浅埋超大采高工作面覆岩“切落体”结构模型及应用

针对浅埋煤层矿压显现强烈,易于发生切顶压架事故的问题,以神东矿区浅埋煤层为例,统计分析了7个矿、30余个综采工作面矿压数据,结果认为,与普通埋深及深部煤层相比,浅埋煤层工作面液压支架载荷大、周期来压步距短、动载系数大。采用钻孔位移计实测分析了上湾矿8.8 m超大采高工作面覆岩破断及地表岩移特征,破断位置位于工作面后上方,各层位测点呈整体同时破断,破断范围快速波及地表,当工作面推进11 m后,距顶板26 m处测点最大下沉量227 mm,当工作面推进296 m后,地表最大下沉量5.89 m。对比分析覆岩破断与液压支架工作阻力的对应关系,认为覆岩破断后没有直接与采空区矸石接触,而是形成某种结构并产生缓慢下沉现象。采用相似模拟方法分析了上湾矿8.8 m超大采高工作面覆岩破断及运动规律,认为正常情况下,呈整体同时破断的块体能够相互铰接并形成结构,当支护质量不足或者遇到地质异常区时,结构易发生整体滑落失稳,导致工作面压架事故。基于以上认识,提出了浅埋超大采高工作面覆岩"切落体"结构模型,分析了切落体结构的稳定条件及失稳类型,认为浅埋煤层覆岩呈整体切落式破断,形成以滑落失稳为主的铰接结构。研究得到了液压支架合理工作阻力计算公式,并以上湾8.8 m工作面为例进行了验算,结果表明,基于"切落体"结构计算的支架工作阻力能够满足工作面顶板支护要求。"切落体"结构为浅埋煤层液压支架合理工作阻力确定提供了理论依据,丰富了浅埋煤层开采岩层控制理论。     

高瓦斯多煤层大采高工作面覆岩裂隙演化规律研究

高瓦斯多煤层矿井运用大采高技术以实现矿井高产高效,开采工艺不同导致工作面瓦斯涌出规律的变化。以沁水煤田15#煤层大采高工作面煤层赋存条件和覆岩分布特征为背景开展采动覆岩裂隙演化规律研究,运用UDEC数值模拟大采高工作面在不同推进距离时覆岩裂隙形态发育及位移量,并提出基于示踪原理的实测覆岩裂隙发育规律的验证方法。研究表明:大采高工作面推进至120m时,煤层上覆岩层裂隙极限发育高度为65m,大采高工作面上邻近层8#煤层处于采动卸压范围,示踪气体法现场测试数据验证了数值模拟的准确性。由于大采高工作面覆岩裂隙发育范围扩展至上邻近层8#煤层,所以工作面回采过程中应增加上邻近层瓦斯抽采工艺。     

近浅埋煤层大采高综采工作面覆岩活动规律

综合采用现场观测、理论分析和数值模拟的方法,着重研究昌汉沟煤矿15105近浅埋煤层大采高综采工作面覆岩活动规律,研究表明:15105大采高综采工作面上覆岩层存在2个关键层,2关键层断裂的不同步性及其相互作用使工作面周期来压呈现非均匀性大小周期的特点,并且大周期时动载现象明显、煤壁片帮冒顶等现象较严重,地表有微弱下沉现象。     

浅埋综采工作面覆岩裂隙发育及漏风规律研究

浅埋煤层煤炭开采过程中,上覆岩层发生全厚切落产生垂直裂隙,使工作面、 采空区出现漏风现象,威胁矿井的生产安全.为了分析该类地质条件煤层开采上覆岩层裂隙发育及漏风特征,基于南梁煤矿30100工作面实际地质条件,对30100工作面开采过程中的裂隙发展进行还原,通过物理相似模拟实验对采空区裂隙进行模拟演化,揭示了该类煤层开采...     

8.8m超大采高综采工作面覆岩活动规律研究

为了掌握浅埋深8.8m以上特厚煤层一次采全高开采覆岩活动规律,以上湾煤矿8.8m超大采高综采工作面为研究对象。利用理论计算,相似模拟以及数值模拟等方法,通过顶板位移深基点观测、微震监测、矿压监测等多种手段,将远场覆岩活动与近场矿压显现相结合,对8.8m超大采高综采工作面采场覆岩运移规律和顶板结构形式进行研究。推演得出浅埋深8.8m超大采出空间下覆岩垮落的结构模型,揭示了工作面远场顶板断裂与垮落时空演化规律,分析了8.8m超大采高综采工作面矿压机理及支架与围岩的力学关系,为类似条件下特厚煤层综采工作面支架选型及安全高效开采提供理论及技术指导。     

