岩巷综掘面抽尘参数影响粉尘污染扩散规律研究

抽尘系统是岩巷综掘面长压短抽通风方式中控除粉尘污染的重要组成部分,而确定适宜的抽尘参数是实现有效除尘的关键。利用Solidworks软件对某矿632岩巷综掘面进行了物理建模,并进行了ICEM-CFD网格划分,通过网格无关性检验确认了后续所用的网格模型,运用FLUENT计算流体力学软件对不同抽尘位置Dn(n分别为0、1/4、1/2、3/4、1)与抽风量(300~350 m^(3)/min)影响粉尘污染扩散状况进行了数值模拟,并通过仿真试验验证了数值模拟结果的准确性。结果表明:抽尘位置为D0、D1/4、D1/2、D3/4时,巷道内风流整体均处于较为紊乱的状态,粉尘污染经风流运载最终均扩散至整个巷道;抽尘位置为D1时,在抽风与压风协同作用下,距迎头4.6~6 m范围内形成了风向指向迎头、流动均匀且覆盖巷道全断面的有效控尘风幕,粉尘污染被风幕控制在掘进机司机与迎头之间的封闭空间内。抽风量在330 m^(3)/min及以上时,在司机处均形成了有效控尘风幕。为了在有效控尘的前提下尽可能降低能耗,最优抽风量选取最小值330 m^(3)/min。

软岩巷道锚网索+架棚+壁后注浆+底板浇筑的复合支护技术探索与应用

从软岩的特性、三软巷道围岩的破坏机理入手,结合嵩山煤矿的实际情况,提出采用锚网索+架棚+壁后注浆+底板浇筑的方法对巷道进行支护,即在支护体内设置柔性层和刚性层,柔性层释放初期高应力,刚性层控制有害变形;在受力集中的底板采用混凝土浇筑的方法,缩短巷道变形周期。经现场试验及围岩变形观测分析,该复合支护方式能够有效控制巷道的强烈变形,降低巷道维修成本,从而解决软岩巷道支护困难的问题。

岩巷掘进工作面控风净化除尘系统设计与应用

针对岩巷掘进工作面压风风流携带迎头粉尘弥漫扩散造成粉尘治理难度大的问题,提出了掘进面“控风—净化”综合粉尘治理方案,构建了由湿式旋流除尘器、易装拆控尘装置、便移式负压风筒等组成的岩巷掘进面高效除尘系统,对比分析了除尘系统的不同安装方案对除尘效果的影响;综合考虑现场除尘效果与劳动强度,明确了湿式旋流除尘器最佳安装方案以及负压风筒与控尘装置的最优安装位置。在某矿辅运大巷岩巷掘进面进行了现场应用,结果表明:当负压风筒安装至通风风筒对侧,吸尘口距巷道迎头3 m,控尘装置位于通风风筒压风口后方5 m时,迎头高浓度粉尘在通风风筒压风、控尘装置控风及除尘器抽尘共同作用下被控制在迎头附近,并不断向负压风筒吸尘口运移最终被除尘器抽入净化,除尘器前方全尘和呼尘除尘效率分别达到95.9%和94.9%以上,除尘器后方全尘和呼尘除尘效率分别达到96.5%和95.4%以上,显著提升了巷道可见度,有效解决了岩巷掘进面通风造成的粉尘治理难题。

煤矿岩巷掘进技术现状及展望

巷道是矿山的“血管”,其掘进效率高低、技术的成熟与否及安全性直接影响着矿山的开采效率。目前,国内煤矿岩巷常用的掘进手段主要有爆破掘进、机械化掘进和爆破-机械联合掘进。爆破掘进分为人工钻爆法掘进和液压钻车钻爆法掘进;机械化掘进有综掘机掘进和TBM掘进;爆破-机械联合掘进主要是针对硬岩,通过超深孔爆破对岩体整体强度进行弱化,最后采用机械化进行掘进。本文归纳分析了煤矿岩巷掘进应用实例,首先介绍了以上三种方法常用的钻孔设备,对比分析各掘进技术的优缺点,然后阐述这几类掘进方式存在的技术性难题。人工钻爆法具有成本低、使用便捷等优势,但因其劳动强度大、凿岩效率低,以及工作面环境差等劣势十分明显,大多数矿山爆破掘进则采用液压钻车钻爆法,案例分析发现人工钻爆法和液压钻车钻爆法平均循环进尺分别为1.7 m和2.1 m,随着巷道断面面积增加,单位巷道断面面积的炮孔数目和炸药单耗有变小的趋势;机械化掘进可以有效提高掘进效率、节约劳动力,但对于强度较高的岩石,会导致其截齿的快速损耗,并且粉尘率较高;另外TBM过大的转弯半径、体积、造价限制了其在中小型矿山使用。爆破-机械联合掘进具有较大的灵活性,但在地应力条件下的爆破裂纹空间形态、堵塞长度等方面理论研究不够深入。最后,本文阐明了当前煤矿岩巷掘进面临的一些有待解决的理论技术问题,以及未来岩巷掘进的发展趋势。

