极近距离厚煤层房式采空区下综放开采覆岩破断失稳规律研究 被引量：19

1

作者 汪北方 刘春保 +2 位作者 梁冰 张鑫磊 张晶 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1180-1187,共8页

论文选取北祖煤矿9205工作面为研究对象,采用相似实验与理论分析相结合的研究方法构建极近距离厚煤层综放工作面开采房式采空区顶板结构模型,揭示极近距离厚煤层综放工作面开采房式采空区顶板破断失稳规律,并给出有效防控措施。研究结... 论文选取北祖煤矿9205工作面为研究对象,采用相似实验与理论分析相结合的研究方法构建极近距离厚煤层综放工作面开采房式采空区顶板结构模型,揭示极近距离厚煤层综放工作面开采房式采空区顶板破断失稳规律,并给出有效防控措施。研究结果表明:9205工作面开采房式采空区顶板临时挤压铰接拱形断裂岩块发生逆向回转,工作面侧断裂岩块沿断裂面滑落,滑动摩擦力及覆岩重量快速转移至工作面前方房式采空区煤柱与超前支承压力叠加,煤柱突然破坏诱发顶板沿其边缘大面积切落,矿压显现剧烈。其间,工作面开采房式采空区顶板周期垮落步距较实体煤顶板略小;顶板房式采空区分布越密集,底板卸压状态越明显;顶板房式采空区煤柱群比单一煤柱底板应力集中现象显著。由此,从加强支架初撑力、提高推进速度、控制放顶强度和改变开采高度等方面提出极近距离厚煤层房式采空区下综放工作面开采顶板破断失稳来压防控措施,较好地保障了工作面安全、高效回采,为我国煤炭资源整合矿井类似条件顶板控制提供了宝贵的参考依据。 展开更多

关键词 极近距离厚煤层 综放开采 房式采空区顶板 断裂岩块 强矿压显现

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强动压巷道大变形顶板弱化围岩控制技术 被引量：10

2

作者 代生福 《煤矿安全》 北大核心 2017年第11期92-95,共4页

麻家梁矿14202辅助运输巷在掘巷过程中,受相邻14201工作面坚硬顶板垮落强动压的影响,矿压显现剧烈、原巷道支护不能满足安全生产。针对14202辅助运输巷强动压大变形的特点,提出了超前顶板水压致裂卸压围岩控制技术,确定了水压致裂的致... 麻家梁矿14202辅助运输巷在掘巷过程中,受相邻14201工作面坚硬顶板垮落强动压的影响,矿压显现剧烈、原巷道支护不能满足安全生产。针对14202辅助运输巷强动压大变形的特点,提出了超前顶板水压致裂卸压围岩控制技术,确定了水压致裂的致裂层位及相应的钻孔施工参数,在水力压裂后通过观察观测孔液体流出量验证岩体压裂效果。试验结果表明,实施超前顶板水压致裂后,14202辅助运输巷两帮最大移近量约为0.6 m,平均移近量约为0.4 m,最大底鼓量约为1.5 m,平均底鼓量约为1 m,明显小于未实施水力致裂技术治理时动压巷道变形量(未实施水压致裂段巷道最大底鼓量为2.5 m,平均底鼓为1.9 m),有效地解决了强动压巷道的大变形问题。 展开更多

关键词 强动压 巷道大变形 水压致裂 围岩控制 矿压 巷道支护 底鼓

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坚硬顶板复合爆破定向造缝技术及工程应用 被引量：9

3

作者 于斌 邰阳 +3 位作者 李勇 匡铁军 张文阳 孟祥斌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期126-138,共13页

