深部厚煤层巷道锚网索注梯级支护研究

为了解决深部厚煤层围岩变形量大的问题,以马兰矿18507工作面为研究对象,采用数值模拟软件对巷道围岩锚杆锚索注浆支护进行研究,首先对不同锚杆长度及锚杆间排距下支护效果进行分析,发现最佳锚杆长度为2.4 m,锚杆间排距为0.9 m、0.9 m。同时对锚索长度及注浆范围进行分析,发现随着锚索长度及注浆范围的增大,此时的围岩变形逐步减小,但减小的趋势逐步减缓,最终确定最佳锚索长度为8.3 m,最佳注浆范围为7 m,为矿井深部厚煤层巷道稳定性提供了一定的保障。

低渗透性煤层注水数值模拟与工程应用

基于Comsol Multiphysics 5.4模拟软件对不同煤体特征参数与注水工艺参数对低渗透性煤体的力学特性和湿润效果的影响规律进行模拟分析,并将模拟结果应用于工程实际。模拟结果显示,注水压力越大,距钻孔距离越小,孔隙压力就越大,三者之间存在一定数学关系,注水压力对湿润半径呈指数式增长趋势;注水孔长度对湿润效果基本无影响;而孔隙度越大,煤体孔隙压力越小,煤体钻孔水质量流量和湿润半径越大,一定范围内煤体更加湿润。应用结果表明,采用数值模拟对湿润半径进行预测可以对工程现场低渗透性煤层的注水工艺参数设计提供引导。现场应用发现煤体的湿润性及工作面的降尘效果显著,对粉尘的产生及控制均起到积极影响,有效改善了井下工作环境。

初始缝高比对粉煤灰基地聚合物混凝土断裂性能的影响

为研究初始缝高比对地聚合物混凝土断裂性能的影响,设计4组不同初始缝高比(0.2、0.3、0.4与0.5)的粉煤灰基地聚合物混凝土(FAGC)进行三点弯曲试验,并运用双K断裂理论计算试件的断裂参数。结果表明:初始缝高比不改变FAGC的断裂过程,均包括线性变形、稳定扩展与失稳扩展三阶段。增大初始缝高比,FAGC的峰值荷载、断裂韧度与断裂能均呈现减小趋势,表明FAGC的承压能力与抵抗裂纹扩展能力降低。增大初始缝高比导致FAGC有效裂缝长度增大,意味着地聚合物混凝土的韧性越好。

一缘煤业瓦斯预抽钻孔合理封孔长度研究

为提高一缘煤业本煤层瓦斯预抽钻孔的封孔效果,以150110工作面为例,采用数值模拟、钻孔冲粉量现场测试的方法,确定钻孔封孔长度不应低于16 m;现场试验时,优化了封孔材料性能,大幅提高封孔效果和施工效率。现场试验结果表明,16 m封孔长度下的瓦斯抽采效果较差,18 m及20 m封孔长度下的瓦斯抽采效果基本一致,最终确定出合理的预抽孔封孔长度为18 m。

澄合矿区导水裂隙带发育高度多元线性回归方法预测

通过收集澄合矿区多个工作面导水裂隙带高度实测结果,采用多元线性回归分析的方法分析导水裂隙带高度的主控因素,拟合形成导水裂隙带高度与煤层开采厚度、工作面埋深、工作面倾向长度之间的各相关公式。采用拟合公式计算澄合矿区山阳煤矿1503、1506工作面导水裂隙发育高度,计算得到的工作面导水裂隙带发育高度与微震监测结果基本吻合,表明拟合公式获得的导水裂隙带估算值较为准确。在澄合矿区应用性较好,为澄合矿区相似地质条件的工作面导水裂隙带高度预测提供一定的参考依据。

密拼缝叠合楼板抗弯极限承载力研究

通过有限元分析软件ABAQUS进行分析研究,将按双向板计算配筋的现浇楼板作为对照组,计算不同长宽比、预制层与现浇层厚度、拼缝位置的密拼叠合楼板的极限承载力。得出:不同预制层与现浇层厚度的叠合板要达到相同长宽比下现浇楼板的承载力,沿拼缝方向底部受力钢筋面积需增大的百分比。

