厚煤层大采高采场煤壁的破坏规律与失稳机理

基于大采高采场煤壁稳定性控制需要,在现场实测基础上,采用数值模拟分析了煤层采动裂隙的发展演化规律,并用滑移线理论分析了煤壁失稳的力学过程.研究表明:仅含层理煤层的采动剪切破坏面由倾向相反的共轭面组成;含节理煤层中,硬煤的采动破坏面为剪切破坏面与节理张裂面组成的倾向相反的共轭面,软煤采动破坏面为倾向采空区的单向平面;超前塑性区内硬煤的后继剪切破坏面仍为倾向相反的共轭面,软煤内则为倾向煤壁的单向平面.采用塑性滑移线确定了煤壁片帮的危险范围,影响煤壁失稳的主要因素为端面距与砌体梁结构的回转变形压力.     

中厚煤层高产高效综采面矿压规律及支架承载特征

在现场实测的基础上,分析了济宁二号煤矿中厚煤层高产高效工作面顶板活动规律、支架承载特性与适应性,初步总结了采用综合机械化开采较薄中厚煤层时工作面的矿压规律及显现特征,为相似条件煤层的进一步高产高效开采奠定了基础.     

中厚煤层高产高效综采面矿压规律及支架承载特征

在现场实测的基础上，分析了济宁二号煤矿中厚煤层高产高效工作面顶板活动规律、支架承栽特性与适应性，初步总结了采用综合机械化开采较薄中厚煤层时工作面的矿压规律及显现特征，为相似条件煤层的进一步高产高效开采奠定了基础。     

平衡千斤顶对放顶煤两柱掩护支架适应性的作用

针对两柱掩护式支架在放顶煤工作面出现的因位态不合理而引起支架围岩状态恶化的情况，对平衡千斤顶在放顶煤两柱掩护支架适应性的作用进行了探讨．采用理论分析及现场实测的方法研究了支架位态、支架稳定性、工作面端面项煤的稳定性及四连杆受力与平衡千斤顶工作方式及工作阻力之间的关系．分析结果表明，通过平衡千斤顶可以控制移架过程中顶梁仰角的变化，并可调节支架各部位受力以适应放煤过程中顶梁外载的变化，从而提高了两柱式支架对放顶煤工作面围岩活动规律的适应性．研究结果对于现场操作及新架型的改进都有一定的指导作用．     

坚硬顶板大采高工作面压架事故及支架阻力分析

针对大同晋华宫煤矿坚硬顶板大采高综采工作面生产过程中发生压架事故的情况,深入分析压架事故的类型和原因,并基于大采高综采工作面覆岩结构特征,采用理论分析方法,分析得到了坚硬直接顶关键层的悬顶长度的计算方法及其影响因素;对大采高坚硬顶板综采工作面支架工作阻力的确定进行了载荷估算法的修正算法;并根据修正结果及地质条件,计算得到了402盘区工作面支架的合理工作阻力为12 184 kN,支护强度为1.22 MPa,同时确定了合理的支架架型;通过工业性试验,实测分析了所选支架的适应性,结果表明了理论分析计算结果和所选架型的合理性,保障了402盘区大采高综采工作面的安全高效开采。     

两柱掩护式综放支架与围岩相互作用相似模拟研究

基于两柱掩护式综放支架新架型,采用大比例相似模拟实验,研究了工作面顶煤的变形破坏特征及支架与围岩相互作用规律,分析了顶梁前后比和支架工作阻力对支架位态和端面顶煤稳定性的影响规律.结果表明:随顶煤硬度减小,控顶区顶煤和两柱掩护式综放支架位态稳定性同时下降;顶煤较软时,放煤区和端面区顶煤的失稳并不断扩大直至贯通是导致支架-围岩系统失稳的原因,提出了顶煤双区失稳的概念;在软煤条件下,支护的关键是通过控制放煤量限制放煤区顶煤的垮落线前移,提高支架支护质量,控制端面冒顶,实验工作阻力设定值由2.7 MN增加到5.5 MN,端面冒顶高度由2.13m减小到1.66m,顶梁前后比设定值由2.38减小到1.49时,端面冒顶高度由1.75m减小到0.915 m,同时顶梁回转角度变化由16.8°减小到1.2°.     

综放开采顶煤破断冒放的块度理论及应用

以顶煤破断块度为特征量,建立了顶煤破断冒放的块度理论框架,分析了不同顶煤块度以及顶煤块度和矸石块度相对差异时的煤矸流动场特征,分析了顶煤放落流动过程中的成拱形态、成拱机率、影响因素、成拱条件和煤矸块度差异对混矸程度的影响,提出了用顶煤可放出系数和极限顶煤块度描述顶煤的可放出性,为坚硬难冒放煤层的弱化设计提供了依据．以该理论为指导,现场应用取得了良好的技术经济效果．     

两柱掩护式综放支架对端面顶煤稳定性的控制作用

 采用数值计算方法,分析在软煤、中硬煤和硬煤不同煤层硬度力学条件下,由改变两柱式液压支架立柱前倾角得到的不同水平支护阻力对端面顶煤控制的效果。模拟结果表明：合理的支架水平力可以有效的控制工作面端面冒顶,但顶煤硬度不同时,控制效果有很大差异,主要表现为:不同的顶煤硬度条件下存在一个合理的立柱前倾角度,硬煤条件时需75～80°的前倾角度,中硬煤条件时需70～75°的前倾角度。一般情况下,煤层硬度越小,立柱前倾角应越小;当煤层较软时,两柱掩护式综放支架需采取减小端面距等措施进行支护。     

综放开采煤矸自动识别基础研究

综放开采煤矸自动识别是实现综放开采技术自动化的关键,为此,提出了采用双能γ射线技术对放顶煤煤矸混合体中的矸石含量进行测定识别。分析了双能γ射线穿过煤矸混合体时的衰减规律,建立了煤矸混合体灰分与含矸量间的量化关系,通过实验的方法对双能γ射线煤矸识别的灰分、含矸率等相关参数进行了实验分析,建立了两者之间的相关关系,同时对仪器响应的实时性进行了验证。结果表明,利用双能γ射线技术对放顶煤煤矸混合流中矸石含量进行实时测定识别是可行的。     

综放面端头基本顶结构与合理支护参数

端头液压支架支护强度的确定是支架设计与选型的关键,为此,理论分析了端头区覆岩垮落形态、基本顶的结构运动规律及合理支护强度的确定方法.研究表明:端头区基本顶既可为裂隙带岩层,也可为垮落带岩层,裂隙带基本顶弧形三角块的下沉运动与工作面中部砌体梁相同,垮落带基本顶弧形三角块形可为仅受煤壁支撑与覆岩压力的悬臂梁,或同时与前后弧形三角块铰接形成弧形三角块类砌体梁结构;基本顶弧形三角板不同的结构形式,矿压显现不同,砌体梁结构基本顶活动的压力显现明显,动载系数大,而弧形三角块类砌体梁基本顶活动的压力显现不明显,动载系数较小;端头区支架与围岩作用关系中,支架的工作状态有3种类型:给定变形状态、限定变形状态和给定载荷状态,可根据对应的端头区砌体梁模型、悬臂梁模型和弧形三角块类砌体梁模型估算不同条件下端头支架合理的支护强度.