巨厚坚硬岩层运移对采场超前支承压力影响实验研究

为了揭示采场超前支承压力在受巨厚坚硬岩层运移影响之后的演化规律和变异特征,以杨柳煤矿典型巨厚坚硬岩层赋存条件为模型,运用物理模拟和机械模拟实验方法进行模拟研究,并与无巨厚坚硬岩层的采场模型进行比较。通过研究发现:采场中巨厚坚硬岩层对其支承压力的影响,主要集中在巨厚坚硬岩层发生破断之前,其应力集中程度高、影响范围广、影响程度剧烈;临近巨厚坚硬岩层破断前,覆岩中有巨厚坚硬岩层时的超前支承压力峰值和影响范围分别为无巨厚坚硬岩层时的1.15倍和1.9倍;巨厚坚硬岩层处于稳定状态时或已发生破断后,采场支承压力峰值和影响范围相对无巨厚坚硬岩层采场较小,对采场超前支承压力的影响相对较弱;支承压力峰值的增大势必会使采场前方煤壁的影响范围增大。

深部特厚煤层综放工作面超前支承压力影响范围研究

工作面回采过程中,确定工作面超前支承压力影响范围是回采巷道超前段加强支护方案设计的重要依据。以赵楼煤矿7302工作面运输巷为研究对象,在距采面不同位置布置矿压监测测站,监测了巷道顶帮锚杆锚索受力、顶板下沉量、两帮移近量和煤体应力随工作面推进的变化情况,分析了回采工作面超前支承压力的影响范围;建立数值模型,模拟分析了7302工作面回采超前支承压力分布规律。现场矿压监测和数值模拟结果吻合度较高,赵楼煤矿7302工作面运输巷超前支承压力影响范围最大为80 m,并以此为依据在7302工作面运输巷超前80 m范围内加密单元支架进行加强支护。

深井膏体充填开采支承压力与采空区应力分布规律研究

随着煤炭开采强度增高,采空区上覆岩层运动导致矿山灾害频发,膏体充填作为阻碍上覆岩层运动的重要措施,研究膏体充填对工作面开采覆岩运动规律的影响对矿山安全生产至关重要。为明确膏体充填效果,通过安装应力计获取超前支承压力、侧向支承压力、膏体应力等相关信息。监测结果表明,超前支承压力的扰动过程可分为初始影响及显著影响2个阶段;超前工作面时,侧向22 m外的煤体基本不受侧向支承压力影响;深入采空区后,侧向支承压力影响范围约为20 m;膏体的应力变化大致分为快速增长及稳定增长2个阶段,采空区顶板与膏体初期接触导致应力快速增加,当顶板运动结束后,膏体应力保持稳定。

采厚与超前支承压力峰值位置关系理论分析研究

为分析综放工作面采厚对超前支承压力峰值位置的影响,以河林煤矿j7401综放工作面为研究对象,通过理论分析就综放工作面采厚与超前支承压力峰值位置的关系进行深入研究。通过理论分析得出,采厚与超前支承压力峰值位置呈现一次线性关系,超前支承压力峰值位置与工作面煤壁的距离随采厚的增加而变大。采用最小二乘拟合的方法建立了采厚与超前支承压力峰值位置的一次线性关系式,验证了理论分析的结论,得到了j7401工作面中采厚与超前支承压力峰值位置的一次线性关系式的斜率是1.311。研究结论可用于预测不同采厚时超前支承压力峰值位置。

地质构造对超前支承压力的影响研究

为探究地质构造对冲击地压的影响,以胡家河矿402102回采工作面为研究背景,逐月统计微震数据并进行处理计算,同时分别通过对断层和褶曲区域微震事件、大能量事件、震源集中区与地质条件较好的区域进行对比,明显发现相比于地质条件较好的区域,褶曲构造和断层构造对超前支承压力的影响十分明显。回采期间微震事件发生于滞后工作面300 m至超前工作面300 m范围,同时超前应力区域基本集中于超前工作面250 m范围,预留50 m安全距离,即超前工作面300 m范围为相对安全范围。

不同长度工作面的支承压力规律与超前支护研究

李雅庄煤矿615不规则工作面由110 m块段和210 m块段组成,结合现场实际情况建立数值模型进行分析,得出两工作面超前支承压力均展现出“中间小、两边大”的分布特征,工作面长度增长,超前应力集中区宽度增大且最大应力系数增高。两种工作面顺槽的超前支护距离应为20 m和25 m,且均在前15 m内存在应力高峰区,是重点支护地段。提出单体液压支柱配合金属π梁或超前支架进行超前段加强支护方案,实现了回采期间不同长度工作面超前段围岩的稳定性控制。

