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：15

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。 展开更多

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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松散含水层下上提工作面压架因素敏感性分析与压架预防 被引量：5

2

作者 李迎富 华心祝 +1 位作者 杨科 李志华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1425-1433,共9页

为了防止类似淮南顾北矿1202(3)上提工作面再次发生突水压架事故,根据上提工作面覆岩破断特征,建立了自然拱覆岩结构力学模型,推导出低冒拱和高冒拱的拱高计算式,研究了工作面顶板断裂位置对支架载荷的影响,分别计算出松散含水层在自然... 为了防止类似淮南顾北矿1202(3)上提工作面再次发生突水压架事故,根据上提工作面覆岩破断特征,建立了自然拱覆岩结构力学模型,推导出低冒拱和高冒拱的拱高计算式,研究了工作面顶板断裂位置对支架载荷的影响,分别计算出松散含水层在自然拱内、拱外两种条件下的覆岩载荷,确定了滑落失稳和挤压变形失稳的压架判据。研究表明,上提工作面受到松散含水层内水的影响时,易形成高冒拱结构,拱内松散层重度增加,铰接岩块之间的接触力减小,承载关键层受到松散含水层内的水压影响,造成支架上的载荷急剧增大,导致上提工作面易发生突水压架事故。然而影响工作面突水压架既有地质因素,又有开采技术因素,盲目地增加支架工作阻力未必能降低工作面压架风险,支护成本必然急剧增加。基于此,定义了无量纲的压架敏感度指标,分析了压架因素的敏感性,并针对压架敏感性较高的因素,提出了"适当控制采高,开切眼顶板强制放顶,防止直接顶悬顶,采前疏水降压,加固工作面煤壁,提高支架支撑力,合理的设备选型,保证合理的工作面推进速度"等防压架对策,为类似条件下上提工作面安全开采提供一些理论指导。 展开更多

关键词 上提工作面 自然拱结构 拱高 压架临界支护阻力 压架敏感度

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两柱掩护式综放支架对端面顶煤稳定性的控制作用 被引量：10

3

作者 张宁波 刘长友 +2 位作者 于文海 王少义 杨培举 《煤炭工程》 北大核心 2011年第3期31-34,共4页

采用数值计算方法,分析在软煤、中硬煤和硬煤不同煤层硬度力学条件下,由改变两柱式液压支架立柱前倾角得到的不同水平支护阻力对端面顶煤控制的效果。模拟结果表明：合理的支架水平力可以有效的控制工作面端面冒顶,但顶煤硬度不同时,控... 采用数值计算方法,分析在软煤、中硬煤和硬煤不同煤层硬度力学条件下,由改变两柱式液压支架立柱前倾角得到的不同水平支护阻力对端面顶煤控制的效果。模拟结果表明：合理的支架水平力可以有效的控制工作面端面冒顶,但顶煤硬度不同时,控制效果有很大差异,主要表现为：不同的顶煤硬度条件下存在一个合理的立柱前倾角度,硬煤条件时需75°~80°的前倾角度,中硬煤条件时需70°~75°的前倾角度。一般情况下,煤层硬度越小,立柱前倾角应越小;当煤层较软时,两柱掩护式综放支架需采取减小端面距等措施进行支护。 展开更多

关键词 两柱式综放支架 端面顶煤稳定性 支架工作阻力 水平力 立柱前倾角

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东曲煤矿综采工作面端面顶板失稳规律及其控制研究 被引量：8

4

作者 龚红鹏 李建伟 陈现辉 《煤炭工程》 北大核心 2014年第1期87-89,共3页

依据东曲煤矿14214综采工作面破碎顶板条件下开采的生产实际，采用FLAC3D数值计算和理论分析相结合，分析了工作面端面顶板失稳规律。研究表明：随着支架工作阻力的增大，端面顶板冒落程度变小，稳定性增强，当支架工作阻力为额定工作... 依据东曲煤矿14214综采工作面破碎顶板条件下开采的生产实际，采用FLAC3D数值计算和理论分析相结合，分析了工作面端面顶板失稳规律。研究表明：随着支架工作阻力的增大，端面顶板冒落程度变小，稳定性增强，当支架工作阻力为额定工作阻力的80％以上时，支架工作阻力的增加对端面顶板的控制作用影响减弱；当支架支护阻力达到额定工作阻力时，工作面顶板塑性破坏区域位于煤壁前方顶板中且破坏形式主要为压剪破坏；支架前后柱工作阻力比值不同，前后柱所控制顶板的区域不同，破碎顶板条件下应适当提高前柱阻力，其比值为1～1．2有利于端面顶板的稳定性控制与支架的稳定。 展开更多

