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曹家滩煤矿10 m超大采高工作面采场围岩控制技术 被引量：1
1
作者 王锐 徐刚 +11 位作者 康红普 张震 雷亚军 冯彦军 马英 黄志增 刘前进 刘晓刚 蔺星宇 马镕山 赵振 李正杰 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1935-1950,共16页
曹家滩煤矿10 m超大采高开采一次开采高度及开采强度为世界首创,采场围岩的有效控制为工作面能否安全高效开采的关键。在分析煤层赋存条件及已采工作面矿压显现特征的基础上,结合工作面超大开采空间、超高煤壁的特点,明确了10 m超大采... 曹家滩煤矿10 m超大采高开采一次开采高度及开采强度为世界首创,采场围岩的有效控制为工作面能否安全高效开采的关键。在分析煤层赋存条件及已采工作面矿压显现特征的基础上,结合工作面超大开采空间、超高煤壁的特点,明确了10 m超大采高开采围岩控制难点,建立了超大采高采场“叠合拱-梁”结构模型,提出了“主动支撑防护+区域卸压弱化+全方位监测预警”三位一体围岩控制策略,验证了10 m超大采高开采围岩控制效果。研究表明:多层厚硬顶板的赋存特征致使工作面矿压显现异常强烈,初采期间大面积悬顶,正常开采期间长悬顶顶板煤壁前方断裂及架后弯曲下沉造成工作面强动载来压明显。超大采高采场“叠合拱-梁”结构力学模型计算结果及已采工作面矿压数据表明,超大采高开采所需支架支护强度将达到2 MPa以上,现有支护装备难以有效实现工作面围岩控制,降低来压步距、弱化来压动载、防止煤壁片帮及防止工作面压架是10 m超大采高采场围岩控制的关键;液压支架“双层伸缩梁+三级护帮”结构实现了对架前空顶及超高煤壁防护的独立运行,解决了原有分体式护帮煤壁防护不全面的问题,高初撑力高工作阻力液压支架明显降低了工作面煤壁片帮冒顶概率,有效缓解了来压期间顶板下沉量;井下深孔5.0 m^(3)/min大流量定向压裂弱化技术实现了多层厚硬顶板弱化,有效降低了工作面来压强度,控制了来压期间煤壁片帮量及顶板大幅度下沉,防止工作面压架;全方位监测预警有效保障了工作面开采期间支架支撑效率,实现了顶板破断的实时跟踪及强矿压的实时分析;超大采高工作面初采期间大面积悬顶及小型飓风问题得以解决,初次来压步距为49.35 m,来压持续距离为5.75 m,支架立柱安全阀开启比例为24.81%,周期来压期间矿压显现程度得到了明显缓解,液压支架立柱平均下缩量均值由0.48 m降至0.32 m,降幅达33.3%,最大下缩量由1.88 m降至1.44 m,降幅达23.4%,工作面周期来压平均动载系数大于1.5的占比由39.6%降至14%,工作面正常生产期间煤壁片帮处于可控范围内,煤壁片帮量集中于0.2~0.5 m。该研究成果对超大采高开采围岩控制具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 10 m超大采高 矿压显现 水力压裂 围岩控制 灾害防治
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10 m超大采高液压支架关键结构及其承载特性
2
作者 韩会军 雷亚军 +2 位作者 张金虎 韩存地 曾明胜 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1993-2004,共12页
针对10 m超大采高综采工作面围岩控制需求,研发了ZYA29000/45/100D两柱掩护式超大采高液压支架。阐述了超大采高采场围岩垮落及矿压显现特点,总结了10 m超大采高工作面注重顶板、煤壁防护及承受强动载的支护需求;在此基础上研发了10 m... 针对10 m超大采高综采工作面围岩控制需求,研发了ZYA29000/45/100D两柱掩护式超大采高液压支架。阐述了超大采高采场围岩垮落及矿压显现特点,总结了10 m超大采高工作面注重顶板、煤壁防护及承受强动载的支护需求;在此基础上研发了10 m超大采高液压支架,给出液压支架结构关键参数,配套双层伸缩梁+三级协动护帮、?630 mm大缸径抗冲击立柱等创新结构,具备断面全防护、结构抗冲击、架体自稳定等技术特点;以结构稳定性为切入点,在分析工作面倾角及采高对支架稳定性影响的基础上,研究了液压支架对不同工作面倾角及采高的适应性,分析得出支架横向临界倾倒角度为12°,适应采高7~10 