坚硬顶板水力压裂弱化技术应用

为有效改善坚硬顶板工作面来压强度,本文以寺河二号井煤矿1309工作面地质条件为基础,采用现场试验与监测等方法,对坚硬顶板水力压裂技术进行了应用,设计了切眼及顺槽巷道水力压裂钻孔参数,并在现场进行了实践。根据水力压裂后巷道顶板窥视结果与矿压显现结果,采用水力压裂技术后顶板压裂效果较好,初次来压步距减小21%,周期来压步距减小17%,水力压裂技术能实现弱化顶板的效果。

复合射孔定向造缝技术在坚硬顶板中的应用

为了解决8311综采工作面煤柱侧精准切顶问题,消除煤柱侧向悬板压力对相邻工作面的影响,实现对坚硬顶板的精准控制,在借鉴石油工业钻井压裂技术的基础上,提出了一种新型的坚硬顶板复合射孔定向造缝压裂技术方案,利用射孔弹和火药在空间装药和时间爆序的相互配合,实现精准定向造缝压裂。该技术在塔山矿8311综采工作面实施后,爆破成缝率较高,可实现精准定向造缝压裂的目标。

司马矿顶板预裂爆破工艺参数设计与应用

为了解决司马矿顶板硬度大而导致顶板难以松动和垮落的问题,对顶板岩层进行了深孔爆破切顶卸压。根据煤矿井下实际地质情况,设计了钻孔参数、爆破参数等,确定了顶板预裂爆破的关键参数。应用结果表明,采用顶板预裂后,顺槽支架的平均工作压力比采面中部支架降低7.2%以上,来压步距降低26.6%,有效地解决了采场压力波动大、安全性差等问题。

5-405切眼深孔预裂爆破放顶技术研究与试验

针对5-405工作面煤层顶板坚硬,极易形成大面积悬顶、采空区遗煤自燃等事故隐患的状况,晋北煤矿进行了双向聚能预裂爆破强制放顶技术研究与试验。现场试验结果表明:连孔双向聚能预裂爆破的应力波和爆生气体作用时间为0.5~0.7 ms,远大于单孔预裂爆破,更有利于预裂方向的爆破成缝,不仅预裂成缝快,还能保护非预裂方向孔壁的完整性,预裂效果更好。采用该技术对5-405切眼坚硬顶板强制放顶,大幅度降低了大面积悬顶的可能性,有效减小采空区漏风及遗煤自燃,达到安全回采的目的。

初采期坚硬顶板悬顶水力致裂治理技术

针对8108综采工作面初采期间存在大面积悬顶突然垮落导致出现冲击荷载和飓风的风险,四老沟矿通过运用岩石断裂动力学理论对工作面采场应力状态进行理论分析,实施“实时周期立体交叉水力压裂技术”,第一次水力压裂后,工作面推进至9 m时,顶板初次垮落;工作面支架最大受力较常规采煤工法增大约10%,工作面推进60 m过程中,局部最大悬顶长度为12 m,表明顶板均垮落及时。

二氧化碳预裂技术在坚硬顶板工作面的应用

8113工作面开采的C3-5#煤层直接顶板岩性为砂质泥岩,厚11.8 m,属坚硬顶板,其弯曲破断会引起应力扰动,导致工作面初次来压步距较大,且易形成冲击地压。为了确保8113工作面采空区的悬板及时跨落,采用了二氧化碳工作面采空区侧顶板致裂技术。现场监测结果表明,该技术能够安全高效地减弱综放工作面初次来压期间老顶集中跨落所带来的冲击。

坚硬顶板大采高工作面顶板弱化技术研究

针对大采高综采工作面初采时坚硬顶板悬顶垮落矿压显现剧烈问题,以回坡底煤矿10-110工作面坚硬顶板条件为背景,对坚硬顶板工作面顶板弱化技术进行了研究,结论如下:(1)采用数值模拟方法对工作面推进过程中煤岩体应力场进行了分析,根据分析结果,切顶后工作面前方应力集中区应力峰值大于未切顶时,有利于顶板断裂,断裂步距在30~35 m范围内。(2)提出采用双向聚能爆破技术进行预裂切顶,并对爆破参数进行了设计。根据矿压监测结果,工作面初采时基本顶初次垮落步距在28~35 m范围内,因此爆破切顶预裂技术方案能整体切落煤层上方坚硬顶板,实现切顶卸压。

