工作面坚硬顶板破断特征与覆岩运移规律

针对坚硬顶板综放工作面顶板破断特征与覆岩运移规律不清,在实际生产中严重影响工作面安全生产这一问题;以某矿8201工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟以及现场实测的方法对坚硬顶板综放工作面的顶板破断特征以及覆岩运移规律进行研究分析。研究结果表明:对顶板煌斑岩进行岩石力学实验得知煌斑岩在节理面单轴抗压强度为45 MPa左右,无节理为90.99MPa、单轴抗拉强度7.3～9.4 MPa;通过建立深梁结构破断过程中顶板受力模型,得到基本顶初次来压步距为47.57 m;数值模拟得到8201基本顶的初次来压步距约为45 m,周期来压的距离为20 m左右。在现场实测中基本顶初次来压平均46 m,周期来压步距为18.7～20.8 m,来压影响范围1.7～5.6 m。现场实测与理论分析所得结果和数值模拟所得结果相差不大。     

坚硬覆岩煤层开采空间结构演化特征模拟研究

针对工作面坚硬顶板破断及其动态演化易导致强矿压显现等问题,以门克庆煤矿为背景,通过相似模拟试验,深入了解和分析坚硬覆岩煤层开采空间结构演化特征。结果表明:低位坚硬覆岩初次来压步距为60 m,周期来压步距为20～30 m,覆岩结构由短砌体梁结构逐渐演化为采空区两侧形成的F型悬臂梁结构;中高位坚硬覆岩初次来压步距为130 m,周期来压步距为50～80 m,覆岩结构由长砌体梁结构逐渐演化为与低位坚硬覆岩共同在采空区两侧形成F型悬臂梁结构;坚硬覆岩纵向位移变化区域逐渐增大,采空区中部位移增量大于两端,顶板最大下沉量为5.69 m,位于采空区中部;中高位坚硬覆岩"大周期来压"与低位坚硬覆岩"小周期来压"协同作用,导致工作面出现强矿压显现,严重影响工作面安全回采。研究结果对类似条件下的工作面安全开采具有一定的理论指导意义。     

近距离煤层下行开采覆岩运移规律试验研究

以新元煤矿地质条件为背景,采用相似材料模拟试验对该矿10煤、11煤开采过程中的覆岩运动规律及位移变化特征进行了系统研究。结果表明,下层煤开采会造成上层煤采空区上方相对稳定的岩层二次失稳垮落;两层煤依次开采过程中,均呈现出中部位移大、两边位移小的规律,且位移变化规律曲线形状也呈现出由"V"型转为"U"型。     

近距离煤层坚硬顶板巷道围岩控制技术

结合甘庄煤矿5305回采巷道现场地质条件,分析其破坏机理,总结得出上部近距离采空区煤柱影响、本煤层相邻工作面采动影响和巷道原支护体系强度不足是导致5305回采巷道变形破坏的主要原因。在理论分析的基础上,利用FLAC3D模拟软件分析了高应力情况下巷道围岩的变形特征,结合"三高一低"和经济合理性设计原则,确定5305回采巷道的合理支护技术参数,并在现场进行实施,效果良好。     

近距离煤层重复采动覆岩裂隙时空演化特征研究

采用相似材料模型试验,在上行和下行开采方式下,对近距离煤层重复采动覆岩裂隙的时空演化特征进行了研究.采用数字图像处理技术对覆岩裂隙进行了量化分析,并基于分形理论与信息熵,提出了采用裂隙分形维数、裂隙熵和裂隙率3个特征参数来反映裂隙状态.研究结果表明:随着煤层开采的不断推进,上行开采重复采动覆岩裂隙的裂隙熵和裂隙率具有相...     

伴生台阶断层近距离煤层开采覆岩运移 及应力变化规律试验研究

为研究近距离煤层下行开采同时伴有台阶断层的特殊情况,以柴里煤矿上、下工作面与台阶断层为研究对象,借助相似材料模拟试验对近距离煤层开采过程中覆岩运移及相关应力变化规律进行了研究。研究结果表明:单煤层开采中覆岩存在3种垮落结构与3种垮落形式;上下煤层开采覆岩垮落存在明显的"梯形空间"与"三角空间"的差异;下层煤开采整体呈现"随挖随垮、无明显周期来压步距、很难形成梁式结构"的特点;且当存在断层时,支承压力的传递往往受到断层的应力阻隔作用,越靠近断层顶板应力集中程度越高。     

