硬煤工作面煤壁破坏与防治机理 被引量：50

1

作者 王家臣 王兆会 孔德中 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2243-2250,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 煤样实验 破坏形态 煤壁 破坏机理 控制原则

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含夹矸厚煤层大采高仰采煤壁破坏机理与注浆加固技术 被引量：45

2

作者 王家臣 杨印朝 +1 位作者 孔德中 潘卫东 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2014年第6期831-837,共7页

详细分析了煤壁破坏的一般机理,结合邢台东庞矿2612大采高工作面实际,总结了煤壁破坏的主要形式,建立了大采高仰采工作面含有夹矸煤层煤壁破坏的力学模型,得出了顶板压力、夹矸厚度、仰采角度、煤体内聚力等对煤壁稳定性有较大影响,其... 详细分析了煤壁破坏的一般机理,结合邢台东庞矿2612大采高工作面实际,总结了煤壁破坏的主要形式,建立了大采高仰采工作面含有夹矸煤层煤壁破坏的力学模型,得出了顶板压力、夹矸厚度、仰采角度、煤体内聚力等对煤壁稳定性有较大影响,其中缓解煤壁的顶板压力是防止煤壁破坏的最有效措施。通过理论分析、UDEC数值模拟等研究了夹矸煤层煤壁注浆加固的合理钻孔位置和参数,得出最佳的布孔位置是注浆孔要和煤壁破坏的起坏点位置一致。同时介绍了2612大采高工作面实际的煤壁注浆工艺和实施效果。 展开更多

关键词 大采高 仰斜开采 煤壁破坏 注浆加固

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复杂结构薄煤层工作面煤壁破坏规律及应用 被引量：15

3

作者 蒋金泉 代进 +1 位作者 李洪 曲华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1912-1916,共5页

含结核及夹矸薄煤层综采设备研制及开采工艺设计需依据矿山压力规律。采用理论分析、数值模拟、井下实测等方法，研究了薄煤层支承压力与煤壁破坏规律、支架阻力与煤壁破坏的关系，提出了利用矿山压力作用的合理截深与支护强度。研究表... 含结核及夹矸薄煤层综采设备研制及开采工艺设计需依据矿山压力规律。采用理论分析、数值模拟、井下实测等方法，研究了薄煤层支承压力与煤壁破坏规律、支架阻力与煤壁破坏的关系，提出了利用矿山压力作用的合理截深与支护强度。研究表明：薄煤层工作面煤壁非弹性区宽度小，支承压力峰值位置距煤壁近，煤壁破坏深度仅0．5-0．6m；深度0．6m处的煤体抗压入强度是0．2m处1．5倍；利用矿山压力降低截割难度的小截深为0．4～0．6m；支架阻力对煤壁破坏深度有明显影响，利用矿山压力破煤的合理工作阻力为2600kN。通过应用实现了结核及夹矸的有效截割或剥落。 展开更多

关键词 薄煤层 煤壁破坏 结核 截深 支架阻力

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大采高综采工作面煤壁破坏影响因素数值模拟分析 被引量：12

4

作者 殷瑞斌 康天合 +1 位作者 李超 汪李龙 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第4期218-222,共5页

针对工作面煤壁片帮影响大采高综采开采技术效益发挥的问题,以红庆河煤矿3-1煤层赋存条件为研究背景,通过设计正交试验方案,运用FLAC3D数值软件进行模拟,基于Drucker-Prager准则计算了工作面煤壁的破坏系数,综合分析了影响工作面煤壁破... 针对工作面煤壁片帮影响大采高综采开采技术效益发挥的问题,以红庆河煤矿3-1煤层赋存条件为研究背景,通过设计正交试验方案,运用FLAC3D数值软件进行模拟,基于Drucker-Prager准则计算了工作面煤壁的破坏系数,综合分析了影响工作面煤壁破坏的5个因素。结果表明,埋深、支架合力作用点到煤壁距离、采高和工作面长度越大,煤壁破坏程度越高,而液压支架初撑力越大,煤壁破坏程度越低;煤壁破坏影响因素的主次排序为:埋深>支架合力作用点到煤壁的距离>支架初撑力>采高>工作面长度;给出了3-1煤层开采的合理工艺参数:采高6.2 m,工作面长度225 m,支架合力到煤壁的距离2 m,支架初撑力12000 kN。 展开更多

关键词 大采高综采 煤壁片帮 正交试验 参数优选

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复合顶板松软煤层巷道破坏机理及高预应力支护技术 被引量：11