坚硬顶板工作面初采定向预裂爆破卸压技术

为防止采煤工作面初采坚硬顶板悬顶问题诱发的灾害事故,以木瓜煤矿10-201工作面赋存坚硬顶板为工程背景,提出采用定向预裂爆破卸压技术主动地在顶板岩层内创造结构弱面,从而实现坚硬顶板弱化的效果,基于此,设计了切顶钻孔参数,现场试验确定了爆破钻孔装药结构,技术应用后,缩短了坚硬顶板悬顶长度,降低了工作面初次来压强度,证明了定向预裂爆破卸压技术的优越性和合理性。

坚硬顶板预裂爆破切顶卸压关键参数研究

以云盖山煤矿一矿22060运输巷坚硬顶板地质条件为背景,为实现预裂爆破切顶卸压巷旁U型钢棚支护沿空留巷开采,应用数值模拟、理论分析和现场试验方法,研究了坚硬顶板条件下切顶钻孔深度、角度和爆破装药孔间距、装药量等关键参数。结果表明,预裂爆破切顶卸压减小了悬臂梁长度、降低了巷旁侧最大正应力和切应力,提高了悬臂梁稳定性,起到了较好的卸压作用;预裂爆破切顶钻孔深度9 m、与铅垂线夹角15°、孔间距400 mm,采用间隔装药爆破方式,每孔装药量3 kg,预裂缝贯通率最好、切顶卸压及成巷效果较好。

西铭矿坚硬顶板水力压裂弱化技术应用

针对西铭矿坚硬顶板48712工作面矿压显现剧烈问题,采用高、低位水力压裂钻孔交错布置技术对48712工作面顶板进行弱化,本文设计了水力压裂弱化顶板技术参数,并进行现场应用。结果表明:采用水力压裂后,相邻两压裂孔内出现导通裂隙,压裂钻孔影响半径大于4 m,压裂效果较为理想;48712工作面初采期间矿压监测结果表明,采取水力压裂弱化顶板后,工作面来压强度明显降低。

水力压裂弱化顶板技术在18402面初采中的应用

为了解决西曲矿18402综采工作面坚硬顶板悬顶面积过大、来压时矿压显现剧烈的问题,在该面初采期间,采用水力压裂技术进行顶板弱化。通过分析顶板赋存情况,以及工作面初采来压与端头顶板断裂特征,制定了水力压裂钻孔布置方案,确定切眼水力压裂顶板高度为18 m,端头水力压裂顶板的高度为8 m。现场应用水力压裂技术结果表明,工作面顶板推进28 m时全部垮落,工作面正巷(进风顺槽)端头无悬顶,18402工作面副巷(回风顺槽)端头悬顶面积约2~6 m^(2),与未采用水力压裂措施的工作面相比,顶板垮落步距明显减小,两巷端头悬顶面积控制在规定范围内。

采空区坚硬顶板破断机理与灾变塌陷研究

以坚硬顶板下的房柱式和条带式采矿工程为背景,建立了表征采空区内矿柱支撑顶板的弹性基础板力学模型,研究顶板不同阶段的破断模式与突变失稳的力学过程.研究表明:当煤柱的有效承载面积逐渐减小到临界值时,非线性控制参数即可穿越分岔点集,顶板位移突跳产生极限点失稳,煤柱-顶板系统出现突然塌陷失稳.

