大倾角大采高工作面煤壁失稳机理分析

大倾角大采高工作面煤壁灾变易诱使支架-围岩系统失衡,导致围岩稳定性控制复杂化,故煤壁灾变防控对保障工作面安全生产十分关键,而科学化防控技术的前提是明晰煤壁失稳孕育机制,为此采用数值计算及理论分析法展开研究。研究结果表明:大倾角大采高工作面煤壁承压倾向分区异化,下部区域应力集中程度较中部、上部高,集中区范围由下至上减小,垂向中部应力值较低,应力极值及走向位置与回采距具有正相关性,煤壁揭露前后邻域承压环境会突变,且承压态随煤体破坏演变异化,煤体承压结构会由非连续态经压实过渡为类连续状,而后整体移动至阈值后发生破断结构离散化。煤壁前方塑性区随采动作用不同幅度扩展,其稳定性受制于回采距及速度,低速回采、回采距离增加时煤壁稳定性逐步降低,塑性破裂发育区煤体为支承压力等动载、静载主承体,煤壁失稳是支承压力与扰动区内煤体自身抗压性能动态失衡,由运移、变形等承压行为量变诱发煤体结构质变而破断失稳,承压非对称性及多向耦合造成煤壁失稳分区及范围倾向扩展。

大倾角大采高工作面上出口行人防护研究与应用

采煤工作面上出口作为工作面压力显现集中区之一,不但是人员、设备、材料的集中区,还是人员、设备和材料进出工作面的交接口。上出口行人防护对人员和设备安全的至关重要。针对上出口顶板倾角大、巷道高度变化大、高帮与巷道底板高差大、空顶面积大等问题,研究一种新型行人防护支架,以达到保证行人安全的目的。

矿井采煤过程中大断面巷道支护技术研究

煤炭资源是中国重要的能源资源之一,然而在矿井采煤过程中,巨大煤矿的开采和应力变化等因素导致支护不足和大断面巷道变形严重。为了解决这一问题,需要开展更深入、更系统的研究。首先介绍了大断面巷道的特点以及在采煤过程中存在的支护难题,包括巷道变形、支架开裂等问题。然后分析了传统支护方式存在的不足之处,并提出了一种新型支护技术——填充式支护技术。该技术采用填充材料将巷道周围空隙填满,从而增强了支护效果,提高了大断面巷道开采的安全性和可靠性。

基于MATLAB大采高液压支架稳定性仿真研究

针对液压支架存在失稳等重大安全隐患,以某型大采高液压支架为研究对象,对支架前倾、后仰、侧翻、滑移4种失稳进行分析,运用MATLAB仿真的方法对不同采高、底座宽度、极限倾角、煤层倾角、加载载荷下的支架重心高度等进行仿真分析和研究。研究结果表明:随着支架极限倾角的增加,支架重心高度呈现逐渐减小的趋势;随着支架底座宽度增加,支架重心高度呈现逐渐增加的趋势;随着采高高度的增加,最大、最小煤层倾角呈现逐渐减小的趋势;随着支架底座宽度增加,最大、最小煤层倾角呈现逐渐增加的趋势;随着加载载荷增加,煤层倾角呈现逐渐减小的趋势。该研究为液压支架稳定性、安全可靠性提高等方面提供理论基础。

