区段小煤柱破坏规律及合理尺寸研究

为了防止煤柱冲击地压现象、改善工作环境并提高回采率，采用现场观测法，分析了沿空掘巷小煤柱以及工作面煤体内应力变化、超前支承压力的影响范围，以及小煤柱煤巷变形破坏规律，并通过数值模拟分析了4种不同宽度煤柱的塑性区变化范围．结果表明，煤柱的破坏情况受煤柱宽度影响较大．小煤柱外边缘，即临近上区段采空区部分受回采影响已基本呈塑性状态；内边缘即靠近本区段煤体部分，在距工作面4m左右开始进入塑性破坏状态；煤柱宽度在6～8m之间时中部存在一定范围弹性核．适合崔庄煤矿条件合理区段煤柱宽度应为6～8m．

煤矿井下钻孔抽采瓦斯影响半径测定方法的研究进展

煤矿井下钻孔抽采瓦斯影响半径的时变特性是科学制订矿井瓦斯灾害治理方案与煤矿区煤层气开发规划的基础。系统评述了“压降法”“示踪气体法”“瓦斯含量法”与“钻孔抽采瓦斯量法”等4种煤矿井下常用的钻孔抽采瓦斯影响半径的测定方法,指出了各自的适用条件及优缺点。对未来煤矿井下钻孔抽采瓦斯影响半径测定方法的研究方向进行了展望,认为量化钻孔抽采瓦斯影响半径对煤层瓦斯流动特征的协同响应机制,研究快速、精准的煤层瓦斯基本参数测定技术,建立将时空尺度三维耦合、多物理场耦合纳入统一系统的煤层瓦斯流动体系将成为未来的研究热点。

孤岛工作面顶板破断规律及动压致灾机理研究

以某矿1304孤岛工作面具体条件为研究基础,对孤岛工作面顶板破断规律及动压致灾机理进行研究。通过理论分析与公式推导,得到顶板最大拉应力、最大弯矩值及释放弹性能的大小,不仅提供了顶板最大拉应力、最大弯矩及释放弹性能的计算方法,而且为研究顶板破断规律及减少冲击灾害提供依据。

大小护巷煤柱巷道采动变形与小煤柱破坏演化规律

区段煤柱留设尺寸的合理与否直接关系到巷道变形量大小、支护成本与效果。针对微山崔庄煤矿同一工作面不同区段煤柱宽度的具体条件,对不同护巷条件的巷道变形与小煤柱破坏演化规律进行了现场实测研究,研究成果能充分反映煤柱宽度这一最主要因素对巷道变形的影响。研究结果表明,大小煤柱护巷巷道顶底、两帮变形量具有截然不同的变化规律;小煤柱破坏区域在时间上、空间上呈现不均匀性,表现出不对称马鞍形破坏演化特征。研究结论对有针对性的巷道支护设计、确定合理的区段煤柱留设尺寸具有重要的参考价值。

反循环原位快速取样技术在煤层瓦斯含量准确测定中的应用研究

瓦斯含量测值的准确度是影响矿井瓦斯防治措施制定与实施的关键因素,而实现原位快速取样则是准确测定瓦斯含量的前提条件,为研究不同取样方式对瓦斯含量测值的影响,以仲恒煤矿1320_(-1)1工作面的20_(-1)^(#)煤层为例,利用基于反循环钻进原理研发的原位快速取样技术及装置,对相同深度下反循环原位快速取样与孔口接粉取样方式所采取煤样粒度分布情况进行对比分析,对不同取样方式所采取的煤样利用直接法进行可解吸瓦斯含量测定对比分析,并对不同暴露时间、不同煤样粒度对瓦斯损失量的影响进行了实验室分析。结果表明:原位快速取样技术所取样品不受孔壁残粉影响,取样时间短、暴露时间少,煤样粒度大、瓦斯含量测定结果准确性更高。

高密度电阻率法层析成像技术及其在水文地质中的应用

高密度电阻率法层析成像技术近年来在工程物探上得到了广泛应用,已成为工程物探的一种主要方法之一。以探测某矿冲沟的裂隙和隐患为例,说明高密度电阻率层析成像法的探测效果,为煤矿安全开采提供了重要保障,具有重要的现实意义。

近距离突出煤层群联合抽采瓦斯溯源技术研究

为了解决近距离突出煤层群联合抽采瓦斯计量难题,以贵州能化小屯煤矿为工程背景,提出采用碳同位素法和分层计量相结合的方法综合确定煤层群中任一煤层抽采瓦斯所占比例,为煤层瓦斯抽采达标评判中残余瓦斯含量计算提供依据;基于碳同位素质量守恒定律,建立煤矿井下不同煤层混源瓦斯气体计算模型,选取代表性地点采集6_(上)、6_(中)、6_(下)、6_(上)+6_(中)、6_(上)+6_(中)+6_(下)单一煤层和混源瓦斯在实验室采用Isoprime 100型同位素比值质谱仪进行碳同位素测试,并采用MATLAB进行模型求解;同时采用分层计量的方法进行现场试验,在混源瓦斯中综合确定6_(上)煤层占17%,6_(中)煤层占61%,6_(下)煤层占22%。经现场实践:16_(中)14回采工作面抽采达标评判中计算残余瓦斯含量和实测瓦斯瓦斯含量值偏差小于5%,说明综合确定的瓦斯来源比例真实可靠。