造缝切顶是改变坚硬岩层破断运移规律,进而控制采场强矿压的有效手段。为了实现定向、弱扰动、大间距的造缝切顶,开发了一种坚硬顶板复合爆破定向造缝技术。在系统性的介绍该技术关键设备——高能射孔枪的结构组成的基础上,分析了复合... 造缝切顶是改变坚硬岩层破断运移规律,进而控制采场强矿压的有效手段。为了实现定向、弱扰动、大间距的造缝切顶,开发了一种坚硬顶板复合爆破定向造缝技术。在系统性的介绍该技术关键设备——高能射孔枪的结构组成的基础上,分析了复合爆破定向造缝切顶的工艺流程;基于AUTODYN数值计算软件,阐明了基于聚能射流和高压劈裂的复合爆破定向成缝机制;采用LS-DYNA软件构建了聚能射流及高压劈裂数值模型,优化了射孔弹尺寸及助推剂用量;开展了坚硬顶板复合爆破定向造缝地面实验,揭示了相邻孔间裂缝扩展延伸特征,验证了射孔弹尺寸和助推剂用量的合理性;在塔山煤矿8311工作面进行了坚硬顶板复合爆破造缝切顶工业实验,监测了8311工作面推进过程中2312临空巷道煤柱不同深度的垂直应力峰值,得出如下结论:(1)复合爆破技术定向造缝机制是聚能射流冲击岩石侵彻面上形成的压力远大于岩石的强度,造成岩石发生破碎,形成定向孔道;二次爆燃产生的高压气体进入射孔孔道内,在“气楔”作用下沿着孔道形成连续平整的裂隙面。(2)在射孔弹口径为40 mm、助推剂为4片时,复合爆破定向造缝技术可以实现1.5 m钻孔间距下中粒砂岩层劈裂。(3)现场实测表明,在采用复合爆破定向造缝技术后临空巷道煤柱的垂直应力峰值平均降低31%,有效的控制了巷道矿压。 展开更多

关键词 坚硬顶板 复合爆破 造缝切顶 强矿压

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补连塔煤矿浅埋近距离煤层过上覆煤柱强矿压灾害防治机理及应用 被引量：8

4

作者 郑铁华 李金刚 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期71-80,共10页

随着补连塔煤矿开采深部不断增加,煤层开采已由1-2煤转向2-2煤开采,相邻煤层间距小、开采影响大,2-2煤开采过程中时常受到上覆1-2煤采空区遗留集中煤柱影响,来压时伴随强烈的动载现象,围岩变形大,以往2-2煤采面多次发生液压支架瞬时下缩... 随着补连塔煤矿开采深部不断增加,煤层开采已由1-2煤转向2-2煤开采,相邻煤层间距小、开采影响大,2-2煤开采过程中时常受到上覆1-2煤采空区遗留集中煤柱影响,来压时伴随强烈的动载现象,围岩变形大,以往2-2煤采面多次发生液压支架瞬时下缩,甚至造成支架压死、损毁等灾害,严重威胁着矿井安全高效生产。为此,补连塔煤矿以2-2煤层22408工作面为强矿压显现治理的试点采面,从理论分析角度揭示强矿压灾害发生机理,提出了采用水力压裂技术进行超前弱化治理思路,并使用数值计算探究了22408工作面在上覆集中煤柱治理前后的模拟效果,给出了采面超前支承压力变化规律及应力场、塑性区演化特征,最后通过水力压裂现场应用有效缓解了强矿压灾害的发生。结果表明,该技术对近距离煤层下行开采大采高工作面强矿压灾变治理效果显著,可有效消除强矿压隐患,提前预防工作面压架事故的发生,有利于提高补连塔煤矿安全效益和经济效益。 展开更多

关键词 大采高工作面 近距离煤层 强矿压 水力压裂技术

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浅埋近距离煤层过平行煤柱开采强矿压机理研究

5

作者 黄庆享 张谦 +2 位作者 贺雁鹏 陈苏社 王庆雄 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期1-12,共12页

为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析... 为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析了超前支承压力和支架载荷的转化规律,建立了“煤柱-间隔岩层台阶岩梁”耦合结构力学模型,得出了强矿压瞬间和顶板切落稳定后的支架载荷计算公式。研究结果表明:煤柱覆岩“倒梯形”结构的集中应力和载荷主要集中于煤柱后段,后段集中载荷是导致工作面过煤柱强矿压的根源;工作面进煤柱初期,煤柱应力表现为双峰;临近出煤柱时,应力集中为单峰,位于煤柱后段。工作面出煤柱4 m后,煤柱后区的超前支承应力系数达到峰值6.00,间隔层开始产生超前裂隙;出煤柱5 m时发生强矿压,煤柱应力下降43%。强矿压期间,煤柱应力传递至煤柱下7 m层位(间隔岩层关键层中部)下降了39%,表明顶板结构承担了相当大的载荷。基于间隔岩层台阶岩梁结构的理论计算,得出强矿压瞬间的支架载荷计算公式,按照煤柱平均应力计算得出支架载荷为22.9 MN/架,按照强矿压时刻煤柱后段应力计算得出支架载荷为24.1 MN/架;煤柱传递至支架的载荷仅为煤柱总载荷的12%~18%,仍超过现场支架额定工作阻力9.2 MN/架。因此,为防止压架,支架额定工作阻力需达到15 MN/架,或者对煤柱及间隔岩层结构进行处理,以保证安全开采。研究结果可为类似条件工作面过平行煤柱开采提供参考。 展开更多