关键词 破碎顶板 端面顶板 支架与围岩关系 工作阻力

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浅埋深近距离煤层工作面出煤柱压架机理及防治措施 被引量：4

5

作者 祝凌甫 郭守泉 曲秋扬 《中国煤炭》 北大核心 2015年第7期62-65,119,共5页

针对凯达煤矿6-2305工作面出煤柱时的液压支架压架问题,对压架内在机理和原因进行了研究。结果表明煤柱下开采时,第一关键层岩块滞后第二关键层岩块垮落;出煤柱时,由于挤推力的消失,关键层A2和A3岩块的同时垮落,造成压架事故的发生;液... 针对凯达煤矿6-2305工作面出煤柱时的液压支架压架问题,对压架内在机理和原因进行了研究。结果表明煤柱下开采时,第一关键层岩块滞后第二关键层岩块垮落;出煤柱时,由于挤推力的消失,关键层A2和A3岩块的同时垮落,造成压架事故的发生;液压支架工作阻力富裕系数小,单一大流量安全阀可靠性低。提出了合理的预防措施。 展开更多

关键词 近距离煤层 浅埋煤层 工作面开采 液压支架压架 关键块体 矿压显现

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任楼矿Ⅱ5112工作面压架原因分析及防治措施

6

作者 章元 卢振龙 《煤炭工程》 北大核心 2015年第9期65-67,共3页

针对皖北煤电任楼矿Ⅱ5112工作面顶板含水条件下,工作面在过地质构造区域发生大范围压架的问题,采用现场实测、理论分析等方法,分析得到了工作面发生压架的7个原因：顶板粉砂岩厚度增加、地质条件复杂、采高较低（1.2-1.5m）、管理不到... 针对皖北煤电任楼矿Ⅱ5112工作面顶板含水条件下,工作面在过地质构造区域发生大范围压架的问题,采用现场实测、理论分析等方法,分析得到了工作面发生压架的7个原因：顶板粉砂岩厚度增加、地质条件复杂、采高较低（1.2-1.5m）、管理不到位、安全阀开启值设定不合理、顶板含水推进速度慢。研究采取了控制采高至1.8-2.0m,支架安全阀开启值调整至38.3MPa,周期来压期间加快推进度至3.5m以上,加强矿压和水文观测数据分析及预警,加强现场管理等措施。实践表明,初撑力水平提高至24-26MPa,顶板下沉量减少了5-10cm,顶板控制效果显著,压架事故得到有效遏制。 展开更多

关键词 压架 综采工作面 防治措施 顶板控制

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智能工作面液压支架电液控制系统端头控制器设计 被引量：12

7

作者 张晓海 田慕琴 +4 位作者 张敏龙 宋建成 许春雨 聂鸿霖 杨永锴 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第8期30-36,共7页

随着无人值守智能化综采工作面建设的不断推进,对液压支架电液控制系统的自动化控制功能提出了更高的技术要求。基于目前国内开发的电液控制技术在满足智能化生产技术要求方面,存在通信速率低、响应不及时和可靠性差等问题,开发了一种基... 随着无人值守智能化综采工作面建设的不断推进,对液压支架电液控制系统的自动化控制功能提出了更高的技术要求。基于目前国内开发的电液控制技术在满足智能化生产技术要求方面,存在通信速率低、响应不及时和可靠性差等问题,开发了一种基于32位处理器的液压支架电液控制系统端头控制器,设计了基于工业以太网和CAN总线的端头控制器通信架构。根据无人值守智能化综采工作面具有智能感知、智能决策和自动控制的技术要求,在端头控制器中设计了参数巡检、参数修改、在线升级和跟机自动控制功能。为了应对智能化综采工作面对液压支架电液控制系统数据标准化、规范化的要求,端头控制器可以对液压支架电液控制系统产生的数据按照基于位号的数据编码标准进行编码。通过综采工作面“三机”实验平台进行实验,结果表明:端头控制器从发出巡检指令到接收到实验平台27台支架控制器的数据,整个过程用时1.8 s,比使用RS485通信实现参数巡检快1.5 s;端头控制器发送的升级程序大小为38 KiB,传输时间为1.2 s。经过测试,综采工作面所有支架控制器从接收升级命令到一起升级成功用时为4~6 s,达到了预期目标;端头控制器可以根据采煤机位置控制相应液压支架做出正确动作,且能够满足实时性要求。 展开更多

