中组煤上覆煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏深度研究

为研究近距离煤层中上煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏发育情况,采用理论计算、数值模拟、现场观测等方法观察近距离煤层开采扰动下底板破坏范围,以半无限平面体理论结合摩尔-库伦破坏准则及屈服条件为基础,分析了顶板垮落冲击动荷载及静载作用下工作面底板下任意一点应力状态,计算得出底板破坏深度17.32m;对近距离煤层开采进行数值模拟,走向方向推进25m后,原位塑性区发育基本稳定,底板塑性区在逐步回采过程中发育呈现以煤壁下方塑性区“先垂直后水平扩散”特点,底板最大破坏深度16.12m;采用钻孔呈像法对工作面采动前后底板破坏进行观测,工作面下方底板破坏深度范围在16.85m附近,分析得出中组煤层61煤层开采扰动对下煤层62煤层、63煤层顶板稳定性造成破坏,验证了冲击荷载理论模型的可靠性,开采62煤层、63煤层需加强顶板支护。研究结果为近距离煤层开采扰动下底板破坏对下煤层影响范围提供参考。

孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用

孤岛工作面沿空掘巷矿压显现剧烈,支护难度大。若支护参数设计不当,巷道支护失败,必将极大影响工作面安全回采。以淮南潘三矿1251(3)孤岛工作面回风巷为工程背景,采用FLAC3D软件研究孤岛工作面沿空掘巷超前支承压力分布特征。通过建立孤岛工作面沿空掘巷基本顶的力学模型,推导出受动压影响时巷道顶板下沉量的计算公式。研究结果表明,孤岛工作面超前支承压力增加明显,孤岛工作面沿空掘巷围岩变形量剧增,其支护难度大大增加。在获得以上研究结果的基础上,分别对试验巷道掘进期间支护参数和回采期间加固参数进行设计。工程实践表明,锚网索和注浆加固联合支护可有效地控制孤岛工作面沿空掘巷围岩的变形,研究结果可在类似条件下推广应用。

沿空留巷综合支护技术研究

用沿空留巷技术保留的巷道要经历掘进和两次强烈的采动影响,对所需留巷的巷道,应该从掘进期间的支护设计与施工到留巷期间的巷旁支护方式选择,及下个工作面回采期间的加强支护均应统筹考虑,这样才能保证沿空留巷技术的成功实施,故沿空留巷技术是一项系统工程。据此,在淮北岱河矿Ⅲ3215工作面机巷进行了沿空留巷实践,巷内采用了锚网索支护,巷旁采用了工字钢密集支柱及矸石(碎煤)带联合支护,并在矿压观测的基础上,得出了所留巷道矿压显现规律,工业试验和应用实践表明,取得了良好的技术、经济效果。

锚杆支护巷道巷旁锚索加强支护沿空留巷围岩控制机理研究及应用

沿空留巷技术在薄、中厚煤层中应用较多,但在3m以上较大采高工作面中应用极少,究其主要原因是已往建立的沿空留巷力学模型欠妥、巷内与巷旁支护方式不合理。从如何提高岩层的自我承载能力入手,提出了一种主动的巷旁加强支护方式——巷旁采用锚索加强支护,巷内采用锚杆支护。建立了考虑巷帮煤体承载作用和巷旁锚索加强作用的沿空留巷力学模型,并分析了巷内锚杆支护和巷旁锚索加强支护的作用机理。利用理论分析所得结论,对淮北朱庄矿3625较大采高工作面风巷进行巷旁支护设计及工程实践。研究成果为较大采高工作面沿空留巷技术提供了理论依据和借鉴经验。

加强采矿工程专业本科生实践能力培养的对策分析

实践能力是培养大学生具有创新能力、就业能力和创业能力的重要途径之一,是大学生更快更好地适应社会工作要求的基础和保障。分析了采矿工程专业实践教学存在的问题及采矿工程专业培养目标对实践环节要求,据此提出了加强采矿工程专业本科生实践能力培养的9条途径。

基于轻量化YOLOv7的井下高压场景安全识别研究

为了使杨柳煤矿安全监测平台精准快速地识别机电人员高压作业场景中存在的不安全行为,以井下中央变电所为例,聚焦绝缘护具佩戴情况设计安全识别框架。基于YOLOv7目标检测算法引用部分卷积(PConv),提高模型在处理遮挡或缺失画面的鲁棒性和泛化能力;融合快速神经网络结构(FasterNet),降低计算冗余优化检测性能;最后融合时间空间注意力模块(CBAM),提高算法的特征提取能力。实验结果表明:轻量化处理后较原模型体积缩小30.5%,计算量减少23.7%,识别平均精度可达97.3%,单张图片检测速度提升38.1%。在复杂背景下小目标检测任务中有效地解决了漏检问题。

