深埋薄基岩大采高工作面矿压规律研究

为了解释某矿11050工作面端面漏顶、煤壁片帮严重等剧烈矿压显现现象,采用数值模拟和现场实测,研究了深埋薄基岩厚松散层条件下大采高工作面煤壁前方支承压力分布规律以及顶板来压规律,研究结果表明煤壁前方支承压力随采高增大,峰值点并不一定增大,但支承压力影响范围增大;工作面来压步距变短,工作面中部的支架载荷大于上部和下部,工作面下部支架的动压系数大于上部和中部。     

大倾角大采高工作面煤壁应力分布及变形特征研究

大倾角大采高工作面煤壁力学环境复杂,煤壁极易失稳,为更好防控煤壁失稳,亟待弄清工作面煤壁力学、形变特征。采用现场实测、数值计算、理论分析等方法对25221大倾角大采高工作面煤壁力学、形变特征进行分析。结果表明:超前支承压力在空间上以非对称拱壳形态作用于大倾角煤壁,在工作面走向以曲线形式逐渐降低;非均匀性超前支承压力使煤体发生非对称形变,水平位移量在工作面前方约0~13m范围内表现为中部下部上部,13m后则表现为中部上部下部,垂直位移在0~14.48m范围内表现为下部上部中部,14.48m之后位移量表现为中部下部上部,中部位移变形量最大,则中部区域煤壁失稳几率最大;采高增大,超前支承压力集中程度,煤体形变、位移量及大变形范围都会增大。     

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。     

特厚煤层综放面支承压力影响范围分析

根据综采放顶煤工作面的煤层顶板结构类型,采用理论方法计算出工作面前方的塑性变形区范围和弹性变形区范围支承压力,同时定量计算出塔山煤矿在不同煤厚条件下工作面前方支承压力峰值点与煤壁的距离、煤壁前方弹性变形区内支承压力的分布范围,为留设采煤工作面停采线提供了理论依据。     

超长工作面综放开采矿压显现规律研究

在超长工作面综放开采过程中,由于工作面长度增加使采场倾向各部的矿压显现规律存在差异,以平朔井工一矿19106工作面为工程背景,利用弹塑性理论和数值模拟对超长工作面综放开采矿压显现规律进行研究。结果表明:理论计算工作面超前支承压力峰值为18.7 MPa,峰值距煤壁距离为16 m;模拟结果工作面倾向上部、中部、下部超前支承压力峰值强度分别为18.32、18.64、17.81 MPa,与理论计算结果基本一致,其影响范围分别为70~95 m、75~100 m、67~93 m;同时根据采场基本顶塑性区破坏范围及形式和现场实测数据,确定了顶板初次来压步距范围及工作面周期来压步距。     

大倾角综采工作面矿压显现规律研究

为了确保大倾角煤层工作面的安全生产以及预防回采过程中顶板事故的发生,通过数值计算软件UDEC对长沟峪煤矿4槽煤层进行数值模拟分析,研究大倾角煤层综采工作面的矿压显现规律,以及工作面前方支承压力分布规律。结果表明:工作面老顶初次来压步距为34 m,周期来压步距为14 m。支承压力的影响范围为工作面煤壁前方4~11 m,支承压力的应力峰值区为工作面前方5~8 m。     

部分充填采煤法工作面煤体破坏特征及覆岩移动规律研究

为了研究部分充填开采下工作面煤体破坏特征及覆岩移动规律,本文以新桥矿为工程背景,拟通过PHASE 2D有限元软件建立相应的数值模型,研究了支承压力分布规律、工作面前方煤体塑性区发展规律、工作面顶板下沉量和覆岩移动规律.研究结果表明:工作面前方支承压力先增大再减小,最后趋于稳定,应力集中系数峰值为1.8;工作面前方燥壁破坏范围随工作面推进逐渐增大,并最终稳定在2m;工作面燥体前方直接顶的下沉量较小,而工作面煤壁后方直接顶的下沉量较大,直接顶下沉量最大为22 mm左右;覆岩垂直位移随工作面推进距离增大而增大,最大垂直位移为66mm左右.     