数值分析近距离煤层开采覆岩破坏特征

针对上煤层开采对下煤层造成覆岩破坏的不利影响,此文以井工一矿近距离煤层4#、9#煤层作为研究对象,依照理论研究、数值模拟计算和现场实测相结合的方法研究近距离厚煤层协同开采条件下,下煤层底板巷道覆岩应力的变化特征,并实测分析了煤层底板破坏状态及关键层在节理发育过程当中的作用,继而为实现近距离煤层群的安全以及提高生产效率提供参考依据。     

特厚煤层开采坚硬顶板覆岩结构及其演化特征分析

特厚煤层开采形成了大空间采场,坚硬顶板断裂扰动波及范围广,工作面来压具有强矿压特征,尤其当煤层顶板“见方”开采期间,采场矿压作用更加强烈。据此,采用现场实测和物理三维相似模拟方法,探讨了特厚煤层开采覆岩扰动高度及坚硬顶板断裂特征。首先基于现场实测研究分析了覆岩破断失稳规律,实测结果表明,特厚煤层开采过程中,煤层顶板存在超前断裂现象。伴随工作面的推进,顶板初始运动主要是围绕断裂线近区基点旋转下沉,滞后工作面一定距离;地表岩移观测结果表明,特厚煤层顶板分层构成顶板群组并产生组合运动,具有层位运动特点,且伴随工作面推进,层位顶板运动存在阶跃现象。基于地表裂缝形态及钻孔多点岩移观测反演,揭示了特厚煤层开采过程中的顶板断裂及运动特征,认为特厚煤层开采覆岩扰动高度大,坚硬顶板断裂具有转向特征,伴随煤层开采推进,由低位顶板层位的横向“O-X”断裂逐渐向高位硬岩的纵向“O-X”断裂转向;特厚煤层坚硬顶板开始发生断裂转向的临界位置即所谓的煤层开采“见方”区,合理解释了工作面开采的“见方”来压现象;高位顶板纵向断裂尺寸大,扰动影响范围广,是诱发采场强矿压的主要因素,确定了特厚煤层采后覆岩“低-中-高”层位...     

缓倾斜近距离煤层群开采流固耦合相似模拟覆岩运移规律研究

为研究缓倾斜近距离煤层群开采覆岩破坏及水动力演变规律,防止开采过程中发生突水灾害,采用理论分析、对比分析、相似模拟等研究手段对工作面是否留设隔水煤柱及含水层加压后突水通道形成进行研究.结果表明:①不留设隔水煤柱时,覆岩破坏范围会随L1614、L1615、L1616工作面开采而扩大,顶板重复破坏会形成连通工作面和K3、K...     

近距离多煤层开采覆岩破坏高度与特征研究

以新强煤矿为试验矿井,采用钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视系统探测了近距离多煤层开采覆岩破坏高度。研究结果表明,通过钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视系统探测综合分析,得到新强煤矿近距离煤层群开采垮落带高度约为80m,导水裂缝带高度为133.75m,裂采比为31.1～40.5。与新强煤矿导水裂缝带高度经验值较吻合,观测到的垮落带高度已与传统意义上的垮落带有所区别,应该属于导水裂缝带的严重开裂范围之内。     

"两硬"浅埋深厚煤层顶煤顶板运移规律研究

为在浅埋深“两硬”条件下的特厚煤层实施综放开采技术,对坚硬顶煤顶板的破断、运移规律进行了现场观测和分析研究．通过理论分析,建立了顶板断裂的力学模型．利用深基点观测方法,在安家岭井工矿4101综放工作面设置矿压观测站,对工作面顶煤顶板的不同层位进行深基点观测,获得了顶煤顶板随工作面推进垮落和运移情况的数据,分析总结了该工作面顶煤顶板的活动运移规律．观测结果表明：4101工作面顶煤随工作面的推进随采随冒,顶煤顶板运移起始点距煤壁较近,顶煤距煤壁前方15m左右开始移动,顶板岩层移动距离约距煤壁前方10m,顶板运移滞后于顶煤的运移,且顶煤冒落时位移量不大．4101工作面顶煤可随采随冒,顶板能够及时垮落,不需对顶煤顶板采取人工处理措施．     

近距离煤层上行开采矿压显现规律数值模拟研究

为更加经济高效的回采位于9#煤采空区上部的5#煤,提出了利用并延伸店坪煤矿现有5#煤生产系统直接回采木瓜煤矿5#煤的上行开采方案.采用FLAC3D数值模拟软件,对5#煤底板采动破坏程度、5#煤与9#煤同时开采时相互采动影响情况、9#煤开采时工作面走向与倾向矿压分布规律等问题进行了数值模拟计算,为保证上行开采的成功提供了理论依据.     