m,液压支架在正常工作区域内,其理论支护效率并不会有较大变化,而掩护梁受载是超大采高液压支架与小采高支架的最大区别;针对两柱掩护式支架承载特点,分析了不同支架参数下顶梁力平衡承载区域及其迁移特性,两柱式掩护式支架力平衡区主要集中于立柱部位,立柱与顶梁铰接点位置的变化对力平衡区影响显著,平衡千斤顶参数的变化对力平衡区的影响有限;分析了不同型式护帮结构的煤壁防护性能,阐明双层伸缩梁+三级协动护帮结构在防护力度、防护面积等方面具有明显的优势;通过分析支架在增阻状态下的等效刚度,建立了液压支架动载力学仿真模型,通过模拟试验方法研究了其在“给定变形”工作状态下承受动态载荷的响应过程,得出顶梁承受动载主要通过立柱传递、掩护梁承受动载主要通过四连杆机构进行传递的特点;分析了支架在曹家滩煤矿122104工作面的使用情况,说明ZYA29000/45/100D对10 m超大采高工作面有较好的适应性,且满足工作面超大采高围岩控制需求。 展开更多
关键词 超大采高 液压支架 围岩控制 工作面支护 支护技术及装备
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厚硬岩层下大采高孤岛面煤柱宽度优化及控制技术研究
3
作者 张童 张宁波 +3 位作者 李廷 刘起源 陈宝宝 吴东园 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期103-114,共12页
大采高孤岛面煤柱留设的合理尺寸确定是影响煤炭回采率与安全回采的关键因素之一,以黄岩汇矿15115大采高孤岛面为研究对象,运用理论计算与数值模拟方法,构建了厚硬岩挠曲-煤体协同压缩与硬岩悬臂附加应力耦合作用的煤柱叠加承载模型,确... 大采高孤岛面煤柱留设的合理尺寸确定是影响煤炭回采率与安全回采的关键因素之一,以黄岩汇矿15115大采高孤岛面为研究对象,运用理论计算与数值模拟方法,构建了厚硬岩挠曲-煤体协同压缩与硬岩悬臂附加应力耦合作用的煤柱叠加承载模型,确定了合理柱宽。主要结论如下:煤柱帮荷载主要由厚硬岩层挠曲与煤体自重压缩变形效应决定,而采空区侧荷载来源于悬臂岩层附加应力。煤柱荷载与极限承载力在其宽度上变化呈反向趋势,得到了煤柱最小宽度9.4 m,确定了等效断裂角对降低煤柱荷载强度的作用敏感点为82°。模拟中随煤柱宽度增加,煤柱塑性破坏范围占比与煤体扩容程度降低,中部应力集中程度趋于稳定,整体承载性能增强,综合考虑宽度设置为10.0 m。现场表明,巷道两侧实施压裂后,岩层裂缝贯通弱化了厚硬岩层的完整性。煤柱保留了中部2.0 m弹性区,顶底板及两帮变形量均控制在520 mm内,有效实现了孤岛面安全护巷。 展开更多
关键词 大采高 孤岛工作面 硬岩层 煤柱宽度 岩-煤柱压缩 协同变形 压裂卸压
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采动力学与岩层控制关键理论及工程应用 被引量：25
4
作者 宋振骐 文志杰 +2 位作者 蒋宇静 蒋金泉 石永奎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期16-35,共20页
研究岩体采动力学响应和岩层控制技术对促进煤炭安全高效开采、保障能源稳定供给具有重要意义,是实现煤炭资源科学开采的理论基础。矿山岩体灾害(围岩变形、冲击地压等)频发,其形成-演化-发生全过程与采动力演化分布、岩层运动、开采扰... 研究岩体采动力学响应和岩层控制技术对促进煤炭安全高效开采、保障能源稳定供给具有重要意义,是实现煤炭资源科学开采的理论基础。矿山岩体灾害(围岩变形、冲击地压等)频发,其形成-演化-发生全过程与采动力演化分布、岩层运动、开采扰动和能量演化密切相关。基于实用矿山压力控制理论,提出并阐述了采场岩层控制进展与控制准则,建立了定量分析的力学模型和设计方法,发展了针对性的岩体灾害控制技术,并创新研制了配套试验研究装备。采动力学与岩层控制理论将岩层控制分为采场岩层控制和巷道围岩控制;提出控制或利用采动岩层运动改变致灾条件,给出“给定变形”和“限定变形”准则;调控“3S”因素准则(围岩应力环境、围岩结构属性、围岩支护结构)改变围岩自稳能力。以岩体灾害控制为目标,提出了以“应力主控”为核心的释能主控技术;建立了岩体灾害控制大小原理和弱面判据(安全系数K、冲击危险性系数U);研发了采场矿压机械模拟试验系统、采动力试验系统和蠕变及动力扰动冲击加载试验系统,实现了实验室尺度还原采动力作用下岩体变形-破裂-运动过程,为研究采动力作用下岩体力学响应提供了试验装备;分别从采场岩层控制、地质软岩巷道控制、工程软岩巷道控制及冲击地压控制4个方向进行了工程案例研究,相关研究成果在工程应用中得到了验证。 展开更多
关键词 采动力学 岩层控制 岩体灾害 “3S”因素 弱面判据 试验系统研发
