浅埋煤层大采高工作面矿压规律及顶板结构研究

基于对榆神府矿区的大量实测分析,得出大采高工作面支架阻力随采高的增大呈现非线性增大,在采高增大到6 m后支架载荷迅速增大。支架动载系数随采高的变化不大,一般为1.4左右。工作面顶板来压步距随采高变化不大,初次来压步距35~70 m,周期来压步距9~20 m。顶板垮落带高度为采高的2~4倍,随采高的增大线性增大。工作面超前支承压力峰值随采高的增大略有降低,峰值位置与煤壁距离约为采高的2倍。根据现场实测和物理模拟分析,大采高工作面顶板形成"厚等效直接顶",使基本顶关键层铰接结构层位上移。根据直接顶充填条件,可分为充分充填型和一般充填型两类。针对常见的一般充填条件,提出了大采高工作面顶板的直接顶"短悬臂梁"结构和基本顶关键层"高位斜台阶岩梁"结构模型,给出了工作面额定支护阻力的计算公式,揭示了大采高工作面来压机理。最后,对理论计算公式进行了实例验证。     

浅埋煤层大采高工作面顶板结构分析

浅埋煤层大采高工作面应用普遍,其顶板结构理论和支护阻力计算有待深入研究。大采高工作面随着采高增大,顶板冒落带高度增大,部分地质基本顶具有等效直接顶特征。根据等效直接顶垮落充填程度的不同,将等效直接顶分为3种类型,常见的是一般充填型,基本顶将形成高位台阶岩梁结构。在实测和模拟研究的基础上,考虑顶板破断角,建立了浅埋煤层大采高"斜台阶岩梁"结构模型,给出了支架工作阻力的计算公式。最后,实例分析了等效直接顶厚度、基本顶关键块长度、基本顶关键块厚度对支架支护阻力的影响,验证了公式的可靠性。     

大采高浅埋藏综采工作面顶板活动规律与控制研究

 为了研究大采高、浅埋藏综采工作面顶板活动规律，根据试验矿井的实际生产地质条件，采用理论分析的方法确定了该条件下老顶的断裂特征，并以此建立了数值计算模型。理论及数值分析结果表明，大采高、浅埋藏综采工作面老顶厚度及断裂步距决定了老顶结构及活动形式，而直接顶的厚度变化又影响到采场矿压显现的剧烈程度。根据现有理论，提出控制措施，计算得出了试验工作面控制顶板所需的支护阻力及支架工作阻力。     

保德煤矿81504综放面支架工作阻力适应性分析

以煤层顶底板岩层力学参数为基础结合上覆岩层运移规律,研究工作面直接顶的岩层组成、顶板运动参数,构建合理的顶板结构模型。对顶板结构模型进行力学分析,定量的计算工作面支架的支护强度。已采81305工作面工程实践表明,工作面直接顶由3层岩层构成,直接顶总厚度为17.2 m,工作面老顶以粗粒砂岩为主,厚度6.7 m,工作面直接顶作用力为0.79 MPa。通过顶板结构模型法+动载系数法和已采工作面类比法,得出新开81504工作面支架合理支护强度为1.38 MPa,支架的合理工作阻力为12 500 kN。     

近浅埋煤层大采高工作面双关键层结构分析

根据实测统计分析,近浅埋煤层大采高工作面支架载荷普遍较大,且随采高增大有增加的趋势,工作面来压存在大小周期,厚度较大的等效直接顶静载是工作面支架的基本载荷。通过物理模拟实验,揭示了大采高工作面直接顶变厚和顶板结构铰接点上移的机理,提出了"等效直接顶"的定义,建立了近浅埋煤层大采高工作面顶板"双关键层"理论。近浅埋煤层大采高工作面顶板主要表现为"双关键层"结构,根据等效直接顶对采空区的充填程度,双关键层顶板结构分为"双砌体梁"和"斜台阶岩梁-砌体梁"两类,常见的是"斜台阶岩梁-砌体梁"双关键层结构。建立了双关键层顶板结构模型,揭示了工作面出现大小周期来压的机理,给出了支架初撑力和工作阻力的计算公式,可为近浅埋煤层大采高工作面顶板控制提供理论依据。     

大采高工作面顶板结构分析与支架工作阻力确定

为掌握大采高工作面顶板破坏结构及矿压显现规律,计算分析了不同采高下顶板垮落规律并采用动载荷法确定支架的合理工作阻力。研究结果表明:大采高工作面基本顶悬顶面积增大,矿压显现明显;采高小且直接顶厚时,下位直接顶垮落后可充满采空区,上位直接顶破断并充当承载层,初次来压和周期来压时工作面矿压显现不明显;对比不同采高围岩塑性区分布规律,采高小,下位直接顶垮落充满采空区,上位直接顶不能承载上覆岩层质量弯曲下沉,在拉应力作用下屈服;采高增大至直接顶全部垮落充满采空区对基本顶形成支撑,基本顶形成承载结构,围岩破坏面较少;大采高开采时,基本顶悬顶面积增大造成工作面煤壁前方支承压力增大,直接顶破坏面较多;垮落带和裂隙带高度随采高增大几乎呈线性增长。根据对工作面支架工作阻力进行计算确定ZY15000/33/72D型液压支架符合现场工作面实际生产需求。     

