大倾角煤层长壁综采顶板冒落形态与支架稳态控制

为研究大倾角煤层走向长壁综采工作面采空区顶板冒落形态与支架稳态控制,通过理论分析、试验研究与现场观测,在厘定走向长壁综采工作面初次来压与周期来压矿压显现规律基础之上,分析耦合效应下的顶板冒落形态的演化机理和支架失稳的典型分区特征。结果表明:沿倾斜自下而上顶板冒落呈非对称的向斜与背斜形态,且冒落与断裂岩块的堆积密实程度逐渐减小,直至采空区上部形成空穴;沿走向采空区下部顶板冒落呈谷峰相间(锯齿)状态;倾向中上部支架受向背斜冒落顶板影响,支架与围岩呈非均匀接触,是支架最易倾倒的部分,且倒架后中上部支架两立柱工作阻力差异最为明显。针对现用支架不具“带压移架”功能,采用“少降快拉”移架的稳态控制方法并指导现场拉架操作,获得良好的支架稳态控制效果,确保了大倾角煤层走向长壁综采工作面的安全高效生产。

基于ELM-CBR的采煤工作面顶板冒落危险性预测与管理

为准确预测顶板冒落危险性等级,有针对性地进行风险管理,通过极限学习机(ELM)和案例推理(CBR)两种方法,提出相应的预测与管理方法,并将该方法得到的结果与实际情况进行对比分析。结果表明,该方法达到了较高的准确率,对预测结果进一步管理,为管理者提供决策依据。

采煤工作面过构造发育区顶板冒落治理技术研究

依据某矿11203采煤工作面现场情况,提出综合使用注浆(充填)、锚索补强等方式对构造影响区不稳定煤体及顶板进行加固,依据现场条件给出治理技术方案并进行工程应用。现场应用后,某矿11203采煤工作面在地质构造影响区内生产时未出现片帮、冒顶或者支架不稳等情况,采面保持4.8 m/d回采速度,现场取得较好效果。

采煤工作面过断层顶板冒落控制技术研究

针对某矿10302综采工作面过F8断层破碎带期间顶板冒落问题突出现状,提出以预注浆增强断层破碎带煤岩体稳定性的方案,减少顶板冒落及煤壁片帮等给生产带来的影响。根据现场情况对注浆钻孔布置及注浆工艺参数等进行设计。现场应用表明,超前注浆后断层破碎带煤岩体强度及稳定性等明显提升,过断层破碎带时基本不出现冒顶或者片帮等问题。

基于瓦斯抽放的顶板冒落规律模拟试验研究

为了给采空区瓦斯抽放高位长钻孔的设计提供依据,采用相似模拟试验与关键层理论分析采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律。随工作面的推进,关键层的弯曲变形经历从缓慢→剧烈→缓慢→破断的过程；亚关键层的弯曲下沉范围明显小于主关键层。关键层破断后,其下采空区两侧垫层的弹性变形得到恢复,下沉位移出现反弹。关键层的承载作用和岩层力学特性的差异使关键层间顶板的垮落角不同。覆岩关键层的破断使工作面顶板垮落角减小、周期垮落步距和来压强度都增大。依据覆岩关键层的破断形态、顶板的垮落角和周期来压(垮落)步距可以确定瓦斯抽放钻孔的终孔位置和钻场间钻孔的压茬距离,并预测钻孔的抽放瓦斯效果。

复杂条件下大断面巷道顶板冒落失稳分析

以枣泉煤矿12205首采面胶带运输巷顶板冒落控制为背景,采用弹性力学理论计算和数值分析方法,对复杂条件下大断面巷道顶板冒落失稳机理进行分析.结果表明:由锚杆控制的锚固区的膨胀性软岩遇水发生膨胀变形,泥化,导致锚杆拉断,黏结失效,"小结构"失稳.地下水使锚索孔壁围岩强度降低,孔径扩大,致使锚索锚固失效发生脱落;支护形式不耦合,支护参数不合理,导致锚杆、锚索不能共同承载发生变形,锚索载荷应力集中,锚索锚固端发生剪切破坏,锚索被拔出、脱落甚至产生剪切破坏,"大结构"失稳.最后提出了多介质结构耦合控制技术控制巷道顶板围岩稳定性,并在生产实践中取得了良好的防治效果.