锚注软岩巷道流变研究

建立了双向不等压锚注软岩巷道计算模型,将巷道围岩分为锚注加固区和未注围岩区,分别采用不同的粘弹性模型,解出锚注软岩巷道围岩应力、位移粘弹性解,同实际观测得到的锚注软岩巷道位移曲线作比较,证明其粘弹性解是正确的。研究结果对软岩巷道锚注设计具有一定的参考意义。

深井大断面沿空留巷分阶段底鼓特征分析

针对深井大断面沿空留巷底鼓剧烈,防控难度大,以顾桥煤矿1115(1)工作面地质条件为工程背景,利用FLAC^(3D)三维数值模拟软件研究了深井大断面沿空留巷分阶段底鼓特征。研究结果表明:从开掘到报废留巷底鼓严重,掘巷阶段就产生较大的底鼓量,一次采动阶段底板变形继续增大,二次采动阶段底板变形更加剧烈,底鼓量累计超过1 000 mm,其中掘巷、一次采动及二次采动3个阶段的底鼓量分别达到总底鼓量的21%、32%、47%。一次采动影响下工作面前方30 m至工作面后方60m范围内巷道底鼓剧烈,应作为底鼓防治的重点区域。研究成果可为深井大断面沿空留巷底鼓防控提供指导。

深井大断面沿空留巷底鼓防控技术

在分析沿空留巷底鼓影响因素基础上,建立深井大断面沿空留巷底板受力模型,将充填体外侧的一端边界简化为固定铰链支座,煤帮极限平衡区下的一端视为固定端约束,底板梁顶面及底面分别受到充填体、煤帮以及下部岩层施加的载荷;然后建立满足底板梁两端位移边界条件并符合沿空留巷底板变形特征的挠曲线方程表达式,利用最小势能原理对底板变形量进行计算和分析。实例计算表明,底板越厚,底板最大变形量就越小;而巷道宽度越大,底板最大变形量则越大。根据深井大断面沿空留巷底鼓影响因素及底板受力模型研究,提出了底鼓防治技术,并进行了底鼓防治工程实践,最后展望了深井大断面沿空留巷底鼓防控技术发展方向。

极软岩破坏巷道修复技术与监测分析

针对淮南新集三矿极软岩破坏巷道具体条件 ,在分析巷道破坏原因和锚注加固机理的基础上 ,提出了破坏巷道的锚注加固修复方案 ,并进行了锚注参数设计和新型锚注加固注浆材料的研究。工程应用实践和围岩变形监测表明 ,采用的锚注加固修复技术可行 ,修复效果明显 ,取得了显著技术经济效益 ,为类似条件巷道的修复、设计与施工提供了有益的借鉴 ,值得进一步推广应用。

沿空留巷巷旁锚索加强支护与参数优化

在分析目前沿空留巷技术存在问题的基础上 ,从提高巷道围岩自我承载能力入手 ,提出了巷内采用锚杆支护、巷旁采用锚索加强支护技术。该技术在朱庄矿进行了工程实践 ,巷道围岩位移显著减小 ,由此说明巷内锚杆参数优化后 ,能够改善围岩的应力状态 。

极软岩巷道锚注加固注浆材料研究与应用

锚注加固是一种理想的改善软岩巷道的围岩承载性能的措施。在实验室对粉煤灰-水泥锚注加固注浆材料的流动性、析水性及抗压强度进行了试验研究,找出了注浆材料的适宜配比,即粉煤灰掺量在20 %以下,水灰比为0.65～0.70,并在新集三矿极软岩巷道修复加固中进行了应用。

沿空留巷底板变形力学分析及底臌防控

上覆岩层垮落产生的动载荷通过巷帮煤体、巷内支护体以及巷旁支护体传递给底板,造成工作面后方一段距离的沿空留巷底臌变形加剧。为了控制上覆岩层垮落引起的底臌变形,在分析沿空留巷力学环境的基础上,建立底板力学模型,计算出沿空留巷煤帮弹性压缩区、塑性区、破裂区的宽度,以及煤帮对底板的作用力。应用关键层理论,确定顶板硬岩层位置及其破断顺序,以及垮断极限层的层位;采用顶板载荷条带分割法,计算出巷旁支护体对底板的作用力,并引入等效载荷的概念,构建底板等效载荷分布力学模型,将沿空留巷底臌与上覆岩层垮落紧密联系起来,分析上覆岩层垮落对底板的受力及变形影响,推导出底臌变形计算式。研究结果表明:上覆岩层垮落引起的底臌主要是由于塑性区煤体和巷旁支护体下方底板岩层高应力压剪破坏,以及巷道底板和采空区底板在强卸荷条件的拉伸破坏共同影响造成的。基于此,提出了降低塑性区煤体和巷旁支护体传递给底板的作用力,提高采空区冒落矸石对底板的作用力,防止巷道底板岩层拉伸破坏,巷旁支护体宽度、刚度与底板岩层强度相匹配等底臌防控措施,并应用于工程实践。