特厚煤层超前支承压力分布面长效应实测研究

韩家洼矿22401工作面在回采设计时为有效避免小窑区影响的同时有效回收煤炭资源,设计工作面分为3个不同阶段,工作面面长分别为240 m、180 m、150 m。通过理论分析、现场实测结果汇总解析的方法,对特厚煤层条件下超前支承压力分布面长效应进行了研究。分析了现有超前支承压力计算公式的不足;现场实测出工作面长度由150 m增加至240 m时,超前支承压力峰值增加4.57 MPa、峰值位置延展5 m,影响范围扩大17 m;采用曲线拟合分析得出了工作面长度与超前支承压力峰值大小、峰值位置以及影响范围的对数函数关系。

向斜构造区域综采面超前支承压力分布规律研究

与正常回采期间相比,向斜构造区域回采期间的综采面超前支承压力分布规律存在特殊性。采用FLAC 3D数值模拟方法研究了1204综采面向斜构造区域开采期间的超前支承压力分布规律。另外,1204工作面超前支护方式采用单体液压支护+铰接顶梁支护方式,单体液压支柱选用DZ-35型,Π型钢梁选用DFB4000-300型,用压力表对材料巷超前支护范围内的单体液压支护压力进行了实测,分析了向斜构造区域开采期间的超前支承压力分布规律。数值模拟和现场实测研究得出:向斜构造区域回采时,过向斜轴部阶段的应力集中程度最大,仰采阶段的次之,俯采阶段的最小;但俯采阶段的支承压力影响范围最大,过向斜轴部阶段的次之,仰采阶段的最小。

工作面超前支承压力分布规律

为揭示工作面超前支承压力分布规律,采用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,对兖州矿区进行工作面支承压力进行了分析,得出综放与分层开采工作面超前支承压力分布变化的规律,为回采巷道超前支护长度、支护强度等提供了理论依据。

超前支承压力对下山的影响分析及合理停采线位置确定

为了分析工作面超前支承压力对下山的影响，采用理论计算、数值模拟，对晋城永安煤矿工作面超前支承压力分布规律进行了分析，确定了超前支承压力峰值位置为距材料下山30m外，高达19．55MPa，叠加影响应力集中系数最高达3～3．5，且对底板深部产生影响。确定了合理的停采线位置为距离材料下山60m，下山维护取得了良好的效果。

浅埋煤层长壁开采超前支承压力变化特征

利用数值模拟、相似模拟及现场实测的综合研究手段,以浅埋煤层开采顶板运动规律为基础,针对浅埋深长壁工作面超前支承压力分布规律及变化特征进行了研究。研究结果表明,浅埋深工作面超前支承压力分布规律与常规埋深煤层的类似。但由于浅埋煤层顶板运动的特殊性,其工作面超前支承压力的变化特征与常规埋深煤层之间有明显区别。浅埋深工作面超前支承压力峰值变化受基本顶破断与断裂带导通地表的周期性发生影响存在大小周期性变化。同一采高条件下,浅埋深工作面超前支承压力峰值在基岩层全部破断前的趋势是增大,但在基岩层全部破断后,峰值变化则基本遵循大小周期的变化规律。同一煤层,不同采高条件下,基岩层未全部破断的浅埋深工作面的超前支承压力峰值要大于基岩层破断后的浅埋深工作面的超前支承压力峰值。

超前支承压力对煤层注水速率影响试验研究

为了分析煤层注水速率与工作面前方超前支承压力分布规律之间的关系，采用现场观测的方法对开元煤矿9801工作面前方超前支承压力与煤层注水速率进行了实测。结果表明：煤层注水速率受工作面前方超前支承压力分布规律的影响较为明显，在工作面超前极限平衡区0～20m段，注水速率增长明显，最高达到2．88m3／h，为应力上升区20～35m段的4．5～9．6倍，充分利用工作面超前支承压力影响区进行注水是保证煤层注水效果的重要途径。

