对厚煤层综采面煤壁片帮冒顶严重的原因分析

通过对综采面围岩结构的分析 ,论述厚煤层工作面煤壁产生片帮冒顶的机理 ,进而分析了易片冒区 (ABC)的面积、变形量与煤层厚度的关系 ,从而说明了厚煤层综采放面煤壁片帮冒顶严重的原因     

极软厚煤层大采高台阶式综采端面煤岩稳定性控制研究

基于对极软突出厚煤层大采高综采工作面端面煤岩稳定性的有效控制,提出了台阶式采煤工艺,采用台阶式割煤方式;用数值模拟分析了台阶式割煤的防片帮机理.现场实测分析了大采高开采工作面在采用台阶式回采工艺条件下端面煤岩的失稳特征.研究表明:台阶式割煤工艺改善了煤壁区域的应力状态,减少了工作面煤壁片帮和端面冒顶的发生不同台阶高度比割煤所引起的围岩破坏程度不同,上下台阶高度比为1:2时煤壁塑性破坏区最小;极软厚煤层大采高开采煤壁片帮主要以剪切滑移引起的三角斜面片帮为主,超高开采是端面顶板冒落的主因.     

软煤综放面煤壁片帮机理及防治研究

为了解决软煤综放条件下煤壁片帮严重问题,针对五阳煤矿综放面端面冒落特征,分析了煤壁片帮现状、原因.研究煤壁受力特征,建立力学模型,探讨片帮机理,提出煤壁片帮的控制原则及控制途径,确定防治方案及合理参数,并进行工业性实验.结果表明:煤壁中存在圆弧状"滑动面",煤壁稳定的临界高度为1.8 m;控制煤壁稳定的关键是控制"滑动面"的稳定;煤壁片帮严重区域采用打木锚杆来控制煤壁稳定.新片帮控制方案实施后,煤壁片深、片帮范围明显缩减,端面冒落得到有效控制.     

大采高综放面煤壁片帮判定准则及安全评价系统研究

针对大采高综放面煤壁片帮控制难题,建立不同片帮迹线煤壁失稳力学模型及含软弱夹矸煤壁片帮力学模型,运用C++语言研发了大采高综放面煤壁片帮安全评价系统,简化了煤壁片帮判定准则的计算过程.基于安全余量法,得出坚硬煤壁斜直线型片帮力学条件判据;基于严格Janbu法,得出软弱煤壁片帮安全系数判别式;基于夹矸强度弱化理论,得出夹矸煤壁失稳判别准则.实践表明:大采高综放面煤壁片帮安全评价系统不仅能够预测单一片帮准则条件下煤壁是否发生片帮,而且能够判定兼容片帮准则条件下煤壁是否发生片帮,在同忻煤矿8107大采高综放面应用效果良好.     

回采工作面片帮机理及超前预注化学浆体锚杆控制技术

煤壁片帮是综采工作面常见而又不能有效解决的问题.依据极限平衡理论,建立了煤壁片帮的物理力学模型,推导出了回采工作面煤壁片帮的宽度及护帮板对煤壁支护力的表达式,分析了煤壁片帮的影响因素.根据现场调研和分析,可将煤壁片帮机理分为拉伸式、剪切式和复合式3种类型.片帮受竖向裂隙及煤层结构控制.为了加固煤壁且保证工作面正常推进,提出了在工作面上下巷灌注化学浆体材料,超前回采工作面对煤壁进行化学浆体锚杆加固的方法.现场实践表明,化学浆体锚杆能够强化煤壁,有效降低其破碎区及塑性区的宽度,显著减小煤壁片帮几率及规模;化学浆体锚杆具有易切割、易分选、无污染的特点,具有良好的物理力学性能,对工作面的正常生产无干扰,取得了较好的技术经济效益.     

仰斜开采综采面支架与围岩作用关系的研究

本文通过对仰采综采面端面冒顶及支架适应性的实测研究及理论分析，揭示了仰斜开采综采面支架与围岩作用关系的特点，为仰采综采面支架选型及顶板管理提供了依据。     

大倾角仰斜综采工艺在郭二庄矿的应用

针对郭二庄煤矿22208工作面地质条件,深入研究了大倾角仰斜综采技术,对开采过程中出现的煤壁片帮、支架倾倒、采煤机下滑等技术难题,通过研究其机理,进而采取了相应的安全技术措施,解决了现场实际问题,顺利实现了大倾角仰斜开采,而且取得了较好的经济效益,为类似条件下综合机械化采煤提供了方法和经验。     

