急倾斜煤层俯伪斜工作面基本顶破断特征分析

为深入研究急倾斜煤层俯伪斜综采工作面基本顶破断特征,以重庆逢春煤矿N2821综采工作面为例,利用薄板理论,同时考虑煤层倾角α和工作面俯采角度β对采场的影响,建立了急倾斜煤层俯伪斜工作面基本顶弹性薄板模型,得出了工作面基本顶的挠曲变形方程,并进一步分析了在两个角度共同影响下的俯伪斜综采工作面基本顶应力分布特征,经过理论计算得出了基本顶的初次来压步距为13.7 m,周期来压步距为7.9 m,揭示了急倾斜煤层俯伪综采工作面最大挠度点位于工作面的中部偏下端头位置处,基本顶初次破断和周期破断特征分别为“⊂-≻”型和“⊂-≻”型破断,研究结果为急倾斜工作面煤层顶板控制提供了一定的理论参考。

俯伪斜上保护层保护范围的瓦斯压力研究

为划定急倾斜俯伪斜上保护层开采的保护范围，对东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采的被保护层瓦斯压力进行了现场考察试验．根据急倾斜俯伪斜采煤法的特点，对被保护层瓦斯压力考察方案进行了设计；研究了被保护层的原始瓦斯压力赋存规律，瓦斯压力随保护层工作面推进的变化规律和“四带”范围；在此基础上，划定了考察区域保护层沿倾斜下山方向和走向的保护范围．结果表明：该矿考察区域急倾斜俯伪斜保护层沿倾斜下山方向的卸压角为78．7^o；保护层伪斜工作面倾向各处的走向卸压角呈非均匀分布，其大小为43．5^o～53．6^o．考虑到煤层采掘过程中的不可预测因素的影响，东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层的保护范围沿走向和倾斜下山方向分别按40^o和78^o的卸压角划定是安全可靠的．

急倾斜俯伪斜上保护层保护范围的三维数值模拟

针对急倾斜俯伪斜采煤法上保护层保护范围的划定难题,基于有限元法,结合保护层顶底板煤岩层的物理力学参数和地质特征,采用3D-σ软件模拟急倾斜俯伪斜上保护层开采中被保护层的应力场及变形场的变化过程,得出保护层的保护效果,分析被保护层的最大主应力和变形随上保护层采煤工作面推进的变化规律;并根据保护层开采的应力卸压保护准则和变形保护准则,确定保护层沿倾向和走向的保护范围。结果表明,急倾斜俯伪斜采煤法上保护层沿倾向上、下边界的卸压角分别为84.9°和68.0°;沿走向的卸压角在倾向上呈非均匀分布,大小为38.3°～51.0°;同时,由现场考察方法与数值模拟方法所确定的急倾斜俯伪斜上保护层保护范围基本一致。因此,采用数值模拟方法来研究急倾斜俯伪斜上保护层的保护范围是可行的,且结果偏于安全。

俯伪斜采煤法基本顶破断的力学分析

为弄清俯伪斜采煤法基本顶破断的具体情况,以某俯伪斜采煤法的悬露基本顶为研究对象,应用弹性薄板理论,建立了俯伪斜基本顶的力学模型,分析并得到了充填体对基本顶的支撑载荷函数,运用李滋法和挠度的叠加原理,推导出基于采空区充填的俯伪斜基本顶挠曲函数,并对基本顶的破断过程进行了分析。研究结果表明:由于冒落矸石在采空区的不完全充填,导致俯伪斜基本顶的挠度沿倾向不对称,最大挠度为60.9 cm,位于倾斜中上部;基本顶沿倾斜方向由上向下分段破断,并且形成相对稳定的铰接结构,分段岩块沿走向破断距也有差别,倾斜中上部破断距小于下部。理论计算分析的结果与现场的矿压监测情况基本一致。

急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计

为有效抽采东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯，对该矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计进行了研究，采用俯伪斜上保护层开采的数值模拟与现场考察试验相结合的方法，研究了东林煤矿俯伪斜上保护层开采后被保护层的卸压规律；利用保护层开采的“卸压增透效应”，结合该矿实际条件，优化设计了俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数．研究结果表明：东林煤矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数按照抽采钻场间距30～40m、钻孔的有效抽采半径9m、抽采钻孔的终孔间距15～20m、抽采钻孔仰角10～62°和抽采时间为从保护层工作面前方40m到后方135m等进行设计是合理的，且使卸压瓦斯平均抽采率达到50％．

