典型三软煤层工作面液压支架适应性分析案例研究

针对口孜东矿121302工作面使用的四柱支撑掩护式液压支架适应性较差问题，详细统计分析了矿压和支架受力特点。基于平面杆系建立了支架的力学模型，推导出支架极限外载荷大小和分布区间的解析表达式。研究发现，支架外载荷需与顶梁和底座合力相匹配，否则支架将无法保持稳定状态。根据前后排立柱的工作阻力和拉力分布，划分了五个区域，并分析了工作阻力分配比例及摩擦因数对支架适应性的影响。研究结果显示，调整立柱工作阻力分配比例和优化中缸环形面积可以显著提高支架的适应性。

为了实现快速掘进，必须构建高精度的掘进前方二维地质模型。本研究以沁水煤田某矿区XY-S工作面为例，利用三维地震解释数据，结合巷道掘进中实测的煤层底板高程信息，动态更新三维地震速度场，精确预测掘进前方煤层底板的高程。研究结果表明，通过实时更新煤层底板高程，更新地质剖面，掘进前方预测误差逐步减小，特别是在实测点前方25 m和50 m范围内，预测精度显著提高，最小绝对误差分别为0.2 m和0.45 m。未来若能增加实测数据密度和均匀性，预测精度将进一步提升，为快速掘进提供更精确的导航数据。

通过对8011工作面采煤机的割煤速度、空刀速度、端头等待时间及工作面长度等工序实测数据的统计分析，揭示了各工序的分布规律，并模拟了各工序与循环作业时间的关系。经过深入分析，得出了重要的优化结论。

在采动影响下，综采工作面覆岩裂隙的空间分布对矿井突水灾害防控和瓦斯抽采具有重要意义。以潘二矿18111工作面为背景，采用相似物理模拟、数值模拟及理论分析，研究了裂隙的分布演化规律和导水裂隙的发育高度。研究发现，随着工作面的推进，工作面两端存在裂隙聚集带，裂隙发育高度较大且多以大角度裂隙为主。数值模拟和相似模拟试验结果表明，裂隙发育角度呈现区域性分布特征。综合分析结果显示，导水裂隙的发育高度约为54～60.8米。这些研究成果对类似工程条件下的裂隙演化特征研究具有重要的参考价值。

以某矿1302工作面冲击地压表现为研究背景，通过对冲击地压表现进行统计分析，确定了其发生的基本特征。根据冲击地压的主要影响因素，提出了钻孔卸压和爆破卸压两种冲击地压治理方法。在实施危险区域解决方案后，通过钻屑法监测结果分析，发现峰值应力向煤体深部转移，取得了良好的治理效果。

引入随机森林算法构建回采工作面瓦斯涌出预测模型，研究表明该模型预测效果较好。

平岗煤矿1202工作面瓦斯含量高，虽已采取瓦斯抽放措施，但在破煤生产过程中瓦斯涌出量依然较大。由于巷道面积和风速的限制，单纯依靠增加风量冲淡瓦斯的方法无法完全满足安全生产的需求。 通过对1202工作面割煤速度与瓦斯涌出量进行统计分析，研究发现两者之间呈现多项式关系，并推导出相应的计算公式。该研究结果可为新工作面割煤的安全高效生产提供理论依据。

基于对煤壁片帮基本形式的统计分析，采用数值分析软件研究了工作面机采高度、端面距、支架工作阻力等因素对煤壁稳定性的影响，得出了一些具有现实指导意义的控制参数和结论。

深部综采工作面厚顶板的不稳定性常导致煤岩动力灾害。为应对这一问题，基于煤岩力学特性，建立了爆破弱化顶板的力学分析模型。采用LS-DYNA有限元程序、ALE算法和3DEC离散单元法，计算爆破对岩体裂纹扩展的影响范围，确定了爆破位置和卸压高度，为爆破减灾方案提供了理论支持。研究表明，爆破作用能有效消除应力集中区域，通过21102工作面顶板深孔爆破方案验证了其显著的断裂效果。