冲击地压矿井坚硬煤层采煤工作面防治措施研究

针对冲击地压对矿井采煤工作面的危害以及防治措施的重要性展开研究。通过理论分析冲击地压形成机理、煤层力学特性及采煤工作面结构等因素,提出了有效的监测与评估方法。结合传统和新型防治技术,对冲击地压防治措施进行了系统探讨。进一步分析了已应用措施的效果,并评价其可行性和适用性。研究成果对矿井冲击地压防治工作具有重要指导意义,为提高矿井安全生产水平提供了理论支持和技术参考。

坚硬煤层顶板沿空巷道围岩的稳定性分析

随着矿采水平的不断提高,基于薄煤层的开采可以应用沿空留巷的无煤柱生产技术,提高矿采资源的回收率和经济效益。以一煤矿井下的沿空巷道作业看,其围岩稳定性还需要进一步提高。为此,将在概述案例煤矿8#煤层的开采现状后,提出沿空留巷技术的落实条件及应用模拟。在进一步研究中,从技术应用可行性条件之一的支护设计出发,提出巷道围岩稳定性控制方案。经过监测,围岩的稳定性良好,可以满足安全开采的需要。

水力压裂技术在坚硬煤层瓦斯预抽中的应用效果评价

文章对该技术的核心理念、施工流程和在坚硬的煤层环境下的适应性进行了深入探讨,并强调了水力压裂在提高煤层的透性以及瓦斯提取效果上的关键作用。通过具体案例的验证,证实了水力压裂技术在减少瓦斯浓度和提高生产安全性方面具有实用性。此外,也对技术创新、新型材料的整合和环境保护的挑战进行了深入的讨论,并对水力压裂技术未来的持续完善方向进行了展望,为煤矿的安全与可持续发展提供了重要的理论依据与实践指导。

特厚坚硬煤层超大采高综放开采支架-围岩结构耦合关系

针对榆神矿区坚硬特厚煤层综放开采所面临的顶煤悬顶距长、冒放性差、采出率低和采放不协调等问题,探讨了机采割煤高度6.0 m以上的超大采高综放开采可行性和必要性,分析超大采高综放开采支架-围岩耦合关系,在支架-围岩强度、刚度和稳定性耦合的基础上,提出超大采高综放开采支架-围岩结构耦合理论。从液压支架与围岩相互作用机理角度,阐释了支架-围岩支护系统“小结构”初次耦合主动支撑和“大结构”二次耦合被动承载概念和理论,分析了围岩“大、小结构”耦合对工作面围岩支护效果和适应性的影响,指出综采放顶煤液压支架结构设计除需满足“小结构”支护系统适应“大结构”周期性破断失稳形成的强动载矿压外,还需考虑液压支架结构(特别是放煤机构结构)对顶煤冒放运移规律和支架载荷演化过程的影响,通过支架结构与顶煤冒放结构耦合实现顶煤顺利放出,提高顶煤采出率。采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场调研等研究方法,分析了坚硬顶煤冒落和放出结构以及冒放过程的成拱机理,讨论了液压支架结构高度对矿山压力显现强度、顶煤冒放结构和资源采出率的影响,研究了放煤机构结构对顶煤成拱结构的影响,以及放煤机构结构对顶煤的二次破碎作用,提出了强力放煤机构结构改进和优化策略,并对破煤机理和效果进行探讨,以期为相似坚硬特厚煤层综放开采支架-围岩耦合提拱理论指导和借鉴。

基于黏结颗粒模型的特厚坚硬煤层综放开采数值模拟研究

基于榆神矿区特厚坚硬煤层超大采高综放开采技术条件,针对散体颗粒模型在埋深较浅的坚硬煤层综放开采模拟中顶煤冒放情况与实际不相符的问题,对比黏结颗粒模型与无黏结散体颗粒模型力学性质,讨论两种模型适用条件,得出黏结颗粒模型更适合坚硬煤层综放开采模拟。阐述了黏结颗粒模型的建模和模拟过程:岩层内部采用平行黏结颗粒模型以模拟层内整体块体力学特性,层间采用光滑节理模型以模拟结构面力学性质;通过Fish语言和伺服控制原理实现液压支架初撑阶段、增阻阶段和恒阻阶段不同工况的模拟;根据支架顶梁位态采用逆向运动学方法更新支架整体位姿;通过Fish语言实现尾梁的不同幅度摆动。数值模拟结果表明:覆岩可形成下位基本顶不稳定砌体梁结构和上位基本顶稳定砌体梁结构,顶板来压步距介于10~20 m;顶煤破碎度和冒放性具有双周期性(走向周期与周期来压步距一致,表现为来压期间顶煤破碎较充分、冒放性好,优于非来压期间;垂向周期与顶煤层位相关,表现为下位顶煤破碎充分、冒放性好,优于上位顶煤);工作面煤壁整体稳定性较好,来压期间会出现煤壁破坏现象;液压支架总体处于较高的工作阻力状态;不同块度的顶煤冒放过程中可能形成小块度瞬时动态松散拱结构、中等块度不稳定拱结构和大块度稳定拱结构,尾梁成拱可采用"小拱小摆、大拱大摆"对策高效破拱,掩护梁成拱则需移架才可破拱。超大采高综放开采实践表明数值模拟结果与现场情况一致,黏结颗粒模型能较好地模拟埋深较浅的坚硬煤层综放开采顶煤冒放特征和矿压显现规律。本研究可为坚硬煤层顶煤冒放性和顶板覆岩结构数值模拟研究提供力学模型选择依据,为模拟过程实现方法提供借鉴。