突出煤层区域措施效检指标残余瓦斯含量临界值研究

残余瓦斯含量是检验突出煤层瓦斯防治效果的重要指标,对煤与瓦斯突出灾害防治起到重要作用。为科学、合理、准确地确定该指标在不同煤层的实际临界值及相应的适用条件,确保煤矿对瓦斯防治效果检验的可靠性,通过在中岭煤矿一井现场3号煤层突出资料及以往数据统计分析、瓦斯基本参数测试及以往研究成果综合分析确定其残余瓦斯含量临界值初值,并对该初值进行现场考察和扩大实验,最终确定了3号煤层残余瓦斯含量临界值为9m^(3)/t,并分析了该临界值的适用条件。

深孔定点快速取样技术在钻屑瓦斯解吸指标K 1值测试中的应用

钻屑瓦斯解吸指标K_(1)值是综合反映煤层瓦斯含量及卸压初期瓦斯解吸速度大小的指标,是确定煤层局部突出危险性程度的关键参数,对煤与瓦斯突出灾害防治具有重要作用。本文针对煤矿采用麻花钻杆机械排渣取样法,取样测试K_(1)值过程中存在的无法准确确定取样位置和煤样暴露时间、有效测试深度浅、现场测值与实际情况误差较大等问题,利用基于反循环钻进原理研发的深孔定点快速取样技术及装置对K_(1)值合理有效取样测试深度进行研究。研究结果表明:深孔定点快速取样技术利用双壁钻杆的中心管将钻孔底部煤样快速排出,所取煤样中未掺混钻孔壁上的煤粉,达到了定点取样的要求,保证了测定煤样的有效性,且取得足够数量的煤样时间不超过2 min,有效减少了煤样的暴露时间,可以有效提高K_(1)值的有效测定深度及测定结果的准确性,在仲恒煤矿和湾田煤矿采用深孔定点快速取样技术可增加钻屑解吸指标K_(1)值有效测试深度至30 m。

受载煤岩瓦斯多扩散系数解吸模型研究

为研究受载原煤瓦斯解吸规律,利用含瓦斯煤岩力学性质测试系统,在恒温的三轴加载条件下,进行了受载原煤加载-吸附-解吸-加载直至煤样破坏实验,建立了原煤的多扩散系数瓦斯解吸模型。基于非负约束最小二乘法反演算法(NNLS),通过试验数据反演得出受载原煤的扩散参数B谱。研究结果表明:受载原煤一小时瓦斯累计解吸量在弹性阶段随轴向应力增大而减小,在塑性阶段随应力增加有小幅度回升,在煤岩破坏后急速增大。受载原煤瓦斯解吸多扩散系数模型能准确反映受载原煤瓦斯解吸规律,B谱可反映出受载原煤内部变化以及其瓦斯解吸规律情况。该模型可更准确合理地描述煤层内瓦斯运移过程。

基于深孔定点取样技术的顺层钻孔瓦斯抽采半径考察

为了提高顺层钻孔抽采半径测定的准确性与可靠性,针对绿塘煤矿瓦斯地质条件,采用深孔定点取样技术在6_中S204工作面进行了现场应用,考察了深孔定点取样技术的适用性,并对瓦斯含量测定结果进行了对比分析。结果表明,采用深孔定点取样技术,取样深度达到71 m,取样时间控制在5 min以内,瓦斯含量测定结果的准确性和可靠性更高。在此基础上,采用可解析瓦斯含量法对绿塘煤矿6_中煤层ф75 m顺层钻孔的抽采半径进行了考察,得出了钻孔抽采半径R与预抽时间t之间的关系式,对于突出矿井区域措施钻孔的设计具有重要参考意义。

高突低渗透煤层超高压水力割缝卸压增透研究

为了解决五轮山煤矿8号高突低渗透煤层1809工作面瓦斯治理难题,提出了超高水力割缝煤层卸压增透技术,以有效改造强化瓦斯抽采。采用理论分析、FLAC^(3D)数值模拟方法研究了不同缝槽间距条件下缝槽周围煤体塑性破坏特征和应力演化规律,然后基于含瓦斯煤体渗透率与三向应力和瓦斯压力之间的关系,分析了不同缝槽间距时周围煤体的渗透率分布规律。研究结果表明:缝槽自由面能够卸除围压,集中应力向缝槽外侧和缝槽间煤体转移;煤体渗透率明显提高,促进瓦斯解吸和流动。经现场实践验证,超高压水力割缝增大了煤层暴露面积、煤体扰动体积,高负压抽采支管瓦斯流量和浓度明显提升,瓦斯抽采纯量在0.7～1.1 m^3/min内波动,瓦斯体积分数在50%以上,对本矿其他工作面瓦斯治理具有一定借鉴意义。