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综放工作面围岩控制与智能化放煤技术现状及展望 被引量：4
5
作者 庞义辉 关书方 +2 位作者 姜志刚 白云 李鹏 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第9期20-27,共8页
分析了厚及特厚煤层智能化综放工作面围岩控制技术与智能化放顶煤技术发展现状及存在的问题,从巷道围岩高效支护、工作面超前支护、坚硬特厚顶煤冒放性、液压支架位姿监测及智能化放顶煤5个方面提出了工程实际需求。针对综放工作面实现... 分析了厚及特厚煤层智能化综放工作面围岩控制技术与智能化放顶煤技术发展现状及存在的问题,从巷道围岩高效支护、工作面超前支护、坚硬特厚顶煤冒放性、液压支架位姿监测及智能化放顶煤5个方面提出了工程实际需求。针对综放工作面实现安全、高效、智能化开采存在的技术难题与工程需求,对综放工作面围岩控制技术、智能化放煤技术进行了研究:构建了坚硬特厚煤层顶煤悬臂梁力学模型,研发了提高顶煤冒放性及放出率关键技术,实现了坚硬特厚煤层超大采高综放开采;研发了单元式超前液压支架顶梁可旋转自复位装置,实现了液压支架顶梁根据巷道顶板倾斜角度自动旋转支护,有效提高了单元式超前液压支架对巷道顶底板的适应性;提出了采用巷道支护液压支架替代传统锚网支护结构的思路,具有支护效率高、成本低、节省工作面超前支护等优点;开发了基于立柱与尾梁千斤顶行程的综放液压支架支护姿态监测装置与算法,提高了液压支架支护姿态解算效率与精度;提出了基于透明地质模型、煤量监测装置与煤矸识别装置融合的智能放煤控制方法,可有效解决多夹矸层特厚顶煤智能化放煤技术难题。提出智能地质保障技术、机器视觉精准测量与智能感知技术、综放工作面设备智能精准自适应控制技术、综放工作面数字孪生技术等是智能化综放开采技术与装备的发展趋势。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 综放工作面 围岩控制 智能化放煤
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两次采动影响下小煤柱巷道切顶卸压围岩控制技术 被引量：20
6
作者 李汉璞 张百胜 +2 位作者 郭俊庆 杨依卓 崔俊彪 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第2期90-97,共8页
为解决多次采动影响下留小煤柱巷道矿压显现剧烈、围岩变形量大的问题,提出了“切顶卸压+顶、帮锚索补强”联合控制技术。以贾家沟煤矿10115运输巷为工程背景,分析了切顶卸压位置、高度与巷道围岩垂直应力分布的关系,给出切顶卸压关键参... 为解决多次采动影响下留小煤柱巷道矿压显现剧烈、围岩变形量大的问题,提出了“切顶卸压+顶、帮锚索补强”联合控制技术。以贾家沟煤矿10115运输巷为工程背景,分析了切顶卸压位置、高度与巷道围岩垂直应力分布的关系,给出切顶卸压关键参数,并研究了留小煤柱巷道在切顶卸压后受两次采动影响下的矿压显现规律。结果表明:切顶卸压后,煤柱上的应力峰值随切顶深度的增加呈指数降低;10115运输巷在邻近工作面一次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出无变形、缓慢变形、快速变形和围岩稳定的变化规律,本工作面二次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出明显变形和剧烈变形的规律;巷道围岩在受二次采动影响时变形更加剧烈,巷道变形量为一次采动时的3.0~7.5倍。 展开更多
关键词 切顶卸压 小煤柱 矿压显现 二次采动 综放工作面 围岩控制
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超高与超长工作面高效综采关键技术及装备发展现状与展望 被引量：11
7
作者 李明忠 赵文革 +8 位作者 闫汝瑜 王家臣 雷亚军 杨征 韩会军 张金虎 冯彦军 张德生 黄志增 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期199-209,共11页