大采高采场超前支承压力分布规律及应力峰值位置研究

根据三元王庄煤矿3045大采高工作面实际情况,在工作面前方巷道实体煤一侧布置了GMC20应力传感器,对超前支承压力进行了实测,并运用FLAC3D数值模拟软件,针对采场建立了工作面的实体模型,研究了工作面超前支承压力的分布规律以及应力峰值的位置。研究表明,王庄煤矿大采高采场实测支承压力峰值及位置与数值模拟、理论计算基本一致;应力峰值位于工作面前方10.3m左右,超前支承压力的影响范围为47m左右,结论可为大采高工作面超前支护方案的确定提供有力依据。

采场超前支承压力分布规律与巷道稳定性

采场超前支承压力的分布情况直接影响巷道稳定性。根据双鸭山矿业集团公司新安煤矿六采区综三工作面概况,采用顶板相对位移观测、锚杆锚索受力观测、单体液压支柱工作阻力观测相结合的方法,研究了综三工作面超前支承压力分布规律与回采巷道稳定性。结果表明:工作面超前移动支承压力影响范围为工作面前方35 m,峰值点位于工作面前方20～25 m处;在锚杆、锚索联合支护的条件下,上下回采巷道均处于相对稳定状态。该结果为类似条件下确定工作面合理超前支护范围和分析回采巷道稳定性提供了依据。

浅埋煤层综采面超前支承压力影响范围与末采让压技术研究

针对浅埋煤层综采面末采段煤柱留设和支架安全回撤问题,采用现场实测和理论分析对转龙湾煤矿23103工作面末采段进行了研究。结果表明：23103工作面末采段的超前支承压力影响范围约为19～20m,保护煤柱的极限平衡区宽度为4.86m。利用此研究成果可将23103工作面回撤通道间保护煤柱优化为20m,工作面末采段的理论让压位置取5m。经过理论分析和现场实测得出在理论让压位置处无需采取停采让压措施,直接推进即可实现工作面的快速贯通和支架的安全回撤。

断层倾角对工作面超前支承压力影响的数值模拟研究

采用UDEC4.0数值模拟软件,模拟了煤层开采过程中断层对矿山压力分布的影响。首先分析了正、逆断层诱发冲击地压的机理,然后建立断层倾角为30°的初始模型,研究了工作面分别从上、下盘向断层推进过程中工作面超前支承压力的峰值大小及其分布情况。最后在应力最集中区域,即工作面距离断层20 m时,分析不同断层倾角情况下,工作面超前支承压力峰值的变化规律。

厚煤层坚硬顶板工作面超前支承压力演化规律

针对厚煤层坚硬顶板工作面地质条件,采用实验室岩石力学性质实验和数值模拟方法,分析厚煤层坚硬顶板工作面开采过程中超前支承压力演化规律,为此类煤层巷道和工作面布置提供参考。结果表明:由于上覆坚硬顶板的影响,工作面超前支承压力影响范围达到40 m以上,应力集中系数达到3以上。

深埋大采高综放采场超前支承压力分布规律

为了掌握深埋大采高综放采场超前支承压力分布规律,以康北矿101工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合进行研究,分析了随着工作面推进在不同采高和不同采深情况下超前支承压力应力集中系数、峰值距煤壁距离和影响范围分布规律。结果表明:随着采高或采深的增加,超前支承压力应力集中系数变化不明显、峰值距煤壁距离和影响范围变大。

高强度开采工作面超前支承压力的推进速度效应

工作面快速推进是实现煤矿高产高效的重要途径,但是工作面推进速度加快,将导致顶板来压强烈、超前支承压力增大等诸多问题,通过理论分析、相似模拟试验、数值模拟计算等手段,针对大采高综采工作面推进速度对超前支承压力规律的影响进行研究,结果表明:(1)推进速度对超前支承压力峰值大小、位置及范围均产生影响,推进速度加快,超前支承压力峰值增大,位置向工作面煤壁靠近,影响范围有缩小趋势;(2)通过理论分析计算表明,推进速度增大时,工作面周期来压液压支架载荷增大,通过插值法计算该工作面极限推进速度为13.4 m/d。

复杂地质条件下炮采工作面超前支承压力的研究

文中以刘河矿13031炮采工作面为实验工作面，采用现场实测和数值模拟的方法研究了复杂地质条件下炮采工作面的超前支承压力影响范围以及强度，为该条件下工作面的超前支护范围和强度提供依据。研究表明：超前支承压力峰值位置为工作面前方10m，峰值强度为20MPa，超前支承压力影响范围为工作面前方0～50m，其中剧烈影响区域为工作面前方0～23m．