特厚煤层综放开采顶煤遗失机理及放煤步距优化数值模拟研究

为确定特厚煤层综放开采的合理放煤步距,探究放煤步距对顶煤遗失和回收率的影响机理,以塔山煤矿8222综放工作面为工程背景,采用CDEM颗粒-块体单元耦合数值模拟方法,建立考虑液压支架支撑作用的二维走向开采数值模型,研究特厚煤层综放开采放煤步距对遗煤形态、放煤漏斗、煤岩分界线等的影响,揭示“见矸关门”条件下的顶煤遗失机制,探索顶煤在采空区内随综放工作面循环推进的遗失规律。结果表明:随着综放工作面不断推进,液压支架上方的矸石提前到达放煤口,采空区一侧部分顶煤未能放出而留在采空区内,造成顶煤遗失;放煤步距对煤岩界面形态和煤岩相互侵入有显著影响,进而影响顶煤回收率和混矸率;通过数值分析、顶煤回收率和总回收量指标确定了塔山煤矿8222综放工作面12 m顶煤厚度下最佳放煤步距,为0.8 m。

特厚煤层超前支承压力分布面长效应实测研究

韩家洼矿22401工作面在回采设计时为有效避免小窑区影响的同时有效回收煤炭资源,设计工作面分为3个不同阶段,工作面面长分别为240 m、180 m、150 m。通过理论分析、现场实测结果汇总解析的方法,对特厚煤层条件下超前支承压力分布面长效应进行了研究。分析了现有超前支承压力计算公式的不足;现场实测出工作面长度由150 m增加至240 m时,超前支承压力峰值增加4.57 MPa、峰值位置延展5 m,影响范围扩大17 m;采用曲线拟合分析得出了工作面长度与超前支承压力峰值大小、峰值位置以及影响范围的对数函数关系。

郭二庄矿极软煤层中空注浆锚索联合支护技术

针对郭二庄矿极软煤层巷道难以支护的问题,基于该巷道变形破坏主要特点,对巷道支护结构和支护参数进行了优化,提出了锚梁网加中空注浆锚索联合支护方案和中空注浆锚索施工新工艺,并在七采区运输下山进行了支护试验,试验结果表明:采用新型中空注浆锚索能够有效地提高煤体强度和自承作用,巷道顶底板收敛速度由3.7 mm/d降至3.0 mm/d,两帮收敛速度由17.8mm/d降至6.4 mm/d,而且巷道稳定期限长,支护成本大幅降低,实际应用取得了良好的效果。

松软煤层快速全孔筛管护孔高效瓦斯抽采技术

针对松软煤层钻孔抽采瓦斯浓度低、抽采量小且易坍塌堵塞的现状,提出了松软煤层快速全孔筛管护孔高效抽采瓦斯技术,并介绍了相关的关键装备。淮南矿区典型矿井现场应用表明:通过使用该技术,75%的钻孔可在1 h以内完成,所有钻孔在2 h内完成,85%的钻孔筛管可安设至孔深的81%以上;单孔抽采瓦斯体积分数由30%增至60%,抽采瓦斯纯量由0.03 m3/min增至0.06 m3/min;评价单元抽采瓦斯体积分数提高约120%,瓦斯抽采纯流量由2.0 m3/min增至4.2 m3/min。该技术的使用避免了因钻孔坍塌导致的钻孔失效,大幅提高了钻孔预抽瓦斯的可靠性,保证了工作面瓦斯预抽的效果。

神东矿区浅埋煤层大采高综采工作面长度的选择

在分析浅埋、厚风积沙煤层工作面长度与矿压显现强度以及液压支架控制能力相适应的基础上,对神东矿区大采高工作面长度参数进行了优化选择.结果表明,上湾煤矿1-2煤层在工作面长度为240,300,360,400,450和500 m时,需要的工作阻力分别为5 916,7 394,8 872,10 014,11 269和12 519 kN/架,现有DBT8638和DBT8670支架条件下,上湾煤矿1-2煤层工作面长度300 m是最适宜的,实现了大采高、超长工作面的安全高效开采.

一种基于弧长控制的摆动电弧焊缝跟踪偏差信号处理方法

针对目前常用提取偏差信息的左右积分比较法对V型不对称坡口不适用的情况,结合摆动电弧传感器低频率的特点,提出一种半周期单边积分比较法判断焊枪位置,并采用弧长控制的算法来提取偏差。经实验证明,半周期单边积分比较法用于低频率的摆动电弧传感器,解决左右积分比较法对V型不对称坡口存在的误判是可行的,跟踪效果良好。

基于层次分析法在薄煤层工作面长度的优化研究

对影响华坪县思棉煤矿薄煤层工作面长度的经济、技术、地质因素进行综合评价,建立思棉煤矿薄煤层工作面长度数学模型,运用层次分析法对其进行评价,为矿井工作面长度优化选择提供了可靠的方法。

红庙矿易燃煤层采空区注砂防灭火技术

红庙煤矿开采煤层变质程度低,自然发火期仅为1.5～3个月,在工作面后方采空区内浮煤经常发生自燃。经过多年的防灭火经验,当工作面内布置有灌浆管路时,从工作面下端向上端方向依次注砂,在采空区内形成一道砂墙,有效地控制了浮煤自燃。经计算机模拟计算和注砂措施的效果考察,给出了试验工作面的最佳注砂砂墙长度。

