Fibre glass reinforced plastics bolt's application in coal wall support of stoping tunnel

This article set forth two types of destructive form of stopping tunnel coal wall: destructive form in coal and destructive form in interface of coal layer. In addition, the mechanism of destruction in stopping tunnel coal wall is analyzed.

Theoretical analysis on the deformation characteristics of coal wall in a longwall top coal caving face

Against the background of analyzing coal wall stability in 14101 fully mechanized longwall top coal caving face in Majialiang coal mine,based on the torque equilibrium of the coal wall,shield support and the roof strata,an elastic mechanics model was established to calculate the stress applied on the coal wall.The displacement method was used to obtain the stress and deformation distributions of the coal wall.This study also researched the influence of support resistance,protective pressure to the coal wall,fracture position of the main roof and mining height on the coal wall deformation.The following conclusions are drawn:(1) The shorter the distance from the longwall face,the greater the vertical compressive stress and horizontal tensile stress borne by the coal wall.The coal wall is prone to failure in the form of compressive-shear and tension;(2) With increasing support resistance,the revolution angle of the main roof decreases linearly.As the support resistance and protective force supplied by the face guard increases,the maximum deformation of the coal wall decreases linearly;(3) As the face approaches the fracture position of the main roof,coal wall horizontal deformation increases significantly,and the coal wall is prone to instability;and(4) The best mining height of 14101 longwall face is 3.0 m.

Control on mine pressure of thick and strong roof stratum movement in long wall thick coal caving face

The caving of thick and strong roof stratum causes tremendous rock pressure in mine.The results of the analysis on dynamic natures of actual measurements of some fields,of which the roof pressure can be caused by thick and strong stratum in long wall thick coal caving face,could present the relation between the collapse and movement of thick and strong roof strata and surrounding rock pressure.In order to control the roof pressure effectively,the thick and strong roof strata,can be fractured and softened previ- ously by hydraulic fracturing and low-high pressure water infusion,fracturing and softening method.The results of study can provide basis for strata control and safe management in long wall thick coal caving face.

Numerical Simulation of Thermal Stress Field of Water-cooled-wall Pulverized-coal Gasifiers

A local thermal stress model of water-cooled-wall pulverized-coal gasifier was built, and ANSYS was used to simulate the stress field in the gasifier operation to research the damage of refractories and slag layer caused by the thermal stress. The results reveal that:（1） the maximum stress of water-cooled-wall gasifier appears at the interface between anchor nails and refractories as well as the interface between refractories and the slag layer, and the maximum stress of slag layer appears on the surface of the slag layer;（2） the increase of slag layer thickness can significantly reduce the thermal stress at the interface between anchor nails and refractories, but increase the thermal stress between slag layer and refractories;（3） when the therma I conductivity is 2-6 W · m-1 · K-1, the thermal stress increases rapidly with the increase of the thermal conductivity, but when the thermal conductivity is 6-10 W · m-1 · K-1, the thermal stress is basically stable;（4） the higher the cooling rate, the faster the decreasing speed of the temperature and thermal stress.

Comparative study of mining methods for reserves beneath end slope in flat surface mines with ultra-thick coal seams

The paper aims to identify a reasonable method for mining ultra-thick coal seams in an end-slope in surface mine, With a case study of Heidaigou surface coal mine(HSCM), the paper conducted a comparative research on three mining methods, namely Underground Mining Method(UMM), Highwall Mining System(HMS) and Local Steep Slope Mining Method(LSSMM). A model was firstly established to simulate the impact that UMM and HMS exert on monitoring points and surface deformation. The way that stripping and excavation amount varies with different slope angle, and the corresponding end slope stability were analyzed in the mode of LSSMM. Then a TOPSIS model was established by taking into account six indicators such as recovery ratio, technical complexity and adaptability, the impact on surface mining production, production safety and economic benefits. Finally, LSSMM was determined as the best mining method for mining ultra-thick coal seams in end slope in HSCM.

