综放开采顶煤体离层与破坏规律研究

本文分析了节理裂隙对综放开采顶煤破坏破碎的影响 ,通过现场观测 ,研究了综放工作面支架上方顶煤体的离层及破坏情况 ,得到综放开采顶煤体在离煤壁不同的距离、不同高度上离层及破坏分布规律     

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.     

底分层综放开采顶煤运移规律研究

针对杨村煤矿走向长壁底分层放顶煤开采具体地质条件,利用深基观测孔系统地观测了距煤层底板不同高度的煤层,以及顶板垮落岩层的位移与工作面煤壁距离之间的关系,得出了综放面顶煤始动点位置,以及煤壁前后方顶煤运移规律.将顶煤沿工作面推进方向依次划分为原岩应力区、弹性区、塑性区和散体区4个变形分区,实测了得到了各个分区范围,其中在塑性区内顶煤处于顶煤体的应力一应变全程曲线的峰后区,项煤体属于损伤变形体.     

综放开采顶煤体离层与破坏规律研究

本文分析了节理裂隙对综放开采顶煤破坏破碎的影响，通过现场观测，研究了综放工作面支架上方顶煤体的离层及破坏情况，得到综放开采顶煤体在离煤壁不同的距离、不同高度上离层及破坏分布规律。     

厚煤层综放开采优化研究与配套实践

为确定王家岭矿12309工作面厚煤层综放开采合理的机采高度,采用FLAC3D有限差分程序及PFC2D离散元程序,对比分析了不同采高下顶煤的破坏特征、煤壁稳定性及放煤效果.结果表明:采高为3 m时,工作面前方支承应力峰值最大,此时煤壁的水平变形程度和控顶区顶煤的破碎程度适中,且放煤过程中顶煤的回采率最高、含矸率最低,分别...     

特厚煤层综放工作面顶煤变形力学分析及试验研究

根据斜沟煤矿23103大采高综放工作面特厚煤层赋存条件,运用力学分析、PFC数值模拟和1∶40的大比例物理模拟试验,研究了大采高综放工作面顶煤的变形规律。结果表明:①随着顶煤厚度的增加,支承压力的峰值强度降低,峰值点距煤壁距离增加,支承压力影响范围加大;②顶煤在支承压力峰值区主要为剪切破坏;邻近工作面的煤壁,支承压力降低,顶煤的破坏主要为拉伸破坏;③煤壁前方顶煤运移以水平方向的变形为主;控顶距上方顶煤运移以垂直位移为主;④顶煤是以受拉破坏为主造成冒落;采高4 m时,顶煤垮落角平均值为67.36°,顶板断裂期间,顶煤垮落角的平均值为76.54°。给出顶煤滞后垮落的处理措施,对斜沟及具有相似赋存条件的煤层,具有一定的指导意义。     

综放开采顶煤在加卸载复合作用下的破坏机理

本文同时考虑顶煤由初始完整状态过渡至架后冒落状态过程中经历的垂直应力和水平应力变化,得到上位顶煤经历的应力历史为垂直应力加载、水平应力卸载→垂直应力保持不变、水平应力反向加载过程,下位顶煤则为垂直应力加载、水平应力卸载→垂直应力循环加卸载、水平应力保持不变的过程;根据顶煤破坏机理的不同,将上位顶煤划分为原始应力区、弹性压缩区、压剪破坏区、拉剪破坏区和散体冒落区,下位顶煤则划分为原始应力区、弹性压缩区、压剪破坏区,循环损伤区和散体冒落区;顶煤应力路径同三轴卸围压实验中的加载路径具有较高的一致性,实验中煤样高裂隙发育程度的宏观破坏形态表明适宜条件下实现顶煤高回收率目标是可行的,顶煤中采动裂隙发育程度同初始地应力大小及采动后的加卸载速度有关;弹性加载区顶煤破坏危险性系数不断升高,其增长速度受垂直应力加载速度和水平应力卸载速度的共同控制;控顶范围内上位顶煤二次破坏程度同顶板载荷成正比,下位顶煤则同支架支护强度和经历的支架反复支撑次数成正比。     