深部厚煤层走向支承压力动态分析

通过现场实测与FLAC3D数值模拟的方法分析了某矿1310工作面走向支承压力的变化特征,研究了工作面推进步距对支承压力变化规律的影响。结果表明,走向支承压力随煤壁前方到煤壁之间距离的增大而逐渐增大,在煤壁前方125 m处达到峰值后迅速下降,釆动影响范围为125m;顶板断裂前,支承压力逐渐增大,顶板产生回转式破断时,支承压力减小,顶板断裂下沉稳定后,支承压力也逐渐趋于稳定。数值模拟结果表明,随着工作面前方到煤壁间距离增大,支承压力在煤壁前方20m范围内迅速升高,达到峰值后,随着工作面前方到煤壁之间距离的继续增大,垂直应力最终在煤壁前方130 m处趋于稳定,且稳定度与工作面推进距离无关,均为23.75 MPa。     

综放工作面顶煤运移规律数值模拟

通过FLAC3D数值模拟赵庄矿二号井1304综放工作面不同推进距离下的顶煤移动规律,结果表明煤层开采后工作面前方形成明显的超前支承压力区,随着工作面的推进,超前支承压力峰值不断增大并趋于稳定,工作面推进至煤壁前方10 m左右时顶煤垂直位移量开始大幅提高。     

综放工作面矿压显现与瓦斯涌出量的关系

为了研究综放工作面矿山压力显现对瓦斯涌出量的影响,以赵庄二号井1304综放工作面为工程背景,采用在线监测的方法,对工作面超前支承压力、顶板周期来压和瓦斯涌出量进行实时监测。通过分析实时监测数据得到:工作面前方煤体受支承压力作用发生破坏,煤体裂隙、渗透系数变大,导致工作面瓦斯浓度变大。工作面直接顶发生破断,前方煤体处于应力降低区,煤体裂隙扩张,部分吸附态瓦斯向游离态转变,增加了工作面瓦斯含量。工作面顶板来压发生在瓦斯涌出增大之前,一般周期来压1~2 d后出现瓦斯涌出量峰值。     

近距离煤层上行开采围岩应力分布及覆岩移动规律

为了研究近距离煤层群上行开采对工作面围岩应力分布规律及覆岩破坏演化特征的影响,采用PHASE 2D有限元软件建立数值模型,分析了近距离煤层群上行开采过程中工作面煤壁塑性区发展规律、覆岩垂直位移、工作面前方支承应力分布规律。数值模拟结果显示,工作面煤壁塑性区呈现上部宽、下部窄的特征,随着工作面不断推进,煤壁塑性区宽度也随之增大,其中下层煤和上层煤工作面煤壁塑性区最大宽度分别为4.23 m、2.85 m;下层煤和上层煤覆岩最大竖向位移都发生在模型中部,最大竖向位移分别为28 mm、62 mm;支承压力呈现出先增大再减小、最后趋于稳定的发展趋势,支承压力系数峰值为1.59。研究结果表明,在上行开采实践中,当下层煤完成开采后,上层煤的围岩塑性区和位移均有所增大,覆岩稳定性降低。     

综放工作面应力分布规律的数值模拟研究

以燕子山煤矿8102综采放顶煤工作面为研究对象,通过数值模拟试验,分析了工作面回采过程中采场围岩应力、破坏分布规律。结果表明:受到采动及巷道围岩应力集中的影响,在工作面煤壁边缘、巷道边缘均发生不同程度的屈服破坏;8102工作面超前支承压力值呈现采面中部运输机机尾运输机机头的特征,支承应力峰值出现在煤壁前方10 m附近,影响范围为工作面煤壁前方80 m,最大应力集中系数1.6。     

坚硬顶板矸石充填采场支承压力分布特征

某矿4916工作面开采9#煤,由于煤层上部直接覆盖厚24.5 m的火成岩,为避免采动造成的冲击地压危害,利用矸石充填工艺进行回采,为得到充填效果,利用数值模拟和现场实测手段对充填后采动应力场进行了研究。结果表明受相邻工作面的影响,煤壁前方支承压力场不是沿工作面中部对称分布,工作面上端头支承压力峰值和影响范围最大,中部次之,下端头最小,充填后峰值位置距煤壁很近,仅为6 m,最大值可达15 MPa,即工作面仍有动压冲击的危险,因此实际回采过程中配合使用强制放顶措施,实现了4916工作面的安全回采。     

