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大采高开采理论与技术

大采高综合机械化开采具有工艺简单、单产高、效率高、效益好、采出率高等显著优点，是厚煤层的主要开采方法之一。本专题涉及8.8m智能超大采高综采工作面关键技术与装备、大采高工作面过空巷群顶板破断及矿压规律、大采高综采异常矿压影响因素、大采高采场瓦斯治理模型等研究。

行业视野: 采矿
类别; 79个
关键词; 53位
专家; 18篇
论文; 16416IP
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采场顶板关键层“横U-Y”型周期破断特征的试验研究

作者(Author)：朱卫兵, 于斌, 鞠金峰, 刘文兵, 齐祥瑞

摘要：针对部分坚硬顶板矿井采动导水裂缝带处于8～15倍采高的高位关键层，“横O-X”破断运动引发工作面动载矿压甚至压架、临采空侧回风平巷超前100～200 m底鼓大变形等动力灾害的问题，采用自制的大尺度三维物理模拟实验平台，研究高位关键层的破断运动特征。结果表明：关键层发生横向破断时，首先，关键层板正面两侧长边和反面中部长轴方向同时形成破断裂隙；其次，关键层板正面两侧短边形成弧形裂隙，而反面沿中轴线端点同步形成八字形破断裂隙；再次，在板正面形成“O”形裂隙的同时反面形成“X”形裂隙，正面形成“U”形裂隙的同时反面形成“Y”形裂隙；最后，正反面裂缝贯通形成“横O-X”型初次破断和“横U-Y”型周期破断，在工作面上方形成“弧形三角板”和巷道上方形成“梯形板”的破断块体结构。统计发现，“横O-X”初次破断步距与“横U-Y”周期破断步距长度基本一致；横向破断形成的“弧形三角板”块体角度为75°～78°，与腰线和弧形切线形成的夹角72°～82°基本相等，近似于一个等角的“弧形三角板”。砌块模型试验结果表明，“弧形三角板”块体大幅回转过程中，因其顶点易与“梯形板”结构发生回转变形失稳而出现脱离现象，导致“弧形三角板”滑落失稳从而会引发工作面强矿压。研究成果为大采高开采工作面强矿压灾害防治提供试验基础。

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煤炭科学技术

2020年第02期

784

1610
大采高工作面过空巷群顶板破断及矿压规律研究

作者(Author)：周海丰

摘要：为解决大采高综采工作面快速通过大断面空巷群，避免发生冒顶压架问题，以哈拉沟煤矿22311综采工作面过26条空巷群为研究对象，采用理论研究、数值模拟以及现场监测等方法，研究了综采工作面过空巷群期间空巷失稳机制及基本顶破断规律，模拟了综采工作面过空巷期间采用泵送支柱支护效果，监测了综采工作面过空巷期间顶板下沉量及压力情况，最终22311综采工作面安全顺利通过了26条大断面空巷群。研究表明：空巷失稳主要是由基本顶超前破断引起的，其次是由于空巷支护不足导致的，泵送支柱支护应具有可切割、大断面、高承载与让压变形特征。采用“泵送支柱+锚索+W钢带”联合支护方式，使支柱与顶底板围岩处于协同作用状态，可保证综采工作面安全通过大断面空巷群。

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煤炭科学技术

2020年第02期

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8.8 m超大采高工作面矿压显现规律实测及机理分析

作者(Author)：杨俊哲, 刘前进

摘要：针对浅埋深超大采高工作面矿压显现强烈的问题，基于支架压力现场监测，对上湾煤矿8.8 m超大采高工作面矿压显现规律进行了研究。结果表明：8.8 m超大采高工作面基本顶初次来压步距为45 m左右，周期来压步距平均为13.5 m，动载系数平均为1.6；超大采高工作面周期来压具有来压步距短、来压持续时间长、来压区域性明显、动载矿压强烈等特点。根据工作面上覆顶板结构分析认为，工作面开采强度大、顶板活动剧烈，关键层结构单一、赋存层位低、易滑落失稳、上覆顶板整体性破断，是造成浅埋深超大采高工作面矿压显现强烈的主要原因。

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煤炭科学技术

2020年第01期

2332

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大采高综采异常矿压影响因素及支架适应性研究

作者(Author)：张金虎

摘要：为确定神东矿区大采高综采矿压显现规律及支架适应性，通过支架工作阻力和宏观矿压显现现场实测，基于支架“支、护、采”3个主要作用，运用模糊数学方法通过隶属度的计算对支架适应性进行定量评价。结果表明：神东矿区大采高综采有2种不同矿压类型，补连塔煤矿和榆家梁煤矿周期来压步距分别为14.3、11.4 m，片帮冒顶一般小于100 mm，支架超限比例约1%，支架适应性定量计算为良；布尔台煤矿周期来压强度大（支架超限比例51.6%）、来压频率高（周期来压步距7.8 m）、片帮和冒顶范围大于1 000 mm，支架适应性定量评价为极差，必须将大采高采煤法更换为放顶煤开采。将支架适应性定量评价为极差，必须改变采煤方法的矿压定义为异常矿压。破碎顶板、开采布局、采空区“孤岛”煤柱和复杂地质构造是异常矿压的主要成因。