深部煤巷过断层应力演化特征及围岩稳定性研究

针对朱仙庄煤矿Ⅱ1057工作面机巷掘进过断层破碎带支护困难问题。通过数值模拟,研究煤巷掘进过断层全过程。分析断层前后25 m围岩超前支承应力演化特征,结合距断层不同位置煤巷塑性区、位移变化,研究表明:F2断层对煤巷影响范围为10 m。运用理论分析,得出破碎围岩条件下非等压煤巷塑性区发育规律;计算F2断层位置顶板塑性破坏深度为2.56 m。通过现场实测,分析F2断层区域的钻孔窥视特征,确定顶板裂隙富集极限距离为2.7 m;并提出锚+网+索+喷联合支护,发挥深部完整岩层承载能力,维护围岩稳定。现场监测断层破碎带顶底板累计位移量为107 mm,两帮累计位移量为27 mm,围岩得到有效控制。

再论我国沿空留巷技术发展现状及改进建议

在2006年发表的《我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议》一文的基础上,总结了21世纪以来我国沿空留巷技术的新发展,包括巷旁充填的施工工艺与方法,由高水、膏体充填发展为柔模墙体及超前柱式支护,使得支护强度和隔绝密闭性有了极大地提升,并且具有了一定柔性以适应顶板的下沉;经过20余年的发展,沿空巷道巷内基本支护具有了高预紧力、高强度、高刚度和大延伸率的特性,能够有效控制巷道围岩的大变形,实现及时主动支护,并普遍辅以单体支柱作为巷内补强支护,进一步保持围岩的稳定性与完整性;统计分析了部分沿空巷道的支护形式及留巷效果,愈发说明了沿空留巷的成功与否是巷旁支护和巷内支护共同作用的结果。介绍了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷新技术,包括卸压原理、切顶方法、切顶参数及切顶后巷内的支护方式及其工程应用等。阐述了近年来我国在沿空留巷理论研究方面取得的新成果,包含充填体的切顶阻力和支护阻力,充填体与围岩之间的相互作用关系及受力变形特征,切顶卸压沿空留巷的围岩活动规律及其与支护体之间的相互作用关系等。指出了我国沿空留巷技术在巷旁支护、巷内支护及相关理论研究方面存在的技术问题与科学问题。最后从支护设计、围岩控制、研究方法、技术装备等方面出发,提出了今后我国沿空留巷技术的发展改进建议。

大采高综采工作面煤壁片帮机理及控制技术

为控制大采高综采工作面煤壁片帮,通过理论分析、数值模拟、现场实测等研究方法。研究了大采高综采工作面煤壁片帮机理,在此研究基础上,根据淮南张集矿1215(3)大采高综采工作面具体条件,提出了俯斜开采、采用高阻力结构合理的液压支架、加快工作面推进速度、加固煤壁和及时带压移架等控制煤壁片帮技术,应用实践表明,控制煤壁片帮效果良好。

下向进路高水固结尾砂充填主要参数的研究

研究了下向进路高水固结尾砂充填体配比、承载层强度及进路宽度等主要参数 。

超长大采高综采面安全推过大断层合理方法研究

为避免171303工作面回采期间采用破底破顶、平整过渡方法过F18断层可能造成的采煤机割不动、工作面推进速度慢及经济效益差等问题,保证工作面安全顺利通过F18大落差断层,进行了断层影响区顶板平衡结构力学分析,提出了采用卧底方法通过F18大断层,并对该方法的可行性进行了相似模拟试验,建立了大采高工作面过大断层安全技术保障体系。现场工程实践表明:171303工作面采用卧底方法,由断层上盘向断层推进过大断层,并加大断层下盘的调斜坡度,每米推进煤量增加,矸石量减小,实现了工作面安全快速推进F18大断层,取得了较为显著的效果。

深井开采沿空留巷支护技术研究

为开采低透气性高瓦斯突出的C13主采煤层,需先开采上覆的C15解放层,深部高瓦斯、低透气性煤与瓦斯突出煤层群开采,要求改变工作面传统的"U"型通风方式为无煤柱沿空留巷"Y"型通风方式。进行了深井开采沿空留巷巷内支护设计、巷旁支护设计及留巷期间巷内加固设计,通过工业试验表明,沿空留巷技术在谢一矿512(5)工作面取得了较好效果。

单体支柱放顶煤工作面矿压显现规律及围岩控制

通过单体支柱放顶煤工作面矿压观测与研究, 分析其矿压显现基本特征及支架稳定性, 由此提出工作面顶板管理及控制措施, 为工作面高产、高效、低耗、安全创造良好条件。