松软厚煤层大采高仰采工作面煤壁片帮机理研究

针对松软厚煤层仰采工作面煤壁易于片帮的问题,为揭示松软厚煤层大倾角仰采工作面煤壁片帮机理,并提出有效防止煤壁片帮方法,采用解析方法分析了松软厚煤层大倾角仰采工作面煤壁片帮力学机制,并通过数值模拟方法研究了仰采角度和采高对煤壁片帮的影响。研究结果表明:随着煤层仰采角度增大,煤壁发生剪切破坏进而导致片帮概率增大,在一定地质条件下,煤层倾角超过10°后片帮变得十分严重;在仰采角度一定的条件下,随着采高增加,片帮深度增加,但合理采高有一临界值,超过临界采高时,煤壁内部的破坏深度会随着采高的增加而急剧增大。     

大采高工作面煤壁片帮机理与末采注浆加固技术研究

为实现大采高工作面回采过程中煤壁的稳定控制,采用理论分析、现场试验的方法,揭示了大采高工作面煤壁片帮机理,总结了不同煤壁片帮形式:压剪破坏式片帮、拉裂破坏式片帮、滑落破坏式片帮。基于此,开发了大采高工作面末采注浆加固技术,现场进行了工业性试验,保障了工作面末采和设备回撤期间煤壁完整性,实现了大采高工作面的高效回采。     

大采高煤壁片帮防治柔性加固机理与应用

针对大采高工作面煤壁片帮严重影响生产的实际,提出了煤壁片帮防治柔性加固技术。分析了煤壁变形特征和柔性加固机理,设计了柔性材料拉拔实验和柔性材料加固煤样强度实验,研究了不同直径棕绳煤样的变形和强度特征;构建了“棕绳-浆液-煤体”的本构模型,揭示了棕绳与煤壁协调变形机理。研究发现：煤壁具有逐渐暴露、无支护、大变形的特征,柔性支护材料棕绳具有延伸性好、抗拉强度和抗剪强度较高等特点,棕绳能够适应煤壁的大变形特征;“棕绳+注浆”这种新的煤壁柔性加固技术可以实现全长锚固,破坏的煤体在棕绳拉力作用下不滑落,煤壁稳定性得到提高。煤壁柔性加固技术效果显著,成本大幅降低,为煤壁片帮防治提供了新思路。     

注浆加固技术在大采高工作面片帮治理中的应用

文章以大采高3505综采工作面煤壁片帮治理为背景,通过片帮原因分析及现场观测得出了该工作面片帮特征范围广、强度强的结论,并已经影响到了工作面的安全生产,结合现场地质条件决定采用注浆加固技术来对片帮进行治理,并对注浆材料选择、钻孔布置、注浆工艺流程等进行详细阐述,实践证明,对3505工作面进行注浆加固后,周期来压及非周期来压期间,片帮现象均得到了有效的控制,因此充分证明了煤壁注浆可以有效防治工作面煤壁片帮。     

含软弱夹矸大采高工作面煤壁片帮控制技术

针对东曲矿含软弱夹矸大采高工作面过构造破碎带煤壁易片帮的问题,结合28808工作面具体条件,分析了工作面煤壁片帮的原因,提出采用高强度支架,保证支架初撑力,及时追机拉架护帮板,在构造破碎带采用工作面超前注浆加固和工作面注浆加固,增加煤岩体承载能力,使煤壁和支架共同作用承载顶板压力,达到控制煤壁片帮的目的。     

含硬夹矸大采高仰采综放面煤壁稳定性机理研究

为了分析含硬夹矸对大采高仰采综放面煤壁稳定性的影响,采用理论分析与现场监测相结合的方法,建立了煤壁片帮的力学模型。通过控制变量法,依次变化顶板压力、夹矸层赋存高度以及仰采角度,控制其余变量不变,依据煤壁破坏的安全余量判别准则,观察变量变化对煤壁破坏的影响。结果表明:硬夹矸给上部煤层提供了向上的支撑力以及横向的摩擦力,上部煤壁失稳时,煤层沿着硬夹矸层面产生滑移破坏;安全余量与顶板压力和夹矸层赋存高度呈负的线性变化,安全余量与仰采角度呈三角函数余弦曲线变化,仰采角度越大,煤壁安全余量越小。     

