摘要：针对目前液压支架设计缺乏专业化、集成化设计软件的问题,利用三维设计软件Pro/E进行二次开发,将已有的液压支架设计知识和经验固化到程序中,并结合Pro/E系统的Top-down流程、有限元分析模块和3DM ax动态模拟系统,开发了液压支架及综采工作面配套三维动态设计平台,集设计、运动仿真、力学分析和工作面配套模拟为一体。该平台的应用可大大提高支架的设计效率,充分保证支架的设计质量和适应性。

摘要：为实现松软厚煤层超长综放工作面安全高效回采,对三元煤业松软厚煤层1312超长综放工作面开采关键技术进行了研究。通过理论研究、现场数据分析,对三元煤业松软厚煤层362m超长综放工作面开采设备运输、支护强度、矿压显现及煤壁稳定性进行了研究。结果表明:目前装备配套方案能够满足三元煤业松软厚煤层超长综放工作面支护及运输的要求;超长综放工作面回采期间,相对于200m以下长度工作面,顶板活动更加频繁,倾向方向周期来压呈现不同特性,且矿压显现程度较为强烈,顶板管理难度加大;为改善工作面端面顶板及煤壁的稳定性,需保障足够支护强度,采用双回路供液系统保障足够的支架初撑力,同时应适当加快工作面推进速度,并在煤壁及顶板破碎时采用注浆加固技术。

摘要：为了研究不同起裂方式下水力裂缝三维扩展特征,采用真三轴水力压裂物理模拟试验机,开展定向压裂与钻孔压裂试验,结果表明:定向压裂裂纹从预制裂纹尖端起裂,向中间主应力方向转向,裂纹呈双翼弯曲形态,其整体仍平行于最大主应力方向。钻孔压裂裂纹在钻孔轴向对称位置起裂,呈椭圆形自相似扩展特征,裂纹倾向垂直于最小主应力。裂纹最终扩展方位不受起裂方式主导,而是由地应力场决定。水力压裂过程呈现憋压起裂和稳压扩展两个典型阶段。憋压起裂阶段,泵压急剧上升达到破裂压力后又迅速跌落,声发射能量骤增且波动剧烈。稳压扩展阶段,泵压曲线呈锯齿状波动发展并趋于平稳,声发射能量水平相对较低。研究结论可为煤矿坚硬顶板压裂施工提供参考。

摘要：极近距离煤层群开采下位巷道受上煤层采动影响变形严重维护困难。以六家煤矿E_(I)N_(4)段6-7运输顺槽为工程背景,研究采空区下拱形巷道的变形破坏特征。钻孔窥视表明,E_(I)N_(4)段6-7运输顺槽两帮的煤体整体性较好,顶板受到上部E_(I)N_(5)段6-5工作面回采的影响产生明显的破碎区。采用滑移线理论建立底板损伤范围力学模型,计算得到6-5煤层开采后底板损伤深度为14.18 m。数值模拟分析表明,E_(I)N_(4)段6-7运输顺槽浅部围岩形成应力释放区,顶板变形量大于两帮,巷道周围的破坏区域在顶部高度约3 m,肩角处深度2~2.5 m,两帮和底板的深度为1 m。提出“钢带锚网+注浆锚杆+注浆锚索”联合支护技术,现场应用后最大顶底板移近量为560 mm,最大两帮移近量为430 mm,有效控制巷道满足生产要求。

摘要：巷帮锚杆锚索预紧力不匹配是造成高煤帮巷道支护失效的重要原因之一。本文分析了某矿30211综采工作面回风巷帮锚索崩断伤人事故原因,采用FLAC 3D软件模拟了巷道采用锚杆、锚索联合支护时二者的匹配关系。结果表明:锚杆、锚索两种延伸率差别很大的材料用在同一条巷道的同一侧帮时,延伸率小的锚索承担的载荷较大,先破断;锚杆、锚索预紧力联合作用在巷道帮部围岩表面及内部附近形成了大小不等的压应力区,随着预紧力的增大,压应力值和范围也在不断扩大;锚杆的预紧力矩设定在200~300 N·m之间,且锚索的预紧力设定在200~250 kN之间,是比较合理的匹配方案。研究结果对高煤帮巷道支护设计和施工具有一定的指导意义。