大倾角采场围岩应力分布及矸石充填特征的倾角效应研究

煤层倾角是造成大倾角采场采动力学行为呈现复杂性、特殊性,诱发众多灾害事故的重要因素之一,为揭示煤层倾角对大倾角采场围岩控制及矿压显现特征的影响规律,采用物理相似模拟和数值计算相结合的研究方法,在综合分析了大倾角工作面顶板破断运移及矸石滑滚充填特征的基础上,利用有限元−离散元(FLAC2DPFC2D)耦合算法建立了不同倾角的大倾角采场耦合数值模型,研究了大倾角采场围岩应力分布及矸石充填特征的倾角效应。结果表明:①采动作用下,大倾角采场顶底板内围岩应力均呈非对称拱形分布,随着煤层倾角增大,拱形垂直应力释放区范围和向上部偏移程度逐渐增大,但水平应力释放区范围和应力值逐渐减小,无论是垂直应力还是水平应力都易在工作面上下端头顶板处出现应力集中,但最大集中应力会随煤层倾角的增大而减小;大倾角工作面顶底板内应力大小和传递方向均存在非对称特征,随着煤层倾角增大,工作面顶底板应力拱高逐渐降低,围岩应力的传递方向以围岩涌向采出空间为主,由初始近似竖直方向逐渐偏转趋于工作面垂向。②工作面顶板破断及矸石的滑滚充填具有时序性和分区演化特性,并随煤层倾角的改变而呈现一定的倾角效应。随着煤层倾角增大,直接顶的初次破断位置将逐渐向工作面倾向上部区域转移,同时由于重力沿工作面倾向的分力变大,矸石沿倾向的充填程度更为密实,但充填长度减小,工作面中上部区域高位岩层的破碎程度和空洞范围增大。③采空区内矸石对围岩的作用机制主要体现在提供侧向应力和竖向支撑2个方面,且受矸石重力作用影响较大,会随煤层倾角改变呈现较强的倾角效应。

大倾角大采高软弱顶底板工作面分区矿压规律研究

为研究内蒙古长城二矿大倾角大采高软弱顶底板复杂开采地质条件下,1305S工作面正常区、过渡区、卸压区的矿压显现规律及特征,建立了倾斜煤层采空区冒落矸石滑移充填数值模拟模型,采用数值模拟和现场实测相结合的研究方法进行研究。研究结果表明:沿倾斜方向,1305S工作面中上部所受垂直应力呈现出过渡区>正常区>卸压区的特点,工作面下部呈现出卸压区>过渡区>正常区的特点;1305S工作面推进过程中,平均周期来压步距为13.3 m,周期来压时支架工作阻力在26.75~33.05 MPa之间,沿工作面倾斜方向顶板所受垂直应力总体呈现出工作面上部>中部>下部的特点;巷道工作面一侧的边帮变形量较大。现场实测结果表明,回风巷顶板监测最大移进量为860.18 mm,运输巷顶板监测最大移进量为367.84 mm,两巷围岩移进量呈现出回风巷>运输巷的特点。

综采面片帮冒顶机理及处理技术现状与展望

综采工作面片帮冒顶后,为保证综采工作面安全快速通过片帮冒顶区域,采取高效的片帮冒顶处理技术是确保冒顶区域得到安全处置的重要手段。现有研究表明,采煤工作面片帮冒顶是受到煤岩应力分布、采动矿压分布、支架设备性能等多方面因素的影响。总结了大倾角、大采高及松软煤层工作面片帮冒顶机理,分析归纳了片帮冒顶处理技术,分析了基于视觉感知、机器人的创新处理技术。总结现阶段学者研究成果中存在的问题,提出未来研究中需要突破的技术难点、需要深入研究的方向。

煤矿大倾角综放工作面采煤参数及采煤工艺优化分析

以A煤矿26514工作面为例,介绍了一种基于有限元分析的煤矿大倾角综放工作面采煤参数及采煤工艺优化方法。该方法根据煤矿大倾角综放工作面参数构建相应的有限元模型,通过有限元模型的分析寻找现有工作面采煤参数与采煤工艺的缺陷,进而以此为基础制定工作面采煤参数与采煤工艺优化方案。研究对大倾角综放工作面的开采具有重要意义。