ZF7000/23/47型大采高放顶煤液压支架的研制和应用

根据枣庄田陈矿地质和煤层赋存条件,提出大采高与放顶煤两用支架的选型方案,研制成功了ZF7000/23/47型大采高放顶煤液压支架,应用该支架可以实现对4.5m厚煤层一次采全高开采,在3.5m高度放顶煤开采,实现了工作面安全高效生产。     

高家堡煤矿采煤工作面矿压显现规律研究

高家堡煤矿101工作面不同开采阶段采用不同的开采方式,基于对该工作面液压支架工作阻力现场监测数据,结合矿山压力理论,对101工作面矿压显现规律进行了分析研究。结果表明:101工作面在综采条件下,直接顶厚度为11.5 m,初次垮落步距平均为24.7 m,基本顶厚度为9.9 m,初次来压步距为47.0 m;在综放开采条件下,直接顶厚度为17.9 m,采场在"岩—矸"结构的保护下推进,结构上方的岩层对采场矿压显现没有明显影响,不存在明显的周期来压现象。说明工作面矿压显现规律不仅与覆岩的组成和结构有关,还与采煤方法特别是实际采出的煤层厚度密切有关。     

在厚煤层顶分层使用液压支架应注意的问题

<正> 1、基本情况五层煤是杨庄矿主采煤层,煤层厚度在4.5～6.0m,为扩大综机使用范围,实现矿井稳产、高产,于1981年在五层煤五一采区515~(-1)工作面装配引进西德的 G320—20/36型掩护式液压支架。工作面斜长120m,顶分层采高2.8m,煤硬度 f=0.48～0.8。G320—20/36型掩护式支架特征如附表。工作面用 EDW—300L 双滚筒采煤机、工作面运输     

浅埋煤层大采高工作面覆岩结构分析及支护设计

针对东圪堵煤矿浅埋深、薄基岩大采高工作面现状,利用3DEC数值模拟软件对该矿上覆岩层结构进行了模拟分析,并对工作面支护进行了合理设计.结果表明:东圪堵煤矿大采高工作面开采过程中,在采高4.0 m、基岩厚度30 m以上时,上覆岩层可形成稳定的承压结构,对工作面开采是有利的;工作面液压支架工作阻力7 400 kN以上时,可以有效控制顶板;大采高工作面支架选型合理,开采过程中顶板未出现台阶下沉现象,基本顶来压时顶板未出现压死支架现象.     

特厚煤层综放工作面顶板结构及支护强度研究

该文采用理论计算,对比分析等方法,对某矿11 m特厚煤层综放工作面顶板结构特点、支护强度以及支架合理工作阻力的确定进行分析研究。研究结果表明:该矿直接顶厚度约26 m,分为下位直接顶(M_(Z1)=13 m)和上位直接顶(M_(Z2)=13m)两部分;老顶厚度约为23~27 m;工作面合理支护强度为1.40 MPa,支架合理工作阻力为15000 k N。     

大采高工作面矿压显现规律及煤壁片帮稳定性研究

 研究基于试验工作面大采高工作面的矿压规律展开研究。首先通过计算机数值模拟得到不同采高对煤壁稳定性的影响规律,认为试验地质条件下一次采出高度小于6m较为合理。在此基础上进一步对顶板的来压步距及支架工作阻力进行研究,认为：工作面直接顶的垮落步距平均22m,工作面老顶来压步距平均40m,工作面周期来压步距平均22m;工作面非来压期间支架平均工作阻力为1648kN,老顶初次来压期间平均支架工作阻力为9724kN,动载系数为5.9,工作面周期来压期间支架平均工作阻力为8432kN,动载系数1.35;工作面煤体超前支承应力影响的范围为 50m,34m～12m为弹性应力区,9m范围内处于峰后应力区域,煤体承载能力较差。     

大采高采场力学模型及支架工作状态研究

以大采高岩层运动及应力分布规律为核心,运用“传递岩梁”理论对大采高综采工作面上覆岩体破断类型及其平衡结构进行分析,研究建立了大采高采场结构力学模型,探讨了大采高采场的覆岩结构及运动规律,详细分析了“给定变形”、“限定变形”两种力学状态下支架工作荷载即缩量确定方法,修正了大采高下直接顶及基本顶概念,确立了支架载荷的计算方法。研究表明：采高增大,直接顶厚度可能大幅度增加,直接顶中出现大跨度悬顶坚硬岩层的几率增大。影响采场矿压显现的“传递岩梁（基本顶）”范围相对减少,对采场矿压有明显影响的岩梁距采场的高度增大。准确地确定悬顶位置、厚度及可能的最大悬跨度是大采高采场顶板控制设计及支架选型计算的关键。     