高韧性煤层难冒放机理及弱化效果研究

为改善高韧性煤层综放开采顶煤冒放性,以煤样物理力学参数试验为基础,从理论方面对高韧性特厚煤层综放开采顶煤难冒放机理进行了分析;通过相似材料模拟试验从弱化前、后2个阶段对顶煤的垮落情况进行了模拟,对顶煤里的支承压力分布进行了监测。结果表明:高韧性煤层弹性模量较小(小于顶板岩层),在矿山压力作用下,煤层的变形挠度大于顶板,导致顶板不能将矿山压力较好的传递给顶煤,综放时顶煤难破碎垮落,易形成悬顶,冒放性较差;对顶煤采取弱化措施后回采时的垮落情况明显改善,直接顶随采随冒,较好的充填了采空区;煤壁前方顶煤里的应力峰值位置明显向深部转移,支架上方和后方顶煤卸压较好,利于顶煤的放出。     

顶煤破坏过程及影响因素分析

根据顶煤边界条件的不同将其破坏过程划分为煤壁前、后方两个阶段;分析煤壁前方顶煤在支承压力影响区内的受载特征,得到其应力路径历史,认为顶煤水平应力变化对其破坏危险性系数影响程度高于垂直应力;建立煤壁后方控顶范围内顶煤稳定性分析模型,得到该区域上下位顶煤分别在顶板回转和支架反复支撑下破坏危险性系数分布特征;分析顶煤危险性系数影响因素,得到开采深度愈大、煤层强度愈低、裂隙发育程度愈高、顶煤厚度愈小、顶板载荷愈大、采动影响程度愈明显,顶煤破坏危险性系数愈大。     

综放开采顶煤裂隙场扩展的应力驱动机制研究

为探究采动应力场作用下顶煤裂隙场发育特征,采用室内实验、数值模拟、理论分析和现场实测等方法对综放开采顶煤裂隙场扩展的应力驱动机制进行了分析。顶煤冒放性同采动裂隙发育程度呈正相关,推导出顶煤裂隙发生I,II和I-II型扩展的应力场条件和优势扩展裂隙角确定方法,顶煤裂隙扩展与否和扩展类型受到主应力大小和主方向的影响;煤层回采后,顶煤最大和最小主应力均存在超前峰值现象,最大主应力演化存在增大和减小2个阶段,最小主应力则经历增大、减小和反向增大3个过程;煤壁前方最大和最小主应力方向在平行于推进方向的垂直平面(α)内向采空区旋转,两者在平面α内的旋转角度一致,煤壁后方发生反向回旋,最大主应力偏离平面α,最终旋转至工作面倾斜方向;最小主应力在水平面内的旋转角度同推进方向与初始最小地应力方向之间的夹角相等,最大主应力在水平面内不旋转;由于主应力增大和主方向旋转,顶煤裂隙首先发生I型扩展,最大主应力峰值附近,顶煤裂隙在高围压作用下发生纯II型扩展,煤壁附近,顶煤裂隙在开挖卸荷作用下发生I-II混合型扩展,破碎顶煤最终于支架后方冒落;由于主应力方向的旋转效应,顶煤采动裂隙向采空区倾斜,根据顶煤裂隙扩展机理的不同,将顶煤划分为原岩应力区、微裂隙加密区、剪切破坏区、拉剪混合破坏区和散体冒落区。     