关键词 浅埋近距离煤层 过煤柱开采 平行煤柱 动载传递 强矿压

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强矿压永久巷道支护失效分析与多层次耦合控制对策

6

作者 王俊超 《煤炭与化工》 CAS 2024年第10期6-11,共6页

针对永久巷道围岩变形量大、矿压显现强烈、锚杆(索)失效严重等问题,以代池坝煤矿+320 m西大巷为工程背景,分析了巷道支护失效机制,提出了以锚注技术为主的巷道围岩多层次耦合控制对策。研究表明:强矿压作用下,传统螺纹钢锚杆因锚固的... 针对永久巷道围岩变形量大、矿压显现强烈、锚杆(索)失效严重等问题,以代池坝煤矿+320 m西大巷为工程背景,分析了巷道支护失效机制,提出了以锚注技术为主的巷道围岩多层次耦合控制对策。研究表明:强矿压作用下,传统螺纹钢锚杆因锚固的滑移失效、锚杆尾部螺纹处断裂失效及支护体护表失效而造成的锚空失效,从而导致锚固失效。针对以上失效形式,提出了围岩注浆加固、使用废旧钢丝绳将锚杆组合、卸压槽卸压等手段,形成了多层次锚喷注浆联合加固技术。工程应用效果表明,多层次锚喷注浆联合加固技术对强矿压巷道围岩具有较好的控制效果。 展开更多

关键词 强矿压 锚固失效 注浆 多层次 联合加固 围岩控制

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西部鄂尔多斯矿区强矿压显现及顶板运动规律 被引量：4

7

作者 高学鹏 于凤海 +3 位作者 任强 张闯 张远志 罗波远 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期191-197,共7页

矿山压力显现研究对于围岩控制与动力灾害防治必不可少。为研究西部鄂尔多斯矿区矿压显现及顶板运动规律,基于红庆梁矿现场调研,分析了强矿压显现演化规律及其原因,建立了"软岩基本顶+砾岩关键层"的覆岩结构及相应的计算模型... 矿山压力显现研究对于围岩控制与动力灾害防治必不可少。为研究西部鄂尔多斯矿区矿压显现及顶板运动规律,基于红庆梁矿现场调研,分析了强矿压显现演化规律及其原因,建立了"软岩基本顶+砾岩关键层"的覆岩结构及相应的计算模型。基于采空区矸石压缩变形理论,确定了下部垮落岩体对砾岩层的支承荷载参数并推导了砾岩层破断步距表达式。研究结果表明:受上覆硬厚砾岩层运动影响,300~340 m推采范围为工作面强矿压显现区域,支架大面积泄液与煤壁大面积片帮为强矿压主要显现形式,最大片帮深度达1.5 m。采空区垮落岩体对砾岩层有一定的支承作用,影响砾岩层的弯曲下沉及其破断步距,在此条件下的砾岩层运动过程可分为3个阶段,分别为未触矸阶段、持续弯曲下沉阶段、砾岩层破断阶段。模型计算的砾岩层破断步距为306.9 m,现场验证为320m。上述研究可为相似地质条件下的超前支护设计和矿压显现控制提供参考。 展开更多

关键词 强矿压 顶板下沉 矸石压缩 弱胶结岩层 岩层运动

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近距离煤层群同采工作面合理错距研究及应用

8

作者 李健光 张翰文 冯川川 《晋控科学技术》 2024年第6期12-15,共4页

为解决近距离煤层群同采工作面强矿压显现的问题,以山西灵石华苑煤业有限公司9104工作面、10104工作面为工程背景,基于土力学相关理论建立合理错距分析模型,确定工作面压外式布置合理错距为25.86m。现场试验表明10104工作面巷道变形显... 为解决近距离煤层群同采工作面强矿压显现的问题,以山西灵石华苑煤业有限公司9104工作面、10104工作面为工程背景,基于土力学相关理论建立合理错距分析模型,确定工作面压外式布置合理错距为25.86m。现场试验表明10104工作面巷道变形显著降低,巷道底鼓量小于250mm,煤柱帮移近量小于200mm,为类似条件工作面布置提供技术借鉴。 展开更多