牛西井技改首采面综放支架选型

以盛源矿业有限公司牛西井主采煤层及其顶、底板岩层为研究对象,分析了支架选型面临的复杂地质条件及主采煤层煤质条件和顶、底板岩性条件,并通过理论计算与临近矿井类比相结合的方法,分析了工作面矿压显现规律,并最终确定了与矿井首采面生产条件相适应的综放支架的基本参数,从而为类似条件工作面支架选型提供了参考依据。

观台煤矿煤岩物理力学性质测定与冲击倾向性评价

以观台煤矿二水平(-270 m水平)总回风巷掘进头及2403轻放工作面煤层及顶、底板煤岩为研究对象,利用试验机测定并分析其物理力学性质,以此为基础,利用弹性能量指数法评价观台煤矿煤、岩冲击倾向性,最终得出工作面内不会产生冲击地压现象,在以后的工作面回采过程中得到了验证。并建立了观台煤矿煤的冲击倾向性评判标准。

煤矿巷道扩孔锚固体抗剪特性研究

煤矿巷道锚杆支护过程中,锚杆剪切破坏现象时有发生,严重影响着巷道支护的稳定性,特别是巷道周边岩层节理发育区域,其锚杆剪切破断最为频繁。针对煤矿巷道锚杆剪切破断的问题,通过现场调研锚杆破坏情况、查阅相关资料的方式,确定了造成煤矿锚杆剪切破断的主要原因。根据理论分析,提出了在剪切节理面处进行扩孔锚固的方式来增大剪切节理面处锚固体截面直径,降低剪切节理面处锚固体所承受的最大剪应力,提高锚固系统的整体刚度,进而增大锚固系统的整体抗剪切性能。采用数值模拟的方法,对普通锚固、正楔形扩孔锚固和圆柱形扩孔锚固3种锚固类型进行受力分析,以锚杆剪切位移、锚杆剪切变形影响范围及锚杆受力为指标,确定了剪切节理面的最佳锚固方式为正楔形扩孔锚固;在正楔形扩孔锚固的基础上,通过改变不同的扩孔位置,分析锚杆的剪切位移和剪切载荷,确定了扩孔位置在50 mm处最佳。设计加工相应的锚杆剪切试验装置,并从剪切载荷和剪切塑性铰的轴向间距两个方面进一步验证了正楔形扩孔锚固可有效改善剪切节理面处锚固体的受力状态,降低锚杆所承受的剪切载荷,增大剪切塑性铰的轴向间距,减小锚杆的剪切变形,增强锚杆对围岩错动剪切的适应性,进而提升锚固系统的整体抗剪性能。

Comprehensive evaluation weight-variable identification model of top coal caving effect and its application

Based on the theory of attribute identification, a weight-variable identification model was put forward on top coal caving effect in fully mechanized top coal caving face. Contribution value of all kinds of evaluation factor of the caving coal and waste were used to determine weight coefficient. And then comprehensively estimated it by the given credible degree value. This kind of method can not only classify for attribute identification, but also can classify it into sub-classification according to comprehensive score compositor that of the same attribute. The comprehensive estimate result of plane and solid caving experiments shows that the result is true, credible, simple and that is not only one of the effective method of theory study, but also can be regarded as a quantitative examine method of the top coal caving effect in scene.

大倾角易燃厚煤层自燃预控技术

针对大倾角易燃厚煤层采煤工作面自燃危险区域范围大、漏风严重、火源点隐蔽性强等特点,根据某矿易燃厚煤层采煤工作面的实际情况,首先通过对煤层煤样进行氧化升温试验,确定了煤炭自燃预测指标气体,结合对大倾角易燃厚煤层自燃规律的分析,最终确定了自燃预测预报、工作面超前惰化煤体、采空区惰化和火区快速处理技术相结合的煤炭自燃预控技术,有效保障了大倾角易燃厚煤层采煤工作面的安全高效开采。

深井马头门软岩硐室复合支护技术研究

某矿副井马头门处于深井高应力、大断面、极破碎岩层等复杂条件下围岩破坏比较严重。通过分析马头门围岩破坏原因之后,提出了锚网索喷+反底拱钢筋混凝土砌暄的联合支护方案。利用FLAC^(3D)对原支护方案和优化方案模拟并对比分析之后,决定采用锚-网-喷-索初次支护、双层钢筋砼二次支护方案修复副井马头门破坏段部分。现场监测表明:加固支护后,拱顶下沉量为16 mm,底鼓量为10mm,两帮移近量为12mm,硐室变形得到有效控制。

深孔定点取样装置在中岭煤矿的优化应用

以中岭煤矿一井12033工作面为试验点对深孔定点取样装置进行了效果考察。根据初期取样结果对取样装置进行了优化研究,由数值模拟结果及后期取样效果可知:6喷嘴与8喷嘴喷射器串联内嵌于取样尾辫时所产生的负压最大,可达到-11 164 Pa,优化后的取样装置最大取样深度达102 m,取出煤样较多且取样时间不超过5 min,符合取样技术要求,适用于中岭煤矿的取样需求,优化后的取样装置更具推广价值。