煤炭作为我国经济发展的重要能源支撑,未来一段时间内,其在能源消费中仍将保持主导地位,随着相关技术装备的不断发展,我国部分矿井已实现单井单面产量突破千万吨,煤炭资源安全高效开发是我国未来科技发展的重要方向。依托国家重点研发... 煤炭作为我国经济发展的重要能源支撑,未来一段时间内,其在能源消费中仍将保持主导地位,随着相关技术装备的不断发展,我国部分矿井已实现单井单面产量突破千万吨,煤炭资源安全高效开发是我国未来科技发展的重要方向。依托国家重点研发计划项目“煤矿超高与超长工作面高效综采关键技术及装备”,以超高与超长工作面高效开采为核心,介绍了国内外超高与超长高效综采工作面的岩层控制理论、技术与综采装备发展现状,围绕“超大开采空间全覆岩三维动态破断规律与超高煤壁失稳破坏机理”“超大开采空间强矿压覆岩结构改造及其应力调控机理”“多重动载作用下超高与超长综采装备群动态响应及高效智能协同作业机制”三大科学问题,开展“超大开采空间全覆岩破断运移机理及围岩协同控制理论”“超大开采空间强矿压区域压裂卸压技术与装备”“超高与超长工作面智能开采成套装备”“超高与超长工作面装备群智能协同控制技术与装备”“超高与超长工作面高效综采工程示范”5项技术攻关。实践表明,我国部分超高与超长采煤工作面已形成成套技术及装备体系,为我国地质条件较为简单的厚煤层及中厚煤层矿区煤炭资源的安全、高效、绿色开采提供了可靠保障。指出了我国超高与超长高效综采工作面理论技术与装备及其控制的发展方向。 展开更多
关键词 超大采高工作面 超长工作面 矿山压力与岩层控制 水力压裂 智能开采成套装备
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基于非线性弹性地基梁的地下矿山充填开采覆岩移动规律研究 被引量：5
8
作者 何祥锐 邱贤阳 +4 位作者 史秀志 李小元 支伟 刘军 王远来 《黄金科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期640-653,共14页
为了研究地下金属矿充填开采覆岩移动规律,以盘龙铅锌矿采场作为研究对象,建立非线性弹性地基梁力学模型,开展了不同采场结构参数、顶板厚度、原岩应力及充填体配比对于覆岩移动的影响研究。研究发现5个因素对于覆岩移动的影响从强到弱... 为了研究地下金属矿充填开采覆岩移动规律,以盘龙铅锌矿采场作为研究对象,建立非线性弹性地基梁力学模型,开展了不同采场结构参数、顶板厚度、原岩应力及充填体配比对于覆岩移动的影响研究。研究发现5个因素对于覆岩移动的影响从强到弱依次为充填体配比、采场结构参数、顶板厚度、原岩应力,提高充填体配比是控制覆岩位移的关键。通过采用Flac3D数值模拟方法计算不同充填体配比下覆岩移动值,将数值模拟分析结果与力学理论计算结果进行对比,二者差异率在3%~9%之间,从而验证了力学模型计算结果的可靠性。基于研究结果,提出地下矿山充填开采覆岩沉降控制技术,并将其应用于工业试验。研究成果可为类似矿山进行岩层控制提供借鉴。 展开更多
关键词 非线性弹性地基梁 数值模拟 岩层移动控制 充填开采 覆岩移动规律 位移监测
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坚硬顶板切顶卸压技术对巷道围岩变形规律影响 被引量：15
9
作者 赵常辛 李晓旭 +2 位作者 石蒙 冀瑞锋 张焱 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第1期147-154,共8页
针对特厚煤层坚硬顶板、宽煤柱条件下临空巷道面临的高围岩应力、大变形等问题,以老石旦煤矿16403综放工作面为工程研究背景,从宽煤柱顶板侧向破断结构角度对临空巷道大变形的影响因素进行了理论分析,采用数值模拟方法研究了对16402运... 针对特厚煤层坚硬顶板、宽煤柱条件下临空巷道面临的高围岩应力、大变形等问题,以老石旦煤矿16403综放工作面为工程研究背景,从宽煤柱顶板侧向破断结构角度对临空巷道大变形的影响因素进行了理论分析,采用数值模拟方法研究了对16402运输巷实施不同切顶卸压方案时,临近采空区的16403回风巷侧向顶板采动应力传递规律,并在现场施工水力压裂钻孔进行切顶卸压,实现临空巷道围岩变形控制。研究结果表明:“低位坚硬岩层悬臂梁+高位坚硬岩层砌体梁”破断结构是特厚煤层宽煤柱临空巷道大变形的主要原因,可采用切顶卸压技术破坏宽煤柱顶板侧向破断结构来控制临空巷道围岩大变形;切顶角变化可使关键块B长度发生改变,切顶角越大,则关键块B长度越小,临空侧顶板载荷向煤柱传递的程度越弱,临空巷道围岩承受的采动应力越小,切顶角为100°时临空巷道围岩垂直应力与变形量最小;在16402运输巷以切顶角100°施工水力压裂钻孔后,16403回风巷顶底板变形量较未实施切顶卸压的16402回风巷减小86.5%,两帮变形量减小87.1%,临空巷道围岩稳定性得到极大提高。 展开更多
关键词 综放工作面 留煤柱护巷 临空巷道 围岩变形控制 切顶卸压 水力压裂