关键词 端头控制器 ARM处理器 电液控制系统 液压支架 智能化工作面

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近距离煤层群重复采动下端面冒顶影响因素分析及防治 被引量：16

8

作者 李强 吴桂义 孔德中 《工矿自动化》 北大核心 2021年第8期41-49,共9页

现有对于端面顶板冒漏的研究多针对单一煤层,而近距离煤层群开采下的端面顶板稳定性不同于单一煤层,在近距离煤层群开采过程中,由于相邻煤层间距较小,上位煤层开采后会使下位煤层开采区域的顶板结构和应力环境发生变化,容易出现端面冒... 现有对于端面顶板冒漏的研究多针对单一煤层,而近距离煤层群开采下的端面顶板稳定性不同于单一煤层,在近距离煤层群开采过程中,由于相邻煤层间距较小,上位煤层开采后会使下位煤层开采区域的顶板结构和应力环境发生变化,容易出现端面冒顶、煤壁片帮和顶板压架等灾变问题。以发生过3次大范围冒顶事故的某矿井17101工作面为工程背景,根据煤壁、液压支架与端面顶板稳定性关系,建立了近距离煤层群重复采动下的“端面顶板-煤壁-支架”模型,确定了近距离煤层群重复采动下端面冒顶的影响因素主要为顶板-围岩强度、支架工作阻力、推进速度和端面距。利用UDEC模拟软件模拟不同影响因素对重复采动下端面冒顶的影响,得出以下结论:①重复采动过程中顶板与煤体都受到了损伤破坏,顶板与煤壁强度降低,容易出现支架前端顶板冒落,引发顶板冒落与煤壁片帮等灾害,顶板-围岩强度越大,顶板的稳定性越好。②液压支架工作阻力偏低是造成工作面端面冒顶的重要原因之一,液压支架工作阻力越大,端面顶板越稳定。③工作面推进速度对端面顶板稳定性具有明显的影响,工作面推进速度越慢,采场顶板下沉现象越严重。④端面距为端面冒顶的重要影响因素,端面冒顶与端面距呈线性相关,冒落高度随着端面距的增大而增加,端面距越小,端面顶板越稳定,但是端面距太小也会影响到工作面的正常开采,应根据实际情况来确定。针对4个主要影响因素,提出了重复采动下端面冒顶的防治措施,即增加顶板与围岩的强度、提高液压支架工作阻力、合理控制推进速度和减小端面距。上述防治措施可为近距离煤层群重复采动下端面冒顶提供有效的解决方法。 展开更多

关键词 近距离煤层群 重复采动 端面冒顶 顶板-围岩强度 支架工作阻力 工作面推进速度 端面距

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综采工作面回撤扇形带顶板维护技术初探 被引量：3

9

作者 马忠昌 王林 《中国煤炭》 北大核心 2013年第11期76-78,85,共4页

根据综采工作面回撤通道扇形带的构造,结合目前回撤支护技术,开发设计了适合回撤通道扇形带支护的特殊端头掩护支架。介绍了特殊端头掩护支架的结构、使用工艺及在工作面的布置方式。应用结果表明,端头掩护支架的使用,解决了回撤通道扇... 根据综采工作面回撤通道扇形带的构造,结合目前回撤支护技术,开发设计了适合回撤通道扇形带支护的特殊端头掩护支架。介绍了特殊端头掩护支架的结构、使用工艺及在工作面的布置方式。应用结果表明,端头掩护支架的使用,解决了回撤通道扇形带顶板特殊构造支护难度大的问题,提高了作业安全系数,降低了员工劳动强度,提高了回撤机械化作业效率。 展开更多

