近浅埋多层厚硬顶板大采高综放工作面矿压显现规律研究

针对榆神矿区近浅埋多层厚硬顶板条件下,“大周期”来压支架立柱下缩量大、煤柱应力集中系数高、稳定性差等强矿压问题,采用了数值计算、微震和煤体应力监测等技术手段,对覆岩破断运动及工作面来压规律进行了分析研究,结果表明:覆岩破断运动上,多层厚硬顶板较大的“垂向离层空间”和“自下而上”的顺次交替垮落孕育了顶板“高+低层位组合破断”的时空基础;“高低层位顶板组合破断”是“大周期”来压增强的关键诱因;同时,煤柱应力的时空演化受控于多层厚硬顶板的破断垮落。矿压显现上,工作面“大周期”立柱下缩量平均可达945 mm,持续距离12.10 m,并可由2~5次连续强来压组成;巷道煤柱应力集中系数达到1.80~2.30,影响范围为工作面前方126 m至后方471.3 m,具有明显的“高强度、大范围、长上升期”特点。针对该条件下的强矿压防治,分别提出了“弱化低位顶板、优化破断结构”和“弱化高位顶板、改变破断次序”的技术思路,并取得的了较好的应用效果。

近浅埋煤层大采高工作面双关键层结构分析

根据实测统计分析,近浅埋煤层大采高工作面支架载荷普遍较大,且随采高增大有增加的趋势,工作面来压存在大小周期,厚度较大的等效直接顶静载是工作面支架的基本载荷。通过物理模拟实验,揭示了大采高工作面直接顶变厚和顶板结构铰接点上移的机理,提出了"等效直接顶"的定义,建立了近浅埋煤层大采高工作面顶板"双关键层"理论。近浅埋煤层大采高工作面顶板主要表现为"双关键层"结构,根据等效直接顶对采空区的充填程度,双关键层顶板结构分为"双砌体梁"和"斜台阶岩梁-砌体梁"两类,常见的是"斜台阶岩梁-砌体梁"双关键层结构。建立了双关键层顶板结构模型,揭示了工作面出现大小周期来压的机理,给出了支架初撑力和工作阻力的计算公式,可为近浅埋煤层大采高工作面顶板控制提供理论依据。

陕北近浅埋煤层开采潜水位动态相似模型试验

以陕北水位波动区域工作面为背景,采用设计的固液耦合模型进行相似模拟,观测了煤层回采过程中离层发育、导水裂隙带高度、关键隔水黏土层下沉量、潜水位动态变化及煤层停采后水位恢复过程,研究了水位波动区域潜水位动态变化机制。试验结果表明:水位波动区域煤层回采造成基岩弹性变形和隔水黏土层塑性变形是模拟附加应力-应变场的关键,而含水砂层的水理性质是模拟采动渗流场的关键;随着煤层的回采,基岩亚关键层的依次弯曲产生离层并最终破断,而隔水黏土层伴随着覆岩的破断、垮落保持了稳定性并逐渐形成下沉盆地,潜水位随着下沉盆地的逐步形成发生周期性骤降,同时由于含水砂体的较强流动性、补给性,离层随着时间推移逐渐趋于闭合,这使得潜水位进一步下降;煤层停采后,由于潜水的侧向补给,水位在初期恢复较快,后期水位恢复较慢。

近浅埋厚煤层综放开采覆岩运移规律相似模拟研究

为了研究我国西部某矿区2-2煤层近浅埋厚煤层综放开采时覆岩运移规律,以某综放工作面为实际工程背景,根据相似理论,运用相似材料模拟实验,从不同角度对工作面开采后覆岩运移规律进行了分析。通过研究,得出了近浅埋煤层开采时基本顶的初次垮落及周期垮落步距、覆岩垮落形态、覆岩垮落"三带"特征和岩层位移特征,为具有相同地质条件煤层的安全开采提供依据,同时对其他具有相似地质条件煤层开采覆岩运移规律研究提供参考。

近浅埋大采高综采矿压显现规律研究

根据杭来湾煤矿30101首采工作面开采条件,进行了室内物理相似模拟试验研究,并对工作面进行了矿压实测分析。确定了杭来湾煤矿工作面初次来压步距和周期来压步距;给出了工作面支架所需额定工作阻力;研究了工作面大小周期来压显现规律及上覆岩层垮落特征。