5

作者 路之浩 冯国瑞 丁国利 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2014年第4期92-95,共4页

针对崇升煤矿采区巷道顶板为复合顶板,两帮强度低,传统棚式支护难以控制围岩变形量大这一问题,基于实验室力学性能测试及巷道围岩控制理论,采用理论分析及数值模拟计算的方法,对复合顶板松软煤层巷道的破坏机理及高性能预应力支护体系... 针对崇升煤矿采区巷道顶板为复合顶板,两帮强度低,传统棚式支护难以控制围岩变形量大这一问题,基于实验室力学性能测试及巷道围岩控制理论,采用理论分析及数值模拟计算的方法,对复合顶板松软煤层巷道的破坏机理及高性能预应力支护体系进行了研究,得出了巷道围岩连锁失稳、破坏机理及其相关解决技术。现场工业性试验表明,采用高性能预应力支护技术后,顶板下沉量为43 mm,两帮移近量为115 mm,离层量控制在33 mm以内,效果良好,得出高性能预应力锚杆支护可以较好控制复合顶板松软煤层巷道的围岩变形,提高巷道的整体稳定性。 展开更多

关键词 复合顶板 松软煤帮 破坏机理 数值计算 高性能预应力 锚杆支护

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煤壁柔性加固工艺参数优化试验研究 被引量：7

6

作者 杨胜利 杨毅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2622-2631,共10页

近年来,工作面煤壁柔性加固技术的提出丰富了煤壁破坏防治技术理论。为了进一步揭示煤壁柔性加固技术中柔性棕绳的作用机制,明确浆液和柔性棕绳的耦合关系,降低柔性加固技术的技术成本和应用难度,通过物理实验、理论分析、设备开发、工... 近年来,工作面煤壁柔性加固技术的提出丰富了煤壁破坏防治技术理论。为了进一步揭示煤壁柔性加固技术中柔性棕绳的作用机制,明确浆液和柔性棕绳的耦合关系,降低柔性加固技术的技术成本和应用难度,通过物理实验、理论分析、设备开发、工程应用等研究手段,优化了煤壁柔性加固工艺。通过三维相似模拟实验,对比研究了煤壁无加固、煤壁注浆加固和煤壁柔性加固条件下煤壁的破坏特征,从宏观上揭示了煤壁柔性加固机理和柔性棕绳作用机制;将钻孔直径与柔性棕绳直径的比值定义为孔径比,通过“柔性棕绳、浆液、煤体”拉拔试验,研究了孔径比、浆液类型对柔性加固效果的影响,从而确定了浆液和柔性棕绳的数量耦合关系,开发了低成本的柔性加固注浆材料;通过设备开发,研制了半环形注浆管。研究表明:煤壁采用柔性加固可有效提高煤体的整体性并减小煤壁破坏深度;当孔径比介于1.6~1.9时,煤壁柔性加固效果最佳,且越接近1.9,柔性加固效果越好;采用“超细水泥、矿粉、水玻璃”混合材料作为柔性加固注浆材料,矿粉添加量不超过30%,水玻璃的添加量不超过10%,可降低柔性加固技术应用成本;研制的半环形注浆管可有效减小所需钻孔直径,降低技术应用难度;最后通过在瑞隆煤矿仰斜开采工作面应用煤壁柔性加固技术,有效的缓解了煤壁破坏的发生,提高了煤壁的稳定性。本文通过一系列实验研究,系统的优化了煤壁柔性加固工艺,为煤壁柔性加固技术的科学应用提供了借鉴。 展开更多

关键词 煤壁破坏 柔性加固 孔径比 注浆材料

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含矸煤层煤壁稳定性夹矸厚度效应研究

7

作者 李国盛 李振华 +2 位作者 杜锋 王文强 徐杰 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期183-191,共9页

为了解夹矸厚度对含矸煤层煤壁稳定性的影响,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,推导出夹矸层剪切破坏力学模型,进而建立含矸煤层煤壁稳定性数值模型,分析不同夹矸厚度下的煤壁前方水平位移、垂直应力的空间分布特征。结果表明:煤壁... 为了解夹矸厚度对含矸煤层煤壁稳定性的影响,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,推导出夹矸层剪切破坏力学模型,进而建立含矸煤层煤壁稳定性数值模型,分析不同夹矸厚度下的煤壁前方水平位移、垂直应力的空间分布特征。结果表明:煤壁前方产生失稳影响区主要位于夹矸层周围,形成以夹矸层为中心的凸出区域;夹矸厚度较小时,夹矸层呈现出多块体联合破坏形态,而夹矸厚度较大时,夹矸层出现单块体逐个破断现象;力学分析得知:夹矸层破坏面发生剪切破坏的危险系数随着夹矸厚度的增大而逐渐减小,数值模拟结果与理论分析一致。 展开更多