大倾角大采高采场塑性区分布及主控因素分析

大倾角大采高工作面煤壁临空高度大，自由运移空间广，自稳平衡性差，煤壁在工作面内并非独体，其会与围岩及支架等介体组成承载结构，且采动行为间密切联动，倾角效应极易促使煤壁所处应力环境异化，诱使其响应行为复杂化，增加煤壁及围岩稳定性控制难度，制约工作面安全高效生产。为解决大倾角大采高工作面煤壁稳定性控制难题，综合采用理论分析、数值计算法进行研究。研究得出大倾角煤层大采高工作面塑性区内应力呈指数曲线状递增，煤壁邻域存在非对称拱状残余应力影响区，塑性区广度分区异化，广度由大到小依次为上部、中部、下部，分布形态呈梯级拱状，塑性区内煤体会重复性承压，并会随塑性区扩展增强；采高增大，煤壁邻域残余支承压力降低，煤壁前方煤体承压强度、位移幅度及受扰动范围均会增加；倾角效应下煤壁应力及运移分区式发展，其中，应力由大到小依次为下部、上部、中部，位移由大到小依次为中部、上部、下部，此外，伪斜布置下工作面倾角会诱使煤壁失稳模式转换，伪斜角大时，工作面倾角小，支承压力压缩分力作用增强，主要发生外凸片落式破坏，反之，则为采动应力及煤体自重倾向分力耦合性侧压下滑移失稳。综合分析可知，倾角及采高耦合作用下煤壁采动性状区域...     

煤矿综采和综放矿压显现对比分析

为能对比分析出某煤矿综采和综放开采的矿压显现的不同特征,采用数值模拟的方法对采用综放开采和综采的开采后矿压显现特征进行分析。分析结果显示:由于割煤高度的变化,相对大采高综采而言,采用较低割煤高度综放开采可以有效降低煤壁的片帮。在顶板控制效果方面,综放开采要优于大采高综采,顶板下沉量是综采的60%。综放和综采相比,工作面前方煤体的支承压力分布形态均为峰值在煤壁前方的单峰应力分布,两者形态基本相似。综采的垂直应力集中系数要稍大于综放,两者的应力影响范围相差不大。     

大采高综采工作面煤壁应力及稳定性研究

利用煤壁力学模型,分析工作面前方支承压力与煤层压缩角之间的关系,结合成庄矿4322工作面的实际情况,研究大采高综采工作面煤壁应力,计算得出煤壁上的应力为15.0 MPa,工作面前方支承压力峰值为22.6 MPa,煤壁极限平衡区宽度为16.4 m。利用数值模拟软件FLAC3D,求解工作面回采150 m后煤壁的应力,以验证理论计算结果,通过分析工作面中部和端头煤壁的塑性破环范围,研究4322工作面煤壁稳定性。结果表明:工作面两端头煤壁比中部煤壁容易发生片帮。根据工作面前方支承压力分布规律和煤壁前方塑性区范围,研究大采高综采工作面煤壁片帮机理,提出煤壁片帮防治措施。     

坚硬顶板下综放工作面过空巷关键技术

针对工作面过空巷易出现矿压显现剧烈及空巷围岩大变形等问题,基于岩层运动中心建立的矿山压力理论为指导思想,以切顶短臂梁为理论基础,提出了综放工作面过空巷切顶卸压+恒阻大变形锚索支护技术。利用理论分析和数值模拟的方法分析了巷道围岩的稳定性、估算出周期来压步距及构建空巷理论力学模型,通过预裂爆破和等压小煤柱技术,使得超前支撑压力峰值处于空巷前方的煤壁深处,同时结合恒阻大变形锚索耦合支护技术控制巷道顶板的大变形。数值模拟结果显示,工作面周期来压步距约23.4 m,周期来压时超前支承压力位于煤壁前方12 m处。     

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...     

党新煤矿综放开采顶煤冒放性影响规律研究

在理论计算的基础上,通过理论计算及RFPA数值模拟验证党新煤矿4-2+5号煤层是否适合放顶煤采煤法。理论计算与数值模拟表明,工作面在推进过程中,前方煤体受到支承压力的影响,顶煤的冒放性较好,初次垮落步距为7 m,正规循环形成后顶煤的垮落角平均为90°,峰值处压力为11.4 MPa,应力集中系数为2.2。     

采高对深部综采面矿压显现影响分析

结合淮南矿区某矿同一煤层不同工作面地质和开采技术条件,通过采用FLAC3D数值模拟、现场实测分析的方法对不同采高的深部综采面矿压显现特征进行研究,得出了不同采高回采面矿压显现的基本规律。实践表明:随工作面采高的增加,表现出回采面周期来压步距变大、顶板最大下沉量加大、工作面支承压力峰值变小及峰值位置向煤壁前方迁移等特征。