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深部孤岛充填工作面沿空掘巷围岩偏应力演化与控制 被引量：4
10
作者 邢世坤 李辉 冯少华 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期39-47,共9页
目的 为解决深部孤岛充填工作面沿空掘巷围岩控制问题,方法 以邢东矿12216运料巷为背景,采用FLAC3D数值模拟软件,研究孤岛面临侧采空区在不同充填率条件下沿空掘巷围岩偏应力分布规律,模拟分析孤岛工作面充填开采时,工作面超前段围岩受... 目的 为解决深部孤岛充填工作面沿空掘巷围岩控制问题,方法 以邢东矿12216运料巷为背景,采用FLAC3D数值模拟软件,研究孤岛面临侧采空区在不同充填率条件下沿空掘巷围岩偏应力分布规律,模拟分析孤岛工作面充填开采时,工作面超前段围岩受动压影响时的偏应力演化特征。结果 结果表明:(1)孤岛工作面沿空掘巷巷道煤柱帮受临侧采空区充填效应影响较大,临侧采空区充填率增加使煤柱上偏应力峰值区呈椭圆形并逐步向采空区侧转移;(2)孤岛充填工作面沿空掘巷顶底板偏应力场形成一个朝向采空区侧的弧形低值带;(3)孤岛充填动压扰动时期,最大偏应力区位于实体煤一侧,距工作面前方8 m左右,距巷道4.3 m左右,峰值可达34 MPa。结论 结合数值模拟分析结果,提出采用“高强度锚杆+大直径高延伸率锚索”协同支护方式,现场工程实践表明,该支护方式沿空巷道围岩控制效果良好。 展开更多
关键词 充填开采 沿空掘巷 偏应力 围岩控制 孤岛工作面
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大采高工作面覆岩运动与煤壁片帮规律 被引量：2
11
作者 何吉清 李猛 +1 位作者 安博超 胡皓宇 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期135-142,共8页
为探究大采高工作面顶板运动规律及煤壁破坏机理,建立3种不同采高的UDEC数值模型,分析采高和支架护帮板位置对顶板垮落步距、形态及煤壁破坏深度的影响,建立煤壁滑移破坏力学模型。研究结果表明:初次来压步距受采高的影响较小,均为45 m... 为探究大采高工作面顶板运动规律及煤壁破坏机理,建立3种不同采高的UDEC数值模型,分析采高和支架护帮板位置对顶板垮落步距、形态及煤壁破坏深度的影响,建立煤壁滑移破坏力学模型。研究结果表明:初次来压步距受采高的影响较小,均为45 m,周期来压步距随着采高的增大而减小;大采高工作面由于垮落矸石无法充满采空区,顶板易形成悬臂梁结构;采高增大会增大煤壁片帮的风险。计算得出了大采高工作面煤壁能承受的最大顶板压力,给出了煤壁滑移破坏判据。通过建立不同护帮板位置的数值模型,确定了8.8 m大采高工作面的护帮板最佳支护位置。提出了增加护帮板水平推力和支护面积的煤壁控制方法,现场应用该方法使煤壁稳定性得到了有效提升。 展开更多
关键词 大采高 覆岩运动 煤壁片帮 煤壁控制
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迎采动宽煤柱承载特性及矿压显现规律研究 被引量：4
12
作者 宗保东 陈立虎 《煤炭工程》 北大核心 2024年第4期1-7,共7页
单翼开采矿井为解决采掘接替紧张的问题,常会出现迎采对掘的情况,而迎采动掘巷期间,矿压显现规律和煤柱宽度的确定是巷道掘进及安全回采的关键。以炭窑坪煤业100303运输巷迎采掘巷期间为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方... 单翼开采矿井为解决采掘接替紧张的问题,常会出现迎采对掘的情况,而迎采动掘巷期间,矿压显现规律和煤柱宽度的确定是巷道掘进及安全回采的关键。以炭窑坪煤业100303运输巷迎采掘巷期间为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,对煤柱的合理宽度及迎采期间的矿压显现规律进行研究分析。主要结论有:通过理论计算,煤柱在受到掘进扰动和工作面采动的双重影响下,确保煤柱不完全发生塑形破坏且存在弹性核的宽度至少为30 m。数值模拟发现,掘进迎头至相遇位置前方20~30 m时,围岩变形开始增大,煤柱帮和回采帮变形量均超过0.5 m。当掘进至采空区后方一定距离后,围岩因同时受掘进扰动与采空区侧向支承应力的叠加影响,变形增幅加快,煤柱帮变形严重,最大变形量超1 m。提出100303运输巷掘进距100302综采工作面70 m时,停止掘进,在迎采扰动范围内,优化支护参数,提高煤柱承载能力。现场监测表明,巷道顶底板和两帮均变形较小均在可控范围内,有效控制了迎采动工作面掘巷的围岩变形。 展开更多
