综采工作面顶板变化规律及控顶技术

13506工作面(3号煤层)矿山压力大,顶板破碎,片帮严重,开采时经常漏顶、冒顶。通过实践,摸清了综采工作面顶板变化规律,采取了相应的控顶技术。

厚层坚硬顶板切顶留巷合理切顶参数

切顶留巷工程实践中切顶高度和角度是直接影响因素,而顶板厚度变化范围较大的坚硬顶板所允许的合理切顶参数又有其特殊性。以同忻矿2号煤层北翼三盘区切顶留巷实践为工程背景,基于现场切顶留巷厚基本顶难以垮落形成大面积悬顶造成留巷效果差的事实,通过现场调查、理论建模研究、数值模拟分析及工业性试验相结合的方法研究了随坚硬顶板厚度变化的合理切顶参数。调查研究发现固定的切顶高度是无法适应顶板厚度的变化,在较小的基本顶厚度情况下,留巷效果较好,在较大的基本顶厚度情况下,留巷围岩变形较大。建立了切顶留巷力学模型,推导了未切顶部分拉应力与切顶高度、角度和顶板厚度的关系,得出在相对较小的切顶角度范围之内,随着切顶角度的减小,未切顶面处所受到的拉应力增大,且随着切顶高度的增加拉应力增加的越显著;未切顶处拉应力大于基本顶极限抗拉强度所允许的合理切顶角度范围随着基本顶厚度的增加而减小,从工程实践来看可以达到减小悬顶长度的目的;在一定基本顶厚度条件下,未切顶处拉应力大于基本顶极限抗拉强度所允许的切顶角度范围随着切顶高度的增加而增大,即切顶高度越高,对切顶角度的限制越小;基本顶厚度越大,未切顶面拉应力达到相同值所需的切顶高度越大,基本顶厚度较小时,切顶角度变化对未切顶面拉应力影响较小,随着基本顶厚度的增大,切顶角度影响程度增大。从顶板断裂面凹凸程度、巷道顶板裂隙发育特征、巷道顶板下沉情况、完成时间步数4个指标进行数值模拟分析,得到科学实施部分切顶方案,使未切顶部分在矿山压力作用下完成垮落,就可以达到工程实践目的。基于上述研究在现场进行工业性试验,以顶板变形量和切顶侧支架工作阻力为指标对留巷进行现场监测分析,结果表明留巷效果良好。

大采高起伏复合顶板液压支架选型与使用分析

张集矿 1712A 工作面为大采高起伏复合顶板工作面,通过张集矿以往大采高工作面支架使用情况,大采高工作面支架(超过5m支架)在复合起伏顶板条件下适应性差,易片帮掉顶,针对这一问题,通过工程类比(顶板起伏变化、煤层软分层发育、采高对比、支护强度验算、底板比压、支架可调性对比、顶梁结构、备件检修等对比分析)和力学分析进行充分论证,并从高产高效、顶板安全管理角度分析,该工作面设计、使用ZZ13000/24/50D 型支架,论证了该套支架满足工作面复合起伏顶板的需要。

井工转露天采区顶板厚度不足诱发滑坡问题研究

井工转露天开采是安全生产遇到的新问题。以紫金山金铜矿为背景,利用数值模拟法系统研究了井工转露天开采工况下顶板厚度从68 m逐渐减小至44 m时顶板的安全性,界定出顶板最小安全厚度为45 m。同时系统研究了顶板厚度变化对上部边坡应力场的影响特点,得出随着顶板变薄坡脚处塑性破坏区增大,导致边坡稳定性变小的规律,并通过边坡稳定性分析计算验证其正确性。因此在井工转露天开采过程中,为了确保安全生产需要确保顶板有足够的厚度,避免作业设备和工作人员坠入老井采区及滑坡灾害发生。

合理减少支护密度简化回采工艺

张新矿近几年来,通过对采面进行矿压观测,及时掌握矿压显现及其顶板变化规律,对回采工艺进行了改革性简化,对各采面都不同程度的、科学合理地减少了支护密度,使回采面增大了作业空间,节省支柱,减轻工人劳动强度,对增产节资有着明显的经济效益。