大倾角大采高工作面煤壁失稳机理分析

大倾角大采高工作面煤壁灾变易诱使支架-围岩系统失衡,导致围岩稳定性控制复杂化,故煤壁灾变防控对保障工作面安全生产十分关键,而科学化防控技术的前提是明晰煤壁失稳孕育机制,为此采用数值计算及理论分析法展开研究。研究结果表明:大倾角大采高工作面煤壁承压倾向分区异化,下部区域应力集中程度较中部、上部高,集中区范围由下至上减小,垂向中部应力值较低,应力极值及走向位置与回采距具有正相关性,煤壁揭露前后邻域承压环境会突变,且承压态随煤体破坏演变异化,煤体承压结构会由非连续态经压实过渡为类连续状,而后整体移动至阈值后发生破断结构离散化。煤壁前方塑性区随采动作用不同幅度扩展,其稳定性受制于回采距及速度,低速回采、回采距离增加时煤壁稳定性逐步降低,塑性破裂发育区煤体为支承压力等动载、静载主承体,煤壁失稳是支承压力与扰动区内煤体自身抗压性能动态失衡,由运移、变形等承压行为量变诱发煤体结构质变而破断失稳,承压非对称性及多向耦合造成煤壁失稳分区及范围倾向扩展。

工业广场保护煤柱开采井筒破损致因及防治技术

针对工业广场保护煤柱开采导致井筒破损的问题,以大社煤矿为工程背景,分析工广煤柱开采井筒围岩移动变形特征,揭示井筒破损致因;提出工广内后续工作面开采防治井筒破坏方案,形成相应的施工技术,并成功应用工程实践。研究表明:该矿工广内92606工作面邻近副井,开采引发的井筒竖向附加力是井筒破坏的致因;如不提前采取防治措施,后续92606外工作面开采,将导致副井井筒发生二次破坏;研究提出的不停产单卸压槽防治方案,具有不影响矿井生产、卸压率高、施工简单、成本低等优点。采用壁后注浆、开切卸压槽、架设密集井圈等技术,顺利完成了该矿不停产防治副井井筒破损工程。监测表明,该井筒竖向和环向应力,均小于井壁极限.承载力,处于安全状态,运行良好,达到了预期效果。

松软厚煤层超高巷道围岩失稳因素分析与控制技术

安阳主焦煤矿2301综放工作面回风巷沿煤层顶板布置,但在回采过程中,存在上端头三角煤损失和巷道底板煤层无法回收问题。为此,提出了回风巷超前底煤回收工艺,但面临着超前超高回采巷道围岩控制问题。支承压力高、煤体软弱、巷道超高和超前架反复支撑等因素导致超高巷道变形严重;结合回收底煤工艺和巷道变形破坏特征,提出了主被动联合支护、强化巷帮支护的控制策略和强力锚网索+超前超高液压支架联合支护方法。采用离散元数值模拟方法,分析了不同支承压力下巷道围岩塑性区、位移和应力场分布特征,验证了支护方案的合理性。现场工业性试验表明,补打锚杆、强化超前支架护帮等措施,能够有效控制巷道片帮现象。采用超高巷道围岩控制方法可多回收煤炭资源2.44万t,直接经济效益2.19亿元,具有较强的技术经济前景。

大采高工作面覆岩运动与煤壁片帮规律

为探究大采高工作面顶板运动规律及煤壁破坏机理,建立3种不同采高的UDEC数值模型,分析采高和支架护帮板位置对顶板垮落步距、形态及煤壁破坏深度的影响,建立煤壁滑移破坏力学模型。研究结果表明:初次来压步距受采高的影响较小,均为45 m,周期来压步距随着采高的增大而减小;大采高工作面由于垮落矸石无法充满采空区,顶板易形成悬臂梁结构;采高增大会增大煤壁片帮的风险。计算得出了大采高工作面煤壁能承受的最大顶板压力,给出了煤壁滑移破坏判据。通过建立不同护帮板位置的数值模型,确定了8.8 m大采高工作面的护帮板最佳支护位置。提出了增加护帮板水平推力和支护面积的煤壁控制方法,现场应用该方法使煤壁稳定性得到了有效提升。