关键词 含矸煤层 煤壁稳定性 夹矸厚度 危险系数 剪切破坏

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复杂条件下回采工作面煤壁失稳机理与控制技术研究 被引量：2

8

作者 张钊 《煤矿现代化》 2019年第6期58-60,共3页

为有效控制8102工作面回采期间的煤壁片帮现象,对煤壁失稳机理进行了理论分析,通过UDEC数值模拟软件对不同角度的支撑力分布特征进行模拟,并根据超前支承压力的影响范围、支架的初撑力强度以及工作面的片帮情况,对加固方案进行具体设计... 为有效控制8102工作面回采期间的煤壁片帮现象,对煤壁失稳机理进行了理论分析,通过UDEC数值模拟软件对不同角度的支撑力分布特征进行模拟,并根据超前支承压力的影响范围、支架的初撑力强度以及工作面的片帮情况,对加固方案进行具体设计后实施。结果表明:煤壁稳定性控制方案使回采期间煤壁的破坏得到了有效的控制,提高了工作面煤壁的稳定性。 展开更多

关键词 煤壁片帮 超前支承压力 破坏形式

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基于数值模拟的大采高工作面煤壁片帮机理研究 被引量：1

9

作者 杨文忠 《山西冶金》 CAS 2018年第6期65-66,97,共3页

针对8105大采高综放工作面的煤壁片帮控制问题,充分利用文献检索、现场调研、理论分析、数值模拟等工具,分析了煤壁顶部三角煤块剪切破坏的发展过程及影响因素,使用UDEC数值模拟软件对机采高度对煤壁片帮的影响情况进行模拟研究,对保持... 针对8105大采高综放工作面的煤壁片帮控制问题,充分利用文献检索、现场调研、理论分析、数值模拟等工具,分析了煤壁顶部三角煤块剪切破坏的发展过程及影响因素,使用UDEC数值模拟软件对机采高度对煤壁片帮的影响情况进行模拟研究,对保持煤壁稳定性及采场支架—围岩系统管理提出合理化建议,保障了8105大采高综放工作面的高产高效生产。 展开更多

关键词 大采高综放 煤壁片帮 剪切破坏 数值模拟 围岩控制

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大采高工作面煤壁片帮模拟实验平台研制与教学实践

10

作者 王兆会 唐岳松 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2021年第1期117-121,共5页

研制了大采高工作面煤壁片帮物理模拟实验平台,为"矿山压力与岩层控制"课程的实践教学提供了设备支撑。实验平台包括物理模型、加载系统和数据采集系统三个模块,物理模型真实体现大采高工作面煤壁和液压支架承载特征,加载系... 研制了大采高工作面煤壁片帮物理模拟实验平台,为"矿山压力与岩层控制"课程的实践教学提供了设备支撑。实验平台包括物理模型、加载系统和数据采集系统三个模块,物理模型真实体现大采高工作面煤壁和液压支架承载特征,加载系统模拟岩层运动引发的顶板压力,数据采集系统实现煤壁横向、纵向位移的同步分析。学生全程参与煤壁片帮物理模拟实验的"模型搭建、载荷施加、数据采集、结果分析"环节,为学生直观展示了大采高工作面煤壁渐进破坏过程,有效促进了学生对煤壁片帮现象的认知和理解,启发了学生对煤壁片帮原因的思考。将科研设备成功应用于实践教学环节,促进了"学—研"结合,提升了教学效果。 展开更多

关键词 煤壁片帮 模拟实验 破坏模式 实践教学

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急倾斜煤层伪俯斜走向长壁工作面煤壁破坏机理 被引量：15

