极薄煤层顶板限定变形支护控制研究

0.8 m以下的极薄煤层要实现机械化开采,关键是要解决采场工作空间狭小的难题,保证过煤、过机及行人空间。除了从设备选型及配套设计来保证"三个空间"外,合理选择支护强度,有效控制顶板下沉也是增加极薄煤层开采工作空间的有效手段。在极薄煤层开采中运用"限定变形"支护理论合理选择支护强度控制顶板下沉,保证了采场工作面的空间,并在达竹煤电集团斌郎煤矿N1014工作面得到实践运用。

底板水压力作用下底抽巷对底板岩层影响试验研究

为研究采动和承压水作用下底抽巷对底板岩层的变形与破坏的影响,基于能量守恒原理,通过传统室内相似模拟平台,分析底板水压力有效施加机制,并开展底抽巷影响下底板岩层变形与破坏相似试验。相似试验结果表明,底板岩体应力场在底抽巷道开挖阶段和工作面推采阶段分别受到两次明显扰动,巷道开挖和煤层开采后的空间提供了能量释放的通道,采动是应力场变化的重要因素,巷道对局部应力和周边位移影响明显。有底抽巷条件下底板破坏深度大于无底抽巷时情形,无底抽巷时各测线位移变化规律相近,表现为“凸”变形;存在底板巷道时,底抽巷下方的测线形态有变化且各测线的变形规律出现差异。底抽巷使得近水体处的岩体裂隙更发育,在底抽巷道附近尤其是破碎区域,需要采取相应加固措施针对性地减小底抽巷道对底板岩体隔水性能的影响。

采场上位高强度岩梁动压控制设计

为防止采场上位高强度岩梁来压时的动压冲击,以某矿3101工作面为研究对象,运用"传递岩梁"理论,利用实测矿压参数对基本顶"双岩梁"结构的下位岩梁进行"限定变形"的控制设计,以保证上位高强度岩梁来压前夕使下位岩梁与之紧贴,减小动压冲击。研究结果表明:支架支护强度为0.279 5 MPa时,既能保证初次来压期间和周期来压期间采场不受基本顶上位高强度岩梁的动压冲击,又能满足支架活柱缩量不超限的要求。

沿空留巷巷旁充填支护技术研究与应用

该文介绍了常用巷旁充填材料。建立了巷旁充填沿空留巷"限定变形"力学结构模型,得出了充填体宽度计算公式。概括了巷旁充填工艺系统。现场工业性试验表明,采用普通混泥土材料、CHCT系列材料、高水速凝材料进行巷旁充填,结合充填体两侧单体支柱临时支护和充填体上方及两侧锚杆(索)等支护,可有效控制顶板岩层运动,达到良好的留巷效果。

沿空留巷围岩结构灾变系统及控制力学模型研究

运用"实用矿山压力控制理论"建立了沿空留巷开采灾害系统模型,提出了无煤柱沿空留巷"大、小结构理论",修正了"内应力场"范围计算方法,建立了"给定变形"、"限定变形"2种留巷结构力学模型.研究表明:沿空留巷巷道围岩大结构是指"应力拱"内岩梁,小结构是指巷旁充填体、顶煤、煤帮、直接顶、底板等锚固结构,二者力源来源于"应力拱"内岩层,其中巷旁充填体力源为"裂断拱"内裂断岩梁,煤帮力源来源于"应力拱"内岩梁作用;"内应力场"范围是传统范围求解的1.4倍;沿空留巷"限定变形"状态承载体承担起大结构内覆岩运动产生的作用载荷,对巷道进行支承保护作用;"给定变形"状态承载体(护巷煤柱或充填体)不承担大结构内覆岩运动产生的作用载荷,仅承担支承范围内直接顶载荷,并对巷道进行密封保护、隔绝采空区作用.

综采采场支架工作状态研究

以综采采场上覆岩层运动规律为核心,运用"传递岩梁"理论对采场基本顶进行了"给定变形"和"限定变形"的控制设计,并详细分析了支架在2种工作状态下的支护强度和活柱缩量的计算确定方法,并利用实测支架载荷和顶板下沉量等参数对采场支架的实际工作状态进行了判定。结果表明:采场顶板控制设计中对直接顶采用"给定载荷"的工作状态,根据不同的控顶要求对基本顶采用"给定变形"或"限定变形"的工作状态。实测采场来压结束后顶板下沉量小于极限下沉量,则支架处于"限定变形"的工作状态;否则,支架处于"给定变形"的工作状态。实测采场来压结束后支架载荷大于能对岩梁的位态起限制作用的支架下限承载值,则支架处于"限定变形"的工作状态;否则,支架处于"给定变形"的工作状态。

恒阻让限巷旁支护结构参数确定及稳定性分析

坚硬顶板条件下,沿空留巷存在巷旁支护体承受压力大、易损坏和破裂等问题,基于中厚煤层坚硬顶板的巷旁控制机理,提出了恒阻让限支护结构。通过建立坚硬顶板条件下不同阶段的巷旁支护体力学模型,分析了支护体的受力情况,解出了初期恒阻让压结构的额定让压强度、高度后期下部限定变形体的支护强度、宽度等参数。工程试验和可靠度理论分析表明,设计的限定变形体处于稳定状态,整个支护结构能够保证巷道围岩的稳定性,留巷效果较好。

大采高液压支架失稳与矿压显现关系研究

通过对近水平大采高综采工作面支架失稳过程的分析,获知煤壁片帮漏顶是支架失稳的重要原因,在此基础上对倒架段支架不同阶段的矿压显现特征和原因进行研究,结果表明初撑力决定了支架工作阻力的运行状况,过低初撑力将导致液压支架高工作阻力无法发挥,提高初撑力是防止支架失稳的关键。

极薄煤层覆岩连续缓沉运动及其控制

对小于0.8 m极薄煤层的覆岩运动形式及机理进行深入研究,提出了1种极薄煤层覆岩运动形式-连续缓沉破坏运动。将连续运动覆岩简化为弹性基础连续板力学模型,推导出工作面前后的顶板挠度曲线z1、z2及压力p1、p2计算表达式,通过现场观察及运用数值模拟技术,判定达竹煤电集团斌郎煤矿覆岩为连续缓沉运动形式,并提出了相应的支护控制措施,在N1014工作面进行了成功实践。