顺倾软岩露天煤矿到界边坡参数及高效开采技术研究

针对顺倾软岩露天煤矿到界边坡参数问题,从经济、技术及安全等角度出发,结合高效开采技术,基于极限平衡法提出一种基于高效开采技术的顺倾软岩露天煤矿到界边坡参数研究方法,并以扎尼河露天矿为工程背景,对二采区西帮到界边坡参数及高效开采技术进行研究。结果表明:当西帮边坡同帷幕保持50 m安全距离时,边坡沿帷幕破坏的稳定系数满足到界边坡安全储备系数要求;而正常到界边坡参数满足安全储备系数要求但压覆煤量较大,通过对二采区西帮实施预应力锚索加固后,边坡角可提高约7°,资源回收率有极大的提升,剖面1和剖面2在单米宽度下可多采煤炭资源1.09万t、0.97万t,且边坡仍处于稳定状态。研究结果可为类似的顺倾软岩露天煤矿到界边坡参数的确定及原煤开采方法提供借鉴。

大倾角煤层采煤方法与设备选型研究

大倾角煤层的开采一直是煤矿面临的重大难题之一,严重影响煤矿的产煤效率和效益。从大倾角煤层的地质构造、采煤方法、设备选型、风险预控等方面开展研究,设计并制定了系统性的技术规范和施工方案,提高了大倾角煤层的开采效率,保障了工作面的安全接续生产。以张双楼煤矿大倾角煤层12901工作面为例,通过揭示大倾角煤层开采矿压显现规律,根据煤层厚度、地质特征和现有开采方法的技术特点,确定了合理的采煤方法和设备,表明了研究方案的有效性和优越性。

薄煤层采煤机大截深开采技术研究与应用

针对部分薄煤层工作面通过增大滚筒截深来提高开采效率和减少工人劳动强度的需求,建立了折算单刀开采效率计算模型,对开采效率提高影响较大的装煤效果和牵引速度深入研究分析,并提供两个具有代表性的应用案例。本文研究为矿方研究其通过增大截深提高开采效率的可行性提供分析思路,同时也对薄煤层大截深开采技术的发展有一定的指导意义。

综放工作面大倾角条件下开采管理与创新研究

针对煤矿倾斜特厚煤层的复杂地质条件,从采煤方法和设备控制入手,指出工作面布置、设备选型、开采工艺及安全监控等方面存在的问题,提出一套用于倾斜厚煤层综放工作面双向割煤和输送机上窜下滑的控制技术,改进了电缆防滑拖移装置和防飞矸技术。结果表明,合理的工作面布置、先进的开采工艺及严格的安全监控措施是确保大倾角特厚煤层综放开采顺利进行的关键。

大倾角煤层协调开采地表移动变形控制

为实现大倾角(倾斜)煤层间协调开采地表减损的目的,以甘肃某矿煤层赋存条件为背景,采用UDEC数值模拟软件,对大倾角(倾斜)煤层间协调开采地表移动变形控制问题进行了探究。结果表明:大倾角(倾斜)煤层开采时,埋深浅的工作面对地表的破坏更严重;随工作面埋深的增大,对地表的影响程度逐步减弱;多煤层开采时,使埋深浅的工作面对应地表不移动或少移动,使煤柱影响范围内的地表进一步下沉,减小地表下沉、移动变形的不均匀变形程度,防止地表出现大的采动裂缝,是煤层间协调开采地表减损的核心问题;地表移动的均匀性、地表张拉程度、地表变形程度可以通过变异系数、张拉区水平移动斜率、地表水平,倾斜,曲率变形分别进行表征;该地质采矿条件下地表移动变形控制的工作面最优错距为80 m,1煤的遗留煤柱距4煤工作面上山边界水平距离约71.9 m,距下山边界39.9 m。

大俯采大倾角地质条件下采煤机应用研究

在大俯采大倾角地质条件下采煤机往往会出现掉道、爬坡困难、行走轮及导向滑靴磨损严重等问题,对煤矿开采过程造成严重影响,降低开采效率,增加使用成本。针对采煤机在复杂工况下出现的实际问题,提出相应的改进措施,保证采煤机在复杂工况下平稳可靠运行。