新矿集团探索深井高承压煤层大流量涌水综放工作面治水技术

<正>山东能源新汶矿业集团新巨龙公司矿井首采煤层就处在海平面下810 m深处,主采煤层厚度平均8.82 m,面临深部开采地压大和在这一区域尤为突出的高地温、大涌水等困难。该公司为消除矿井水害威胁,建立了深井高承压条件下煤层顶底板水文地质结构模型,揭示了千万吨综放工作面顶底板隔水层采动裂隙演化机制及孔隙水压变化规律。在大采深、大跨度、高水压的实际开采条     

大采高工作面覆岩运移规律及支架工作阻力确定

针对某矿8402首采大采高工作面特殊的地质开采条件,通过理论分析、数值计算,得出了基本顶初次与周期来压步距参数。由于大采高工作面存在一次采出空间增大的问题,因此着重对支架承载状态进行研究。通过动载荷法计算得出工作面的最大支架工作阻力为9 420 k N/架,ZZ9900/29.5/50型液压支架能够满足工作面顶板支护强度要求。     

深部大采高工作面复合顶板运动规律及支架状态研究

深部大采高工作面复合顶板失稳易造成工作面动力灾害。以陕西黄陵二号煤矿大采高工作面群为研究对象,采用现场调查、数值计算、理论分析和现场监测等方法,综合分析顶板类型、顶板运动特征。根据围岩与支架关系及支架要求,确定选用ZY12000/28/63D的二柱掩护式支架。418工作面的直接顶由上部细砂岩和粉砂岩组成,共约21.2m;其中粉砂岩具有承载性,并为矿井来压提供力源。随工作面更替,各工作面塑性破坏及应力释放具有独立性,工作面位置尾端相对来压更剧烈。通过Analysis分析可知,满载下支架顶端的位移量大,构件连接处受力较大。现场表明,支架能够适应顶板运动造成的压力,满足工作面的支承需求,达到安全生产目的。     

特厚煤层综放开采矿压显现规律的采厚效应研究

针对特厚煤层综放工作面矿压显现强烈,且对于矿压显现与煤层采厚间关系认识不足的问题。以芦子沟煤矿3106特厚煤层综放工作面为背景展开研究,首先对采厚为17 m和30 m两种特厚煤层高强度开采条件下支架工作阻力进行了监测分析,研究结果表明:2种条件下矿压显现规律具有一定的相似性。通过室内物理相似模拟试验建立了2种采厚条件下大空间采场覆岩结构力学模型,并分析了其对矿压显现的作用机制,指出采厚30 m时覆岩呈"下位直接顶悬臂梁-上位直接顶简支梁-基本顶铰接岩梁"的结构特征,使得直接顶和基本顶回转变形对支架作用力不增反减,导致矿压显现规律并没有随煤层厚度增加而变得强烈。     

深埋煤层覆岩结构与支架工作阻力研究北大核心

针对深埋煤层大采高工作面覆岩结构复杂,矿压现象强烈的特点,以羊场湾煤矿为工程背景,采用理论分析、相似模拟、现场实测等方法,建立羊场湾矿大采高覆岩结构力学模型,对大采高综放工作面覆岩结构的断裂和液压支架工作阻力进行综合性研究。研究表明:正常回采期间,基本顶未达到极限垮落距之前,直接顶和部分基本顶破断并不能充填采空区,以至工作面上方形成倒台阶式的“悬臂梁”结构,液压支架主要作用于防止悬臂梁结构发生回转失稳;来压期间,基本顶连同上部两岩层破断垮落充填采空区,工作面上方形成“砌体梁-悬臂梁”结构,液压支架一是提供防止直接顶“悬臂梁”结构发生回转失稳的压力,二是提供防止基本顶“砌体梁”结构回转的压力。     

大采高综采面顶板活动规律及支架适应性研究

为研究山西长平煤矿Ⅲ4308大采高工作面顶板活动规律及合理的工作阻力,采用理论分析和现场实测的手段,分析了大采高工作面顶板活动规律,得到了支架的合理工作阻力,并验证了所选支架的适应性。结果表明,Ⅲ4308工作面基本顶初次来压步距为30 m,周期来压步距为15 m,工作面所需的支护阻力为10.26 MN,79.56%的液压支架处于增阻和恒阻的状态,ZY12000/28/62D型大采高液压支架可以满足工作面生产要求。     

大采高液压支架横向稳定性研究

随着工作面采高的增加,大采高工作面液压支架稳定性问题越显突出。针对这一问题,详细分析计算了孔轴间隙、底座宽度2个大采高液压支架自身结构要素对支架偏移、不同承载工况下的横向稳定性的影响机理和趋势,结合支架实际加工制造情况纠正以往常规分析中的不足,并以ZY10000/26/55型掩护式液压支架为实例进行具体的数据计算,发现支架最大采高与底座宽度比也是影响稳定性的因素。并根据影响机理与趋势提出了通过控制支架自身结构要素来提高横向稳定性的措施,保证大采高液压支架能够适应工作面的工作状态。