关键词 近距离煤层群 同采工作面 合理错距 强矿压

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综采回收采区残留煤柱的冲击地压防治技术研究 被引量：2

9

作者 夏洪春 李伟 《内蒙古煤炭经济》 2014年第2期183-185,共3页

针对大同"强冲击地压"条件下回收采区煤柱危险程度高、难度大的特点,经过理论[1-4]研究,对同家梁矿311采区回煤柱工作面进行了钻屑法监测[5],根据钻屑监测结果找出了冲击地压可能发生的关键部位,并采取了有效的爆破卸压的解... 针对大同"强冲击地压"条件下回收采区煤柱危险程度高、难度大的特点,经过理论[1-4]研究,对同家梁矿311采区回煤柱工作面进行了钻屑法监测[5],根据钻屑监测结果找出了冲击地压可能发生的关键部位,并采取了有效的爆破卸压的解危手段,达到了利用综采技术进行采区煤柱回收的目的。 展开更多

关键词 残留煤柱 大同两硬条件 强冲击地压 爆破卸压

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一种强地压条件下极厚大矿体充填法开采研究 被引量：1

10

作者 王舒哲 赵东波 刘国强 《矿业工程》 CAS 2022年第2期30-32,共3页

在国内矿山逐渐转入深部矿体开采的背景下,面对深井开采“三高一扰动”的复杂环境,提出了一种强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法。该方法回采顺序合理,有良好的作业条件和环境,有利于地压管理;生产能力大、效率高、采切... 在国内矿山逐渐转入深部矿体开采的背景下,面对深井开采“三高一扰动”的复杂环境,提出了一种强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法。该方法回采顺序合理,有良好的作业条件和环境,有利于地压管理;生产能力大、效率高、采切比小、贫化损失率低,能够有效地减少采场侧壁及顶板暴露面积,防止采场侧壁或顶板冒落;同时该方法适用于大型回采设备,可以充分发挥矿山规模效益。 展开更多

关键词 强地压 厚大矿体 充填法开采

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神东矿区矿井强矿压影响因素分析及其防治措施应用

11

作者 李川 白永亭 《中国煤炭》 2022年第S01期105-110,共6页

通过对国能神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿42204综放工作面复杂地质条件下强矿压的成因和影响因素规律进行分析,采取了全面推广使用大阻力支架、使用高强度锚索、多种卸压措施、多样化的监测手段及个体防护措施等综合技术管理措施... 通过对国能神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿42204综放工作面复杂地质条件下强矿压的成因和影响因素规律进行分析,采取了全面推广使用大阻力支架、使用高强度锚索、多种卸压措施、多样化的监测手段及个体防护措施等综合技术管理措施和防治手段,解决了在强矿压条件下安全回采的难题。 展开更多

关键词 强矿压 地质因素 开采技术 应力监测 神东矿区

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特厚煤层综采强矿压防治技术的实践

12

作者 王立文 《能源与节能》 2021年第11期194-195,199,共3页

随着矿井开拓延伸,受开采深度、煤岩物理力学性质、顶板岩层结构、构造应力、区段煤柱、巷道留设底煤、工作面见方、开切眼外错布置等因素的影响,回采工作面强矿压显现逐步凸显,工作面风巷顶板下沉、底板鼓起和两帮收敛变形严重。以关... 随着矿井开拓延伸,受开采深度、煤岩物理力学性质、顶板岩层结构、构造应力、区段煤柱、巷道留设底煤、工作面见方、开切眼外错布置等因素的影响,回采工作面强矿压显现逐步凸显,工作面风巷顶板下沉、底板鼓起和两帮收敛变形严重。以关岭山煤业13204工作面为例,对强矿压产生的原因进行分析,通过数值模拟等手段制定了强矿压治理措施,应用效果理想。 展开更多

关键词 底鼓 卸压 强矿压 防治技术

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沟谷地形对浅埋煤层开采矿压显现的影响机理 被引量：66

13

作者 许家林 朱卫兵 +1 位作者 王晓振 张志强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期179-185,共7页

针对神东矿区活鸡兔井工作面过沟谷地形时发生的动载矿压问题,通过现场实测、理论分析与模拟实验,就沟谷地形对浅埋煤层开采动载矿压显现的影响机理进行了深入研究。结果表明:浅埋煤层开采工作面过沟谷地形上坡段时易发生端面切顶、冒... 针对神东矿区活鸡兔井工作面过沟谷地形时发生的动载矿压问题,通过现场实测、理论分析与模拟实验,就沟谷地形对浅埋煤层开采动载矿压显现的影响机理进行了深入研究。结果表明:浅埋煤层开采工作面过沟谷地形上坡段时易发生端面切顶、冒顶和支架活柱急剧下缩的动载矿压。由于覆岩主关键层在沟谷段受侵蚀影响而缺失,过上坡段时主关键层破断块体缺少侧向水平挤压力作用,不易形成稳定的"砌体梁"结构而滑落失稳,使得作用在下部单一关键层结构上的载荷明显增大而产生滑落失稳,从而引起工作面的动载矿压。若沟谷地形中主关键层未缺失,则浅埋煤层工作面过沟谷地形上坡段时一般不易产生动载矿压。该研究结果指导了活鸡兔井21305,21306工作面过沟谷地形动载矿压灾害的防治实践。 展开更多

