压力叠加作用的效果。     

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。     

复杂特厚煤层综放工作面煤柱应力分布规律研究

为了掌握塔山煤矿3-5号煤层综放面煤柱应力分布及巷道变形规律,在深入调研目前煤柱压力显现情况的基础上,通过在2个综采放顶煤工作面回风巷布置应力观测区,在测区内安装GYW25型钻孔应力传感器和KJ216-F2本安型监测分站,动态监测煤柱内应力变化,同时进行了巷道围岩变形观测。观测分析结果表明:在8208工作面回采期间,煤柱应力波动较大,峰值位置位于距8210工作面一侧25 m,距8208工作面一侧13 m附近;在留设38 m区段煤柱的情况下,8208工作面前方100 m范围内回风巷顶底板累计移近量达到1 000~1 400 mm,两帮达到600~1 000 mm;在回采与掘巷相向施工条件下,38 m煤柱是安全的、合理的;从8210工作面回风巷煤柱应力峰值位置分析,可以将煤柱减小到30~35 m。     

特厚煤层综放采场覆岩结构及矿压规律研究

华兴能源有限责任公司唐家会煤矿首采F61101工作面埋深超过500m,邻近矿井综放采场顶板周期来压期间出现支架安全阀频繁开启现象.为了保证类似条件下工作面安全高效开采,以唐家会煤矿F61101工作面为研究对象,对采场围岩应力演化规律、覆岩结构特征及矿压显现规律进行分析.针对特厚煤层综放采场开采条件,综合数值模拟、理论分...     

特厚煤层综放采场直接顶关键层及支架适应性

为了探索大同矿区石炭系特厚煤层综放开采工作面支架-围岩相互作用关系,采用现场实测与理论分析的方法,在分析塔山矿石炭系特厚煤层综放工作面顶煤、顶板运移规律及矿压显现特征的基础上,将塔山矿石炭系特厚煤层综放开采采场直接顶结构分为2类,指出"直接顶关键层"的存在将进一步增大顶板管理的难度.对8102和8103综放面所用ZF10000/25/38及ZF13000/25/38支架的适应性进行了分析,结果表明,ZF13000较ZF10000支架能够适应的最大煤层采放厚度由17 m提高至20 m,也能防止端面顶煤冒落,ZF13000支架具有更强的适应性.     

大同矿区特厚煤层综放采场矿压显现规律研究

为研究大同石炭系特厚煤层综放工作面矿压显现规律,通过对大同塔山矿石炭系特厚煤层综放工作面的支架阻力监测,以及采用微地震监测系统及地面钻孔电视对工作面顶板的运移规律进行观测,得出了特厚煤层综放开采过程中的顶板来压显现规律,同时,分析了推进速度、支架状况及地质构造对顶板控制的影响,基本掌握了回采工作面顶板矿压规律,为石炭系特厚煤层中综放开采的成功应用提供了科学依据.     

急倾斜特厚煤层水平分段综放采动应力分布规律研究

为了研究急倾斜特厚煤层采动应力的分布规律,采用FLAC3D与现场实际观测的方法对阿刀亥煤矿急倾斜特厚煤层水平分段综放开采条件下的水平应力、垂直应力、剪应力的分布情况进行了模拟和实际观测。模拟结果表明:工作面超前支承压力影响范围小,但侧向支承压力影响非常显著;工作面两巷附近有明显的应力集中现象;底板巷承载的应力弱于顶板巷,但相对位移却高于顶板巷。现场实测结果表明:底板巷的变形以底鼓和顶板下沉为主,顶板巷则以帮鼓和巷道整体变形为主;急倾斜煤层水平分层开采上层采动对下方工作面影响明显,超前显著影响距离约为30m。     

两硬特厚煤层综放采场矿压显现规律实测研究

针对平朔矿区井工二矿两硬特厚煤层开采条件,通过现场矿压实测,从支架工作阻力特性、顶板来压特征、超前支承压力分布、顶煤运移规律等方面分析9#煤层矿压显现规律,为类似地质条件下综放工作面顶板管理及安全开采提供实测依据。     

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。     

特厚煤层综放采场矿压特征的埋深效应

基于理论分析和数值模拟技术,对特厚煤层大采高综放采场矿压特征的埋深效应进行了系统的研究。研究结果表明:地应力、煤体的支承压力、顶板岩层进入塑性屈服状态的高度和范围,底煤、顶煤和顶板超前破坏距离与范围,垂直应力峰值以及应力峰值超前工作面距离等均会随着埋深增加而逐渐增大;同时,控顶区内顶煤下沉量随埋深的增大呈对数规律增大。     

特厚煤层综放变宽度煤柱巷道围岩稳定性研究

以塔山矿8204-2工作面留设两段宽度连续变化的区段煤柱为背景,采用FLAC~(3D)数值计算方法,对特厚煤层综放侧向应力分布规律和变宽度煤柱条件下掘采全过程的煤柱应力、巷道围岩位移和塑性区演化规律进行了三维全过程数值模拟。结果表明:采空区侧向应力降低区范围为0～15.41m,应力峰值位于距采空区边缘35.07m处;煤柱应力随着煤柱宽度的增加呈指数形式上升,具有"中间高,两边低"的特点;煤柱宽度小于20m时煤柱处于塑性状态,煤柱应力小于原岩应力,煤柱宽度为10m时巷道围岩稳定性最好。现场监测表明:巷道两帮和顶底板移近量在煤柱宽度为40m和35m时分别达到最大值,为691mm和885mm;煤柱宽度小于20 m时,巷道围岩变形量小于200 mm;采用"锚杆+锚索+JW钢带+组合锚索+金属网"联合支护方案能够有效维护巷道围岩稳定,满足安全生产要求。     

