厚煤层一次采全高煤壁失稳机理及控制技术

针对王庄煤矿6.5 m以上厚煤层一次采全高综采工作面煤壁片帮严重,稳定性差的现状,结合现场实测结果对该矿煤壁片帮失稳机理进行了分析。基于采高过大易导致煤壁片帮严重的事实,提出了采用"梯级煤壁"方法控制片帮技术,并分析了其作用机理。结果显示:该工作面煤壁片帮体破坏面形状近似于圆锥锥面,规模近似于"楔形体";将煤壁划分为由上而下前后依次错开的若干梯级后,煤壁受力情况得以改善,并有利于煤壁片帮控制。

采高、放煤步距等参数的优化

为进一步提升综合机械化放顶采煤方法开采的安全性和顶煤的回收率,以16#煤层工作面为例,在对其地质、煤层等条件分析的基础上,基于FLAC3D软件构建数值模拟仿真模型,并对模型的岩体参数进行设置,重点对不同采高和放煤步距对煤体的破坏情况进行对比,最终确定得出最佳采高范围控制在2.0~2.5 m之间,放煤步距为0.6 m。

工作面推进速度对矿压显现规律的影响分析

文章以山西同忻煤矿1611(3)工作面为分析对象,分别对比了在4.3 m/d、7.2 m/d、10.8 m/d、13.2 m/d四种推进速度下,工作面来压步距、煤壁片帮和冒顶、超前支承压力等参数变化情况,确定了最佳推进速度为10.8 m/d,可为该煤矿后续工作面的开采工作提供参考。

提升大采高工艺开采效率研究

为进一步提升大采高工艺的开采效率,重点解决大采高工艺的煤壁片帮问题,以某矿工作面为例,在对其工作面顶底板条件分析的基础上,通过液压支架工作状态监测分析了某矿煤壁片帮的主要特征和主要原因,并针对性提出了解决煤壁片帮的具体措施。实践表明,煤壁片帮措施应用后,液压支架的平均工作阻力最大减幅为11.6%;工作面顶板初次垮落步距减少了17 m,周期来压步距减少了5 m,基本顶的初次来压步距减少了13 m;有效解决了大采高工艺的煤壁片帮问题。

膏体充填综采台阶煤壁稳定性半凸力学分析

通过细长杆失稳理论,建立台阶半凸力学模型,通过凸模柔度来判断与之相适应的临界载荷公式,并通过能量法近似求出模型的长度因数与稳定系数计算公式,进而得到台阶半凸力学模型失稳时所需的临界力、临界应力和纵向弯曲失稳校核判据;采用FLAC^(3D)数值模拟研究顶煤、中煤、底煤高度比分别为1∶1∶1,2∶2∶1两种不同割煤方案时煤壁前方支承压力、水平应力、水平位移以及工作面周围竖直应力分布.研究表明:煤壁发生片帮失稳所需的临界应力与其柔度有关,且煤壁柔度与长度因数呈正相关,长度因数与下台阶高度呈负相关,因此煤壁的柔度越小,煤壁片帮所需的临界应力就越高,抵抗失稳片帮的能力越强,所以可通过增加下台阶高度来提高煤壁抵抗失稳片帮的能力;不同方案割煤时,煤壁的垂直应力均小于片帮临界应力,因此不会发生失稳片帮;煤壁的上台阶高度减小,水平应力相应增加,位移量减小,下台阶的存在约束了上台阶煤体水平变形,使得煤壁前方支承压力变大,煤壁的承载能力增强,煤壁煤体稳定性增加,因此,可通过增加下台阶高度,提高煤壁稳定性.最终确定窑街三矿水平分层膏体充填开采的台阶高度比为1∶1∶1,为研究特厚急倾斜煤层采用短机身、大采高特殊采煤机割煤时所形成的台阶煤壁稳定性问题提供可靠理论支撑.

大采高一次采全高工作面片帮机理及控制方案

潞安集团王庄矿8101大采高一次采全厚工作面回采过程中片帮严重。针对这一问题分析了片帮机理,提出采用控制片帮的台阶形煤壁推进工作面采煤方法,并运用有限差分软件FLAC3D模拟了台阶形煤壁各项参数对工作面煤壁应力分布的影响。结果表明:采用1.2 m宽,台阶面上下煤壁高度比为5∶4的一级台阶形煤壁推进工作面,工作面煤壁的剪应力明显减小,受力状况大为改善。通过对所提方案施工实践中的观测统计,证实改用台阶形煤壁推进工作面后,工作面煤壁片帮情况明显改善。

孤岛短壁煤柱综放工作面矿压显现规律

为了揭示孤岛短壁煤柱工作面矿压显现规律,以王庄煤矿43M1煤柱工作面为例,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,研究了工作面的来压特征、顶板破断形式、侧向及超前支承压力分布规律,运用数值模拟软件分析了"孤岛"、"短壁"2个因素在矿山压力显现中的影响;现场实测与理论分析及数值模拟结果相吻合。