不同覆岩浅埋深煤层旺采工作面矿压规律研究

为保证浅埋深煤层旺采工作面安全高效回采,通过现场观测及理论分析的方法,对不同覆岩旺采工作面的矿山压力显现规律进行观测分析,同时对大柳塔矿和哈拉沟矿旺采工作面采取煤柱优化后的矿山压力显现规律进行了研究.结果表明:平巷护巷煤柱留设10 m能够保证工作面安全回采;刀间煤柱留设0.5m能够起到辅助连续采煤机割煤、装煤的作用,但不能达到支撑上覆岩层载荷的作用;支巷间留设2.0m煤柱能起到支撑顶板的作用.薄松散层厚基岩旺采工作面采空区覆岩易形成大拱结构,其上覆岩层载荷重新分布并作用在开采区段四周的隔离或保护煤柱上,其下部小结构的岩层载荷作用在旺采工作面区域所留设的煤柱上,矿山压力显现特征不明显.     

浅埋煤层重复采动下覆岩运动及裂隙演化规律分析

为了更深入的解析浅埋煤层在重复采动下的覆岩运动规律,通过使用UDEC数值模拟方法,对山西某煤矿1#、2#煤层进行模拟开采,最终得出浅埋煤层重复采动下覆岩运动及裂隙演化规律,并通过二维物理相似模拟实验来验证,结果表明:1#煤层开采后,工作面初次来压步距为30 m,大约每开挖10 m形成一次周期来压,周期来压步距约为10 ...     

浅埋综采工作面覆岩裂隙发育及漏风规律研究#br# #br#

浅埋煤层煤炭开采过程中,上覆岩层发生全厚切落产生垂直裂隙,使工作面、采空区出现漏风现象,威胁矿井的生产安全。为了分析该类地质条件煤层开采上覆岩层裂隙发育及漏风特征,基于南梁煤矿30100工作面实际地质条件,对30100工作面开采过程中的裂隙发展进行还原,通过物理相似模拟实验对采空区裂隙进行模拟演化,揭示了该类煤层开采过程中覆岩导气裂隙的发育规律过程,同时进一步采取数值模拟验证,提出了采取封堵防治措施可有效减少工作面漏风,并确定了封堵的粘滞阻力、距离、施工周期等参数,具有较高的可行性。     

浅埋深8.8m超大采高工作面冒顶机理及防治技术研究

为解决浅埋深8.8m超大采高综采面冒顶问题,实现特厚煤层综采面安全高效开采。以浅埋深8.8m超大采高12403综采面为研究对象,结合工作面地质条件与工作面参数,分析了工作面顶板冒落、煤壁片帮机理并以此制定了工作面煤壁加固、单向割煤采煤工艺、重型支架架缝、倒架、载头及咬架处理、刮板输送机内矸石快速处理及超大跨度梁端距假顶铺设等多项治理冒顶的关键技术。提出了做好地质资料分析、加强矿压预测预报、优化工作面设计、加强工程质量控制、提高员工技能水平及制定冒顶应急预案等多项预防冒顶的关键举措,为类似条件浅埋深超大采高综采面围岩控制、冒顶治理及预防提供了技术支撑。     

浅埋煤层开采覆岩裂隙发育规律的数值模拟

煤层开采引起的覆岩变形移动,造成顶板水突入井下,严重威胁煤矿生产安全。以榆阳矿区某矿一工作面为背景,基于离散单元数值模拟软件UDEC2D,模拟了浅埋煤层开采时上覆岩体中的位移、应力和裂隙的演化规律。研究表明:随着工作面的推进,采空区中部的裂隙部分被压实,裂隙主要富集于开切眼和工作面附近的上覆岩层中,并与裂隙带顶部的裂隙分布区构成了一个类梯形形状区域;工作面推进至140m时,裂隙发育到最大高度94.5m。研究成果为水下安全开采提供了依据。     

采动影响下工作面覆岩渗透率变化研究

为了优化瓦斯抽采系统的布置参数,提升瓦斯抽采效果,通过对基于工作面上覆岩层位移规律的瓦斯渗透运移路径及其富集区的空间位置进行研究,构建了采煤工作面覆岩沉陷的三维预计模型,分析了工作面覆岩的移动与变形规律,并引入“总应变”概念对工作面覆岩的裂隙发育情况进行了描述,进而建立了“总应变”与孔隙率、渗透率之间的关系,分析了采动渗透率在覆岩最终沉陷状态下和工作面采动过程中的变化规律。研究结果表明：覆岩高渗透率变化区位于煤层上方59~67 m,这一区域内瓦斯运移最为活跃,采动条件下高浓度瓦斯会在此大量聚积,形成高位环形瓦斯富集区。建立的采煤工作面上覆岩层开采沉陷预计模型,能够为高效抽采煤层瓦斯提供重要的理论指导。     