11

作者 杨胜利 赵斌 李良晖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期367-376,共10页

急倾斜煤层走向长壁工作面煤壁和底板容易发生破坏,严重影响工作面的正常推进。通过理论建模、底摩擦实验、数值计算等方法,研究了煤层顶板破断与冒落矸石滑动特征,揭示了不同煤层赋存和开采条件下煤壁破坏机理,并提出了防治煤壁破坏与... 急倾斜煤层走向长壁工作面煤壁和底板容易发生破坏,严重影响工作面的正常推进。通过理论建模、底摩擦实验、数值计算等方法,研究了煤层顶板破断与冒落矸石滑动特征,揭示了不同煤层赋存和开采条件下煤壁破坏机理,并提出了防治煤壁破坏与底板滑移的具体措施。研究发现:急倾斜煤层走向长壁工作面顶板冒落的矸石会对采空区形成不同程度的充填,自下而上依次为"密实充填段"、"不均匀充填段"、"非充填段"3段,而工作面中上部区域由于充填不充分,动压现象明显,容易造成严重的煤壁片帮和底板滑移现象,支架的工况随之也会变差,成为整个工作面围岩稳定性最脆弱的区域,严重影响到工作面的安全高效生产,是采场围岩控制的重点区域;工作面底板稳定性显著影响煤壁的稳定性,实际生产中发现,在煤层赋存和开采条件不同时,煤壁破坏一般会呈现出"塑性-流动"、"挤出-滑移"、"剪切-滑移"3种破坏模式;工作面采用伪俯斜布置不仅可以显著提高煤壁和底板的稳定性,也可以有效阻止液压支架倾倒和下滑,还可以避免工作面飞矸发生,配合整体推刮板输送机和"柔性加固煤壁"等技术可以实现急倾斜煤层走向长壁工作面安全高效开采,有效解决急倾斜煤层机械化开采所面临的一系列岩层控制难题。 展开更多

关键词 急倾斜煤层 走向长壁 煤壁破坏机理 伪俯斜工作面

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厚煤层疏水风化损伤规律及微爆破治理片帮技术

12

作者 郭靖 《矿业安全与环保》 北大核心 2023年第2期109-113,共5页

为解决朱仙庄煤矿富水厚煤层疏水风化后煤壁片帮严重问题,采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法,分析了疏水及风化作用下煤岩体损伤机制,研究了疏水厚煤层煤壁片帮发育过程、影响因素及控制机理,提出了微爆破治理片帮技术。研究表明... 为解决朱仙庄煤矿富水厚煤层疏水风化后煤壁片帮严重问题,采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法,分析了疏水及风化作用下煤岩体损伤机制,研究了疏水厚煤层煤壁片帮发育过程、影响因素及控制机理,提出了微爆破治理片帮技术。研究表明:疏水及持续通风条件下煤岩体发生物理化学作用,其强度、摩擦力和黏聚力降低,竖向裂隙等发育丰富;煤壁片帮受到疏水煤体内裂隙和残存导水通道、煤岩体应力、采动损伤、开采空间和停采时间等因素的影响;认为微爆破通过建立裂隙纵横网络结构、增强块体间黏聚力和摩擦力、改善煤壁应力环境等路径有效改善片帮发生,提出了具体工艺参数并应用在880工作面,有效实现对疏水厚煤层煤壁片帮的控制。 展开更多

关键词 富水厚煤层 疏水风化 片帮 损伤破坏 数值模拟 微爆破技术

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晶鑫煤业综放面煤壁片帮机理及控制技术 被引量：2

13

作者 张跃兵 《煤矿现代化》 2020年第6期28-30,共3页

为探究综放面煤壁片帮发生的机理及控制技术,文章以晶鑫煤业3217综放面为工程背景,分析了采场煤壁片帮的原因,提出了控制片帮的技术手段。研究表明:煤壁上方顶板压力、煤壁受水平支护力和煤体自身性质是影响煤壁片帮的主要因素,可以采... 为探究综放面煤壁片帮发生的机理及控制技术,文章以晶鑫煤业3217综放面为工程背景,分析了采场煤壁片帮的原因,提出了控制片帮的技术手段。研究表明:煤壁上方顶板压力、煤壁受水平支护力和煤体自身性质是影响煤壁片帮的主要因素,可以采取增大支架初撑力、加大工作面推进速度和煤壁补打木锚杆的措施进行控制,结果显示3217综放面片帮范围减少至35%,月产量提高了44%,保证了工作面安全高效经济开采。研究成果为相似条件下综放面煤壁片帮控制提供了借鉴。 展开更多

关键词 煤壁片帮 变形破坏 控制技术

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分析特殊地质条件下大倾角综采工作面煤壁破坏机理 被引量：1

14

作者 陈继杰 《山西化工》 2020年第1期97-99,共3页

结合实际案例对大倾角综采工作满煤壁破坏的产生原因,进行详细分析和阐述,并在了解现场地质条件下,从不同角度探究影响煤壁稳定性的因素,希望对从业人员相关工作的开展有所帮助,提高综采工作的安全性.

关键词 特殊地质 大倾角综采工作面 煤壁破坏机理

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