边帮煤井工开采边坡变形失稳规律及控制技术研究

从边帮煤井工开采覆岩运移、边坡变形破坏、失稳滑移及控制角度出发,综合运用力学分析、物理模拟、数值模拟及现场工业性实测和应用等手段,对采动边坡变形破坏特征和失稳滑移规律等内容开展了系统研究,提出了针对关键岩块B回转的边坡失稳滑移控制技术。结果表明:采动边坡变形破坏经历了表生改造、结构改造和时效变形3个阶段,呈“横三区”和“竖二带”分布,1 360和1 400平盘移动趋势指向露天矿坑,且存在剪切滑移带生成,在关键岩块B回转形成水平推力作用下采动边坡1 360平盘局部发生失稳滑移;基于此,提出了控制关键岩块B回转的逆坡开采局部充填和回填压脚两种边帮煤安全、高效回收技术,并对其进行了对比分析,得出两种控制技术均能有效降低边坡内部覆岩的变形破坏程度、改变1 360平盘的移动方向及抑制剪切滑移带的生成,但回填压脚的控制效果要优于逆坡开采局部充填,基于此进行了工程应用和验证。

某中储式锅炉水冷壁高温腐蚀特征分析

对某中储式制粉系统锅炉的高温腐蚀特点进行了详细分析,包括腐蚀区域、煤粉刷墙情况、煤粉未燃尽情况以及运行人员的习惯运行方式等.研究发现:该锅炉腐蚀最严重区域位于三次风喷口下方,而不是燃尽风喷口下方,这是与直吹式制粉系统锅炉发生高温腐蚀的一个显著区别点.另外,该锅炉腐蚀还有一个特点是沿着一次风逆时针切圆方向,从上游到下游区域,腐蚀在水冷壁管出现的位置依次为向火侧腐蚀、管中间腐蚀、管两侧腐蚀.煤粉大面积刷墙和水冷壁区域的高H2S浓度是严重腐蚀的主要原因.在刷墙处抽烟气获得的未燃尽煤粉燃尽率73.5%~80%,煤粉经炉内高温后,黄铁矿硫基本分解完毕,剩余硫主要以有机硫为主.

粉煤地层绳索取心钻进孔壁坍塌分析及处理

在甘肃省景泰县郭家台煤炭资源详查ZK30-1孔施工中,因强行提“水钻”造成了长孔段孔壁严重坍塌事故。分析认为坍塌地层粉煤层位多、累计厚度大,围岩结构松散、破碎是造成孔壁坍塌的地质因素;冲洗液性能与地层岩性不适应是主要技术因素。通过引入低粘强抑制冲洗液,扫孔过程中轻压慢转、小泵量循环,成功处理了孔壁坍塌,顺利终孔。煤田钻探施工对冲洗液性能要求严格,用绳索取心钻探粉煤对冲洗液性能要求更为苛刻,在冲洗液配制和钻进过程中尤其需要加强对其性能变化的监控。

基于微震技术煤壁片帮智能监测预警装置

随着煤矿生产规模的扩大和机械化程度的提高,煤矿井下煤壁片帮稳定性问题日益突出。为了提高煤矿井下煤壁片帮稳定性监测的准确性和可靠性,提出了一种基于微震技术的煤壁片帮智能监测预警装置。该装置采用微震传感器采集煤壁片帮的微震信号,利用信号处理技术分析煤壁片帮的稳定性,并通过无线通信技术将监测数据传输到地面监控中心。通过对监测数据的实时分析和预警处理,可以及时发现煤壁片帮的稳定性问题,为煤矿生产提供安全保障。

工作面煤壁甲烷涌出在受限空间的扩散规律研究

针对综采工作面受限空间内,监测传感器无法满足甲烷浓度监测的需要,以及工作面人工巡检位置难以明确的现状,研究了工作面煤壁甲烷涌出在受限空间的扩散规律。首先将工作面受限空间划分成均匀网格,并进一步划分为3个横向区域和4个纵向区域。然后通过对工作面煤壁甲烷涌出的特征分析,结合现场数据,建立仿真模拟实验的边界条件,对不同甲烷涌出强度和风速条件下的甲烷扩散规律进行研究。实验结果表明:随着甲烷涌出强度增大,垂直煤壁方向上,靠近煤壁位置的甲烷扩散占比减少,远离煤壁位置的甲烷扩散占比增加;平行煤壁方向上,甲烷扩散占比未发生明显变化。随着工作面风速增大,垂直煤壁方向上,靠近煤壁位置的甲烷扩散占比增加,远离煤壁位置的甲烷扩散占比减少;平行煤壁方向上,回风侧区域甲烷扩散占比向进风侧区域转移。

采煤机滚筒截割煤壁过程动力学分析

基于采煤机滚筒截割煤壁过程特征,介绍一种适用于采煤机滚筒截割煤壁过程分析的动力学仿真分析方法.此方法需先根据采煤机滚筒截割煤壁过程特征构建仿真模型,根据仿真模型通过ABAQUS软件实现动力学仿真分析,进而获取滚筒截割煤壁动态过程分析、滚筒三向受力分析、叶片升角对滚筒受力的影响分析三种截割过程动力学分析结果.将动力学仿真分析方法应用于工程实践,检验动力学仿真分析方法应用价值.