关键词 迎采对掘 煤柱宽度 矿压显现 数值模拟 围岩控制
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大采高工作面回撤通道破碎顶板注浆改性控制技术研究 被引量：4
13
作者 席义苗 司建锋 +2 位作者 常毛毛 乔懿麟 李昊城 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期284-289,共6页
为解决强采动大断面回撤通道破碎顶板稳定控制难题,以小保当一号煤矿112203工作面回撤通道为工程背景,综合采用现场调研、数值计算和工业性试验的方法,分析了初始渗透系数、注浆压力、注浆时间对注浆浆液扩散半径的影响规律,确定了11220... 为解决强采动大断面回撤通道破碎顶板稳定控制难题,以小保当一号煤矿112203工作面回撤通道为工程背景,综合采用现场调研、数值计算和工业性试验的方法,分析了初始渗透系数、注浆压力、注浆时间对注浆浆液扩散半径的影响规律,确定了112203工作面回撤通道注浆改性关键参数:注浆材料选择煤矿加固煤岩体用硅酸盐改性聚氨酯材料、注浆压力15 MPa、注浆时间20~30 min,给出了包括工作面端头、回风顺槽和主回撤通道三部分的分区域注浆改性技术方案。现场监测结果表明:注浆改性后各区域顶板完整性较好、未发生冒顶,112203主回撤通道顶板下沉得到有效控制。 展开更多
关键词 大采高工作面 回撤通道 破碎顶板 注浆改性 围岩控制
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孤岛工作面回采巷道围岩破坏机理及差异化控制技术 被引量：1
14
作者 王鹏 王虎伟 +1 位作者 王帅 王鹏程 《金属矿山》 北大核心 2024年第12期96-105,共10页
针对孤岛工作面回采巷道围岩稳定性控制难题,以常村煤矿S5-18孤岛工作面轨道运输巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测的研究方法,获得采空区侧向轨道运输巷道围岩应力场分布规律,以及孤岛工作面开采前后巷道围岩塑性区形态... 针对孤岛工作面回采巷道围岩稳定性控制难题,以常村煤矿S5-18孤岛工作面轨道运输巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测的研究方法,获得采空区侧向轨道运输巷道围岩应力场分布规律,以及孤岛工作面开采前后巷道围岩塑性区形态和演化规律,以阐明巷道围岩破坏特征,揭示塑性区非对称扩展机理,并基于巷道围岩塑性区扩展特征提出分区差异化控制方案。结果表明:轨道运输巷受邻近采空区侧向支承压力扰动影响,围岩偏应力集中,塑性区非对称分布明显。采动影响下,轨道运输巷塑性区剧烈扩展范围约为工作面超前25 m,顶板、底板及煤柱帮塑性区扩展范围明显大于煤壁帮。偏应力大小使塑性区范围扩展,主应力角度偏转使塑性区扩展角度发生变化,偏应力大小及主应力角度共同作用致使塑性区扩展范围呈现明显的非对称扩展。根据巷道围岩塑性区分布特征,提出孤岛工作面回采巷道差异化控制方案及具体参数,并进行支护效果分析及工业验证。支护效果数值模拟分析显示,补强支护后巷道围岩承压能力增强,塑性区范围减小;工程现场巷道围岩变形量均小于250 mm,围岩控制效果良好,保证了孤岛工作面安全高效回采。 展开更多
关键词 孤岛工作面 回采巷道 围岩破坏 差异化控制
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我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望 被引量：411
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作者 康红普 徐刚 +6 位作者 王彪谋 吴拥政 姜鹏飞 潘俊锋 任怀伟 张玉军 庞义辉 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2019年第2期1-33,共33页