利用顶板冒落规律抽放采空区瓦斯的研究

为了给采空区走向高位瓦斯抽放钻孔的设计提供依据,采用相似模拟试验方法分析了采空区顶板冒落规律、覆岩关键层的破断对采空区顶板冒落形态和采空区瓦斯的富集区域影响。依据瓦斯富集区域、顶板的垮落角和周期来压(垮落)步距给出了顶板瓦斯抽放钻孔的终孔层位、钻场间钻孔的压茬距离和抽放钻孔在倾向方向上控制范围的确定方法,并预测钻孔的抽放瓦斯效果。现场应用取得了良好的效果。

综放开采顶板冒落撞击摩擦火花引爆瓦斯研究

针对康家滩煤矿8^#煤层综放开采条件，采用专门设计的实验装置对其顶板冒落撞击摩擦火花引爆瓦斯的可能性进行了实验研究．结果表明：冒落岩石的质量、冒落岩石撞击高度与角度、岩石性质及砂岩中的石英含量、岩石的潮湿度等是影响岩石撞击摩擦火花温度及其能否引爆瓦斯的重要因素．当石英砂岩间在接触压力迭171．2N以上、以10m／s的速度摩擦，在2～30s内可引起瓦斯爆炸．康家滩煤矿8^#煤层局部区域的石英砂岩冒落撞击高度最大达6．76m，撞击速度可达11．51m／s，具有引爆瓦斯的可能性．

采空区顶板冒落防治技术措施的研究

结合西石门铁矿采空区顶板冒落的实际观测数据 ,提出顶板冒落的“打气筒”和“绕流”2种类型 ,并对“绕流”模型进行了详细的计算与分析 ,得出了避免冲击危害的安全距离 ,提出了预防采空区顶板冒落危害防治的具体技术措施。

松软顶板采场煤壁片帮与顶板冒落作用机理研究

以色连一号矿8101工作面为工程背景,通过现场实测松软顶板冒落形态和煤壁片帮形式,进行采场松软顶板冒落及煤壁片帮作用机理分析,采用数值模拟分析煤壁片帮前后松软顶板塑性区、应力及顶板下沉情况,提出了松软顶板冒落及煤壁片帮防治原则及措施。研究表明:1煤壁片帮导致工作面空顶距增大,加快松软顶板冒落;2理论分析结合现场实测得到工作面发生顶板冒落时0.5m≤[a]≤1.14m,工作面正常推进中(及时移架情况下)煤壁片帮后松软顶板极易冒落;3煤壁片帮后较片帮前来说,空顶区顶板出现拉伸破坏,支架上方顶板区域和煤体深部极限平衡区范围减小,片帮后顶板垂直应力增加明显,煤壁到支架间区域下沉量在0.5m,煤壁片帮导致空顶区顶板垂直应力、剪切应力和顶板下沉量都增大,顶板更容易发生冒落。

金属矿山顶板冒落安全机理及预警系统研究

运用故障树分析法,找出了金属矿山顶板冒落事故中最重要的基本事件,同时又利用GM(1,1)以及声发射技术建立了顶板冒落事故预测模型,并根据上述理论,对矿山顶板冒落的安全评价以及预测信息系统进行了开发研究。

石膏矿采空区顶板冒落冲击气浪传播规律及安全防范研究

为探索石膏矿采空区顶板冒落灾害形成及演化过程中的微观动力学行为,以某危害型石膏矿为研究背景,选择"打气筒"模型进行了空场法采空区顶板冒落相似物理模拟试验,并利用高速摄像及纹影技术,直观地记录分析冲击气浪产生时流场在直线型、转弯型、独头式模型巷道处的传播规律及变化特性。结果表明,在直线型巷道内传播时,冲击气浪并非按直线传递,而是气浪前端阵面会发生回转,与气浪尾部和后续的气浪叠加、交混,一起向前传递。在转弯型巷道中,冲击气浪传播至巷道转弯处时,气浪会马上在此改变传播方向,开始沿着转弯方向,向巷道出口传播。当气浪完全通过此处后,由于巷道围岩和空气的阻力,冲击气浪前端部分气流又会回流至此,进行二次破坏。在独头式巷道中传播时,由于巷道一端封合密闭,气体无法涌出,气浪无法在独头巷道中顺利向前传递,而是与巷道中的气浪相互叠加、碰撞,持续地、无规则地流动。