大庆油田A区块压裂后产能影响因素研究

水力压裂是目前应用最为有效的一种增产措施,目前对于老区油井都会采取压裂的增产措施,其增产机理主要体现在增大渗流面积、连通地层深处、减少驱动距离等方面,但是对于压裂后裂缝形成规律以及压裂后产能影响因素需针对不同区块的地质特征进行分析。笔者通过理论公式分析大庆油田A区块地层裂缝形成规律,并模拟压裂后产量变化规律,判断A区块压裂前后产量影响因素,优化裂缝参数,研究结果表明:裂缝的半长对压裂后油井产量影响较大,当泵注排量较高时,地层岩石受力较大,造成其压裂后缝高较高,最终根据模拟结果优化裂缝参数,设计相应的泵注程序,对大庆油田A区块油井压裂的实际施工具有重要的指导意义。

煤矿井下水力压裂钻孔封孔力学模型及试验研究

针对目前煤矿井下水力压裂钻孔封孔理论缺乏,封孔材料密封效果差、成本高,封孔长度不合理等问题,建立了水力压裂钻孔封孔力学模型,得出封孔材料能够承受的最大水压与封孔材料性质、封孔长度等参数之间的关系。综合分析了密封条件、抽采条件以及施工条件下压裂孔的合理封孔长度,并进行现场试验验证。结果表明:封孔材料性质和封孔长度是影响封孔材料能够承受最大水压的主要因素,封孔材料能够承受的最大水压随封孔材料强度、弹性模量以及封孔长度的增大而增大;当封孔长度达到某一定值后,封孔材料能够承受的最大水压随封孔长度的增大而趋于定值。以重庆松藻矿区为例,确定出穿层压裂孔的合理封孔长度为10 m,本煤层压裂孔的合理封孔长度为13 m,现场试验结果与理论分析基本一致。

顶板周期来压对邻近层抽采瓦斯效果影响分析

为提高回采工作邻近层抽采瓦斯效果,减少回采过程中瓦斯涌出量,提出了采用倾向平行高位钻孔进行邻近层抽采瓦斯工艺。结合山西马军峪煤矿工程实践,对顶板周期来压期间邻近层钻孔抽采瓦斯量变化规律进行研究,得出顶板来压期间钻孔抽采瓦斯量及有效的抽采瓦斯时间明显增加,且抽采瓦斯量与抽采时间呈周期性波动,与顶板周期来压步距有较好相关性,提出了钻孔布置参数应考虑来压步距的影响。

多工位纵缝焊接操作机的研制

介绍了采用可编程控制器(PLC)作为多工位纵缝焊接操作机的控制核心,应用工业控制计算机和激光传感器进行TIG焊弧长控制的系统构成和工作原理。并对系统的工作过程及相关的软件设计进行了论述。实验证明,该系统工作稳定、性能可靠,完全满足生产工艺要求。

大倾角不等长工作面矿压显现特征研究

为了解决大倾角煤层不等长综采工作面回采衔接点处围岩控制的难题,以淮南某矿12124工作面为研究对象,采用数值模拟和现场观测方法,构建了不等长工作面FLAC3D数值模拟试验模型。开展了不等长工作面衔接点处围岩应力演化规律与控制方法研究。数值模拟结果表明:(1)受煤层开采与切眼2的叠加影响,工作面对接前后垂直应力出现先增大后减小的变化趋势,且工作面倾向不同位置点的围岩应力变化呈现非对称性;(2)通过衔接点前后支承压力演化过程的对比分析,确定工作面衔接点处为矿压重点防控区域。结合数值模拟结果及现场观测,提出了不等长工作面支架对接技术以及顶板管理措施,工作面回采顺利,实现了工作面的安全高效开采。

近直立巨厚煤层覆岩活动规律及支架工作阻力研究

为研究近直立巨厚煤层开采覆岩活动规律,指导近直立巨厚煤层开采实践及支架选型,基于相似材料物理模拟试验,建立了覆岩呈散体结构的"支架-围岩"相互作用力学模型,得到支架工作阻力的计算式。研究结果表明:在大尺寸开采空间和多次分层重复扰动影响下,覆岩块体将呈现"散体"结构状;工作面支架所承受的载荷为上覆岩层自然平衡拱内松散岩体自重,支架的支护阻力不仅与支架宽度、控顶距及松散岩体抗压强度有关,还与工作面长度相关,且随着煤层工作面长度的增加呈线性增加。结合工程实例,验证了理论推导的合理性,研究成果对于分析近直立巨厚煤层的支架工作阻力,合理选择支架具有重要的工程意义。