煤矿岩巷TBM掘进随掘地震信号特征及其应用

随掘地震超前探测技术可实现探掘平行,为巷道快速智能掘进场景下实时、精准地质保障提供了可能。随掘震源产生的是复杂、变频、连续信号,信号特征认知直接影响数据处理与成像精度,而目前针对岩巷全断面掘进机(TBM)随掘地震信号特征的认知仍不清晰,且暂时还没有针对性开展过信号处理与成像研究工作。针对上述问题,以谢桥煤矿瓦斯治理巷TBM随掘地震超前探测试验为例,分析了刀盘先导信号与岩壁接收信号的时间域、频率域及时频域特征:岩巷TBM随掘地震信号中不同振幅能量成分比例呈现金字塔形,但分布随机,不对称程度较高;机械运转信号能量较大,刀盘先导信号强度是岩壁接收信号的200倍左右;频率域变频特征明显;机械运转信号基础频率较低,刀盘先导信号频率成分主要集中在10~80 Hz与150~200 Hz,主频为36.99 Hz,岩壁接收信号频率成分主要集中在50~200 Hz,主频为137.97 Hz;刀盘先导信号较岩壁接收信号时频域能量团分布更为规则,多次震源激发现象明显,能量团之间的差异性特征表明了多次震源激发时振幅能量与持续时间的随机性。利用脉冲化算法与绕射叠加偏移成像方法对岩巷TBM随掘地震信号进行数据处理与成像试验,结果表明:(1)脉冲化等效单炮记录与利用常规震源得到的超前探测单炮记录特征一致性较强,同相轴清晰且连续性较好,可满足现场探测分析需要。(2)对探测范围内岩体情况的超前预报结果与实际揭露情况一致,说明岩巷TBM随掘地震超前探测可提供有效地质保障。

煤矿岩巷快速掘进工艺的优化

在煤矿地下开采过程中,需要掘进大量的岩巷。由于岩石硬度高,掘进速度慢,煤矿面临着严重的采掘接替紧张的问题。虽然目前已经采用了岩巷快速掘进工艺,但是在应用过程中还存在着许多问题,需要进一步优化。首先,分析了煤矿岩巷掘进的特点;其次,分析了影响岩巷快速掘进的因素,主要有地质构造、临时支护施工、掘进工艺和施工管理水平;最后,探讨了对岩巷快速掘进工艺优化的措施。可以为实现煤矿岩巷的快速掘进提供一定的技术指导。

高瓦斯矿底板岩巷快速掘进岩层层位选择

寺河矿西井区3号煤层由于瓦斯含量高、涌出量大,为加快岩巷进尺速度,通过底板岩巷岩层性质分析,开展高瓦斯矿井大采高工作面底板岩巷层位选择技术研究,结果表明:将原底板岩巷沿5号煤掘进变更为沿K 6灰岩掘进。原底板岩巷沿5号煤掘进平均进尺为2 m/d,巷道月进尺为60 m,底板岩巷K 6灰岩掘进平均进尺为5 m/d以上,巷道月进尺为150 m左右。按照底板岩巷对掘贯通,提前6.4个月完成底板岩巷的掘进,打破寺河矿采掘衔接紧张局面。变更层位之后按照提前6.4个月底板岩巷掘进到位,省去人工费用合计640万元。由于5号煤顶板为K 6灰岩,属坚硬岩石,变更后底板岩巷打钻将不穿过K 6灰岩岩层,加快了打钻速度,降低施工强度。通过对岩巷层位选择技术研究,对寺河矿岩巷掘进以及岩巷层位选择提供了依据。