采空区顶板冒落数值模拟模型边界尺寸确定及冒落规律

结合赵庄煤矿综采工作面顶底板岩层性质,在通用离散元软件UDEC中建立物理模型,对比了不同上边界、侧向边界尺寸模型数值模拟结果中老顶的下沉量,确定了为消除边界效应所需的模型边界.结果显示,模型上边界尺寸大于70 m,侧向边界尺寸大于100 m时,才能得到可靠的模拟结果.得到了不同工作面推进距离条件下的老顶冒落下沉规律,当推进距离大于300 m后,老顶沿推进方向在采空区中部最大下沉量不变;从采空区边界处开始随向采空区内部深入中粒砂岩下沉量逐渐增加,在距离采空区边界100 m左右增加至最大值2.70 m;随着距工作面距离增加,老顶中粒砂岩下沉量呈线性增加,在工作面后方120 m位置处下沉量达最大值2.70 m.

基于格子Boltzmann的采空区顶板冒落仿真模型

为预测采空区顶板冒落并采取相应的预防措施,提出了基于格子Boltzmann的地下采空区顶板冒落的仿真模型(WD2G9模型).在该模型中,将采空区顶板冒落过程抽象为全重力活塞推进过程,结合D2Q9模型和D2G9模型,将活塞推进所产生的压缩冲击波在格子Boltzmann的离散网格上进行离散,随着时间的演化进行波动.在仿真过程中可观看冲击波的波动以及空气粒子的演化过程,观测空气速度、压力的变化情况.该方法为采空区顶板冒落灾害的预测和预防提供了新的途径.

大型采空区顶板冒落危害预测

某矿31-1#矿体采空区暴露面积6000 m2,高度达65 m,在其下部有一定矿量需要进行回采,空区一旦冒落,将对下部作业人员和设备造成巨大的危害。通过对采空区稳定性、冒落形式进行现场调查,并结合现场实际,建立了采空区顶板冒落危害预测模型,对空区顶板围岩大批量冒落和零星冒落进行了危害预测,并根据预测结果,提出了相应的预防措施。

综放面煤巷顶板冒落空洞充填技术

介绍了用聚氨酯泡沫充填冒落空洞，防止煤巷顶板瓦斯积聚的技术特点及其现场试验应用效果。

某矿145^#采顶板冒落力学分析

采用塑性理论分析锡矿山北矿145采顶板冒落机理,其结果与现场观察及实测资料比较吻合。说明在该矿区现有条件下,所用的分析方法是合理的。

空区顶板冒落冲击气浪的强度计算及挡墙设计

采空区顶板冒落所产生的冲击气浪会对井下人员、设备等产生严重的危害,一般采用封闭、崩落、充填、支撑处理空区,其中封闭法最简单,在空区与外界的通道架设封闭挡墙。采用流体力学理论及空气动力学理论计算出空区顶板冒落时所产生的冲击气浪强度,并得到冲击气浪对空区封闭挡墙的压力。根据材料力学理论,通过抗剪强度及抗拉强度的校核,计算出挡墙的安全厚度不小于1.9 m,为封闭空区提供了有效的理论依据。

基于格子Boltzmann的采空区顶板冒落冲击波仿真方法

提出了基于格子Boltzmann的地下采空区顶板冒落的仿真模型(WD2G9模型)。将采空区顶板冒落的过程抽象为全重力活塞推进过程,结合D2Q9模型和D2G9模型将活塞推进所产生的压缩冲击波,在格子Boltzmann的离散网格上同样进行离散,随着时间的演化进行波动。在仿真过程中可以可视地观看冲击波的波动以及空气粒子的演化过程,观测空气速度、压力的变化情况。该方法为采空区顶板冒落灾害的预测和预防提供了新的途径。

深部破碎带矿体顶板冒落防治技术

为解决康家湾深部破碎带矿体顶板冒落问题,实现矿体安全回采.通过矿岩室内力学性质实验、控顶措施的比较研究和数值模拟,测定了矿岩的力学参数,对顶板冒落的现象和原因进行了分类和分析,就几种常用的控顶措施进行了比较研究,并对采场结构参数进行了多方案比较和分析.研究表明,顶板冒落可分为地质构造因素造成的冒落、应力集中造成的冒落和设计回采过程中的潜在问题造成的冒落三类;预留矿柱、锚杆支护、人工假顶和切顶等措施都不是很有效的方法.预留护顶层是相对较好的控顶措施,可以更好地控制破碎顶板的运动,能有效保证采场的安全;较合适的结构参数为8 m×4 m(跨度×高度).