巨厚煤层应力集中诱发冲击矿压的作用机理

针对千秋煤矿21201工作面高地应力、巨厚、易燃复杂地质条件下冲击矿压频发的现状,采用FLAC3D软件模拟了工作面超前支承应力与相邻工作面采空区侧向支承应力叠加后形成动态应力场的变化规律。结果表明,在工作面前方局部区域产生3.3倍于原岩应力的垂直集中应力,在较高的动态集中应力作用下,煤体聚集了大量的弹性能,且该区域附近形成变化较大的错动剪应力,一定程度上加剧煤体破坏而引发冲击矿压。

斜交煤柱下动压巷道稳定性分析

阳泉一矿15#煤层8902工作面斜交布置在12#煤层残留煤柱下方,由于煤柱集中应力作用,加之本工作面采动应力等的影响,使得工作面巷道变形严重,维护极其困难。应用理论分析、FLAC3D数值计算对上方斜交煤柱集中应力与本工作面采动应力耦合动态应力场时空演化进行了分析,得出巷道与煤柱不同空间关系下应力场对巷道变形的影响规律。上述结果与8902工作面进风巷道变形的观测数据相吻合,为阳泉矿区煤柱下巷道布置和维护提供了理论依据。

浅埋煤层坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究

针对神东煤田煤层埋藏浅、松散表土、顶板坚硬,工作面首采过程中顶板初次大面积垮落易形成飓风的特点,提出了利用深孔预裂爆破技术破坏顶板的完整性,减缓初次来压的破坏作用。结合镜界煤矿31109工作面浅埋坚硬顶板条件,利用岩层控制理论、爆破理论等,对初采工作面深孔预裂爆破参数及工艺进行研究。实践表明,放顶效果良好,取得了较好的技术经济效果。

数字矿山建设的环保效益探索与研究

数字矿山建设主要集中在"安全、生产、管理"三大领域,但随着技术进步与持续发展要求,已逐步向节能降耗和环境保护方面拓展。锦界煤矿在整合生产控制系统和安全监测系统,实现统一数字控制平台的基础上,进一步将生产经营、物流管理、本安运行、资金管理、班组核算等业务过程数字化。通过数字信息资源系统加工和智能分析运用,实现生产要素的优化组合和资源的合理配置,有效保障经济效果、社会效益和生态环保的最大化,同时影响和改变了人们工作、生活和环保理念。最终实现资源管理数字化表达、技术装备智能化运用、管理决策科学化运行、煤矿开采环保化探索。

浅埋房柱式采空区下近距离煤层综采顶板控制技术

针对浅埋房柱式采空区下近距离煤层综采工作面开采可能出现覆岩大面积冲击式来压等问题,结合鄂尔多斯乌兰集团石圪台煤矿3-1-2煤层综采工作面开采实际,采用理论分析、物理模拟、数值模拟及现场实测等研究方法,对该类煤层开采引起覆岩变形破坏、岩体弹性能聚集造成冲击式来压和压架机理、地表移动规律和井下矿压规律关系等进行了研究,针对性地采取了残留煤柱爆破放顶卸压、地面钻孔注砂充填煤房和合理控制采高等控制和预防措施,实现了工作面的安全高效生产。

大倾角综放面支架失稳机理及控制

支架失稳是大倾角煤层综放开采中常见的现象,本文结合东滩煤矿1301面42°倾角,特厚煤层的条件,对支架下滑、倾倒、尾部受扭3种主要失稳方式的机理进行了研究.结果表明:单架失稳是工作面支架失稳的诱因,支架稳定性控制的关键是使支架失稳临界角大于工作面倾角、目的是保持整个工作面支护系统的稳定性.通过工作面伪斜布置,单向割煤、支架分组布置、提高支架支护阻力、控制采高、优化移架推溜次序、留设防滑平台、强化割煤质量管理等控制技术措施,该工作面支护系统稳定性得到了有效控制,取得了很好技术经济效益,可为类似条件煤层的安全高效开采提供参考.