无机注浆加固控制大采高煤壁片帮问题探讨

煤壁片帮现象已成为影响大采高工作面生产的主要因素,提出了通过无机注浆加固技术控制大采高煤壁片帮的方案。通过实验室试验研发了1种可注性强、凝结速度可调、早期强度高、黏结性强等特点的无机注浆加固材料;采用理论分析及现场实测等多种研究方法确定了注浆压力、浆液扩散半径等参数。由现场工业性试验效果可知:注浆后围岩内部致密,并且注浆材料能够很好的和破碎围岩黏结,围岩的抗变形能力明显增强,煤体与浆体之间的黏结力得到提高,注浆效果显著。煤壁片帮平均深度减少到0.4~0.5 m,有效的控制了煤壁片帮。     

大采高工作面破碎围岩注浆加固技术

大采高工作面煤壁片帮顶板漏冒采用传统在支架上架设木垛的方法很难处理,也存在极大的安全隐患,煤壁及顶板注浆加固是解决这种问题的一种很好的方法,文章结合现场实测和运用FLAC3D数值模拟分析软件分析了煤壁注浆前后煤壁片帮破碎情况及支承应力的变化,分析煤壁片帮机理和注浆前后的效果,得出了注浆前后支承压力分布规律,为大采高安全开采提供了技术指导。     

大采高仰采面煤壁片帮机理及加固技术研究

针对经坊煤业3-602大采高仰采工作面煤壁片帮问题,分析了煤壁片帮机理,确定片帮形式为拉裂破坏和剪切破坏;分析了采高和仰采角度对工作面顶板结构的影响,并确定了两巷超前注浆、工作面煤壁注浆两种不同加固方案及其具体技术参数,大大提高了煤壁及顶板稳定性,保证了工作面的安全开采.     

大采高工作面三角区注浆加固技术的应用

为有效解决大采高工作面三角区在强采动影响下引起的煤壁破碎、片帮等问题,分析了大采高工作面三角区在双采动影响下的破坏规律,采用深浅孔交替注浆加固技术控制三角区,选择合理的钻孔参数、注浆材料。结果表明:注浆加固技术提高煤体的整体性,煤壁片帮率降低了82%以上,保证了工作面安全高效开采。     

中厚煤层大采高回采工艺探讨

以 2 35 10工作面大采高回采工艺为例 ,系统地阐述该工作面的设计、生产技术措施及经济效益     

边角煤工作面煤壁片帮机理分析及注浆加固技术

以显德汪矿二采区1223工作面为工程背景,针对不规则边角煤工作面大角度调采期间,出现的煤岩体破碎较严重且在仰采时出现煤壁片帮等问题进行了分析,针对性地提出了采用高分子加固材料进行注浆加固的方式,阐述了高分子加固材料的注浆加固原理,设计出注浆加固方案并进行应用。回采实践表明,采用高分子加固材料进行注浆加固后,工作面片帮和冒顶得到有效控制,实现工作面正常回采。     

厚煤层大采高工作面无煤柱开采技术研究及应用

为提高晋煤集团长平煤业Ⅲ4303大采高工作面采出率,采用无煤柱开采技术,通过实验室试验、理论分析与工业性试验相结合的研究方法,对大采高工作面无煤柱开采技术进行研究,根据柔模混凝土力学性能试验结果知柔模混凝土的强度高于普通混凝土强度,标准养护28d时抗压强度为38.3MPa,结合Ⅲ4303大采高工作面的具体情况,确定巷内采用“锚网索+波纹钢带”联合支护,巷旁C30柔模混凝土宽度为1.5m,并采用理论分析验证巷旁充填体的承载能力。通过工程实践表明：无煤柱开采技术实施后,Ⅲ4305工作面回风巷顶底板及两帮的最大移近量分别为220mm和240mm,保障了巷道围岩的稳定|带来的煤柱效益为1.02亿元,提高了矿井的生产效益。     

大采高综采工作面煤壁稳定性及控制研究

为研究大采高工作面煤壁片帮问题及其控制方法,以甘肃某煤矿大采高综采工作面条件为研究背景,采用数值模拟和力学分析相结合的研究方法,开展大采高煤壁应力、位移分布特征和煤壁片帮控制研究。由数值模拟结果可知煤壁应力集中系数为2.14,煤壁最大位移位于煤壁上部区域,距离底板3.5～4.2 m,确定煤壁片帮高度2.1 m,约0.33倍的采高。通过建立煤壁梯形滑块力学模型,分析煤壁失稳极限平衡时的受力状态,计算得到煤壁护帮强度不小于0.365 MPa。研究成果可为该矿井及相似条件矿井控制煤壁片帮提供理论指导。     

