申南凹煤矿工作面初采期顶板垮落特征及高位钻孔动态布孔研究

为了有效解决工作面初采期因顶板大面积垮落而导致的瓦斯超限问题,采用现场实测和离散元数值模拟的方法,对申南凹煤矿20106工作面初采期的瓦斯涌出规律和顶板垮落特征进行了研究,提出了高位钻孔动态布孔工艺及其技术参数,并进行了现场应用考察。研究结果表明:20106工作面初采期瓦斯涌出量为14.4 m^(3)/min,需要抽采的最小瓦斯量为7.20 m^(3)/min;采空区顶板初次发生大面积冒落后,裂隙带发育最大高度为12 m,上邻近层1下煤层将垮落进入采空区,并释放大量瓦斯;随着工作面持续推进顶板垮落高度不断增大,覆岩破裂线以“乁”形向外扩展;当工作面推进长度等于工作面长度时,覆岩裂隙带发育高度达到最大,为48 m,约为13倍的采高;初采期180 m范围内共设计5个动态高位钻场,各钻场终孔目标高度依次增大,分别为11、16、22、31、38 m;采用抽采措施后上隅角及回风流的瓦斯浓度分别为0.42%、0.40%。

房式采空区下长壁回采顶板垮落特征研究

以鄂尔多斯地区房式采空区下煤层长壁开采为主要研究对象,采用支架工作阻力观测、理论分析了房式采空区下煤层长壁开采围岩应力场的分布和顶板的垮落特征,根据采场支架工作阻力的分布特征,认为房式采空区上部覆岩在一定的采高范围内存在上部大结构,综采工作面顶板及上方煤柱形成小结构,上部覆岩大结构与下部顶板小结构垮落的不同周期性,将会引起工作面周期来压的不等距和来压强度的不等强性。

成庄煤矿4311综放工作面矿压显现规律及覆岩垮落特征

掌握综放工作面来压和覆岩运移规律对综放工作面安全高效开采具有重要意义。以成庄煤矿4311综放工作面为工程背景,通过物理模拟对工作面覆岩垮落特征、矿压显现规律、支架载荷分布规律和覆岩“三带”发育特征进行了研究。结果表明:4311工作面初次来压步距58.5 m,周期来压步距11.5~27 m,平均18 m。工作面覆岩垮落呈现明显的“三带”分布规律,垮落带高度最大48 m,裂隙带高度最大169 m,煤层顶板169 m以上为弯曲下沉带。工作面推进222 m后达到充分采动,最大裂采比26.20,工作面顶板来压时,支架载荷一般大于3500 kN/架,最大为4115 kN/架,给出了合理的支架选型工作阻力为4372~4938 kN,4311综放工作面开采过程中没有出现压架现象。

复采煤柱各区域破碎垮落特征研究

通过数值模拟对厚煤层下分层开采后,复采时上分层煤柱各区域破碎垮落特征进行定性研究。研究结果表明,复采区原煤柱区域集中应力较大,煤体破碎,出现大量塑性变形。原采空区和废弃巷道区域应力较小,采空区中部煤体相比两侧和巷道位置更为密实。

金源煤矿回采面顶板垮落特征及支护参数分析

通过数值分析,研究得到回采面顶板沿走向、倾向以及不同工作阻力垮落、冒落特征及工作面矿压显现规律,确定了工作面的合理支护参数,为工作面顶板控制及矿井的安全高效回采提供了依据。

综放回收率与煤岩垮落特征关系

分析了典型综放工作面顶煤、直接顶垮落特点与顶煤体放出之间的关系，认为顶煤、直接顶垮落特征对工作面回收率有重要影响。

房柱采空区下特厚煤层开采煤岩垮落特征相似模拟试验研究

针对房柱采空区下特厚煤层开采覆岩垮落运移引起冒顶压架的灾害问题,以斜沟煤矿13号煤层大采高放顶煤工作面为工程背景,运用相似模拟试验,对房柱式采空区下特厚煤层开采覆岩垮落特征进行分析。研究结果表明:底煤开采过程中有着明显的顶煤初次垮落,直接顶初次垮落,基本稳定在0.23 m(23 m)左右;进出煤柱时,压力较大,围岩破碎严重,且可能与老采区裂隙带贯通造成突水、瓦斯突出等事故。研究结果可为了类似条件下覆岩垮落规律提供依据和参考。

起伏煤层大采高工作面顶板垮落规律研究

针对某矿起伏煤层大采高工作面矿压显现剧烈的问题,通过理论分析、数值模拟等方式,研究了起伏煤层大采高工作面上覆岩层运移规律及垮落特征。结果表明,仰斜开采采场顶板不易形成结构,开采基本顶形成结构较大,工作面容易片帮冒顶,而俯斜开采有利于控制煤壁和端面的稳定。建议该工作面布置时采用俯斜推进,为类似条件下工作面的顺利回采提供理论和数据支持。