煤矿大倾角综采工作面的采煤工艺优化

随着矿采工作的持续进行,赋存条件良好的煤层数量逐渐降低。在地质复杂工作面中,应做好采煤工艺的优化。参考山西介休义棠城峰煤业下属矿井的大倾角综采面作业,较高的倾角影响综采工艺的落实,需要结合实际,做好工艺参数的改进优化。为此,在简述主采煤层地质特征和100501综采面的巷道布置后,从采煤工艺流程、工艺优化说明、采煤配套工艺、工艺设备选型等方面出发,进行采煤工艺的优化分析。最后,经过方案试验,大倾角综采面的开采效率良好。

保护层开采与卸压瓦斯协同抽采技术研究与应用

针对深部低透突出煤层群下保护层开采后上覆被保护层卸压瓦斯及下保护层瓦斯协同抽采的难题,新景矿采用“地面井预抽+高(低)位抽采巷”实现了被保护层卸压瓦斯及上隅角瓦斯的协同抽采。综合应用机械造穴、地面井压裂等增透措施,提高了新景矿15号煤层抽采效率。增透前后支管抽采瓦斯纯流量提高了2.27倍,缩短了保护层工作面预抽瓦斯的达标时间;通过对比15号煤层开采前后3号、8号及9号被保护层的卸压瓦斯地面井抽采瓦斯纯流量提高了1.85倍,实现了保护层与被保护层瓦斯的协同抽采,开采突出煤层群做到安全可控,对阳泉矿区煤层群安全高效开采具有重要的参考意义。

大倾角三软煤层回采巷道围岩变形破坏特性研究

采用相似模拟方法进行不同应力条件下大倾角煤层回采巷道的围岩破坏特性研究,结果表明,随着顶压系数k的增加,顶底板逐渐出现离层、剪切、滑移直至冒落,0≤k≤2时,锚网索支护起到了良好的锚固作用。k>2.5时,锚网索支护逐渐失效,巷道两帮中部及顶板中部破坏明显;随着顶压系数的增加,顶底范围的巷道分维数增速较快,增量显著,两帮范围的分维数D在增量和增速方面比顶底较低,说明顶底受顶压的影响大于两帮。顶板锚杆锚索轴力大于两帮,左侧顶部、帮部应力大于右侧;顶压系数0≤k≤2时,测点位移量较小,断面收缩率较低,锚网索支护效果较好,顶底板的变形量大于两帮,左侧(留三角煤处)变形量大于右侧,顶板及两帮中部变形量最大。

煤层倾斜角变化条件下的大采高一次采全高综采工艺研究

煤炭作为一种不可再生资源,随着开采时间持续增加,其储量也随之减少,同时采煤条件也变得更加复杂,传统的采煤工艺难以满足现代化生产需求。很多煤矿工作面存在煤层底板起伏大、倾角变化大、回采效率低、设备下滑事故等问题,这就需要针对性提出安全回采控制方案,制定不同地形条件的控制措施。基于此,本文重点探究煤层倾斜角变化条件下的大采高一次采全高综采工艺。

大倾角综放工作面综采支架倒架原因及控制

义络煤业主采的二1煤层属于大倾角“三软”煤层,煤层顶软、底软、煤软,在回采过程中由于伪顶较厚,煤壁片帮及老塘流渣都会造成综采支架不同程度的倒架。为预防义络煤业35030“三软”煤层综放工作面回采期间支架下滑及倒架,根据大倾角“三软”煤层特殊的地质条件及顶底板岩性、支架承重及受力稳定性、四周设备使用及连接情况,探讨综采支架移架前后的受力模型,分析得出综采支架倒架原因,通过加设防倒防滑装置、加强顶煤可冒性研究、加快推进速度、人工扩帮,加固顶底板、合理工序衔接配合、按序移架等生产技术控制措施,在支架出现倒架征兆时就及时处理,避免支架倒架,为安全生产创造条件。

大倾角煤矿井下综采面采煤工艺安全改进研究

为改善某矿大倾角煤矿井下采煤安全的问题,分别对采煤参数与采煤工艺进行了优化,经现场使用,改进方案提高了的开采的安全性,使得煤层月均开采量特生36%,回采率提升10.99%,回采功效增加32.8%,年产值增加1800万元,提高了矿区的经济效益。