应力显现条件下掘进支护方式的研究与应用

文章介绍了兴隆庄煤矿10309运顺综掘工作面,在特殊地质条件施工期间,出现应力集中显现情况,通过对地质条件、顶板变化和支护方式的分析、研究与总结,不断改进优化支护方式,顺利完成了对应力集中显现区域的加固和后续巷道的掘进支护工作。为今后矿井在类似地质条件下掘进施工积累了宝贵的经验,具有极强的借鉴意义。

8101工作面矿压观测分析

文章介绍了8101工作面矿压观测系统的应用,通过分析矿井周期来压规律,发挥其在生产中的指导作用。

上向水平分层充填采矿法采场安全回采顺序研究

为研究上向水平分层充填采矿法回采过程中顶板的变化特征,确定采场安全回采顺序,以鑫汇金矿地质和开采条件为背景,将该矿山地下采场回采过程划分为垂直矿体走向回采的四种方案为第一组,沿矿体走向回采的三种方案为第二组。利用FLAC3D岩土工程数值模拟软件,对两组七种回采方案回采过程中的采场顶板拉应力值、拉应力区面积、顶板位移、矿岩接触面位移等数值计算研究。结果表明,两组回采方案对顶板的作用具有类似的变化特征;在第一组方案中,第四种方案即从矿体上盘向矿体下盘回采的顶板最大拉应力值、拉应力区域面积和顶板位移等值均为最小,且拉应力区远离回采作业点,为第一组中的最佳方案;在第二组方案中,第五种方案即沿矿体走向从一端向另一端回采为最佳方案;当生产能力需求较大时推荐使用第四种方案。

关于掘进工作面临时支护的探讨

以山西焦煤汾西矿业水峪煤矿61106运输巷掘进作业为例,针对其掘进工作面的临时支护方法进行了探究。详细论述了不同工作面顶板情况下的临时支护形式以及掘进工作面临时支护的流程,以期能够为类似支护的使用提供参考。

交替变化顶板条件沿空留巷围岩控制技术

针对潘一东煤矿1252(1)工作面轨道顺槽顶板岩性交替变化条件展开研究,在巷道掘进支护强度较低情况下,按顶板岩性赋存将巷道分为复合顶板段、砂岩直覆段2种类型,利用超前预裂爆破手段改变顶板结构,采用中空注浆锚索对原位巷道进行补强加固,提高围岩承载性能,在2类顶板交替出现情况下,及时调整超前预裂爆破及加固支护参数,减小巷道围岩受采动影响程度。

浅埋煤层顶板厚度变化对大采高工作面 初次来压步距影响规律研究

通过数值模拟分析和现场实测发现,在浅埋煤层工作面其它参数不变的条件下,上覆表土及顶板厚度变化对工作面初次来压规律有明显的影响。该分析结果为预测同类型矿区长壁工作面初次来压步距和防治大面积初次来压造成的灾害提供了一定理论依据。

近距离房柱采空区下长壁采场顶板垮落特征研究

为了研究近距离房柱采空区下长壁采场覆岩随时间变化的渐进破断过程和采动裂隙的发展演化规律,以唐山沟煤矿某工作面为工程试验背景,采用物理相似模拟、顶板下沉梯度分析和图像增强算法方法研究了11-2煤房柱式开采后下部近距离的12煤长壁采场顶板岩层破断垮落及裂隙扩展情况。通过实验观察,并从能量释放的角度对岩层运移变化进行分析,结果表明:在近距离房柱采空区下,采用长壁回采工艺时,上部煤柱随时间变化产生破裂失稳,上覆岩层的能量以周期性的方式积累和释放,同时,每隔一个大的周期,有较大能量的突然释放。在此过程中,长壁采场顶板裂隙发育明显,裂隙扩展迅速,裂隙易与上部房柱采空区煤房导通,加速煤柱失效,并形成导水通道。