葛泉矿坚硬顶板综放开采三维数值模拟

为了揭示以大青灰岩为坚硬基本顶的综放工作面开采过程中顶板应力分布及其演化特征,根据邢台葛泉矿风井1192综放工作面工程地质和开采技术条件,结合顶板坚硬、初次来压冲击大、动载系数高等特点,运用数值模拟(FLAC3D)程序对不同直接顶厚度条件下的综放工作面开采过程进行了三维计算和综合分析.研究表明,在10 m范围以内,直接顶厚度越大,基本顶的初次来压步距就越大,并在10 m处达到峰值,容易造成冲击地压;俯采工作面的围岩变形破坏力学过程和应力转移模式,是造成顶板来压前后最大主应力位置差异性的重要原因.研究成果为确定基本顶与工作面之间的安全距离、预防冲击地压、保障工作面安全生产提供了重要的理论依据.

封闭采空区顶板垮落-空气冲击耦合模型与差分解法

基于牛顿第二定律和空气动力学原理,分析了矿山开采中突发性顶板垮落所伴随的飓风冲击灾害,建立了封闭采空区条件下顶板垮落-空气冲击的耦合模型,讨论了差分数值解法.借助数值解研究了封闭采空区条件下顶板块体运动速度的变化规律、冲击过程的作用时间,以及采空区所带巷道内压缩空气风流的速度变化规律.

“两硬”围岩孤岛工作面矿压显现规律研究

为了更好地对寺河二号井"两硬"围岩(即坚硬顶板和坚硬底板)地质条件下的工作面开采工作进行掌握和指导,采用相似模拟试验、现场监测相结合的方式,对寺河矿二号井IX4302孤岛工作面矿压显现规律进行了分析研究。研究结果表明,受"两硬"围岩和孤岛形态的双重影响,工作面周期来压明显,基本顶初次来压步距为45.7m,周期来压步距平均为16.4m,但动载系数普遍较小;超前支承压力峰值位置位于煤壁前方11m处,回采巷道变形较小,对类似条件工作面安全高效回采提供了参考和指导。

综采工作面坚硬顶板治理方案应用实践

为了减小坚硬顶板综采工作面初次来压步距,避免顶板一次性垮落出现冲击地压以及支架损坏等灾害事故,分析了坚硬顶板对工作面回采影响,提出了水力预裂顶板治理方案。该方案在长春兴煤矿602工作面中应用效果表明:坚硬顶板水力预裂后,初次来压步距为105 m,实现了工作面机头向机尾顶板依次来压以及分层断裂的目的,取得了显著应用成效。

水力压裂卸压技术在维护回撤通道稳定性方面的应用

针对主回撤通道末采期间维护的难题,介绍了水力压裂卸压技术的原理和特点,分析其在维护回撤通道稳定性方面的作用,又以柠条塔煤矿S1226工作面主回撤通道为例,通过矿压监测数据,分析对比了主回撤通道压裂段和非压裂段的效果,证实水力压裂卸压技术有利于回撤通道的稳定.又以S1229工作面主回撤通道为例,将整个回撤通道都进行卸压,工作面末采和贯通期间,回撤通道保持稳定,且支架后方的采空区也能及时被填实.通过现场对比试验和应用实例验证了水力压裂卸压技术在维护回撤通道稳定性方面的作用,有利于安全、高效、经济的回撤设备.

综放面顶板控制设计专家系统的基础研究

对综放面顶板和顶煤分类及其相互关系进行了研究。探讨了综放面与普通综采面顶板控制设计的差异性,研究了影响顶煤稳定性的因素,提出了顶板与顶煤分类的准则,为综放面顶板控制设计专家系统的研制开发奠定了基础。

坚硬煤层综放开采试验研究

介绍古书院矿１３３０６综放面的成功试验，在相似模拟、数值分析、矿压观测等研究基础上，系统阐述了坚硬煤层条件下，注重综放工艺参数的合理选择，裂隙方位与工作面的合理匹配，改进一刀一放的放煤方式等技术，是改善硬煤冒放性、提高放出率的重要途径。

放顶煤综采工作面支架受力研究

本文从实际综放工作面存在问题出发，以现场观测资料和实验室模型研究结果为基础。建立了顶煤在垮落前的力学模型，利用块体力学正确地计算出放顶煤支架顶梁所受到的外力．利用松散介质力学全面分析了放顶煤支架掩护梁上所承受的外力，从而提出了计算支架合理工作阻力的新方法和具体公式．