综采工作面直接顶碎裂岩体冒顶机理及其控制

本文根据直接顶岩体冒顶现场实测和相似模拟实验结果，阐明综采面破碎顶板的碎裂岩体属性与冒顶特征，并建立碎裂岩体冒顶力学模型，深入研究冒顶本质原因和控制原理。在此基础上，本文提出了有效控制碎裂岩体冒顶的指标体系与技术措施，进而在生产实践中成功地控制了碎裂岩体冒顶事故。     

厚煤层大采高采场煤壁的破坏规律与失稳机理

基于大采高采场煤壁稳定性控制需要,在现场实测基础上,采用数值模拟分析了煤层采动裂隙的发展演化规律,并用滑移线理论分析了煤壁失稳的力学过程.研究表明:仅含层理煤层的采动剪切破坏面由倾向相反的共轭面组成;含节理煤层中,硬煤的采动破坏面为剪切破坏面与节理张裂面组成的倾向相反的共轭面,软煤采动破坏面为倾向采空区的单向平面;超前塑性区内硬煤的后继剪切破坏面仍为倾向相反的共轭面,软煤内则为倾向煤壁的单向平面.采用塑性滑移线确定了煤壁片帮的危险范围,影响煤壁失稳的主要因素为端面距与砌体梁结构的回转变形压力.     

大采高复合煤壁非同步片帮分层弱化机制的试验研究

建立几何相似比为1∶10的相似材料模型,研究大采高复合煤壁非同步片帮分层弱化机制.采用百分表和8通道声发射系统采集加载过程中复合煤壁不同分层的横向位移和破裂参量,对软弱分层和主承载分层的扩容特征和破裂特征进行试验观测和特性分析.结果表明:横向非同步扩容使得复合煤壁不同分层承载能力分化加剧,软弱分层超前损伤诱发复合煤壁非同步片帮;主承载分层给定载荷条件下悬臂梁脆性破断是复合煤壁整体片帮的主控机制;等值弱化、增强弱化、突变弱化和逆向弱化是复合煤壁非同步片帮分层弱化的主要演化模式,等值弱化是分层弱化的原始积累,增强弱化是分层弱化的主导趋势,突变弱化是分层弱化的质变起点,逆向弱化是分层弱化的短暂变异,4种弱化模式的时空组合直观阐释了复合煤壁非同步片帮力学行为的特异性.     

综采工作面煤壁稳定性的支架刚度效应分析

由于煤层应力环境不同,煤壁存在剪切和拉伸两种破坏机理,将煤壁破坏划分为上部片帮、下部片帮、整体片帮和大范围塑性流动4种破坏形式.顶板、煤壁和支架共同形成保护工作面空间的围岩结构系统,顶板载荷由煤壁和支架共同承担,载荷分配特征由系统组分刚度决定.构建"顶板-煤壁-支架"结构力学模型,采用最小势能原理得到煤壁垂直变形量和作用于煤壁之上的实际顶板载荷.定义煤壁稳定性系数为煤壁极限承载能力同实际煤壁压力之比.设计不同支架刚度条件下煤壁稳定性分析的物理模拟实验,实现煤壁水平变形和垂直变形的同时监测.结果表明:煤壁稳定性系数随着支架刚度的增大而升高,从而使得煤壁稳定性增强;煤壁上部水平变形大于下部水平变形,煤壁水平和垂直变形量随着支架刚度的增大而减小.将提高支架刚度的措施应用于乌兰木伦矿,使得顶板最大下沉量由0.90m降低至0.65m,煤壁片帮控制效果良好.     

千米深井综采工作面覆岩微震显现特征与损伤度计算方法

我国东部多座矿井开采深度已超千米，采动效应增强，围岩失稳现象频发.为提高深部围岩控制效果，以口孜东矿140502工作面为工程背景，基于微震监测分析裂隙发育顶板活动特征，构建顶板稳定等级与微震信息的关系，为深部顶板分区、分级控制奠定基础.结果表明：深部厚煤层开采超前采动应力水平升高，影响范围增大，引发煤壁片帮、顶板漏冒等围岩控制难题；裂隙发育顶板微震事件超前萌生位置距煤壁180 m,基岩全厚进入采动影响范围，微震事件具有空间非均布特征，能级服从正态分布，高能级事件占比8.4%;根据高能级微震事件数量将顶板岩层自下而上划分为强扰动区、弱扰动区和基岩表面活跃区；初采阶段高能级微震事件呈簇状沿面长方向动态分布，一次见方阶段高能级微震事件非均布程度降低，二次见方阶段推进速度升高，高能级事件向采空区转移，高能级微震事件空间分布的动态特征表明裂隙发育顶板沿面长方向存在分区破断和动态迁移的现象；顶板活动受断层构造、采动强度和推进速度影响，微震事件活跃度升高，工作面分区则导致微震事件时空分布的非对称性；提出了基于微震信息的顶板损伤度确定方法，对140502工作面基本顶稳定程度进行了预测，预测结果与支架阻...     