差异采动影响下近距离煤层开采矿压显现规律

为了解决近距离煤层开采技术难题,通过数值计算,对淮北矿业集团海孜煤矿962工作面的开采进行了分析,重点讨论了在差异采动影响下,962工作面煤岩体的应力、塑性破坏区随工作面开采的变化规律,以及962工作面两巷围岩破坏和应力变化特征。     

近距离煤层蹬空开采底板应力分布规律

近距离煤层刀柱式采空区上方进行综采回采工艺时,由于其残留煤柱上覆岩层垮落不充分,在采动压力作用下,造成下煤层老采空区残留煤柱失稳,形成应力集中区,进而引起残留煤柱上覆岩层不规则垮落破坏,造成综采工作面底板岩层失稳,威胁综采工作面安全生产。针对唐山沟煤矿刀柱式采空区上方8#煤层回采实际,对其工作面底板进行受力分析,确定出工作面安全长度,并运用UDEC数值模拟对刀柱式采空区上方工作面应力及底板塑性区进行了分析。     

近距离煤层下层煤首采面矿压显现规律研究

文章以谢桥煤矿近距离煤层下层煤13116首采工作面为例,通过对近距离煤层开采过程中,工作面及上下顺槽的矿压观测,分析了近距离下部煤层的矿压显现特征、顶板运移规律、液压支架的性能和对该煤层顶底板的适应性及控制效果.并利用工作面的现场观测数据,进行数据拟合,对初次来压和周期来压期间支架载荷特征、工作面顺槽超前支承压力分布规律等进行了较为系统的分析,为后期开采上部8#煤层积累了经验.     

大同矿区6m以内近距煤层综采及顶板控制

简要分析在近距离煤层综采开采中掩护式液压支架对顶板的支护效果，并分析了支架的初撑力和工作阻力，以及支架对近距离煤层开采的适应性。     

近距离煤层坚硬岩层破断影响因素分析

近距离煤层覆岩破断受到多次采动影响,与采高、层间距及岩体力学性质密切相关。在分析采高、层间距及岩体强度对覆岩破断影响的基础上,以晋华宫煤矿的近距离煤层赋存条件为背景,采用正交试验设计的方法,运用UDEC数值模拟软件,获得了近距离煤层覆岩破断演化规律及其采高、层间距及岩体强度对覆岩破断高度的影响。结果表明:开采7煤时,覆岩破断高度最大达到48 m,形态呈现拱形;随着8煤的开采,覆层裂隙进一步向上发育扩展,达到80 m,煤柱处裂隙向两侧横向扩展。同时利用极差分析法分析以上3个影响因素对覆岩破断高度的敏感程度,其由强到弱的顺序为:采高>层间岩体强度>层间距。     

深井近距离煤层上行开采巷道应力数值分析

为解决孙村煤矿深部二层煤开采过程中遇到的诸多问题，提出了上行卸压开采的技术方案．采用RFPA数值分析软件，对孙村矿深部近距离煤层上行开采条件下，上位煤层回采巷道的应力环境进行了分析；结合覆岩导水裂隙带的观测结果，探讨了上位煤层回采巷道的稳定性，证明上行开采条件下上位二层煤的回采巷道稳定性较下行开采有较大的改善；同时研究了上位二层煤开切眼的合理位置，为保证上行卸压开采的成功提供了理论依据．     

深井近距离煤层上行开采巷道应力数值分析

为解决孙村煤矿深部二层煤开采过程中遇到的诸多问题,提出了上行卸压开采的技术方案.采用RFPA数值分析软件,对孙村矿深部近距离煤层上行开采条件下,上位煤层回采巷道的应力环境进行了分析;结合覆岩导水裂隙带的观测结果,探讨了上位煤层回采巷道的稳定性,证明上行开采条件下上位二层煤的回采巷道稳定性较下行开采有较大的改善;同时研究了上位二层煤开切眼的合理位置,为保证上行卸压开采的成功提供了理论依据.     

近距离煤层群同采防灭火技术

以西北矿区某矿近距离煤层群同采采空区自然发火情况为背景,通过理论分析、数值模拟与现场测试对邻近煤层采空区自然发火规律进行研究。研究结果表明:近距离煤层群开采时,随着上下煤层错距的增大,下煤层采空区氧浓度及自燃带最大宽度均下降,上限风速及自燃带最小宽度随错距的增大无明显变化,仅出现小幅上升趋势。上分层采空区内上限风速、下限氧浓度及自燃带宽度均增大。下限氧浓度最大距离与自燃带最大宽度及上限风速最大距离变化趋势基本一致。氧浓度自工作面向采空区深部逐渐变小,在距工作面较近的位置,氧浓度分布线较为密集,在距工作面约25 m后,氧浓度变化逐渐放缓,并在采空区深部呈现出反"Γ"分布。