近浅埋煤层软岩条件下综采工作面顶板破断规律

为了研究软弱围岩条件下综采工作面顶板运移规律,依据现场工程地质特征,采用数值模拟、相似材料模拟对工作面破断过程进行了研究。通过相似模拟实验,确定了直接顶与老顶的构成和工作面来压步距,分析了近浅埋煤层软弱覆岩条件下矿压演化规律。通过数值模拟,分析了软弱覆岩条件下覆岩应力分布特点和支承压力特点,为工作面支架选型、现场工程管理提供依据。

近浅埋煤层大采高矿压显现规律实测研究

本文通过现场实测,揭示了近浅埋煤层的矿压显现规律,分析顶板活动规律和来压机理,对研究浅埋煤层顶板结构理论和指导生产实践具有重要的理论和实践意义。

杭来湾矿近浅埋煤层开采覆岩移动规律研究

通过相似物理模型实验对30101首采工作面开采时的覆岩移动规律进行研究,得出了杭来湾矿近浅埋工作面开采时的覆岩结构特征、关键层破断规律及关键层和地表移动规律,为具有相同地质条件煤层的安全开采及覆岩移动规律研究提供参考。

近浅埋煤层老顶初次垮落规律及控顶措施

以榆阳煤矿2302工作面的开采实践为工程背景,利用"板"和"梁"2种力学模型对近浅埋煤层条件下的老顶初次来压步距进行了分析和计算。结合老顶实际垮落步距确定出适合近浅埋地质条件下的力学模型,并计算了"板"力学模型在不同边界条件下初次来压步距。为了解决老顶初次来压步距过大的问题,根据采场处于不同边界条件下初次来压步距的特点,提出了采用深孔预裂爆破和区段煤柱宽度缩小的方法,使采场处于"两边固支两边简支"的受力状态,以减小初次来压步距,保证初采初放期间工作面顶板安全。

厚松散层近浅埋煤层开采导水裂缝动态演化规律研究

以陕北矿区韩家湾煤矿2304工作面为研究对象,通过理论分析、理论计算、相似模拟实验等方法,对厚松散层近浅埋煤层开采导水裂缝动态发育规律开展相关研究。通过建立采动岩土层动态移动变形预计模型,给出全盆地下沉、水平变形预计公式;建立了以关键层下沉为关键参数的上行导水裂缝发育高度和以隔水层移动变形为关键参数的下行导水裂缝发育深度计算方法;分析预计2304工作面推进过程中上行裂缝和下行裂缝的动态发育变化过程,相似模拟实验现象与预计结果基本吻合。研究可为相似地质条件下采动裂缝发育预计提供参考。

近浅埋煤层开采顶板垮落步距分析

以榆阳煤矿2302工作面的开采实践为工程背景,利用"板"和"梁"两种力学模型对近浅埋煤层开采基本顶初次来压步距进行了分析和计算,结合基本顶实际垮落步距确定出适合近浅埋地质条件下的力学模型,并计算了"板"力学模型在不同边界条件下初次来压步距。为了解决基本顶初次来压步距过大的问题,根据采场处于不同边界条件下初次来压步距的特点,提出了采用深孔预裂爆破和区段煤柱宽度缩小的方法,使采场处于"两边固支两边简支"的受力状态,以减小初次来压步距,保证初采初放期间工作面顶板安全。

山丘地形下近浅埋煤层综采面静动载叠加的矿压显现特征研究

针对近浅埋综采面过山丘地形发生强矿压显现的问题,采用现场监测、理论分析与数值模拟相结合的方法,建立山丘静载应力传递模型和不同岩层赋存特征的沙土型与土石型山丘工作面关键块体结构力学模型,分析山丘地形工作面矿压发生机理。研究表明:山丘静载向工作面传递的垂直应力呈钟形分布,山丘高静载应力易激发弱铰接结构失稳;山丘坡体中关键层的有无导致了土石型和沙土型山丘工作面矿压发生机理的差异性;坡体断裂块的倾斜回转运动是沙土型山丘工作面发生强矿压的主导因素,断裂块不同的倾斜回转方向导致工作面在上坡段矿压显现缓和而下坡段显现剧烈;土石型山丘工作面的矿压显现主要受坡体中关键块体结构稳定状态的控制,工作面在上坡初和坡顶段动载矿压强烈而下坡段后期较缓和。数值计算结果与现场监测和理论分析相符。

