山地浅埋煤层工作面支架合理工作阻力研究

针对山地浅埋煤层开采过程中工作面出现的矿压显现强烈,支架被压死或支架尾梁与顶梁分离等现象,通过建立山地浅埋煤层基本顶初次垮落时岩块触矸前控制基本顶滑落失稳的结构力学模型对山地浅埋煤层开采工作面支架合理工作阻力进行了研究。研究表明:山地浅埋煤层开采过程中基本顶出现滑落失稳的可能性相对较大,且基本顶的初次破断具有不对称性,通过计算得出发耳井田1、3煤层山地浅埋煤层工作面液压支架工作阻力应大于5 773 kN。

地表山体载荷对浅埋深工作面开采矿压的影响

为了掌握浅埋深工作面受地表山体载荷的影响规律,以典型浅埋深工作面现场矿压实测数据为基础,采用三维数值模拟方法,研究了地表山体对工作面的载荷作用机理及对矿压显现的影响。研究结果表明:浅埋深开采条件下,山体载荷与工作面矿压显现强度呈正相关关系,山体载荷越大,矿压显现越强烈;受基岩层承载及破断特性影响,地表载荷对工作面矿压的影响存在滞后距离,与顶板周期破断距离相近;山体区域影响范围远大于其垂直范围,工作面在进入和离开地表山体影响范围时,受两侧山体载荷叠加的影响,会造成工作面压力增高。因此,当浅埋深工作面在进出地表山体区域的影响范围时,应当确保工作面的支护强度,工作面保持合理较快的推进速度。

山体浅埋煤层覆岩的应力分布规律

为了掌握山体浅埋煤层原岩应力场的分布规律,运用数值计算的方法,研究了山体浅埋煤层原岩垂直应力与水平应力的分布特征、上覆岩层的垂直应力分布特征、应力梯度的变化。垂直原岩应力分布形式与地表形态非常相似;水平原岩应力在埋深较大处的岩层软弱面结合处有应力集中现象。山体浅埋煤层及断裂带老顶上的垂直原岩应力呈线性变化;在埋深较大处,应力值较大,埋深较小处,应力值较小;沿煤层倾斜方向垂直原岩应力变化梯度较大。研究结果可为类似条件下工作面的支护参数的选取提供借鉴。

山区地貌下浅埋煤层工作面开采覆岩运动及地表沉陷规律研究

为了提高山区地貌下浅埋煤层工作面开采的安全性,减少山体滑坡等地质灾害的发生,以纳雍县普洒煤矿11101工作面为工程背景,应用数值模拟和物理模拟的方法,研究山区浅埋煤层综采工作面覆岩运动及地表沉陷规律。结果表明:①工作面直接顶初次垮落步距为30 m,基本顶初次来压步距约为50 m,基本顶周期来压步距平均约为20 m;②工作面推进至50 m左右时,工作面开采影响波及到地表;③基本顶下沉量最大为2.13 m,地表下沉值最大为1.45 m,地表水平移动值最大为0.27 m。山区地貌下浅埋煤层工作面开采显现出独特的沉陷形式,地表沉陷曲线呈现U型,工作面距地表越远,岩层弯曲变形幅度越大,工作面距地表越近,对地表的影响程度越大,研究成果可为类似工作面安全开采提供借鉴。