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基于透明地质模型的端面距监测及智能控制

陕西煤炭 2023年第4期42卷 209-212页

作者：张强张超超陕西黄陵二号煤矿有限公司陕西延安727300

在煤炭综采过程中,煤层的分布状态、工作面底板的水平度以及三机的运行姿态对端面距的大小都有着很大的影响,而端面距的大小需控制在合理的安全范围内。陕西黄陵二号煤矿煤层厚度为3.0~5.8 m,且存在一定倾角,对于液压支架与煤壁之间的... 详细信息

在煤炭综采过程中,煤层的分布状态、工作面底板的水平度以及三机的运行姿态对端面距的大小都有着很大的影响,而端面距的大小需控制在合理的安全范围内。陕西黄陵二号煤矿煤层厚度为3.0~5.8 m,且存在一定倾角,对于液压支架与煤壁之间的端面距的维稳缺乏精准的监测功能以及自动化控制手段,因此仍需大量的井下维护人员频繁控制干预。为保证煤炭开采的连续性以及高效性,研发了一种基于数字化透明地质模型的端面距监测及控制系统。该系统是传统端面距监测技术的智能化延伸,主要包括支撑平台、增强感知、基线模板、控制预测4大部分。在大数据智能分析决策平台的基础上,结合透明地质模型数据,形成了端面距监测—预测—控制的新型工作模式。通过在黄陵二号煤矿进行的工业试验,验证了该工作模式达到了减员增效的改造目的,创造了一定的经济和社会价值,对保障综采工作面人员设备安全、高效生产具有重要意义。

关键词：端面距液压支架端面冒落透明地质模型大数据决策平台

综放工作面支架与围岩耦合关系及端面顶板稳定性研究

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煤炭工程 2023年第11期55卷 95-101页

作者：宋高峰昝明惠孔德中魏臻任志成张帅北方工业大学土木工程学院北京100144 贵州大学矿业学院贵阳550025 清华大学工程物理系北京京100084 国家能源投资集团有限责任公司北京100011 北京交通大学建筑与艺术学院北京100044

针对综放工作面支架-围岩耦合关系及端面冒顶问题,运用有限元极限分析和模型试验,研究了支架俯仰角、端面距、割煤高度及覆岩破断对端面顶板稳定性及支架-围岩耦合关系的影响,获得了顶煤位移、支架偏载及端面冒顶演化规律。结果表明:顶... 详细信息

针对综放工作面支架-围岩耦合关系及端面冒顶问题,运用有限元极限分析和模型试验,研究了支架俯仰角、端面距、割煤高度及覆岩破断对端面顶板稳定性及支架-围岩耦合关系的影响,获得了顶煤位移、支架偏载及端面冒顶演化规律。结果表明:顶梁上方顶煤垂直位移呈中间大两端小,水平位移由梁端向采空区方向逐渐增大,而端面无支护区顶煤位移由煤壁向梁端降低;当顶梁俯角为3°时,支架对顶煤提供水平支撑力,顶煤位移更均匀,支架偏载情况更好;端面距和割煤高度均与端面顶板稳定性呈负相关;覆岩回转破断会恶化支架-围岩耦合关系,降低支架支护效果,导致端面冒顶。因此,综放工作面应合理调整支架位态及割煤高度,尽量减小端面距。

关键词：综放开采端面冒顶 “支架-围岩”耦合关系支架位态端面距

基于UDEC的复合顶板端面冒顶影响因素研究

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矿业研究与开发 2024年第3期44卷 90-97页

作者：叶敏杰李英明黄晨瑞程素娟安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南市232001

针对大埋深复合顶板端面易冒顶,煤壁易片帮等问题,以孙疃煤矿7242工作面为背景,采用理论计算及数值模拟等方法,从端面距、支架工作阻力、顶板黏聚力3个方面对复合顶板端面冒顶影响规律进行研究。研究结果表明:端面距是影响端面冒顶的主... 详细信息

针对大埋深复合顶板端面易冒顶,煤壁易片帮等问题,以孙疃煤矿7242工作面为背景,采用理论计算及数值模拟等方法,从端面距、支架工作阻力、顶板黏聚力3个方面对复合顶板端面冒顶影响规律进行研究。研究结果表明:端面距是影响端面冒顶的主要因素,降低端面距可以减少顶板裂隙的发育,提高端面顶板的稳定性;支架工作阻力间接影响端面顶板的稳定性,支架工作阻力的大小与顶板裂隙发育高度及冒顶片帮事故负相关;较大黏聚力的岩体对于提高端面顶板稳定性有着积极作用。基于研究结果,有针对性地提出支架工作阻力提升至6800kN,端面距控制为0.3m,及时维护工作面顶板和煤壁稳定性的控制措施,现场实施结果证明,针对性措施保障了端面顶板的稳定性。

关键词：复合顶板端面冒顶裂隙发育端面距顶板稳定性

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布尔台矿综放工作面端面冒顶影响因素研究

采矿与安全工程学报 2018年第6期35卷 1170-1176页

作者：宋桂军李化敏河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 神华神东煤炭集团公司陕西神木719315

针对神东矿区布尔台煤矿首个综采放顶煤工作面回采过程中频繁出现的端面漏冒及片帮问题,采用现场实测、数值模拟等方法研究42103综放面端面片帮、漏冒特征及其影响因素。基于现场实测统计,分析了42103综放面端面片帮冒顶程度及分布特征... 详细信息