关键词 综采工作面 扇形带 支架回撤 端头掩护支架

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预裂弱化对关键层板破坏特征影响的模拟研究 被引量：1

10

作者 季英明 王晓振 +1 位作者 韩红凯 高震 《中国煤炭》 北大核心 2016年第11期39-43,共5页

采用三维数值模拟软件FLAC3D,并结合祁东煤矿8222工作面具体开采条件,就预裂爆破对覆岩关键层板破坏特征的影响进行了模拟研究。结果表明,通过对关键层进行预裂弱化,改变了常规情况下顶板O—X型初次破断特征。顶板将先从开采空间中部弱... 采用三维数值模拟软件FLAC3D,并结合祁东煤矿8222工作面具体开采条件,就预裂爆破对覆岩关键层板破坏特征的影响进行了模拟研究。结果表明,通过对关键层进行预裂弱化,改变了常规情况下顶板O—X型初次破断特征。顶板将先从开采空间中部弱化位置处产生裂缝,然后在两侧长边处开裂,最终在工作面两端形成一定的三角区,关键层的极限破断步距较常规情况下也明显减小。预裂弱化通过改变顶板的破坏特征,减小顶板的初次破断步距,进而避免厚硬顶板大面积破断引发压架等灾害。 展开更多

关键词 工作面顶板 液压支架压架 关键层 顶板预裂弱化 O—X破断

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大柳塔煤矿综放工作面端头压架机理及防治技术 被引量：7

11

作者 高士岗 《煤炭工程》 北大核心 2018年第9期52-55,共4页

针对神东矿区大柳塔煤矿活鸡兔井12下206工作面推过上覆区段煤柱遗留联巷时的端头压架问题,采用理论分析和相似模拟的方法,对下分层综放工作面端头压架机理展开研究,结果表明,上分层采后基本顶呈现"竖O-X"破断特征,且在回采... 针对神东矿区大柳塔煤矿活鸡兔井12下206工作面推过上覆区段煤柱遗留联巷时的端头压架问题,采用理论分析和相似模拟的方法,对下分层综放工作面端头压架机理展开研究,结果表明,上分层采后基本顶呈现"竖O-X"破断特征,且在回采巷道一侧形成了稳定的"弧形三角块"铰接结构;而在下分层综放工作面推过上覆遗留联巷时,联巷及其围岩塑性区的存在大大缩减了煤体对"弧形三角块"的有效支撑面积,在上覆载荷作用下,"弧形三角块"由稳定铰接的"砌体梁"结构经滑落失稳而演变为"悬臂梁"结构,与此同时上覆载荷也随之施加12下206工作面端头支架,并引发压架事故。据此采用了加强端头支护强度、加大端头拉网密度和强度、优化巷道布置等措施,有效保障了工作面的安全生产。 展开更多

关键词 神东矿区 综放工作面 端头压架 矿压显现 浅埋煤层 分层开采

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采煤工作面端头矿压显现规律及其支护方式的探讨 被引量：2

12

作者 江光宏 尹士奎 《山东矿业学院学报》 CAS 1994年第4期338-342,共5页

本文通过现场观测，利用板理论对回来工作面端头矿压显现的规律进行了分析，论述了端头支护的特点和方式。

关键词 采煤 矿压显现 回采工作 端头支护

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大倾角工作面两巷布置及端头支护方式研究 被引量：4

13

作者 辛家祥 《煤矿开采》 北大核心 2015年第6期31-33,111,共4页

大倾角工作面两巷掘进布置及端头支护方式对维护端头区安全作业空间、保证工作面正常推进具有重要意义。对比分析了大倾角工作面两巷多种掘进布置方式和几种常见端头支护方式的优缺点,介绍了影响巷道布置的几个关键要素,提出了大倾角端... 大倾角工作面两巷掘进布置及端头支护方式对维护端头区安全作业空间、保证工作面正常推进具有重要意义。对比分析了大倾角工作面两巷多种掘进布置方式和几种常见端头支护方式的优缺点,介绍了影响巷道布置的几个关键要素,提出了大倾角端头支护原则,为合理确定巷道布置、巷道断面尺寸及端头支护方式提供了依据和可行方法。 展开更多

关键词 大倾角工作面 两巷布置 端头支护

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