关键词 沟谷地形 浅埋煤层 动载矿压 岩层移动 关键层

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厚基岩采场弱胶结岩层动力溃砂机制研究现状与展望 被引量：13

14

作者 董书宁 柳昭星 王皓 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期274-285,共12页

我国西部矿区黄陇、宁东两大煤炭基地发生的采场顶板溃水溃砂与强矿压显现叠加灾害是一种厚基岩采场顶板弱胶结岩层动力溃砂灾害。该灾害类型在表象、物源和动力源上均不同于以往浅埋、近松散层采场的非动力溃水溃砂灾害,是一种新型的... 我国西部矿区黄陇、宁东两大煤炭基地发生的采场顶板溃水溃砂与强矿压显现叠加灾害是一种厚基岩采场顶板弱胶结岩层动力溃砂灾害。该灾害类型在表象、物源和动力源上均不同于以往浅埋、近松散层采场的非动力溃水溃砂灾害,是一种新型的采场顶板灾害。由于该类型灾害突发性强、破坏性大、冲击力大,对安全生产带来严重威胁,致使如何有效防控灾害的再次发生成为许多矿区亟待解决的难题。目前揭示灾害形成的内在机制、探明其中蕴藏的科学问题是建立灾害防控技术体系的基础和关键。通过挖掘灾害形成的表象、物源和动力源特征,分析事故矿区覆岩结构、地层条件及相关研究现状,研究得到硬岩下方支承压力和基本顶载荷分布对弱胶结地层劣化的响应规律、硬岩破断作用下劣化弱胶结地层溃涌的动力形成机制和通道演化规律等2个关键科学问题是揭示灾害形成机制的瓶颈。因此,关于灾害形成机制研究形成了弱胶结地层遇水劣化对影响因素的反馈特征及响应关系、上硬岩层和基本顶受力条件随弱胶结地层劣化的变化规律、劣化弱胶结地层溃涌动力机制和增量载荷作用下通道演化规律等3个主要研究内容,并且提出了从根本上改变灾害发生客观条件的硬岩超前预裂和弱胶结地层注浆改性的综合主动防控技术思路。研究成果将为采场顶板溃水溃砂和强矿压显现并发灾害构建防控技术体系提供借鉴,保障西部煤田大规模安全开发。 展开更多

关键词 厚基岩采场 弱胶结岩层 动力溃砂 强矿压显现 硬岩破断失稳

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综采工作面过沟谷地貌的覆岩结构演化规律及协同控制 被引量：2

15

作者 郭靖 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第1期75-79,共5页

为解决中西部地区沟谷地貌条件下厚煤层综采强矿压灾害问题,采用理论分析和数值模拟方法,研究沟谷地貌条件下开采覆岩结构特征和时空演化规律,建立沟谷地貌条件下回采工作面支架承载力学模型,得到支架载荷并进行支架合理选型,提出了协... 为解决中西部地区沟谷地貌条件下厚煤层综采强矿压灾害问题,采用理论分析和数值模拟方法,研究沟谷地貌条件下开采覆岩结构特征和时空演化规律,建立沟谷地貌条件下回采工作面支架承载力学模型,得到支架载荷并进行支架合理选型,提出了协同控制措施。研究结果表明:工作面进、出沟谷过程中,破断块体临空侧在上坡段缺少水平应力,无法形成稳定铰接结构,极易发生滑落失稳和整体下沉,失稳后全部载荷作用于工作面支架,是强矿压事故发生的根本原因。提出支架工作阻力和支架架型优选,以及对动载易发区域超前预警、加强临时支护的协同控制措施,现场实测发现ZY12000/28/64D型液压支架工作状态良好,能够较好地适应沟谷地貌条件下煤炭的安全生产要求。 展开更多

关键词 沟谷地貌 强矿压显现机理 综采工作面 顶板结构演化 协同控制措施

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