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基于分区支承力学模型的综放工作面顶板矿压演化与压架预测
被引量：
16
1
作者
徐刚
张春会
+3 位作者
蔺星宇
迟国铭
范志忠
于永江
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期3622-3633,共12页
为预测综放工作面压架灾害,在综放顶板分区支承力学模型基础上,提出了综放工作面大采厚顶板矿压演化计算方法和支架压架判据,编制了相应的计算程序,分析了综放工作面顶板矿压演化规律,研究结果表明:①综放工作面顶板矿压演化包括4个阶段...
为预测综放工作面压架灾害,在综放顶板分区支承力学模型基础上,提出了综放工作面大采厚顶板矿压演化计算方法和支架压架判据,编制了相应的计算程序,分析了综放工作面顶板矿压演化规律,研究结果表明:①综放工作面顶板矿压演化包括4个阶段,分别为缓慢增阻阶段、顶板断裂阶段、快速增阻阶段和失稳阶段。②缓慢增阻阶段顶板沉降量小,支架增阻量小,顶板来压不强烈;快速增阻阶段顶板沉降量大,支架增阻显著。③顶板断裂阶段是矿压从缓慢增阻向快速增阻转变的过渡阶段。顶板煤壁前方断裂时,顶板的边界条件改变,顶板来压剧烈,支架增阻量大,易于引起安全阀开启,若顶板沉降量超过支架活柱允许压缩量,引发大面积切顶压架事故。④当工作面推进至断裂线处,顶板失稳,支架急增阻,若垮落覆岩作用于支架上的荷载超过支架额定工作阻力,安全阀开启,易于引发大面积压架事故。⑤支架额定工作阻力和初撑力设计应遵循的原则是:在缓慢增阻和快速增阻阶段,支架承担的荷载不超过支架额定工作阻力;在顶板断裂阶段,支架应具有足够的可压缩空间卸位让压;在失稳阶段,支架应具有足够的额定工作阻力承担垮落覆岩作用荷载。⑥酸刺沟煤矿6105-2综放工作面采用ZF15000/26/42四柱支承掩护式支架,初撑力10800 kN,支架额定工作阻力不足,易于发生大面积压架事故。
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关键词
矿压演化
压架判据
综放工作面
分区
支
承
力学
模型
支
架额定工作阻力
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职称材料
硬厚难垮顶板工作面矿压显现特征及顶板灾害防治技术
2
作者
徐刚
张震
+6 位作者
李正杰
冯彦军
张春会
薛吉胜
刘前进
蔺星宇
马镕山
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第8期27-42,共16页
硬厚难垮顶板工作面开采期间矿压显现异常强烈,该类型顶板灾害的防控一直是困扰我国工作面安全高效生产的难题。基于顶板灾害案例分析,梳理了我国硬厚难垮顶板类型及致灾特点,开展了硬厚难垮顶板工作面强动载矿压发生机理及影响因素研究...
硬厚难垮顶板工作面开采期间矿压显现异常强烈,该类型顶板灾害的防控一直是困扰我国工作面安全高效生产的难题。基于顶板灾害案例分析,梳理了我国硬厚难垮顶板类型及致灾特点,开展了硬厚难垮顶板工作面强动载矿压发生机理及影响因素研究,从预先设计、采前弱化和采中监测预警3个阶段提出了针对性的防控手段,并进行了实践应用。研究表明:硬厚难垮顶板具有强度高、厚度大、整体性强的特点,可分为抗压强度高的厚顶板、整体性较好的厚顶板及基本顶直覆顶板3类;硬厚难垮顶板大面积瞬时垮落多伴随工作面强来压、飓风等现象,易造成设备损坏、瓦斯超限或爆炸,危及人身安全;硬厚难垮顶板存在2种诱发工作面强矿压的顶板破断形式,一是顶板长悬顶状态下弯曲下沉,发生架后断裂,二是长悬顶顶板在煤壁前方超前断裂产生快速回转;硬厚难垮顶板采场矿压符合Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ分区支承模型运动形式,顶板厚度大、抗拉强度高、周期垮落步距长,断裂时更易引起煤壁处下沉量增大,支架显著增阻,此即为硬厚难垮顶板工作面矿压显现强烈的原因。基于以上分析,提出顶板弱化与矿压监测相结合的顶板灾害防治方法,在预先探明覆岩赋存特征、合理支架选型条件下,采用微震监测确定压裂目标层,基于矿压监测评价工作面支护-卸压效果,该方法在曹家滩煤矿10 m超大采高工作面得以成功应用,开采期间工作面初次来压步距由100m以上减小至49.35m,4次方以上微震大能量事件占比仅1.2%,取得了较好的防控效果。
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关键词
硬厚难垮顶板
顶板灾害防治
强矿压发生机理
分区支承模型
区域压裂
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职称材料
题名
基于分区支承力学模型的综放工作面顶板矿压演化与压架预测
被引量：
16
1
作者
徐刚
张春会
蔺星宇
迟国铭
范志忠
于永江
机构
天地科技股份有限公司开采设计事业部
中煤科工开采研究院有限公司
河北科技大学建筑工程学院
辽宁工程技术大学力学与工程学院
国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期3622-3633,共12页
基金
国家应急管理部科技助力经济2020重点资助项目(SQ2020YFF0426364)
河北省教育厅重点资助项目(ZD2020338)