开采方法与装备及岩层控制技术是保证煤炭正常生产的核心技术。介绍了改革开放40 a来我国采煤方法与装备、岩层控制理论与技术、特殊采煤与矿区生态环境保护技术的发展历程。基于煤炭科学研究总院开采研究分院主持和参与的科研项目,总结... 开采方法与装备及岩层控制技术是保证煤炭正常生产的核心技术。介绍了改革开放40 a来我国采煤方法与装备、岩层控制理论与技术、特殊采煤与矿区生态环境保护技术的发展历程。基于煤炭科学研究总院开采研究分院主持和参与的科研项目,总结了40 a来煤炭开采与岩层控制技术取得的研究成果。包括薄及中厚煤层、厚煤层一次采全高综采技术与装备,厚及特厚煤层综采放顶煤开采技术与装备,及智能化开采技术与装备;采场覆岩运动与破断规律,岩层结构假说,液压支架与围压相互作用关系,及坚硬和破碎顶板控制技术;巷道锚杆支护理论与成套技术,破碎围岩注浆加固技术,及高应力、强采动巷道水力压裂卸压技术;冲击地压发生机理,冲击危险区域评价技术,冲击地压实时监测、预警及综合防治技术;开采沉陷理论,建(构)筑物下、近水体下、承压水上开采等特殊采煤技术,及矿区生态环境保护技术。40 a的研究与实践表明,我国煤矿已形成具有中国特色的煤炭开采与岩层控制成套技术体系,为煤矿安全、高效、绿色开采提供了可靠的技术保障。最后,提出了煤炭开采与岩层控制技术的发展方向与建议。 展开更多
关键词 煤矿 采煤方法 装备 岩层控制 冲击地压 特殊采煤
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煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术 被引量：256
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作者 康红普 姜鹏飞 +8 位作者 黄炳香 管学茂 王志根 吴拥政 高富强 杨建威 程利兴 郑仰发 李建忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期845-864,共20页
针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软... 针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面,揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念,采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律,阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料,研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备,形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数,并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明,巷道围岩协同控制技术应用后,巷道变形量降低50%以上,锚杆、锚索破断率降低90%,工作面采动应力明显减小,有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后,对下一步的研究工作进行了展望。 展开更多
关键词 煤矿巷道 千米深井 强采动 围岩协同控制 锚杆支护 注浆改性 水力压裂卸压
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煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术构想 被引量：224
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作者 康红普 王国法 +7 位作者 姜鹏飞 王家臣 张农 靖洪文 黄炳香 杨宝贵 管学茂 王志根 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1789-1800,共12页
深地资源开发是我国未来科技发展的重要方向。在分析煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术现状和问题的基础上,围绕安全、高效开采这一主题,综合考虑巷道和采煤工作面相互影响,以合理加大工作面长度,实现生产集约化,降低掘进率、提高煤... 深地资源开发是我国未来科技发展的重要方向。在分析煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术现状和问题的基础上,围绕安全、高效开采这一主题,综合考虑巷道和采煤工作面相互影响,以合理加大工作面长度,实现生产集约化,降低掘进率、提高煤炭回收率为思路,提出要解决的关键科学问题与技术构想。