半煤岩巷综掘工作面泡沫降尘应用

半煤岩巷综掘工作面由于受生产工艺所限,在截割、转载过程中产生大量的粉尘,这些有害粉尘既影响矿工的身体健康,又影响现场作业的安全状况,尤其在党的十八大以来,国家多次发文关心煤矿安全生产工作,发展不能以牺牲人的生命为代价,因此必须采取有效措施,控制粉尘的扩散和飞扬。半煤岩综掘工作面引进了泡沫降尘装置,并对滤尘系统进行了改造,投用后除尘效率达97%。

岩巷爆破现状与提高爆破质量措施浅析

近年来,我国加大了对爆破技术的研究,从爆破器材到爆破技术都有了长足进展,本文对煤矿掘进爆破现状进行了论述,并考虑影响凿岩爆破效果的诸多因素,对岩巷掘进中爆破的掏槽和光爆等一些技术问题进行了较为细致的分析和研究。

岩巷机掘工作面水力压裂参数优化模拟分析

为研究不同水力压裂孔布置形式对机掘工作面岩体水力压裂效果的影响,以余吾煤矿N1100-1高抽巷为背景,设计了菱形四孔式、矩形四孔式、三孔式以及两孔式4种水力压裂孔布置形式,采用FLAC^(3D)对这4种方案下机掘工作面岩体水力压裂前后的应力、位移以及损伤情况展开了数值模拟研究分析。结果表明:水力压裂后,机掘工作面水力压裂孔包围圈所在区域内的岩体位移最大,约为25 mm,而往周边则逐渐减小为0;水力压裂后,机掘工作面水力压裂孔附近0.1 m范围内损伤最大,而在压裂孔包围圈内损伤值都约为45%,由压裂孔包围圈往外侧,掘进面岩体损伤量则逐渐减小为0;机掘工作面上水力压裂孔呈菱形四孔布置时,水力压裂效果最好,但从钻孔数量以及最终的压裂效果考虑,压裂孔呈三角布置性价比最高。

山西沁新煤业岩巷高效掘进技术及工艺研究

岩巷的快速高效掘进是提高采煤效率的关键工序。沁新煤业针对不同岩性和不同断面的岩巷,形成了以悬臂式掘进机、TBM全断面掘进机为主的岩巷机械掘进作业线,应用高效集成化的钻、装、锚、运成套装备快速掘进系统,形成了以履带式液压钻车、钻装锚一体机和挖掘式装载机为主的岩巷炮掘作业线。沁新煤业岩巷高效掘进技术及工艺为煤矿岩巷的安全高效掘进提供了技术参考。

极薄煤层半煤岩巷道切顶成巷矿压规律研究

针对禾草沟二号煤矿1105工作面回风巷出现的矿压显现异常、支护困难等现象,结合矿井实际情况,确定采用沿空留巷支护技术。通过数值模拟和现场实测相结合的方法对切顶成巷矿压规律进行研究,研究结果表明:切顶留巷后,巷道顶板垂直应力明显下降,工作面回采过程中,顶板应力变化呈单峰分布,工作面超前支承应力影响范围大于60 m,工作面侧向支承应力影响范围约为60 m,当工作面回采到90 m时,巷道顶板垂直应力变化达到最大。根据矿压监测结果,薄煤层切顶爆破之后,恒阻锚索受力明显减小,成巷效果良好,恒阻锚索和巷道围岩变形均呈现“稳定—快速—缓慢—稳定”的变化趋势。巷道顶底板最大变形位置为巷道中部,顶板在工作面回采110 m后达到稳定状态,底板在工作面回采80 m后达到稳定状态。

岩巷综掘工作面湿式过滤除尘器关键部件研制

岩巷综掘工作面掘进期间粉尘浓度高、粉尘粒径小,常规湿式除尘器难以达到理想的抽尘净化效果,而在掘进过程中所产生的岩石粉尘亲水性强、易粘接,当粉尘凝结成团后依附在叶片或喷雾网时,造成的阻力过大极易导致除尘器电机过载甚至烧毁。针对岩巷综掘工作面除尘器粉尘治理效率低、电机容易过载等现象,开展矿用湿式过滤除尘器关键部件的研制,将除尘器单一喷雾模式改变为复合立体喷雾模式,并优化喷嘴以提高降尘效率;通过喷涂不粘层、调整风机叶片数量和安装角、设计封而不堵的喷雾立体网、改变喷雾流量等技术手段,避免岩粉粘结风机、堵塞喷雾网。通过在河南焦煤能源有限公司九里山煤矿16131中间底抽巷进行现场应用后,司机位置处总粉尘降尘效率达97.2%,呼吸性粉尘降尘效率达92.8%,明显改善了煤矿井下作业环境。