特厚坚硬煤层分层综放开采关键技术研究

通过对特厚坚硬煤层综放开采技术的系统分析，指出提高坚硬顶煤的冒放性和瓦斯的综合治理是该条件下综放开采所面临的主要技术难题。在对特厚坚硬顶煤结构及破碎特点分析的基础上，提出了提高坚硬顶煤冒放性的主要技术途径和措施，在宁夏太西集团白芨沟矿煤层特厚、坚硬、顶板坚硬、高瓦斯和浅埋深条件下，成功地进行了分层综放开采的实践，达到了工作面年产 １５０Ｘ １０４ｔ的生产水平。在该条件下实现了综放开采技术的突破，取得了预期的效果。

大同矿区坚硬顶板与坚硬煤层条件下综放开采

大同矿区坚硬顶板、坚硬煤层 (以下称“两硬”)的条件严重制约厚煤层的高产高效开采技术的应用 ,尤其是采出率难以提高。经过 10多年的科技攻关 ,对顶煤弱化、顶板控制及装备等技术的试验 ,得出了一种在两硬条件下矿井高产高效及高采出率的综放开采技术 ,取得较好的经济效益。

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。

坚硬煤层综采放顶煤顶煤预爆破计算机仿真

利用非线性数值分析程序，仿真工作面开采过程中顶煤预爆破前后顶煤、顶板的变形及破坏规律。计算机仿真结果给顶煤预爆破工艺参数的合理确定提供了理论依据．

不同含水状态对坚硬煤层冲击倾向性影响研究

为研究不同含水状态对坚硬煤层冲击倾向性指标的影响规律,以忻州窑煤矿8935工作面为工程背景,开展不同含水状态下煤体冲击倾向性实验,分析动态破坏时间、弹性能指数、冲击能指数及冲击倾向性随含水状态变化的特征。结果表明:坚硬煤层冲击倾向性随含水率增加而降低,同时动态破坏时间随含水率增加先增大后减小,弹性能指数、冲击能指数均随含水量增加而呈现降低趋势,冲击能指数受含水率影响较大。

坚硬煤层综放开采支架-围岩关系特点分析

实践表明,坚硬特厚煤层综放工作面的支架载荷及其波动较大,周期来压明显且存在大压、小压现象,来大压时有时还非常剧烈。这与一般的松软或中硬特厚煤层综放工作面有着明显的差别。文中对此进行了系统总结。分析认为,坚硬煤层综放工作面存在剧烈矿压显现的根本原因是顶煤传递顶板压力的能力较强,以及顶板存在的大、小结构的特征。

坚硬煤层注水预裂水压力计算

主要运用有效应力原理及断裂力学推导了煤层注水所需的最小注水压力,初步探讨了多组裂隙同时存在对煤层最小注水压力影响的计算方法,并分析了影响倾斜坚硬煤层注水压力的因素,指出了注水压力与煤层倾角及埋藏深度之间的关系,其理论结果与现场相符。

坚硬煤层大放高综放开采关键技术

介绍了靖远红会一矿在厚度达16m的坚硬特厚煤层中采用一次采全高的大放高综采放顶煤采煤法中的关键技术及有关经验。

坚硬煤层大放高综放面顶煤顶板活动特征

根据现场观测资料分析总结了坚硬煤层大放高综放面对顶煤预先弱化后顶煤顶板的活动规律和顶煤冒放结构特征。研究发现 ,顶煤预先弱化使顶煤顶板活动范围扩大 ,顶板破断步距减小 ,顶煤垮落角增大 ,顶煤的冒落块度大大减小。

坚硬煤层综放开采提高顶煤可放性的探讨

针对现场坚硬煤层综放开采顶煤难放这一难题，由顶煤可放性理论分析认为，提高顶煤可放性应从改善顶煤的力学特性着手，理论研究和现场实践表明，顶煤预爆破、煤层注水是改善顶煤力学特性的有效措施。调节支架工作状态、注重工作面布置与裂隙方位匹配也是提高顶煤放出率的可行途径。