俯伪斜采煤法防治急斜煤层煤与瓦斯突出的研究

对急倾斜煤层俯伪斜分段密集支柱采煤法和直线长壁采煤法的采场矿压显现规律和煤与瓦斯突出预测指标进行了现场观测和模拟实验研究，其研究结果表明：俯伪斜采煤工作面的周期来压步距为１８．５ｍ，约为直线长壁工作面周期来压步距１０ｍ的两倍，周期来压时采面上部的最大能量动载系数为２．０３，比直线长壁工作面小０．５３．煤壁前方支承压力集中系数为１．６７，比直线长壁工作面大０．２～０．２５，而支承压力峰值距煤壁距离为６～１０ｍ，较直线长壁工作面大０．５～１ｍ．即俯伪斜分段密集支柱采煤法通过降低回采工作面前方煤体支承压力系数和增大回采工作面前方煤体的安全煤柱宽度，来提高采场煤与瓦斯突出防治能力。

俯伪斜分段密集采煤法三维有限元数值模拟研究

俯伪斜分段密集采煤法,作为一种较新的采煤方法,在我国技术上还不很成熟,因此,首次针对京煤集团木城涧矿大台井的地质条件和赋煤状况,通过简化建立三维立体有限元模型,模拟计算了该矿煤层顶底板在开采前后运动变化情况。结果表明:煤层倾角、推采距离和开采巷道数三者是影响煤层顶底板运动规律的重要因素,得到了表征顶底板运动规律的顶底板法向最大应力和法向最大位移与三影响因素关系曲线,详细阐述了三影响因素下的煤层顶底板运动规律;同时,对现场开采中支撑压力大小,特别是在三影响因素下,超前支撑压力的作用范围与应力峰值位置进行了数值计算,并总结了其影响规律;最后,指出了该数值分析方法对现场开采将具有十分重要的应用价值和指导意义。

基于3DEC的急倾斜薄煤层俯伪斜开采矿压模拟研究

以逢春煤矿急倾斜薄煤层俯伪斜综合机械化开采为工程背景,采用3DEC离散元数值模拟方法,对不同煤层厚度、煤层倾角、顶板岩性条件下的覆岩垮落和支架受力变形规律进行模拟研究。数值分析结果表明,当煤层厚度较小、顶板较破碎或倾角较小时,采场顶板沿工作面倾斜方向的垂直应力、垂直位移和卸压拱高度较大,反之较小;支架工作阻力是工作面中部最大,上部次之,下部最小。根据数值模拟结果,研制出相应的液压支架并进行了工程应用,测试结果表明,支架工作阻力数值模拟结果与实测结果的误差在5.0%以内,该液压支架对急倾斜薄煤层俯伪斜工作面的适应性较好。

近距离采空区下大倾角俯伪斜工作面矿压显现特征研究

针对大倾角俯伪斜工作面矿压分布特点,结合潘北矿大倾角近距离煤层群开采地质与工程条件,开展了大倾角煤层采空区下俯伪斜工作面不同开采阶段支承压力演化特征研究。根据现场观测数据以及数值模拟分析,构建了不同回采阶段大倾角煤层俯伪斜开采煤壁前方支承压力分布以及数值计算模型,计算了煤壁前方支承压力作用范围,揭示了大倾角煤层采空区下俯伪斜工作面支承压力'鞍型'分布特征。通过理论分析及现场实测分析了工作面周期来压步距及顶板来压强度,提出了工作面矿压控制对策,取得良好的经济技术效益。

大台井俯伪斜分段密集采煤法数值模拟研究

以京煤集团木城涧矿大台井为例,建立了三维空间立体有限元模型,对该矿采用俯伪斜分段密集采煤法时煤层顶、底板在开采前、后应力场和位移场的变化情况进行了数值模拟计算,给出了现场最关心的煤层顶、底板应力和位移随煤层倾角变化的等值线和关系曲线,从而得到了一些新的认识,即计算结果中煤层顶、底板法向最大应力和最大位移是表征顶、底板运动规律的重要指标.最后分析指出了开采过程中易发生破坏的危险区域和地段.

俯伪斜放顶煤回采工艺研究

以羊东矿8256综采放顶煤工作面为研究对象,运用模拟实验对大型综采放顶煤液压支架的放煤规律进行研究,从而解决在困难的条件下怎样使用轻型放顶煤回采工艺,以保证矿井安全、稳产、高产,进一步提高矿井的经济效益。