浅埋煤层不同工作面重复扰动下大巷煤柱稳定性研究

以赵家梁煤矿3-1煤层大巷煤柱回收为研究背景,通过物理相似模拟及现场监测,研究浅埋煤层不同工作面采动影响下覆岩垮落特征以及重复扰动下大巷煤柱应力演化规律。结果表明:3101工作面回采后,1^(#)大巷煤柱应力峰值5.09 MPa,应力集中系数为1.62;3102工作面回采后,2^(#)大巷煤柱应力峰值5.7 MPa,应力集中系数为1.54;大巷煤柱回收工作面回采后,1^(#)和2^(#)大巷煤柱垂直应力分布由单峰型分布转为马鞍型分布,1^(#)大巷煤柱应力峰值7.4 MPa,应力集中系数为1.87,2^(#)大巷煤柱应力峰值8.46 MPa,应力集中系数为2.1。现场实测数据与物理相似模拟试验所得数据相符,研究结果可为大巷煤柱回收工作面的安全生产提供参考依据。

工作面初采阶段高位定向长钻孔瓦斯抽采技术研究与实践

为提高工作面初采阶段瓦斯抽采效果,避免上隅角瓦斯超限,以沙曲1#煤矿4502工作面为研究对象,采用数值模拟方法研究了覆岩在工作面初采阶段内的垮落特征,结合4502工作面初采阶段的瓦斯涌出量及覆岩垮落特征,沿工作面顶板设计3个高位定向长钻孔,钻孔末端由高位顶板延伸至工作面初采阶段的冒落带区域内。现场实践表明,合理设计高位定向长钻孔轨迹,有效提高了工作面初采阶段的瓦斯抽采量,避免了上隅角瓦斯超限,实现了工作面全生命周期内的持续高效瓦斯抽采。

急斜长壁工作面顶板岩块结构分析

本文就急斜长壁工作面顶板岩层沿倾向断裂后形成的岩块结构进行深人分析,推导出岩块间的内力计算公式,得出顶板岩块沿倾向形成“非对称三饺拱”结构,对顶板控制有实际意义。

工作面顺序接续下综放沿空掘巷窄煤柱稳定性控制

为解决窄煤柱沿空侧因支护失效导致的侧向约束弱化问题,提出了基于上区段端头垮落煤岩体注浆充填/加固的窄煤柱稳定性控制方法。通过施工穿透煤柱的钻孔,窥视了山东济宁鲍店煤矿6302综放工作面窄煤柱沿空侧煤岩体垮落堆积状态,直接摄像观测了工作面端头区煤岩体垮落堆积过程,分析了巷旁注浆加固的可行性。根据注浆加固前后煤柱的受力环境,建立了窄煤柱双面侧限(注浆前)及三面侧限(注浆后)的力学模型,并开展了窄煤柱承载力恢复实验,揭示了其承载力恢复机制。研究结果表明:①由于工作面端头不放煤或少放煤,窄煤柱沿空侧基本被上区段端头垮落的煤岩体及巷道坠落的破碎顶煤充填严实,以垮落煤岩体为骨料进行注浆充填具备可行性。②可以通过双面侧限转三面侧限的方式模拟巷旁注浆充填条件下的窄煤柱承载力恢复效果。在煤柱压缩过程中,注浆加固体与煤柱表面需要一定的着力时间才能紧密接触;紧密接触后,在充填体的侧向约束下,煤柱整体承载力稳步提高。③在双面侧限轴向压缩条件下,窄煤柱表现出“人”字形剪切破坏;注浆加固后,煤柱由原来对称的“人”字形剪切破坏转变为向自由面扩容的破坏形式,煤柱趋于稳定。④对垮落煤岩体注浆后,理想条件下可使煤柱残余承载能力提高30%左右。现场工程显示,侧向注浆加固后的窄煤柱整体比较完整,得到了有效的控制,虽然窄煤柱裂隙比较发育,但是由于巷旁充填体同时具备堵漏风的作用,在开采过程中并未发现采空区发火等现象。

快推综采面矿压显现规律与控制

对煤矿综合机械化采煤工作面的矿压显现作了实际、细致的描述,分析了造成这种现象的根本原因,并提出了控制其的新技术。

非充分稳定覆岩下综放沿空掘巷窄煤柱巷旁注浆加固机理

为研究巷旁注浆对非充分稳定覆岩下沿空掘巷窄煤柱稳定性控制的机理,结合现场探测及数值模拟的方法,分析了巷旁注浆加固的可行性以及注浆充填对煤柱变形的控制效果。结果表明:动压影响下,沿空巷道巷旁基本被巷道上方坠落的顶煤及排头支架上方坠入的松散煤岩体充填严实,以垮落煤岩体为基进行注浆充填具有可行性。注浆充填后,窄煤柱侧向变形量随充填率的增加分为3个阶段:充填率在0~10%之间,煤柱变形量较大;10%~20%之间,煤柱变形量逐渐降低;20%~25%,煤柱变形得到有效控制。巷旁注浆充填率维持在20%较为合理。

提高浅埋坚硬特厚煤层顶煤冒放性技术研究

为了深入分析浅埋坚硬顶煤破断、垮落的运动特征,以千树塔煤矿11301综放工作面作为研究背景,采用数值模拟和现场试验的方法对坚硬顶煤破断特征、垮落结构进行了研究。结果表明:正常推进阶段,靠近工作面两端头位置,坚硬顶煤容易形成"悬臂"结构,破断的坚硬顶煤块体垮落容易形成挤压平衡"拱"结构。本文提出以深孔爆破方式弱化坚硬顶煤,减小坚硬顶煤悬臂长度;以放煤工艺优化方式降低坚硬顶煤块体垮落成拱几率,并在现场得到了成功应用。