特厚坚硬煤层超大采高综放首采工作面智能化技术

基于榆神矿区浅埋深、煤层特厚坚硬的赋存条件,针对超大采高综放开采首采工作面智能化开采所面临的难题,提出相应的解决对策,提高工作面自动化、智能化程度,减少工作面人员数量和劳动强度。讨论了超大采高综放工作面液压支架结构形式对智能化开采、支架-围岩"小结构"支护系统稳定性和顶煤冒放性的影响,认为两柱掩护式液压支架、整体式二级护帮板结构更适合超大采高综放工作面。针对顶煤冒放成拱问题,分析顶煤成拱形态和破拱措施,提出尾梁"小拱小摆、大拱大摆"的智能化摆动策略,提高顶煤冒放性和放煤效率。针对现阶段超大采高综放开采首采工作面顶煤冒放运移规律掌握不足、煤矸识别技术尚不成熟的情况,阐释了煤岩分界模糊段概念,将待放出顶煤分为纯煤段和煤矸分界模糊段,并提出纯煤段采用无需人工干预的智能化记忆放煤,煤矸分界模糊段采用人工干预反馈式放煤,在减少人员劳动量的同时保证顶煤采出率和降低含矸率。建立在线灰分检测智能评价和人工现场及时评价相结合的放煤效果综合评价系统,通过放煤键盘和反馈评价器及时、精准地控制放煤过程并给予反馈评价。针对采放不协调问题,提出和分析分区段成组放煤措施,提升放煤效率,促进采放协调。超大采高综放首采工作面智能化技术研究可为相似条件综放工作面提供参考和借鉴。

穿层深孔爆破在突出坚硬煤层瓦斯抽采中的应用

为解决深井突出坚硬煤层穿层钻孔瓦斯抽采效果差的问题，提出采用穿层深孔爆破进行强化抽采的方法。通过数值模拟结合理论分析，探讨了穿层爆炸应力波的界面效应，阐释了穿层爆破坚硬煤层裂隙演化作用机制。爆炸应力波在含有天然裂隙的煤岩体复合介质中发生反射与透射，产生的压缩波与拉伸波驱动裂纹扩张，反复作用加剧煤体的破坏，裂隙不断扩展改善了煤层透气性。在赵固二矿二。煤层进行了穿层深孔爆破的现场应用，爆破后的单孔平均瓦斯抽采体积分数增大了1．04～2．77倍，平均抽采瓦斯纯量增大了1．53～3．10倍。

赵固二矿坚硬煤层超高压水力割缝增透技术应用

针对赵固二矿煤层坚硬、透气性低、钻孔瓦斯抽采效果差及钻孔工程量大等问题,提出采用超高压水力割缝技术提高瓦斯抽采效率。基于应力波原理,分析了高压水射流破煤机理,研制了适用于坚硬煤层条件且能够有效提高射流打击力的圆锥收敛型喷嘴和适用于坚硬煤层条件的定点冲击割缝方式。现场试验表明,针对坚硬煤层条件,割缝钻孔平均单刀出煤量约0.18t,等效割缝半径0.99~1.57m,割缝后瓦斯自然涌出量是普通钻孔的11.3倍,抽采纯量较普通钻孔提高3.8倍,钻孔抽采有效半径较普通钻孔增加了90%左右。超高压水力割缝技术能有效的解决低渗透性坚硬煤层的瓦斯抽采难题。

坚硬煤层综放开采顶煤预爆破弱化工艺实践

大同忻州窑矿在硬度系数 3～ 4 5的坚硬煤层中 ,采用顶煤预爆破弱化技术成功地实施了综放开采。文章详细介绍了工作面巷道布置、顶煤预爆破弱化工艺参数、机理分析、施工工艺以及生产效果。

基于坚硬煤层条件的顺层钻孔增透技术研究

为了解决低透气性坚硬煤层顺层钻孔抽采影响范围小、抽采效果差等问题,分析了坚硬煤层高压水射流破坏过程,采用数值模拟的方法研究了超高压水射流环形割缝卸压增透机制,研制了新型超高压水力割缝成套装置,并现场考察了坚硬煤层煤巷条带顺层钻孔超高压水力割缝应用效果。结果表明:采用超高压水力割缝后,坚硬煤层透气性提升约20倍,钻孔平均抽采瓦斯纯量提高2.0~2.5倍,抽采达标时间缩短67%以上,月掘进速度提高约50%,掘进期间无瓦斯异常现象,实现了坚硬煤层煤巷条带安全、快速掘进。