综放沿空巷道失稳机理及护巷模拟研究

针对阳泉一矿S8102工作面回风巷巷道变形严重问题,通过对综放沿空巷道失稳机理的研究,分析影响巷道围岩应力的主要因素;通过FLAC数值模拟,计算分析沿空巷道不同护巷方式下巷道围岩应力、塑性区分布及巷道表面位移量,为综放沿空巷道提出合理优化的护巷方案。

冲沟下浅埋煤层采动巷道底鼓机理与防治技术

根据寸草塔煤矿22107面回顺出现的底鼓现象,在详细分析地表形态、地质因素、采动因素及工作面布置等多种底鼓原因的基础上,提出了发生底鼓的机理具有二元特点的观点,并在分析巷道底板应力应变的基础上,结合国内现有防治底鼓的技术,采取了针对性的安全技术措施,达到了控制底鼓的目的。

引水工程保护煤柱留设与安全验证

神木引水工程是一项跨流域调水工程,包括输水隧洞和沿途竖井2部分,在锦界煤矿井田内长度达到12 km以上,所穿越区域内分别压锦界煤矿的31、42、43和52煤层,共4层。为了最大幅度的提高资源回收率,同时保证饮水工程的安全性,依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》相关规定,合理选取岩层移动角,采用垂直剖面法确定了煤柱宽度,并通过数值模拟、理论分析、概率积分法等对煤柱的安全性进行了验证,对类似地质条件下工程施工提供了有力借签。

复杂条件下工作面涌水量预测及排水系统优化研究

锦界煤矿涌水水源主要来自风化基岩孔隙裂隙潜水和第四系上更新统萨拉乌苏组潜水含水层,结合近年大量观测数据,确定回采工作面(含准备面疏放水)及采空区涌水占矿井涌水量的95%以上,是矿井涌水量预测关键所在,利用钻孔流量实测数据的回归分析,得到了钻孔流量衰减特性及其计算公式,并分类计算工作面回采涌水量,并与现场实测结果进行了验证,实现了矿井涌水量快速、精准预测。在此基础上利用研究结果对工作面排水系统进行优化和改进,采用分区关联排水技术,极大地提高了排水系统运行效率。

富含水层工作面俯采防治水关键技术

针对浅埋厚松散层赋存状态的主采煤层俯采扰动作用下,覆岩裂隙损伤发育历程及富含水层工作面水灾防治问题,以锦界煤矿31409工作面为工程背景,采取理论计算与现场实测结合的分析方法,得到了覆岩导水裂隙理论高度为30.9~53.9 m。结果表明:开采过程中断裂带只贯穿基岩含水层且未影响松散含水层稳定性,充水模式以基岩裂隙与风化裂隙充水型为主,地下水位变化呈“动态消耗+侧向补给”型特征。利用3DEC软件建立俯采工作面采动覆岩扰动计算模型,阐明覆岩导水裂隙演化历程呈现移动裂隙区、固定裂隙发育区及裂隙发育动态增长区3个分区。基于距煤层近、多层位、厚度大、水头高等含水层水文地质特征,实施了疏放水钻孔布置法、“分区分级”工作面涌水量预测法与建设专用排水措施巷“三位一体”水灾防治技术,有效缓解了富含水层下工作面俯采涌水灾害。

薄基岩强风化厚松散层下巷道掘进与支护技术

以神东锦界煤矿浅埋深、薄基岩、强风化带及厚松散覆盖层下典型薄基岩强风化厚松散层极复杂条件巷道掘进为工程背景,基于煤岩体X射线实验成分特性分析成果,结合室内多种含水状态煤岩试样的单轴压缩作用,探究了厚松散层强风化薄基岩遇水物理力学性质弱化效果,从而提出了31410工作面“超前探放水+锚索架棚双重支护+小断面切眼掘进+及时顶板离层监测”掘进支护一体化方案。该项技术应用于锦界煤矿四盘区薄基岩特殊条件下巷道掘进,实现了强风化、富含水厚松散层下极限基岩厚度2 m的多重复杂条件下的巷道安全、高效、经济的掘进工作,为解决同等地质条件下的工程实际问题提出有效的理论依据和技术方案。

未来煤矿智慧生产运营模式的探索

就目前煤矿智能定制化运营模式存在的主要问题,探索建立了未来煤矿生产运营模式基本架构,确立了采掘设备智能配套模型、设备智能运行及检修基础建设模型;重点构建了从产品匹配、生产效益分析、指令下达、智能生产组织、智能分选及面向客户的智能定制模式,并实现装车、运输、物流、结算等全系列的全智能定制化产销运营模式,为矿井生产各子系统能实现智能联动,整个运营模式真正实现智能一体化提出建设方向和思路。

Hydraulic support stability control of fully mechanized top coal caving face with steep coal seams based on instable critical angle

Analyzed the support instable mode of sliding,tripping,and so on,and believed the key point of the support stability control of fully mechanized coal caving face with steep coal seams was to maintain that the seam true angle was less than the hydraulic support instability critical angle.Through the layout of oblique face,the improvement of support setting load,the control of mining height and nonskid platform,the group support system of end face,the advance optimization of conveyor and support,and the other control tech- nical measures,the true angle of the seam is reduced and the instable critical angle of the support is increased,the hydraulic support stability of fully mechanized coal caving face with steep coal seams is effectively controlled.