针对神东矿区布尔台煤矿首个综采放顶煤工作面回采过程中频繁出现的端面漏冒及片帮问题,采用现场实测、数值模拟等方法研究42103综放面端面片帮、漏冒特征及其影响因素。基于现场实测统计,分析了42103综放面端面片帮冒顶程度及分布特征,建立了端面冒高与支架端面距及支架阻力之间的回归方程,得出煤岩体冒高、片帮与端面距呈线性正相关,与支架工作阻力为倒幂函数相关性关系,煤岩体冒高与片深呈对数相关关系。在此基础上,模拟优化该综放面端面漏冒防控技术参数,即两柱掩护式支架综放面端面距小于0.75m、支架工作阻力大于12000kN时的端面顶板控制效果好。研究成果为神东矿区类似开采条件以及布尔台矿后续综放工作面的安全高效开采提供参考。

关键词：端面冒顶片帮端面距支架阻力回归分析

近距离煤层群重复采动下端面冒顶影响因素分析及防治

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工矿自动化 2021年第8期47卷 41-49页

作者：李强吴桂义孔德中贵州大学矿业学院贵州贵阳550025

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... 详细信息

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。

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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易碎顶板下长壁面端面距控制方法探讨

陕西煤炭技术 1992年第4期 59-63页

作者：彭.,SS 肖永福陕西省煤炭科学研究所

在易碎顶板条件下,梁端至煤壁间的无支护区由于水平拉应力的存在极易冒落,给顶板控制造成了一定困难。通过正交分级因素设计,运用有限元法分析了9个因素(直接顶、底板、老顶、煤层的杨氏模量,直接顶厚度与采高之比,端面距,支架柱腿倾角... 详细信息

在易碎顶板条件下,梁端至煤壁间的无支护区由于水平拉应力的存在极易冒落,给顶板控制造成了一定困难。通过正交分级因素设计,运用有限元法分析了9个因素(直接顶、底板、老顶、煤层的杨氏模量,直接顶厚度与采高之比,端面距,支架柱腿倾角,支架工作阻力,煤层埋深)对无支护区拉应力大小的影响。结果表明:底板条件和煤层埋深影响最小。所得回归公式能确定出无支护区的最大水平应力值,该公式是所保留的7个因素的函数。列举两例说明了公式的应用情况。

关键词：煤矿顶板长壁面端面距控制

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大柳塔煤矿综采工作面压架冒顶机理研究

煤炭科学技术 2016年第8期44卷 109-115页

作者：徐敬民朱卫兵鞠金峰中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室江苏徐州221008

针对大柳塔煤矿52304综采工作面在回撤阶段发生的压架冒顶事故,采用现场实测、数值模拟和理论分析对事故的原因和防治对策进行研究。研究结果表明:因受特殊回撤工艺的影响,沿垂直于工作面方向布置的调节巷导致煤体应力集中系数过大,引... 详细信息

针对大柳塔煤矿52304综采工作面在回撤阶段发生的压架冒顶事故,采用现场实测、数值模拟和理论分析对事故的原因和防治对策进行研究。研究结果表明:因受特殊回撤工艺的影响,沿垂直于工作面方向布置的调节巷导致煤体应力集中系数过大,引发工作面与调节巷交叉处发生大面积片帮,最终因端面距超过临界值引发端面冒顶。同时破断块体因失去啮合力而大幅回转切落导致压架,并进一步恶化顶板状况,造成52304工作面在支架支撑力足够的情况下仍发生严重压架冒顶事故。由此确定了相应的防治对策,通过采用加强调节巷围岩的支护、优化回撤巷道的布置和选择非来压时期挂网等措施来预防事故的发生,并得到了52303工作面安全回撤的验证。

关键词：压架冒顶回撤通道煤壁片帮端面距调节巷

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综采工作面前探梁支护设计及稳定性分析

机械管理开发 2022年第8期37卷 105-106,109页

作者：刘亚斌山西新元煤炭有限责任公司山西寿阳045400

基于山西某矿3102工作面顶板垮落现象严重、顶板管理难度大的问题,采用增加其液压支架的前探梁支护设计。该方案通过前探梁顶在煤壁上与液压支架起到共同支撑的效果,加大液压支架对顶板的控制范围。经过后续实际生产过程中的分析应用表... 详细信息

基于山西某矿3102工作面顶板垮落现象严重、顶板管理难度大的问题,采用增加其液压支架的前探梁支护设计。该方案通过前探梁顶在煤壁上与液压支架起到共同支撑的效果,加大液压支架对顶板的控制范围。经过后续实际生产过程中的分析应用表明,前探梁支护效果显著,有效解决了实际生产中遇到的问题,为各煤矿此类情况的处理提供了宝贵的经验。

关键词：液压支架前探梁端面距顶板垮落

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大采高综采煤壁片帮冒顶机理与控制技术

煤炭学报 2009年第1期34卷 50-52页

作者：宁宇煤炭科学研究总院北京100013

通过三维数值模拟分析认为,大采高综采工作面加长、采高加大易于发生片帮,其机理:在采动应力作用下,煤壁先发生较小的挠曲变形,达到极值时,将在煤壁上部0.35倍采高处产生破裂,之后煤壁全部片落;防治片帮可采取特种支架与合理的回采工艺... 详细信息

通过三维数值模拟分析认为,大采高综采工作面加长、采高加大易于发生片帮,其机理:在采动应力作用下,煤壁先发生较小的挠曲变形,达到极值时,将在煤壁上部0.35倍采高处产生破裂,之后煤壁全部片落;防治片帮可采取特种支架与合理的回采工艺.特种支架为提高支架工作阻力、缩小端面距、二级护帮机构.回采工艺:电液控制系统实现擦顶移架、及时移架,移架速度在8 s以内.

关键词：大采高综采片帮冒项支承压力端面距二级护帮机构