采空区煤柱下大采高综放采场围岩应力演化特征

针对斜沟煤矿8#采空区煤柱可能突然失稳并引起下煤层工作面压架的问题,运用UDEC对采场进出煤柱时的围岩应力及破坏特征进行研究分析,并提出相应的深孔爆破煤柱防治措施。研究结果表明:在13#煤层推进过程中,随着距煤柱边界距离的减小,工作面前方支承压力及其影响区域逐渐增大,其中在进出煤柱阶段达到极值,在该阶段,工作面出现煤壁片帮等现象,围岩破坏以压剪破坏为主。研究结果可为了类似条件下采场围岩控制提供参考。     

大倾角特厚煤层走向长壁综放采场矿压特征

阐述了运用FLAC3D数值计算软件和现场观测方法,对甘肃省王家山煤矿大倾角厚煤层走向长壁综放采场矿山压力进行研究的情况.研究认为,大倾角综放,工作面沿倾斜方向矿压分布具有明显的不对称性,综放面液压支架的防倒防滑是保证工作面正常推进的一个技术难点.     

特厚煤层大空间综放采场覆岩运动及其来压规律研究

为实现复杂条件下特厚煤层综放工作面安全高效开采,采用理论分析、相似模拟试验和微震监测等多种方法,对极近距采空区下特厚煤层综放采场大空间覆岩结构形式及其运动规律和覆岩来压机理进行研究。结果表明:1)上部2#煤层的开采,从下向上的上覆岩层依次发生垮落、断裂和弯曲下沉运动,上覆岩层完整性得到破坏,且不易积聚弹性能,降低了下部极近距离特厚煤层综放工作面顶板动压系数和来压强度;2)考虑上部煤层的采动影响,在特厚煤层综放采场,上覆岩层下沉运动空间大,采动围岩超前破坏范围大,基本顶岩梁岩块数量多于一般综放采场,且其下沉运动主要为回转失稳或剪切滑落失稳,采场覆岩动压发生的可能性降低;3)相似模拟试验、微震监测和现场实测等结果与理论分析基本吻合,特厚煤层综放采场覆岩超前远距离破坏范围达400 m;4)支架工作阻力和现场矿压实测结果表明,支架工作状态较稳定,来压动载系数平均1.19～1.22,支架来压步距离散性较大、规律性不强,工作面整体来压强度较小。结果可为类似条件下特厚煤层综放工作面支架选型、顶板控制、高效生产等提供参考。     

深部特厚煤层综放小煤柱开采可行性

在深部特厚煤层开采中,随着开采不断延伸,采空区悬顶面积不断增大,支承应力向矿井深部转移,传统煤柱留设的位置恰好处在高应力区域,导致巷道变形严重,局部地段的变形严重影响安全生产。针对麻家梁煤矿14203工作面胶带运输顺槽保护煤柱合理尺寸确定问题,基于采场侧向支撑应力分布情况的分析采用理论计算和数值模拟相结合的方法,得出了护巷煤柱的合理宽度为7m。     

厚煤层综放工作面煤柱稳定性评价及控制技术

为解决厚煤层综放工作面区段煤柱失稳破坏问题,保障采掘工作正常接续,以韩城矿区桑树坪二号井3304工作面区段煤柱为研究对象,建立力学模型求解确定塑性区宽度,采用FLAC3D数值模拟研究工作面侧向支承压力分布规律,综合分析不同宽度区段煤柱主应力差分布特征,据此针对性提出区段煤柱补强支护方案,并开展工业性试验,试验回采期间巷道围岩收敛量均处于允许范围内。研究结果表明：在工作面前方,现有宽度为10m的区段煤柱稳定性较好,煤体具有一定承载能力,但在工作面推采后,仍不可避免存在大范围片帮问题,根据煤柱帮变形破坏特征,在原有支护参数基础上,提出巷道煤柱帮锚索补强支护,可有效减少巷道两帮收敛变形,实现巷道围岩稳定性及次生灾害的综合控制。研究结果对类似开采条件下综放工作面区段煤柱稳定性控制具有一定参考价值。     

大倾角综放采场围岩应力演化规律研究

针对大倾角厚煤层不同煤层倾角条件下采场不同区域的围岩应力变化特征及支承压力变化规律,以庞庞塔煤矿5-103工作面为工程背景,通过采用数值计算软件FLAC3D建立煤层在不同倾角下的模型,分析了在不同倾角下采场围岩的应力状态,讨论了不同煤层倾角条件下采场不同区域的围岩应力变化特征及支承压力的变化规律,并进行了现场测试验证,为解决大倾角厚煤层综放开采中存在的问题提供了一定的参考价值。     

芦岭矿特厚煤层综放采动下底板巷道控制技术

针对芦岭矿特厚煤层综放采动下底板上山维护困难的问题,采用现场调研和数值模拟分析了巷道的变形破坏原因,指出特厚煤层综放工作面跨采影响、巷道围岩完整性差、底板未采取支护措施是巷道变形失稳的根本原因,在此基础上提出了棚注+关键部位锚索梁控制方案。工程实践表明该方案有效控制了巷道的剧烈变形,上方工作面跨采结束后巷道顶底移近量为233mm,两帮移近量为118 mm。