考虑煤岩材料非均匀性的特大采高工作面周期来压分析

考虑煤岩材料的非均匀特性对特大采高工作面矿压显现规律的影响,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,研究神东矿区某8m特大采高工作面周期来压规律。提出煤岩微结构密度参数,理论推导工作面非均质顶板周期垮落步距计算公式;建立非均质煤岩体工作面推进数值计算模型,结合现场实测结果验证理论模型和数值计算结果的合理性。结果表明:考虑煤岩材料非均匀特性,周期垮落步距随煤岩微结构密度参数增大呈近似线性减小;周期来压过程,8 m采高工作面垮落步距约为15 m,与现场矿压监测结果较为吻合。研究成果对于掌握神东矿区8 m特大采高综采工作面周期来压规律和保障特大采高综采工作面的安全开采具有重要参考意义。

特大采高综采工作面机尾冒顶治理技术

为了防治大柳塔煤矿52303大采高综采工作面机尾冒顶事故,采用理论分析、现场实测等方法分析了矿压显现异常、二次采动影响、推进速度慢、现场管理人员经验不足、过渡支架梁端距过大是52303工作面冒顶的主要原因,在此基础上提出采用马丽散材料加固煤壁及顶板、工作面冒顶较高区域充填罗克休材料、加强联络巷附近巷道支护等技术措施。现场应用结果表明:该措施及时改变围岩的松散结构,有效地防止了煤壁片帮和顶板冒落,提高煤岩体的整体强度,工作面推进过程中均未出现显著的冒顶、片帮事故,工作面顶板漏矸问题也得到了有效控制。

8.8m特大采高综采工作面顶板管理技术

上湾煤矿12401综采工作面是世界首个8.8m特大采高工作面,工作面采高大,冒顶、片帮、漏矸的风险高,顶板管理难度大。针对以上存在的问题,详细分析了8.8m特大采高工作面的顶帮变化情况,并充分借鉴7m大采高工作面及8m特大采高综采工作面的巷道支护的成功经验,通过综合运用超大断面巷道支护技术、煤巷超前支护技术、三角区域水力压裂技术、工作面矿压监测技术等多种技术手段,有效控制了巷道围岩变形和顶板下沉,保证了工作面顶板安全,实现了工作面的安全高效回采。

加大综采工作面几何参数对大采高支护设备发展新要求初探

采煤工作面采高加高、工作面长度加长、推进速度加快、巷道断面加大后,特大采高工作面矿压具有鲜明的特征,工作面矿压显现变得十分强烈,对特大采高支架设计支护强度、支架结构高度上限,防片帮机构,支架稳定性,防止煤壁片帮和工作面设备整体稳定性等方面都提出了新要求。由于巷道断面加大和工作面采高加高,推进速度加快等研制特大采高工作面超前支护支架迫在眉睫。

基于“顶板-煤壁-支架”综合评价的大采高支架工作阻力研究

针对6.0 m特大采高综采工作面支架适应性评价与工作阻力确定难题,基于大采高采场覆岩"悬臂梁-层间岩层-砌体梁"结构模型,对6.0 m特大采高综采工作面支架合理工作阻力进行了确定,通过数值模拟和大比例尺采场相似模拟实验对支架与围岩控制适应性进行了验证和评价。研究结果表明,大采高综采支架工作阻力的确定要以满足顶板、煤壁等采场围岩控制为前提,并需确保支架良好的位态。支架工作阻力不仅要能支撑垮落带关键层"悬臂梁"破断长度内的岩层载荷,还要能给断裂带下位岩层"砌体梁"结构以平衡力。模拟结果表明,当工作阻力低于10 000 k N时,支架处于满负荷运转状态,活柱下缩量较大,顶板及煤壁变形显著;当工作阻力高于11 000 k N时,采场围岩及支架工况显著改善,据此确定支架合理工作阻力为12 000 k N。生产实践表明,试验工作面支架循环末阻力8 340~10 247 k N,安全阀开启率低于5%,煤壁完整性较好,支架工作阻力满足顶板支护及安全生产要求。