深井沿空掘巷小煤柱合理宽度留设数值模拟研究

窄煤柱沿空掘巷是提高煤炭采出率的有效方法之一,本文通过数值计算方法,研究了沿空掘巷不同煤柱宽度和巷道支护强度时煤柱的应力场和位移场,提出沿空掘巷小煤柱的合理宽度的留设方法。研究结果表明:巷道掘进期间,煤柱较窄时,煤柱内中心位置承受的最大垂直应力随煤柱宽度增加变化较大,当煤柱宽度达到5 m后,增大煤柱宽度,最大垂直应力变化已不明显,平均应力有所降低;采动影响阶段,煤柱内中心位置承受的最大垂直应力随煤柱宽度增大而提高;当煤柱宽度在3～7 m时,高支护强度对控制围岩变形效果更好。建议沿空掘巷煤柱的合理宽度留设标准:软煤5～7 m,硬煤3～5 m。将本成果应用于现场实践,取得了良好的技术经济效果,具有很好的应用推广价值。

矿井工作面开采水文地质条件综合地球物理探测研究

基于对矿井瞬变电磁法和高密度电阻率法理论基础、技术特点及其方法局限性的分析,提出综合运用两种方法进行工作面水文地质条件探测,结合某矿121101工作面水文地质条件探测实例,探讨综合地球物理探测的工作方法技术、数据采集方法、资料处理与解释方法等。工程应用结果表明:综合地球物理探测方法,既可以弥补矿井瞬变电磁法无法分辨顶、底板异常响应的缺陷,又可以对两种方法的探测结果相互验证,排除由于扰引起的假异常,从而有效查明矿井工作面开采水文地质条件,为工作面安全回采提供技术保障。

大倾角大采高倾斜长壁工作面快速安装技术

针对大倾角大采高倾斜长壁工作面综采设备安装速度慢、周期长等问题,刘庄煤矿通过在工作面轨道巷上部施工组装硐室,创造条件只采用一部无极绳绞车打运。提高了打运效率,实现了大倾角大采高倾斜长壁工作面的安全、经济、快速安装,只用42d时间就安装完毕350m超长大采高综采工作面。

深井薄煤层综采面矿压显现规律研究

以刘庄煤矿120601工作面地质条件为背景,通过数值模拟及理论计算分析了深井薄煤层综采面矿压显现特征。并研究了采高与采深对工作面矿压显现的影响。研究结果表明,工作面超前支承压力峰值、采场顶板下沉量与采深成对数关系,随着采深的增大而增大,但增大幅度逐渐减小。而应力集中系数与采深成负对数关系。采高对支承压力峰值影响不大。顶板下沉量与采高成指数关系,随着采高的减小而减小。

预掘巷道开采技术在区段内连续开采中的应用

针对新集二矿2101采区连续开采存在采掘接替紧张的问题,在210102工作面应用预掘腰巷沿空掘巷,即待210106工作面回采超过腰巷后再施工210102机巷里段;在210100工作面采用预掘机巷沿空留巷,待210102工作面回采后再进行巷道修护。预掘巷道开采技术的应用,有效解决了采掘压茬期对连续开采的限制,实现了2101采区工作面的连续开采,对类似条件下区段内连续开采具有较好的借鉴价值。

基于现场流变试验的软岩巷道变形破坏机理及支护研究

软岩巷道变形破坏是煤矿深部开采软岩巷道支护的主要灾害之一。基于国投新集刘庄矿深部泥岩现场三轴流变试验和数值模拟,分析了软岩巷道变形破坏机理及支护技术。采用阻尼最小二乘法逐次线性化的间接方法,利用非线性流变力学模型,拟合得到泥岩蠕变本构方程,分析得出刘庄矿深部软岩巷道的合理支护方式,即采用反底拱和全封闭的施工方式,顺层掘进的重要硐室锚杆打按方位应尽可能与层面垂直,同时进行底板锚注补强支护。