超细水泥注浆材料煤壁注浆加固试验研究

目前工作面煤壁注浆加固主要采用有机注浆材料,成本过高,普通水泥注浆材料在煤体中扩散性差,且与煤体黏接力小.将成本低廉的超细水泥注浆材料应用于煤壁注浆加固,研究了浆体黏度、凝结时间以及结石体强度等性能,并在山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司3305工作面撤架通道煤壁进行了注浆加固试验,结果发现,浆液凝结时间短,结石体强度达到9.6MPa,浆液扩散半径大于3 m,煤体黏接强度达到3.6MPa,证明超细水泥注浆材料可以在煤壁中良好渗透扩散,对控制煤壁片帮具有良好效果.     

“三软”极不稳定煤层综采技术研究

偃龙矿区开采的山西组二．煤层属于“三软”极不稳定煤层,其突出特征为煤层松软、厚度和倾角变化大,顶板及底板松软、破碎,赋存条件复杂,开采极其困难．嵩山煤矿以多项支护技术专利为支撑,采用底板岩巷的“一巷三用”,合理选择高强度轻型放顶煤支掩式液压支架,以及综采防片帮和防冒顶等技术,实施综采机械化开采,实现了“三软”煤层的安全高效开采,取得了显著效果．     

厚煤层、特厚煤层综采一次采全高开采法的展望

作者认为在我国厚煤层、特厚煤层开采中,采用综采一次采全高具有广阔的发展前景。文中论述了,在3.5m～4.5m 的厚煤层中,应采用综采一次采全高,在特厚煤层中,特别是厚度在8m 以上时.应采用综采放顶煤开采的基本原因,并构造了供定量研究的经济数学模型。     

煤层静压注水技术在三软煤层掘进巷道防止片帮、冒顶的研究与应用

介绍了三软煤层巷道掘进片帮的主要原因、静压注水技术原理以及在防止煤巷片帮冒顶方面的作用及静压注水工艺及其技术参数的确定,结合工程实例介绍了注水后的围岩变形监测及取得的经济和社会效益.     

煤层静压注水技术在三软煤层掘进巷道防止片帮、冒顶的研究与应用

介绍了三软煤层巷道掘进片帮的主要原因、静压注水技术原理以及在防止煤巷片帮冒顶方面的作用及静压注水工艺及其技术参数的确定,结合工程实例介绍了注水后的围岩变形监测及取得的经济和社会效益.     

煤矿深井采场矿压显现及其控制特点

根据采场围岩控制原则、垮落带岩层的判别式、裂隙带老顶在触矸处的下沉量计算式和移动支承压力与采深的关系,分析了采深对采场矿压显现不同参数的影响,并通过实测加以验证根据岩性随采深的变化,讨论了深井采场可能出现的冒顶事故,并提出了相应的控制,认为采深对矿压显现的影响在采场支护方面不明显,而煤壁片帮将随采深增加而加剧。深部围岩逐渐变碎强度有所降低。深部采场应加强对垮睦顶事故的防治,把顶板护好。     

中国采煤工作面瓦斯涌出规律及其控制研究

将采煤工作面瓦斯来源划分为煤壁、采落煤和采空区３部分,并给出了各部分瓦斯涌出量的计算公式,研究了回采过程,煤层群不同的开采顺序以及厚煤层分层开采时的瓦斯涌出 述了中国煤矿采矿工作面采用不同的通风系统、脉冲通风以及瓦斯抽放等控制瓦斯涌出的原理与技术的新成果,介绍了瓦斯涌出量达１５０ｍ＾３／ｍｉｎ的综采放顶煤工作面瓦斯控制技术实例。     

重复爆破采动下煤岩冲击破坏的微震响应特征

通过构建煤巷采动微震监测系统,并对工作面进行连续不间断监测,系统分析了爆破采动、煤体压出和煤壁片帮3类微震信号的动态响应特征.研究表明:煤体压出事件一般呈连续发生趋势,且连续发生的煤体压出事件的破坏强度不断增强.爆破采动会极大地降低工作面前方煤壁的稳定性,煤体的自适应应力调整期是预防煤岩冲击灾害的重点监测时段;爆破作业、煤体压出、煤壁片帮3类冲击破坏微震信号在峰值持续时间、初至传感器到恢复稳定用时和能量释放量三方面,均呈现出爆破处大于压出处大于片帮处的规律;3类冲击破坏微震信号呈现不同的频谱特征:压出微震信号主频为0.80 kHz,爆破微震信号主频为0.50 kHz,片帮微震信号主频为1.00 kHz.信号低频部分主要由冲击破坏作用所致,高频部分主要由煤体崩落作用所致,且冲击破坏作用越大,其低频界限越低.