大采高工作面局部煤壁片帮特征思考

本文以大采高工作面为研究对象,主要对大采高工作面的局部片帮特征展开分析。在大采高工作面开采期间,容易出现工作面局部煤壁片帮的情况,这种情况会严重影响大采高工作面的稳定性和可靠性。所以需要在大采高工作面开采期间对局部煤壁片帮特征进行分析,再采取适宜的防治措施,保证大采高工作面能保持较好的开采水平,推动大采高工作面开采工作的顺利进行,满足矿业企业的发展需求。

煤矿井下大倾角综采面顶板控制方案的优化研究

为了解决6306综采面巷道顶板易破碎、煤壁易片帮的问题,提出采用“注浆加固+棕绳加固”的控制方案,利用FLAC仿真分析软件对该方案的有效性进行了仿真验证,确定了加固工作方案的技术参数,并对在井下注浆加固和棕绳加固的应用情况进行了论述,根据实际应用表明,该控制方案能够彻底解决井下煤壁片帮问题。

深埋薄基岩层不同采高下工作面矿压显现及片帮防治技术

针对赵固二矿煤层埋深大、基岩薄、松散层厚以及顶板条件差等问题,以赵固二矿11050工作面为工程背景,运用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,研究了11050工作面在不同回采高度条件下,工作面的支承压力分布特征以及塑性区演化规律等。研究结果表明,不同采高条件下,煤壁前方均会产生应力集中,随着采高的增大,应力峰值点逐渐向煤壁深处转移,影响范围也随之逐渐增大;随着采高的增加,采煤工作面直接顶、基本顶塑性区范围逐渐增大。现场实测表明,增加开采高度,会导致煤壁片帮深度的增加,并提出了一系列防治煤壁片帮的措施。研究可为赵固二矿安全高效开采提供指导。

大采高工作面末采深孔预注浆加固技术

针对寺河矿大采高工作面末采期间煤壁片帮冒顶问题,对寺河矿5303工作面超前支承压力分布规律、深孔预注浆加固机理、合理注浆加固时机进行了深入分析,通过优选注浆材料及工艺,提出了超前深孔预注浆、撤架通道预注浆、工作面浅孔注浆耦合加固方案。实践表明,深孔预注浆加固方案的应用效果良好,末采期间煤帮基本保持平整,未出现大范围、大深度的片帮现象,工作面最后15 m仅用3 d时间便顺利回采完成,有效确保了支架回撤期间生产的安全性。

穿越煤系地层隧道预留岩墙破坏力学行为与安全厚度研究

为研究穿越煤系地层隧道在瓦斯压力和地应力作用下的力学行为变化,以贵州的天成坝隧道的瓦斯煤系地层为工程案例,通过相似模型试验搭建三维试验物理模型,分别研究预留岩墙在2种不同隧道跨度下的力学行为变化,并与数值模拟相结合研究不同因素下隧道开挖岩墙厚度变化规律。结果表明:1)隧道开挖改变了围岩的原始应力状态,在隧道掌子面前方的岩墙出现应力集中,且隧道在开挖后掌子面一侧的应力卸载使竖向应力和水平应力差值最大。2)隧道所在的地质环境相同时,预留岩墙上部垂直地应力越大,隧道的开挖跨度越大,预留岩墙的厚度越小,预留岩墙发生破坏失稳的可能性越大。3)隧道开挖过程中,预留岩墙垂直应力与位移监测点竖向位移同步变化;垂直应力达到峰值时,竖向位移变形最大;随后垂直应力减小,竖向位移变形趋于稳定;垂直应力突变导致预留岩墙破坏,位移量急剧增大。4)建立不同瓦斯压力、不同围岩等级、不同隧道跨度情况下的数值计算模型,通过正交试验法,设计8种不同工况,得到不同因素组合下预留岩墙厚度的变化规律;最后通过多因素回归分析法,拟合得到最小预留岩墙厚度的计算经验公式。