综放开采顶煤裂隙扩展的应力驱动机制

为探究采动应力场作用下顶煤裂隙场发育特征,采用室内实验、数值模拟、理论分析和现场实测等方法对综放开采顶煤裂隙场扩展的应力驱动机制进行了分析。顶煤冒放性同采动裂隙发育程度呈正相关,推导出顶煤裂隙发生Ⅰ,Ⅱ和Ⅰ-Ⅱ型扩展的应力场条件和优势扩展裂隙角确定方法,顶煤裂隙扩展与否和扩展类型受到主应力大小和主方向的影响;煤层回采后,顶煤最大和最小主应力均存在超前峰值现象,最大主应力演化存在增大和减小2个阶段,最小主应力则经历增大、减小和反向增大3个过程;煤壁前方最大和最小主应力方向在平行于推进方向的垂直平面(α)内向采空区旋转,两者在平面α内的旋转角度一致,煤壁后方发生反向回旋,最大主应力偏离平面α,最终旋转至工作面倾斜方向;最小主应力在水平面内的旋转角度同推进方向与初始最小地应力方向之间的夹角相等,最大主应力在水平面内不旋转;由于主应力增大和主方向旋转,顶煤裂隙首先发生Ⅰ型扩展,最大主应力峰值附近,顶煤裂隙在高围压作用下发生纯II型扩展,煤壁附近,顶煤裂隙在开挖卸荷作用下发生Ⅰ-Ⅱ混合型扩展,破碎顶煤最终于支架后方冒落;由于主应力方向的旋转效应,顶煤采动裂隙向采空区倾斜,根据顶煤裂隙扩展机理的不同,将顶煤划分为原岩应力区、微裂隙加密区、剪切破坏区、拉剪混合破坏区和散体冒落区。     

综放工作面裂隙分布对其顶煤冒放性影响的研究

综采放顶煤工作面顶煤冒放性受多方面因素的影响 ,针对综放采场的特点 ,建立力学模型 ,以悬梁拉应力破坏作为强度准则和采用关键块体理论 ,分别对单组裂隙和多组裂隙的分布方位、间距、倾角及层理发育程度对顶煤冒放性的影响进行了研究和分析。同时对顶煤冒块的形状特征和块径大小对顶煤放出难易程度的影响规律进行了研究 ,提出了工作面布置和裂隙分布最佳匹配 ,能够改善综放开采顶煤冒放性的观点 ,为提高综放工作面顶煤放出率开辟了一条可行的途径。     

综放开采顶煤应力分布特征及其对渗透性的影响

基于现场工作面前方顶煤节理裂隙分布 ,运用UDEC软件对同一煤层地质条件下不同煤层厚度的综放开采与分层开采采场进行了数值模拟 ,利用数值模拟结果分析了综放开采采场前方顶煤与分层开采采场前方顶板的应力分布特征 ,运用顶煤应力分布特征对综放开采的瓦斯突出危险性进行了分析 ,并根据综放开采顶煤应力分布的卸压带范围选取了合理的钻孔位置。     

综放工作面超前支承压力分布及顶煤破坏规律研究

以金地煤矿39107特厚煤层综放工作面为工程背景,采用现场钻孔应力实测和钻孔电视窥视相结合的方法,对该工作面回采巷道两侧煤体应力随工作面推进的变化规律和工作面超前顶煤破坏规律进行了研究。结果表明,主运巷工作面侧超前支承压力在工作面前方40 m左右开始显著增大,峰值点在工作面前方15~20 m处,其影响范围和应力集中系数均较辅运巷大;主运巷和辅运巷的煤柱侧支承压力相差不大;工作面超前10 m主运巷上方顶煤各个方向裂隙发育较辅运巷更显著,其上方3 m以下顶煤纵横裂隙同时发育,3 m以上逐步汇成一条纵向裂隙,直至煤岩分界线,岩体裂隙发育较少。     

倾斜煤层工作面开采围岩的稳定性研究

针对某大型矿井开采倾斜煤层的特征和工作面开采的条件,利用数值计算手段,分析了工作面推进时围岩的应力场、位移场、破坏区分布特征.研究表明:最大铅垂应力分布在工作面前上方深部,最大水平应力分布也集中在工作面前上方深部；最大铅垂位移出现在控顶距的末段顶煤处,最大水平位移出现在工作面煤壁上；工作面前方煤壁形成了一定深度的破坏区,基本都属剪切破坏,通常顶煤的破坏深度略大于采高煤层.研究结果可指导工作面开采.     