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煤炭科学技术

2019年第12期

772

2906
水力压裂切顶卸压技术在大采高留巷中的应用研究

作者(Author)：孙志勇, 张镇, 王子越, 王涛, 付玉凯

摘要：针对晋煤集团寺河煤矿东五盘区东翼集中巷受多次强烈采动影响、巷间煤柱尺寸小、服务周期长、向斜轴部应力集中程度高等特点，应用水力压裂切顶卸压技术，改善围岩应力状态，为大采高留巷围岩变形控制提供了一个新途径。研究了水力压裂切顶卸压技术在大采高留巷中的作用本质，工作面回采前利用高压水在护巷煤柱上覆岩层中形成一个“准破裂面”，工作面回采时，在采场周期来压的作用下，采空区顶板沿“准破裂面”断裂，减少悬臂梁的跨距，卸载或转移工作面侧向悬臂梁传递到护巷煤柱的高应力。综合考虑井下现场作业空间狭小、工作面高位钻孔、地面L型抽放井等多个影响因素，设计水力压裂切顶卸压方案，压裂钻孔双侧布置，深孔长度40m，浅孔长度32m。为保证压裂效果，超前工作面50～100m进行压裂施工，倒退式压裂，间隔为2～3m。通过监测与分析水力压裂切顶卸压效果得出，顶板岩层裂缝起裂压力约24MPa，扩展压力在21～23MPa。切顶卸压后两帮移近量降低53%，顶板下沉量降低33%，底鼓量降低18%，同时显著减小帮锚索受力变化幅度。压裂后煤柱垂直应力在超前工作面50m至滞后工作面50m范围内出现峰值点，未压裂的煤柱垂直应力的峰值点出现在滞后工作面150m至350m范围。

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煤炭科学技术

2019年第10期

965

1416
8.8m智能超大采高综采工作面关键技术与装备

作者(Author)：杨俊哲

摘要：为解决浅埋煤层8.8 m特厚煤层一次采全高安全高效开采的问题，以上湾煤矿首个8.8m超大采高综采工作面12401工作面为研究对象，利用数值模拟、现场实践以及工程类比等手段，在设备配套、围岩控制、回采技术以及信息化方面进行技术攻关，形成了一套8.8m超大采高一次采全高综采关键技术。实践证明：采取的巷道支护、采场矿压监测、三角区顶板控制、支架自动增压补液、防片帮、防漏矸、回采工艺、工程质量控制以及信息化等技术，保证了综采面安全高效回采。8.8m超大采高一次采全高综采设备选型及配套合理，不仅能够满足综采面生产、支护以及运输需要，而且生产能力显著提升。该综采工作面与同煤层7 m大采高综采工作面相比，可多回收煤炭405万t，采出率提高了20.2%。该成套装备、工艺及关键技术的研发和应用，为类似条件下特厚煤层的开采提供技术指导和借鉴。[

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煤炭科学技术

2019年第10期

2494

14474
大采高智能化开采煤壁全过程精准控制技术研究

作者(Author)：刘俊峰, 唐恩贤, 许永祥, 张玉良

摘要：针对黄陵矿区及条件类似工作面大采高智能化开采煤壁控制现状，尤其是在片帮预警、智能控制等方面的难题，考虑智能化开采和综合机械化开采的工艺区别，从工作面设计、工作面设备参数确定、护帮参数优化、传感器方案、控制方案等5个方面，在预防、发展、防护3个阶段进行考虑和设计智能化开采煤壁控制方案。优化了液压支架护帮机构及护帮控制方式，设计了护帮板精准控制工艺，建立了基于片帮影响因素的工作面煤壁片帮预警模型，提出采用视频监控、太赫兹扫描和人员定位技术，结合工作面设备集中控制系统的工作面片帮防护体系，形成了大采高智能化开采煤壁全过程精准控制技术。将片帮控制技术纳入工作面智能化开采控制系统，有效解决了智能化开采煤壁控制难题，支架工由5人操作减少为无人操作，1人巡视，在黄陵矿区二号井顺利实施了大采高智能化开采，工作面年产量达到600万t。

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煤炭科学技术

2019年第10期

861

850
大采高液压支架掩护梁失效模型建立及对策研究

作者(Author)：赵峰, 亓玉浩, 徐忠磊, 豆景乐

摘要：为提高液压支架使用可靠性，分析了ZY21000/38.5/83D型液压支架在煤矿井下的实际使用情况，对液压支架掩护梁常规模型进行了模拟仿真分析论证；垮落的顶板压在顶梁后端与掩护梁铰接位置且顶梁前端未接顶，液压支架达到顶梁与掩护梁机械限位位置，此时顶梁和掩护梁几乎处于一条直线呈高射炮状态时，在顶板周期来压作用下会对掩护梁结构造成损坏。据此提出了造成掩护梁失效的杠杆效应模型，并对该模型进行仿真模拟分析，得出了掩护梁在该杠杆效应模型下极易失效的结论。煤矿生产作业应避免液压支架尤其是大采高支架在该杠杆效应模型姿态下使用，最后提出了避免液压支架掩护梁发生失效的防范措施。

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煤炭科学技术

2019年第08期

600

675

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