天地科技股份有限公司科技创新基金重点资助项目(KJ-2019-TDKCZD-01)。
文摘
为预测综放工作面压架灾害,在综放顶板分区支承力学模型基础上,提出了综放工作面大采厚顶板矿压演化计算方法和支架压架判据,编制了相应的计算程序,分析了综放工作面顶板矿压演化规律,研究结果表明:①综放工作面顶板矿压演化包括4个阶段,分别为缓慢增阻阶段、顶板断裂阶段、快速增阻阶段和失稳阶段。②缓慢增阻阶段顶板沉降量小,支架增阻量小,顶板来压不强烈;快速增阻阶段顶板沉降量大,支架增阻显著。③顶板断裂阶段是矿压从缓慢增阻向快速增阻转变的过渡阶段。顶板煤壁前方断裂时,顶板的边界条件改变,顶板来压剧烈,支架增阻量大,易于引起安全阀开启,若顶板沉降量超过支架活柱允许压缩量,引发大面积切顶压架事故。④当工作面推进至断裂线处,顶板失稳,支架急增阻,若垮落覆岩作用于支架上的荷载超过支架额定工作阻力,安全阀开启,易于引发大面积压架事故。⑤支架额定工作阻力和初撑力设计应遵循的原则是:在缓慢增阻和快速增阻阶段,支架承担的荷载不超过支架额定工作阻力;在顶板断裂阶段,支架应具有足够的可压缩空间卸位让压;在失稳阶段,支架应具有足够的额定工作阻力承担垮落覆岩作用荷载。⑥酸刺沟煤矿6105-2综放工作面采用ZF15000/26/42四柱支承掩护式支架,初撑力10800 kN,支架额定工作阻力不足,易于发生大面积压架事故。
关键词
矿压演化
压架判据
综放工作面
分区
支
承
力学
模型
支
架额定工作阻力
Keywords
ground pressure
support crushing criterion
top coal caving face
zoning support mechanical model
rated working resistance force of support
分类号
TD326 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
硬厚难垮顶板工作面矿压显现特征及顶板灾害防治技术
2
作者
徐刚
张震
李正杰
冯彦军
张春会
薛吉胜
刘前进
蔺星宇
马镕山
机构
天地科技股份有限公司开采设计事业部
中煤科工开采研究院有限公司
河北科技大学建筑工程学院
矿山顶板灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第8期27-42,共16页
基金
国家重点研发计划资助项目(2023YFC2907501)
天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2023-2-TD-ZD003)。
文摘
硬厚难垮顶板工作面开采期间矿压显现异常强烈,该类型顶板灾害的防控一直是困扰我国工作面安全高效生产的难题。基于顶板灾害案例分析,梳理了我国硬厚难垮顶板类型及致灾特点,开展了硬厚难垮顶板工作面强动载矿压发生机理及影响因素研究,从预先设计、采前弱化和采中监测预警3个阶段提出了针对性的防控手段,并进行了实践应用。研究表明:硬厚难垮顶板具有强度高、厚度大、整体性强的特点,可分为抗压强度高的厚顶板、整体性较好的厚顶板及基本顶直覆顶板3类;硬厚难垮顶板大面积瞬时垮落多伴随工作面强来压、飓风等现象,易造成设备损坏、瓦斯超限或爆炸,危及人身安全;硬厚难垮顶板存在2种诱发工作面强矿压的顶板破断形式,一是顶板长悬顶状态下弯曲下沉,发生架后断裂,二是长悬顶顶板在煤壁前方超前断裂产生快速回转;硬厚难垮顶板采场矿压符合Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ分区支承模型运动形式,顶板厚度大、抗拉强度高、周期垮落步距长,断裂时更易引起煤壁处下沉量增大,支架显著增阻,此即为硬厚难垮顶板工作面矿压显现强烈的原因。基于以上分析,提出顶板弱化与矿压监测相结合的顶板灾害防治方法,在预先探明覆岩赋存特征、合理支架选型条件下,采用微震监测确定压裂目标层,基于矿压监测评价工作面支护-卸压效果,该方法在曹家滩煤矿10 m超大采高工作面得以成功应用,开采期间工作面初次来压步距由100m以上减小至49.35m,4次方以上微震大能量事件占比仅1.2%,取得了较好的防控效果。
关键词
硬厚难垮顶板
顶板灾害防治
强矿压发生机理
分区支承模型
区域压裂
Keywords
hard and thick roof
roof disaster prevention and control technology
occurrence mechanism of strong mine pressure
zoned support model
regional fracturing
分类号
TD326 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于分区支承力学模型的综放工作面顶板矿压演化与压架预测
徐刚
张春会
蔺星宇
迟国铭
范志忠
于永江
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
16
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职称材料
2
硬厚难垮顶板工作面矿压显现特征及顶板灾害防治技术
徐刚
张震
李正杰
冯彦军
张春会
薛吉胜
刘前进
蔺星宇
马镕山
《煤炭科学技术》
北大核心
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