复杂地质条件下薄煤层半煤岩巷快速掘进技术研究

为了解决部分矿区掘进技术落后的问题,通过对炮掘工作面技术及装备的研究,为煤矿快速掘进提供一个良好的发展环境。具体研究内容包括爆破工艺的改进、轨道运输系统的优化、带式输送机运输系统的优化、集中控制系统的应用、带式输送机机尾的改造与应用、液压锚杆机与侧卸式装岩机的配套使用以及联扣机在支护上的应用。通过对西铭矿实际应用案例的分析,研究结果表明,通过以上改进和优化措施,取得显著的效果,提高工作面的掘进速度和效率,降低事故风险。

吊式自移临时支护装置在炮掘岩巷的研究

为了解决现有炮掘岩巷使用简易的前探梁进行临时支护存在的安全系数低、劳动强度大、支护速度慢等问题,研究了一种利用单轨移动的吊式临时支护装置,代替现有前探梁临时支护,实现了炮掘巷道临时支护机械辅助作业移动速度快、支护效率高,避免了空顶作业,改善了支护效果,降低了劳动强度,保障了作业安全。

岩巷综掘机掘锚护探一体化改造及应用研究

高庄煤业公司以EBZ260掘进机为基础改进设计了EBZ260M-4型掘锚护探一体机,该掘锚护探一体机可完成截割、装载、输送等工序及锚杆锚索安装、临时支护、探水孔施工等功能,实现了锚护工作的机械化作业,提高了安全系数.该掘锚护探一体机在3下502底抽巷进行了工业性试验,平均进尺从以往的3.4 m/d提升至5.1 m/d,增加幅度达50%,掘进作业速度大幅度提高.

华阳一矿岩巷快掘空顶距及支护工艺优化技术研究

为提高华阳一矿8412工作面低位抽采巷的掘进效率,通过理论计算得出合理的空顶距为3.2 m。采用数值模拟对比不同方案下的围岩稳定性,并确定出合理的空顶距为4 m,锚杆排距为1400 mm,锚索布置方式为“2-1-2”式。现场试验结果表明:掘支工艺优化后,巷道顶板的最大下沉量为62 mm,两帮的最大移近量为40 mm,整体变形量较小。巷道月平均掘进速度提高至200 m,较之前提高了近2倍,应用效果显著。

爆破掘进在煤矿岩巷中的参数优化及试验研究

鉴于某煤矿60采区0420工作面掘进工程中存在人工效率慢的缺点,同时为了解决掘进难度高和不合理的爆破方式,基于BP神经网络设计,优化爆破参数,建立模型结构,进行现场试验,结果表明:工作面爆破开挖后,巷道成形基本保持完整,少数局部有超挖现象,数值都控制在100 mm以内,提高了掘进效率,保证了爆破效果。

煤矿岩巷掘进工作面快速掘进工艺研究

针对目前煤矿巷道掘进工作面现代化、自动化应用水平较低,从而导致掘进效率低下、采掘接替紧张的问题,结合煤矿岩巷掘进工作面的特点,探索了快速掘进的工艺,决定使用结合了先进岩巷掘进设备的控制系统,通过实时监测该系统的应用效果,明确了其可以提高掘进工作面的掘进速度和效率。

岩巷综掘面高效控除尘系统关键工艺参数研究

针对岩巷综掘工作面粉尘扩散严重、治理难度大的问题,提出了一套岩巷综掘工作面控除尘方法。通过数值模拟对控除尘关键参数与工作面颗粒物运动规律进行了研究,得出了不同条件下工作面粉尘颗粒物的运动规律,基于数值模拟研究结果搭建了现场试验系统,对工作面降尘效果进行了现场试验研究,得出工作面高效控除尘关键工艺参数,实现了对工作面产粉尘的高效治理,解决了综掘工作面粉尘带来的危害问题。