超长大采高综采工作面过大落差断层技术及应用

为了确保超长大采高工作面顺利过大落差正断层,采用相似材料模拟和数值模拟试验,分析了大落差正断层及不同采高、不同工作面长度条件下综采工作面围岩力学特征。试验结果分析表明,大落差断层的存在是影响工作面顶板下沉不连续、支承压力演化不均匀的主要因素,而工作面采高和长度的增加对支承压力分布的影响小于对顶板下沉的影响,工作面顶板最大下沉量与采高呈指数关系、与工作面长呈对数关系。提出了整体从上盘留顶破底调斜推进、局部辅助爆破破顶过F18断层的方法与技术方案,采用具有良好控顶护帮功能的ZZ13000-27/60液压支架,采取超高段巷道提前接顶、破碎区注浆加固等技术措施,实现了超长大采高综采面安全、快速过大落差断层,工程应用效果良好。

利用矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的研究

煤层顶板水害对煤矿安全生产构成了严重威胁,为保证工作面正常回采,必须在开采前查明顶板岩层含水性。介绍了矿井瞬变电磁法在煤矿井下探测的基本原理、工作方法和技术特点,给出全空间条件下磁偶源晚期视电阻率表达式和不同瞬变延时所对应深度表达式,结合工作面顶板岩层含水性探测实践,探讨了资料解释方法和效果。研究表明,矿井瞬变电磁法能够有效地确定工作面顶板岩层富水位置和范围,可为矿井水害防治提供可靠依据。

超长大采高工作面矿压特征影响因素分析

采用FLAC3D数值模拟软件模拟了超长大采高俯斜工作面顶板下沉量及工作面超前支承压力分布规律,并在此模型的基础上,通过调整采高、面长、采深,对比分析了超长大采高工作面矿压显现特征与常规工作面的差异。研究结果表明:刘庄矿171301大采高综采工作面超前支承压力影响范围大,达到60m;顶板最大下沉量随着采深、面长的增大而增大,增大幅度逐渐减小,随着采高的增大而急剧增大;工作面支承压力峰值随着采深的增大而增大,随采高的增大而减小,峰值位置均向煤壁前方发生迁移;工作面面长对支承压力影响不显著,所以在其他条件不变的情况下,增加面长矿压显现变化不大。

超长大采高综采面安全推过大断层合理方法研究

为避免171303工作面回采期间采用破底破顶、平整过渡方法过F18断层可能造成的采煤机割不动、工作面推进速度慢及经济效益差等问题,保证工作面安全顺利通过F18大落差断层,进行了断层影响区顶板平衡结构力学分析,提出了采用卧底方法通过F18大断层,并对该方法的可行性进行了相似模拟试验,建立了大采高工作面过大断层安全技术保障体系。现场工程实践表明:171303工作面采用卧底方法,由断层上盘向断层推进过大断层,并加大断层下盘的调斜坡度,每米推进煤量增加,矸石量减小,实现了工作面安全快速推进F18大断层,取得了较为显著的效果。

深部软岩巷道长期变形监测研究

对多点位移计在国投新集刘庄煤矿巷道内的布置、安装与埋设进行了详细阐述，并对测量结果的应用进行了相关探讨和分析，研究结果表明：合理选择监测位置和灌浆是保证监测结果正确有效的关键。根据多点位移计的测试结果，西一回风石门的围岩松动圈的范围4—5m。

煤层注水参数合理选择及防尘效果分析

综合机械化采煤工作面煤尘严重威胁工作面生产安全,对工作面作业人员的身体带来严重的影响,为保证煤矿安全生产和职工身体健康, 2001年新集一矿在 1802综合机械化回采工作面首次采用煤层注水工作,通过对煤层注水影响因素的分析,确定煤层注水参数的合理选择,并结合新集一矿的实际在 1802综采工作面首次采用该参数进行煤层注水试验,并对工作面回采期间进行煤尘测定,通过对 1802综采工作面注水效果分析,取得一定的效果。

刘庄煤矿设计回顾与探讨

近年来,在总结设计经验,借鉴国内先进技术的基础上,新集矿区新井设计已发生了深刻的变革。特别在矿井开拓布置方面,通过优化开拓及采区布置,缩短了建设工期,实现了矿井合理集中生产。文章总结了刘庄煤矿围绕矿井投资、工期、效益三大要素对矿井设计创新优化的宝贵经验,为今后类似条件下矿井设计提供参考。