特厚煤层大采高综放开采机采高度的确定与影响

为了确定大采高综放开采合理的机采高度,基于理论分析与数值模拟计算方法,研究了不同机采高度对支架工作阻力、顶煤冒放规律、煤壁稳定性的影响。研究结果表明：大采高综放开采机采高度的确定应充分考虑采放比、煤壁稳定性、矿压显现、顶煤采出率及设备投资等。支架所需支护强度、顶煤采出率、煤壁片帮程度与机采高度成正相关性,但并不是简单的线性关系。由于受顶煤赋存条件及采出率等因素影响,相同采高大采高综放开采煤壁片帮几率要高于大采高综采。大采高综放开采是煤炭开采技术的新突破,是实现特厚煤层安全高效开采的有效途径。     

巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采覆岩破坏高度研究

为了确定巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采条件下覆岩破坏特征,以老虎台矿55003工作面为对象,采用数值计算、微震监测和瞬变电磁探测方法对区域分层综放开采过程中覆岩破坏高度进行分析,确定了采出厚度与覆岩破坏高度的关系。研究表明,抚顺矿区巨厚煤层软弱覆岩条件下覆岩破坏高度与采出厚度呈线性正相关,覆岩破坏高度为采出厚度的8.4倍。巨厚煤层软弱覆岩的破坏高度比坚硬覆岩综放开采要小。覆岩破坏主要受到油页岩和绿色页岩组成的岩层结构的制约,同时受到F7-1断层和F7断层的影响。     

特厚煤层大采高综放开采支架外载的理论研究

从理论上分析认为,特厚煤层综放开采直接顶、老顶范围明显加大;从能否对支架产生变形压力角度将顶板岩层分为“无变形压力岩层”和“有变形压力岩层”,并给出了综放支架所受外载的解析计算式,依此分析了特厚煤层大采高综放开采因采厚加大,“有变形压力岩层”的范围将明显加大,从而导致矿压显现异常强烈的原因.     

硬煤工作面煤壁破坏与防治机理

高强度、大采高开采条件下,硬煤煤壁破坏的频率及程度逐渐严重,为提高该类工作面煤壁稳定性,实现安全、高效开采,采用室内试验、理论分析及现场实测综合手段对硬煤煤壁破坏形式、发生机理及影响因素进行分析。软煤、硬煤在单轴压缩条件下分别表现为静态、动力破坏,泊松比不同是煤体出现不同破坏形态的内在原因,三轴抗压试验表明围压可有效改变硬煤破坏的静-动转化;将煤壁、顶板及支架组成的平衡系统抽象出2种边界条件,根据煤体弹模、泊松比及边界条件的不同提出压剪、拉剪及拉裂3种煤壁破坏形式,硬煤多发生后2种破坏形式;推导出拉剪、拉裂型破坏的发生判据,得到拉剪型破坏起裂角、拉裂型破坏深度的确定方法及影响因素;拉剪型破坏对各影响因素的敏感度依次为黏聚力、顶板压力、支架阻力、抗拉强度,采高、护帮板压力及护帮高度对煤壁稳定性的影响不明显,拉裂型破坏对各影响因素的敏感度依次为抗拉强度、采高、顶板压力、支架阻力和控顶距等。     

大采高厚煤层采场覆岩结构与运动分析

覆岩结构及运移特征受工作面采出空间影响较大,其对工作面围岩矿压显现程度起主要控制作用。以某煤矿2-106大采高综采工作面采高对上覆岩层结构及运动特征影响的问题为背景,采用数值计算和现场实测相结合的方法,对不同采高时的覆岩结构及其运动特征进行了研究,得到了工作面覆岩运动特征、冒落带高度及离层量受采高变化影响的规律。结果表明:随着采高增大,上覆岩层运动更加剧烈,采动影响范围增大,冒落带高度非线性上升,煤壁片帮的趋势增加,裂隙带的高度、离层最大值增加。研究结果在现场实测中得到了验证。     

超大采高工作面液压支架与围岩耦合作用关系

针对金鸡滩煤矿坚硬厚煤层赋存条件,提出了8.2 m超大采高一次采全厚开采方法,分析了超大采高工作面液压支架与围岩的强度、刚度、稳定性耦合关系及控制方法,研制了ZY21000/38/82D型超大采高液压支架及新结构。基于液压支架与围岩耦合作用关系,采用理论分析与数值模拟方法研究了超大采高液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制法;通过建立脆性坚硬厚煤层煤壁片帮的“拉裂-滑移”力学模型,得出了控制煤壁片帮发生滑移失稳的液压支架临界护帮力;分析了销轴铰接间隙对超大采高液压支架稳定性的影响及控制方法。通过创新研制大缸径抗冲击双伸缩立柱、三级协动护帮装置等新结构,保证了超大采高液压支架与围岩系统的稳定性控制。