关键科学问题有4个:千米深井巷道围岩大变形机理;巷道围岩支护―改性―卸压协同控制原理;350 m超长工作面应力与覆岩结构演化机理;超长工作面多信息融合智能开采模式,为千米深井围岩控制及智能开采提供理论基础。针对千米深井巷道围岩高应力、强采动的特点,提出巷道支护―改性―卸压"三位一体"协同控制技术,实现高预应力、高强度、高冲击韧性锚杆主动支护,高压劈裂注浆主动改性及水力压裂主动卸压的"三主动"协同作用,解决千米深井巷道围岩控制难题。针对千米深井超长工作面开采过程中覆岩分区破断、矿压动态迁移的特点,以围岩控制为核心,研发液压支架抗冲击技术,开发超长工作面多信息融合的液压支架自适应群组协同控制技术与装备,并系统集成采煤机等其他工作面设备,最终形成千米深井超长工作面智能开采成套技术体系,为深部煤炭资源安全、高效、高回收率开采提供理论与技术保障。 展开更多
关键词 千米深井 围岩控制 支护—改性—卸压 超长工作面 智能开采 液压支架 群组协同控制
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超长大采高综采工作面过大落差断层技术及应用 被引量：33
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作者 杨科 王志根 +2 位作者 华心祝 朱若军 李志华 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第6期89-93,116,共6页
为了确保超长大采高工作面顺利过大落差正断层,采用相似材料模拟和数值模拟试验,分析了大落差正断层及不同采高、不同工作面长度条件下综采工作面围岩力学特征。试验结果分析表明,大落差断层的存在是影响工作面顶板下沉不连续、支承压... 为了确保超长大采高工作面顺利过大落差正断层,采用相似材料模拟和数值模拟试验,分析了大落差正断层及不同采高、不同工作面长度条件下综采工作面围岩力学特征。试验结果分析表明,大落差断层的存在是影响工作面顶板下沉不连续、支承压力演化不均匀的主要因素,而工作面采高和长度的增加对支承压力分布的影响小于对顶板下沉的影响,工作面顶板最大下沉量与采高呈指数关系、与工作面长呈对数关系。提出了整体从上盘留顶破底调斜推进、局部辅助爆破破顶过F18断层的方法与技术方案,采用具有良好控顶护帮功能的ZZ13000-27/60液压支架,采取超高段巷道提前接顶、破碎区注浆加固等技术措施,实现了超长大采高综采面安全、快速过大落差断层,工程应用效果良好。 展开更多
关键词 大落差断层 俯斜综采 大采高 超长工作面 矿压控制
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采动覆岩中复合关键层的断裂跨距计算 被引量：44
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作者 茅献彪 缪协兴 钱鸣高 《岩土力学》 EI CAS CSCD 1999年第2期1-4,共4页
基于采动覆岩中的关键层理论，深入分析了相邻坚硬岩层所产生的复合效应。
关键词 采动覆岩 采场来压 复合关键层 断裂跨距
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三面采空综放采场“C”型覆岩空间结构及其矿压控制 被引量：17
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作者 侯玮 姜福兴 +2 位作者 王存文 冯增强 王道宗 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期310-314,共5页
通过理论和实践研究,提出了三面采空综放采场"C"型覆岩空间结构运动的矿压显现规律和相关矿压控制技术.此类采场矿压控制的理论基础是采场"C"型覆岩空间结构运动及其与采动应力场的关系;其工程问题是工作面巷道和... 通过理论和实践研究,提出了三面采空综放采场"C"型覆岩空间结构运动的矿压显现规律和相关矿压控制技术.此类采场矿压控制的理论基础是采场"C"型覆岩空间结构运动及其与采动应力场的关系;其工程问题是工作面巷道和切眼围岩矿压加剧造成的灾害形式及其控制技术和因坚硬岩层断裂引起的冲击地压的可能性预测和防治技术.通过兖州煤业股份有限公司南屯煤矿的工程实例,系统介绍了矿压灾害监测技术和控制方法.结果表明,文中提出的对岩层结构的认识和采取的监测控制技术是正确的,可以在条件相似的矿区推广应用. 展开更多
关键词 综放开采 覆岩空间结构 冲击地压 矿压监测
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