煤炭地下气化过程中温度-应力耦合作用下燃空区覆岩裂隙演化规律

进行了高温下泥岩和砂岩的热物理性质实验和单轴压缩实验，获得了不同温度下岩石比热容、导热系数、弹性模量和单轴抗压强度等基本物理力学参数。基于热力学与弹性力学理论，建立了考虑岩石损伤演化的温度-应力耦合作用控制方程，并以某煤炭地下气化现场的工程地质条件为背景，对温度-应力耦合条件下燃空区覆岩温度场和裂隙场的演化规律进行了数值模拟研究。最后，采用现场钻孔观测试验法对燃空区覆岩断裂带发育高度进行了探测。现场探测结果与数值模拟结果基本吻合，证明了数值计算模型及预测结果的合理性。     

不整合地层下煤层开采覆岩裂隙场发育特征

以宁夏石嘴山矿西区3号煤层开采为工程背景,采用相似模型试验、数值模拟计算,研究深部不整合覆岩下煤层开采所引起的裂隙发育特征,并对两种方法分别得到的裂隙带形态进行对比分析。由于煤系地层与上覆地层不整合,开采扰动后应力重分布及覆岩裂隙发育具有其特殊性。研究发现：煤层开采过程中,采空区周围出现＂应力拱＂;地层不整合面的存在阻...     

Breaking and mining-induced stress evolution of overlying strata in the working face of a steeply dipping coal seam

The breaking features and stress distribution of overlying strata in a steeply dipping coal seam (SDCS) differ significantly from those in a near-horizontal one...     

浅埋深大采高松软围岩综采面覆岩运动特征

针对浅埋深、大采高、松软围岩回采条件,对工作面回采期间上覆岩层的运动参数进行现场观测,分析覆岩运动的阶段性和运动特征;得出在工作面后方约26.8~360m覆岩运动比较活跃,组合岩层之间的离层也大多集中在该区域范围内形成。     

深部条采工作面上覆岩层下沉系数影响因素关系

为探讨深部条采工作面上覆岩层下沉系数与开采深度、采、留煤柱宽度及开采深度与开采厚度之间的关系,指导三下压煤回采,文中建立了以中兴煤业为原型的数值模拟模型,并设计采深为800m、900m、1000m、1100m四种模型,建立了采留宽度为80m、100m、120m、140m几个模型,并根据模拟结果拟合出相应方程,为深部三下压煤回采提供依据。     

综采工作面覆岩应力分布及运移规律分析

分析了综采工作面覆岩应力分布及运移规律,主要研究了不同工作面推进距离下上部覆岩的应力分布及上覆岩层运移规律。研究得出:随着工作面推进,产生的集中应力逐渐向煤层底板和前方扩展,支承压力的峰值点位置先增加后逐渐稳定,工作面上覆岩层逐渐垮落,垂直位移和水平位移逐渐增加,上覆岩层围岩运动的影响范围也逐渐增大。     

孤岛工作面覆岩运动规律及矿压显现研究

研究了同轩金海煤业有限公司孤岛工作面在竖向剖面以及和水平层面上的覆岩整体空间结构,说明孤岛工作面覆岩整体空间结构是动态演变且不稳定的,比普通采场覆岩空间结构影响范围大。分析了矿压显现规律,并绘制了频率分布直方图;分析了孤岛工作面液压支架的实际工作情况,对孤岛工作面矿压控制措施的制定提供一定的理论支撑,为类似地质赋存条件下的采煤工作面提供参考依据。     

浅埋深薄软基岩工作面覆岩运动规律研究

通过对位于东胜煤田中南部的李家壕煤矿2-2中煤层11208工作面进行UDEC数值模拟分析及现场矿压观测,研究了浅埋深薄软基岩工作面覆岩运动破断一般规律,得出了浅埋深薄软基岩工作面的来压规律,并指出工作面上覆基岩发生短砌体梁滑落失稳,来压步距较短,工作面受冲击载荷作用,周期来压强烈.     

浅埋深工作面矿压观测

本文通过在活鸡兔煤矿12205浅埋深工作面从初采到末采期间的矿压观测,结合工作面各种矿压显现特征,参照来压步距理论计算,确定了工作面初次来压步距和周期来压步距,掌握了工作面回采过程中顶板活动规律,为2-2煤层的顶板管理提供了依据。