通过对神东矿区大柳塔煤矿52304综采工作面7.0 m支架开采时端面漏冒的现场实测、模拟实验与理论分析,从特大采高综采工作面覆岩关键层"悬臂梁"结构运动对直接顶作用的角度,阐述了端面漏冒的发生机理,并提出了相应的控制对策。结果表明:综采工作面的端面漏冒不仅与顶板岩性、构造和裂隙发育以及支护工况有关,还与关键层破断块体的回转运动密切相关。特大采高综采工作面覆岩第1层关键层易破断进入垮落带而形成"悬臂梁"结构,不同于低采高综采工作面关键层稳定铰接的"砌体梁"结构,由于其破断块体后方无水平的侧向约束力,它将无法形成自稳的承载结构;当支架初撑力不足以平衡该"悬臂梁"破断块体及其上覆垮落带岩层的载荷时,易造成该块体发生失稳错动而切割直接顶,从而导致贯穿式的端面漏冒的发生。这是造成52304特大采高综采工作面在顶板完整、煤壁片帮并不突出的条件下,仍发生严重端面漏冒的主要原因。由此提出了以提高支架初撑力来防止关键层"悬臂梁"破断块体发生失稳错动为思路的端面漏冒控制对策,并依此确定了52304综采工作面7.0 m支架的合理初撑力为12 405 kN,现有支架的初撑力仍显不足。

随着采煤机械化程度越来越高,组成工作面生产系统的人、机、环境系统越来越复杂,系统可靠性的高低将直接影响工作面的产量,同时工作面长度的不同又将对系统可靠性产生影响。结合晋煤集团寺河煤矿实际,基于工作面单产与系统可靠性关系对大采高综采工作面长度进行了详细的分析研究,得到此条件下保证高产高效的工作面最优长度,以期对条件相似矿井开拓布置有一定的借鉴或参考意义。

针对大采高综采煤壁片帮频繁发生的问题,基于FLAC3D数值模拟软件,研究煤壁前方破坏面积分布特征,结果显示当采高超过4 m、工作面宽度超过210 m时片帮显著加重。采用3DEC软件研究了大采高覆岩变形破坏规律。

为了合理确定大采高综采工作面覆岩"两带"高度,采用微震监测技术探测顶板覆岩破断特征,从走向和倾向两个方面来分析微震事件分布规律,从而确定了大采高综采面"两带"的高度:垮落带高度约20m,裂缝带高度约45m。研究认为基于微震监测的大采高综采面覆岩"两带"探测方法可行,很好地解决了覆岩破坏实测难题。

针对金鸡滩煤矿8.2 m大采高工作面大断面回采巷道超前支护难题,综合地质条件和推进效率等因素,确定了双列多节自移式超前支架架型。采用低初撑力、高工作阻力的支护理念和初撑力自动保证技术,开发了避锚护顶、行走调控和斜坡式连接梁等新结构,研制出回风巷和运输巷超前支架组。井下试验表明超前支架抗周期来压能力强,推进效率高,超前巷道顶板完整好,具有良好的适应性;进一步分析了超前支架整体顶梁对顶板的反复支撑作用,提出了柔性顶梁的方解决案,为超大采高工作面超前支护技术提供了示范和参考。

超前支护液压支架的研制及应用,大大提高了综采工作面顺槽顶板的安全性,即为行人及顺槽设备安全提供了保障。论述了综采工作面顺槽超前支护液压支架的发展过程及其技术特点,分析了目前超前支护液压支架存在未能从根本上解决综采工作面顺槽顶板反复支撑的技术缺陷,提出了将新型带压支护技术应用于现有履带行走式超前支护液压支架顶梁的新技术是解决这个问题的关键。

通过对纳林河二号煤矿31102工作面回风巷超前支护段强矿压作用机理及回采过程中微震监测系统、超前应力监测系统、地面沉降观测数据的综合分析，总结了临空巷道回采期间超前支护段巷道变形机理及覆岩运动规律。结合现场矿压规律和微震监测数据分析结果，将超前支护前300 m划分为高、中、低频区和稳定区，针对不同区段采取“四位一体”支护设计。现场实施后巷道变形得到有效控制，实现了安全高效回采，对类似矿井大采高临空巷道超前支护有一定借鉴意义。

霍尔辛赫煤矿大采高工作面斜长由220 m增加到260 m后,在工作面推进速度保持不变的情况下,工作面生产能力可提升58万t/a。根据刮板输送机生产能力校核,现有刮板输送机的装机功率偏小,不能满足大采高加长工作面上行运输的要求。通过技术经济比较,将现有SGZ-1000/2×855型刮板输送机改造为SGZ-1000/3×855型刮板输送机,投资603.9万元,实现总装机功率为2 565 k W、能够满足260 m长大采高工作面产能3.7 Mt/a的生产需要。

8 m大采高综采工作面智能控制系统关键技术研究.pdf