大采高综放开采适应性研究

通过数值模拟的方法对顶煤冒放性影响因素、煤壁稳定性影响因素进行综合分析,得到了顶煤拉伸破坏系数与煤壁拉伸破坏系数的多元线性回归方程,给出了大采高综放开采对煤层强度下限以及对煤层开采厚度上限的要求,并在平朔安家岭煤矿和潞安屯留煤矿进行了应用。应用结果表明,大采高综放开采有利于工作面实现安全均衡生产。     

坚硬厚煤层综放采场顶煤破裂特征的实测分析

基于综放采场顶煤体在支架上方裂隙发育程度和破碎特征,为确定综放开采顶煤冒放性和合理的放煤参数提供依据.在综放面支架上方打穿煤层钻孔,采用钻孔摄像仪记录顶煤裂隙的发育情况.从钻孔摄像中取得的影像资料出发,分析了支架上方特厚坚硬顶煤沿厚度方向的破碎特征,进而分析了其破碎机理,并提出了合理的放煤参数,为特厚坚硬煤层综放开采进一步提高顶煤呆出率提供技术支持和依据.     

综采放顶煤支承压力及合理采放比数值模拟研究

煤壁前方煤体上超前支承压力的影响范围,应力峰值直接影响综放开采顶煤的破坏程度,研究超前支承压力的规律有利于顶煤自然放出,从而提高工作面采出率。建立不同采放比模型,研究不同采放比条件下支架前方空顶顶板的位移量,从而确定有利于顶板管理的最优采放比。     

特厚煤层综放工作面煤-架受力演化特征及其承载机理

为了研究特厚煤层综放工作面煤-架结构及其承载机理,以塔山矿8216工作面为背景,根据煤体与支架的位置关系将其分为架前顶煤、架上顶煤和承载煤体,采用FLAC^3D数值模拟软件分析了煤-架结构应力演化特征及煤体失稳破坏规律。结果表明：工作面超前支承压力峰值位于煤壁斜上方的架前顶煤中,顶煤破坏深度与超前支承压力峰值的超前距离基本相当,向控顶区侧呈“弧形”破坏形态。确定了煤-架结构对顶板来压承载能力的排序依次为架前顶煤>承载煤体>液压支架>架上顶煤。承载煤体在围岩应力拱和顶煤的保护下破坏深度始终保持在近煤壁侧3 m内,已破坏煤体应力基本不受推进距离与支架工作阻力变化的影响。架上顶煤在顶煤冒放前后承载特性不同,进而引起整个煤-架结构承载特性的改变。放煤前后煤壁破坏深度分别为3 m和2 m,顶煤破坏深度分别为7 m和12 m。架前顶煤的失稳是发生端面冒顶的主要原因,煤壁侧承载煤体的破坏是煤壁片帮的直接原因。在围岩应力拱的作用下,顶板以架前顶煤为轴做回转运动并伴随着顶板、支架及超前煤体应力的动态变化,但煤-架结构的承载特性不会改变。研究结果可为特厚煤层综放工作面...     

综放开采顶煤采动应力场演化路径

为得到综放开采工作面顶煤采动应力场演化路径,以王家岭煤矿12309工作面为背景,在地应力场实测基础上,运用数值计算的方法展开了相关研究。研究结果表明:王家岭矿区地应力场特征为最大水平应力垂直应力最小水平应力,其中最大水平应力方向为南北向,最小水平应力方向为东西向,南北向侧压系数为1.52,东西向侧压系数为0.45;顶煤主应力值都存在应力集中现象,应力集中系数分别为1.90、2.13、1.87;根据主应力场演化特征,将顶煤分为原岩应力区、应力升高区、应力峰后降低区、液压支架控顶区4个区域,并在各个区域分别选取了特征点,得出了12309工作面顶煤主应力演化路径。