上层煤柱下综放沿空回采巷道矿压规律研究

为揭示上层残留煤柱下综放沿空回采巷道矿压显现规律,有效控制围岩变形,根据阳泉一矿8902综放面地质与开采条件,结合现场沿空回采巷道矿压观测结果,应用FLAC3D数值模拟计算分析回采巷道塑性区发育及应力分布情况.研究表明,综放回采巷道在上层残留煤柱影响与本层煤回采引起的应力重新分布耦合作用下,回风巷两帮及顶底移近量高达1985,1877mm,局部断面不足2m2,严重制约了工作面安全高效生产,采取合理布置回采巷道及减小区段煤柱宽度等措施可有效维护巷道.

火区下煤层群覆岩移动规律及安全开采

根据石圪节矿3#,8#及9#煤地质生产条件,3#煤火区与下组煤空间位置关系,应用理论计算、离散元法数值模拟研究了下组煤开采覆岩移动规律.研究表明,3#煤采动底板破坏深度为10.6 m,当煤层赋存稳定时,下组煤裂隙发育高度共45.43 m,小于层间距,下组煤与火区不会发生裂隙导通,而在切眼及停采线处覆岩裂隙发育较高,顶板"O-X"断裂圈边缘是火区主要导气通道,为此提出了加强火区封闭、重点区域监测监控、构造探测及9#煤工作面内错布置等针对性的保障措施,确保了下组煤的安全开采.

火区下煤层群开采裂隙发育规律研究

为保证火区下煤层群开采的安全可行,对石圪节3#煤层火区下煤层群开采形成的裂隙发育高度进行了理论计算,得出了3#煤层开采对底板的破坏深度及下组煤开采形成的裂隙发育高度,并对裂隙的分布规律进行了分析。同时,利用UDEC软件对开采造成的裂隙发育规律进行了数值模拟,模拟结果与计算结果基本相符,得出8#与9#煤层开切眼及停采线各内错10m时,裂隙发育高度及贯通程度较小。

浅埋高强度开采回撤巷道煤柱受载特征及累积损伤机制

为解决浅埋高强度开采回撤巷道护巷煤柱的长期稳定性问题,以锦界煤矿31409工作面末采段回采任务为工程实例,采用力学测试、数值模拟和现场监测等手段,探究开采扰动期间工作面超前支承压力叠加效应和渐进受载条件下通道煤柱的应力演化和累积损伤机制。设计三级循环加卸载条件下煤样强度弱化和损伤破坏实验,揭示末采段采动应力转移历程,构建工作面末采段采动应力响应数值计算模型。研究表明:(1)循环加卸载损伤煤样单轴压缩强度降低至14.14 MPa(无损煤样单轴抗压强度为18.40 MPa),变化率为23%,峰后承载段有载荷波动现象(有别于瞬间破损),在峰值载荷前累积损伤煤样单轴压缩声发射参数保持低值浮动状态,相比循环加卸载3次时裂隙发育活动性略有衰减;(2)末采段采动应力历经常规回采段煤壁超前支承压力反复叠加、临近通道段支承压力持续转移、贯通段多重累积应力释放3种状态,且通道煤柱载荷在辅回撤巷道和采空区间呈现采掘联合影响、不均匀分布特征,获得煤柱稳定临界损伤度评价参数ω;(3)末采段回采空间前后的上覆岩层或煤体内存在支承压力衰减区、极限平衡区和累积增加区,随工作面继续推进采动应力影响范围扩展至覆岩关键层位置,矿压显现剧烈、通道煤柱应力积聚增长,由原岩应力大小逐步增加至7.3 MPa,增长了2.8倍,为确保回撤巷道支护体系稳定和护巷煤柱安全运行提供了理论基础。