基于离散元法的俯伪斜放顶煤工作面矿压研究

大倾角软煤层采用放顶煤开采会面临一定的困难,以该工作面放顶煤开采为研究对象,采用离散元法研究其工作面矿压规律,为此种采煤方法的支护设计提供理论依据。

俯伪斜走向分段采煤法在急倾极薄煤层中应用

针对坚硬顶板的急倾斜极薄煤层安全开采技术问题,在对铁山南煤矿过去采煤方法应用的分析和总结基础上,把俯伪斜走向长壁采煤法的走向拦矸密集柱的挡矸防窜矸功能同俯伪斜柔性掩护支架采煤法的支架上垫层的作用与开切眼布置作用等有利因素有机地组合起来,形成了该矿的俯伪斜走向长壁分段采煤法。试验结果表明,该方法借助回风巷上方采空区矸石对工作面第1个走向拦矸密集柱进行充填,在回采推进过程中,利用对走向拦矸密集柱充填后,能使工作面作业空间与采空区完全隔离开来,达到防窜矸和对设备防滑底的作用;实现了多段平行落煤安全生产。

大倾角煤层俯伪斜综采技术研究

针对大倾角煤层仰伪斜综采技术存在煤壁易片帮、煤炭易窜入工作面伤人、液压支架在工作面排列成锯齿状等问题,对该技术进行了优化,提出大倾角煤层俯伪斜综采技术,介绍了大倾角煤层俯伪斜综采主要技术参数、工作面条件、生产工艺、开采效果。

大倾角俯伪斜综采工作面安装关键技术

俯伪斜综合机械化开采工艺,减小了工作面实际倾角,克服了传统采煤方式落煤飞矸窜入液压支架伤人的现象,降低安全风险。绿水洞煤矿在急倾斜、大倾角综采方面已经取得很好的成绩,在大倾角综采工作面安装方面有了很好的经验,为了更进一步探讨俯伪斜综采工作面在大倾角、急倾斜的应用,特在3132工作面进行一次技术探索。

俯伪斜工作面支架稳定性分析及控制技术

本文针对重庆地区逢春煤矿S2611急倾斜薄煤层工作面开采难题,建立了工作面支架下滑、倾倒的失稳模型,分析了煤层倾角、支架自重、工作阻力等影响因素与支架下滑、倾倒安全系数之间的关系。以此提出了采用俯伪斜布置的走向长壁综合机械化采煤法,并研制了适用于这种开采条件的ZJY2400/8.5/15.5型液压支架,计算得到ZJY2400/8.5/15型液压支架的下滑、倾倒安全系数均大于1。在此基础上,提出了在支架顶梁上安装防倒装置,在支架底座上安装防滑装置,在支架顶梁和掩护梁上安装活动侧护板,在支架底座上侧安装底调装置及改变支架的移架方式等技术措施,可以防止工作面生产过程中支架下滑和倾倒,有利于提高工作面支架的整体稳定性。

突出煤层群俯伪斜上保护层开采的保护范围研究

为研究突出煤层群急倾斜煤层俯伪斜工作面上保护层开采的保护范围划定问题,对某矿4-6区首采工作面上保护层开采的保护范围进行了现场考察研究。结果表明:上保护层开采后沿倾向上、下边界保护范围的卸压角分别为85.7°和79.5°,沿走向保护范围的卸压角在倾向不同高度呈不规则分布,为47.1°~74.1°,急倾斜煤层俯伪斜工作面上保护层考察的保护范围与防突规定划定范围有明显差异;保护层开采后,被保护层的透气性系数增大了53~360倍,卸压瓦斯抽采体积分数达到40%~65%,平均抽采率达到了79.1%,保护层开采瓦斯区域治理措施有效降低了被保护煤层开采的突出危险性。

俯伪斜下保护层开采保护范围的现场考察分析

开采保护层是在突出矿井开采煤层群时的重要的安全措施,考察保护范围对安全生产起着指导作用。为了划定俯伪斜下保护层开采急倾斜煤层群保护范围,对某煤矿下保护层6#煤层工作面3601对应的被保护层4#煤层布置压力孔和流量孔进行了现场观察。分析表明:保护层开采导致被保护层瓦斯压力呈现"四带"分布以及瓦斯流量呈现"M"状态分布;在压力变化的基础上,划分出下保护层倾向下山方向的卸压保护角为86°;在综合压力变化和流量变化基础上,划分出下保护层沿走向的卸压保护角范围为45°～72.47°。

急倾斜煤层俯伪斜走向长壁采煤法的实践

介绍了急倾斜煤层工作面俯伪斜走向长壁回采工艺,制定了切实可行的安全技术措施,取得了较好的经益,为类似条件下的回采积累了经验。

急倾斜中厚煤层双俯伪斜综采成套装备研制

针对局部倾角达78°的急倾斜中厚煤层开采难题,对综采成套装备以及采煤工艺进行研究,增加挡矸、护壁等装置,优化回采工艺及巷道布置,采用双俯伪斜综采技术,降低工作面煤层倾角及片帮飞矸威胁,实现急倾斜中厚煤层安全、高效回采,提高了煤炭资源回采率。