摘要：为解决采用常规水力压裂进行强烈动压巷道切顶卸压效果难以控制的问题,研发了一种钻孔内纵向切槽钻头,进行了一系列实验室试验和井下试验。研究结果表明,纵向切槽钻头可有效实现孔内纵向切槽,引导水力压裂主导裂缝沿切槽方向起裂和扩展,满足强烈动压巷道水力压裂切顶卸压要求,切槽效率比传统的横向切槽钻头效率提高30%~50%;何家塔煤矿井下试验表明,纵向切槽水力压裂主导裂缝沿巷道轴向起裂和扩展,扩散范围达20~30 m,起裂压力明显小于常规水力压裂的起裂压力;受工作面回采影响后纵向切槽水力压裂段煤柱应力增量相对普通水力压裂段和未压裂段明显较小,切顶卸压效果明显好于普通压裂段和未压裂段;纵向切槽水力压裂切顶卸压段工作面端头三角区悬顶长度平均3.7 m,明显小于常规压裂段和未压裂段平均悬顶长度6.2 m和8.0 m,且顶板断裂较为整齐。

摘要：薄煤层充填开采煤层高度低,为了更好地控制顶板下沉,要求薄煤层充填开采必须保证高充填率,并满足充填开采密封性、安全性的要求。提出了高充填率薄煤层液压支架的设计要求、关键技术以及适用范围,研究了薄煤层充填开采工作面设备布置方式,并设计研发了新型薄煤层充填液压支架。该支架既能对后部充填区域顶板进行有效支护,保证充填作业区的密封性,又能满足薄煤层充填开采对高充填率的要求。

摘要：基于大采高工作面巷道冒顶制约煤矿安全生产的问题,采用现场实测和数值模拟方法研究了巷道局部冒顶的影响因素。现场测试表明:冒顶位置巷道直接顶板为5.8 m泥岩,且为多层复合,锚索锚固端附近存在泥质页岩软弱岩层,黏土矿物占比达54.3%。锚杆锚固区内外均发生明显离层,支护体受岩层错动发生剪切变形。数值模拟得出,受回采动压未稳定区域掘巷、护巷煤柱尺寸小、支护强度和刚度不足等因素影响,顶板软弱节理面发生离层,支护应力场完整性丧失,围岩塑性破坏后发生冒落。提出在地质异常区及时支护、增大支护强度防止锚固区离层、加强施工质量检测等技术手段,提高巷道安全系数,为减少冒顶事故提供工程借鉴。

摘要：针对王坡煤矿一侧采空综放工作面沿空掘进巷道煤柱留设难题,采用现场实测和数值模拟相结合的研究方法,对3205工作面运输巷在不同煤柱宽度下煤柱应力分布和围岩变形程度进行了研究,最终确定合理的煤柱宽度为15 m,并对合理的煤柱宽度进行了现场试验。结果表明,采用全长预应力强力支护系统后,3205工作面运输巷两帮最大移近量198 mm,顶板最大下沉量45 mm,说明15 m煤柱有利于3205工作面运输巷维护,能满足巷道正常使用要求。研究结果可为王坡煤矿其他采区类似条件下区段煤柱宽度的确定提供参考。

摘要：针对羊场湾煤矿130207工作面深埋高应力厚砂岩顶板赋存条件下回采过程中面临的强矿压显现问题,采用理论分析手段研究了130207工作面支架增阻特征、整体矿压显现规律、大小周期来压步距,工作面开采时呈现“来压急增阻、非来压缓增阻、大小周期来压、持续性大周期来压”的特点,大周期来压步距平均56.9 m,小周期来压步距平均13.7~15.7 m;采用微震监测手段得到能量事件分布规律,发现10^(2)及以下能级事件频次占比达到93.06%,无论是高能级事件还是所有能级事件,均主要集中在煤层上方40.23 m厚的粗砂岩层内;分析了采场应力与覆岩破断时空关联性,得出采场覆岩破断全周期能量动态演化规律,建立了顶板结构模型,分析了工作面周期来压顶板结构演化过程。