近浅埋煤层软岩巷道支护技术

针对近浅埋条件的李家壕煤矿运输顺槽软岩顶板容易冒顶的问题,对事故原因进行分析和对锚索、锚杆进行选型,优化了支护参数,提出堵水、注浆及全长锚固的措施。位移监测数据证明,新支护有效地控制了顶板位移,支护效果良好,为类似条件的巷道支护提供了借鉴经验。

近浅埋煤层大采高综采面矿压规律研究

霍洛湾煤矿所采煤层为近浅埋煤层,其22110工作面为一盘区第四个综采面,同时也是末采面,工作面赋存条件与接替的二盘区工作面条件及其相似,具体表现在煤层厚度、顶底板岩性、倾角、埋藏深度等。经对其进行矿压观测研究及支架适应性,得到工作面来压步距、过谷沟地形的矿压规律及支架工作阻力与动载系数,研究结论对二盘区安全高效开采具有现实指导意义,对可能存在的问题得以提前判知与解决。

近浅埋煤层软岩巷道支护技术

针对近浅埋条件的李家壕煤矿运输顺槽软岩顶板容易冒顶的问题，通过对冒顶事故原因的分析，对锚索、锚杆的合理性进行选型，优化了支护参数，针对影响支护效果的因素提出堵水、注浆及全长锚固的措施。位移监测数据证明，新支护有效地控制了顶板位移，支护效果良好，为类似条件的巷道支护提供了可借鉴经验。

不同采高近浅埋煤层采场数值模拟

为研究不同采高近浅埋煤层采场应力演化规律及支架载荷,采用UDEC离散元数值模拟软件建立近浅埋煤层采场模型,并在不同采高条件下进行开挖实验。模拟结果与现场矿压观测统计结果相似,模拟结果比较可靠。

近浅埋煤层开采覆岩移动破坏规律相似模拟研究

以陕北榆林某矿3#煤层主产工作面为工程背景,依据相似理论,采用相似模拟实验,从位移变化、裂隙演化及采动应力3个方面对工作面开采后覆岩移动破坏规律进行分析。实验得出近浅埋煤层"三带"特征、矿压显现特征及岩层位移特征。

近浅埋煤层覆岩关键层对综采工作面压力的影响分析

为了研究采场在覆岩运动过程中关键层的缺失与否对综采工作面采场矿压的影响效果,采用相似模拟试验和数值模拟,对大柳塔煤矿活鸡兔井1-2煤21304综采工作面在回采期间出现的2次压架事故进行分析。研究结果表明:上覆岩层的关键层缺失与否对下部煤层的开采影响至关重要,尤其是对上部已采单一关键层的煤层回采影响较大,当上煤层的关键层未缺失时回采后形成稳定的砌体梁结构,其下煤层回采也易形成稳定的砌体梁结构,反之亦然;在冲沟发育较深的地形,关键层的形成也会受到冲沟影响,造成部分关键层缺失,当关键层缺失时工作面向坡开采,随着工作面所承受的荷载逐渐增大,出现动载矿压的几率也随之增加,背坡开采则与之相反。

近浅埋薄煤层综采沿空留巷技术

针对山不拉煤矿近浅埋煤层地质条件,首次尝试实施切顶卸压沿空留巷技术,采取超前预裂爆破切顶卸压、超前支护与留巷加强支护技术,分析近浅埋薄煤层实施沿空留巷在矿压控制方面的技术难点,通过实践取得良好的效果,为同类条件实施沿空留巷回采提供参考依据.

近浅埋与典型浅埋工作面矿压特征比较分析

通过对榆神府矿区典型浅埋煤层和近浅埋煤层工作面矿压特征的研究,分析总结出各自的工作面矿压显现特征。并对两类工作面上覆岩层的组成结构、垮落特征等,进行了比较分析,从而为榆神府矿区类似的工作面生产提供借鉴。