浅埋煤层矿压显现及支架适应性分析

为了探究浅埋煤层坚硬顶板工作面矿压显现以及验证液压支架的合理性,以庄子河煤矿15107工作面为研究对象,采用理论计算、PFC软件模拟、现场实测相结合的方法,研究该工作面开采过程中矿压显现的规律并开展液压支架适应性研究。结果表明:理论计算15107工作面基本顶初次来压步距约41.56 m,周期来压步距约为16.98 m,与数值模拟、现场实测数据基本一致;对上部、中部和下部支架的工作压力频率进行了分析,结果表明液压支架满足工作面正常开采要求。该研究成果对类似地质条件下探究其矿压显现规律以及工作面液压支架的选型具有一定的借鉴意义。

浅埋近距离煤层群工作面支架选型技术研究

为了确保浅埋近距离煤层群工作面的安全高效开采,以陕西神木矿区锟源煤矿近距离2-2煤采空区下,3-1煤工作面开采作为工程背景,采用理论分析、数值模拟和相似模拟的研究方法,分析近距离煤层上层煤开采后,下分层3-1煤工作面开采时工作面支架的合理支护强度。理论计算工作面支架支护强度为0.695 MPa,数值模拟3-1煤工作面支架支护强度为0.4~0.77 MPa,相似模拟3-1煤工作面支架支护强度为0.45~0.78 MPa,该工作面工作阻力大于7 435 kN,与现场实测数据相吻合。由此表明,现有支架选型不满足支护要求,选用支护阻力为8 200 kN的液压支架可满足工作面支护要求。该研究补充了在浅埋近距离煤层群开采情况下工作面支架选项技术研究,为神木地区浅埋近距离煤层群的安全高效回采提供了理论依据。

深埋松散特厚煤层巷道变形及全锚索梯次让压支护技术研究

针对深埋藏松散特厚煤层巷道围岩变形与破坏的显著问题,往昔采用的传统锚杆支护方式显然难以遏制其变形趋势。为改变当前深埋巷道的支护状况,进一步强化围岩承载能力,对巷道围岩的变形特点及其破坏成因展开了详尽的分析。在此基础上,提出了新颖的全锚索梯次让压支护技术。现场应用结果表明,这一支护方案实施之后,巷道围岩的变形得到了显著控制,围岩裂隙发育的程度相对适中,顶板下沉及两帮收敛的最大累计值分别为58 mm和120 mm,巷道围岩的变形状况完全满足正常的使用需求。

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。

黑岱沟露天煤矿拉铲工艺开采5#煤方案研究

为提高资源回收率,增加经济效益,黑岱沟露天煤矿亟需一种拉铲工艺条件下5#煤开采方案;通过对5#煤赋存情况进行分析,结合核定产能条件下采场整体推进度,确定5#煤可采时限;同时根据多年拉铲的工程实践研究,总结出了拉铲3大类作业方式,依据不同的作业方式和5#煤及夹矸开采运输系统布设方式,提出了4种5#煤开采方案,并从“5#煤及夹矸运输系统布置、拉铲倒堆系统采剥循环时间、各环节采剥工程量、年生产任务完成情况”等角度进行对比分析,最终确定采用方案4。

“斜台阶切落体”结构特性及对覆岩采动裂缝的影响研究

针对我国西部矿区浅埋厚煤层下采煤易出现矿压剧烈、地表沉陷破坏严重等现象,以西部某矿22021工作面为研究背景,提出了浅埋厚煤层下的“斜台阶切落体”结构力学模型,得到了结构失稳的条件方程和求解支护力大小的公式,通过PFC数值模拟和工程应用进行了验证,并分析了该结构对覆岩采动裂缝发育规律的影响。结果表明:影响“斜台阶切落体”结构稳定性的主要因素为岩块块度和回转角,该结构的稳定性会直接影响覆岩采动裂缝的发育情况。煤层开采过程中,覆岩采动裂缝发育表现为斜角度延伸及周期性横向扩展特征,“斜台阶切落体”结构失稳前,裂缝发育阶段处于缓慢增长期,结构失稳后会导致覆岩采动裂缝数量出现断崖式增长,发育阶段进入急剧增长期,结构稳定性直接影响了覆岩采动裂缝的发育情况,从而影响地表沉陷的破坏情况。覆岩采动裂缝数量先后经历了1个缓慢增长期和4个急剧增长期的动态发育过程。在缓慢增长期,裂缝数量表现为随工作面推进距离增长的指数变化关系;在急剧增长期,裂缝数量表现为随工作面推进距离增长的线性变化关系。研究结果可为采动损害防护及地表生态修复提供依据。

小口径变截面复合材料进气道结构功能一体化的工艺方法

某小口径变截面复合材料进气道的内腔尺寸小,表面处理困难,整体制造难度大,如何在满足进气道表面质量要求的基础上,降低工艺难度,同时赋予零件功能化,是目前亟待解决的问题。提出一种可实现结构功能一体化的工艺方法,采用分块组合式的结构设计,在工艺控制下成型出厚度均匀(表面波纹度不超过0.5 mm)、变形量小的蒙皮零件,同时在分块状态下完成喷铝、喷漆处理赋予零件功能化。采用法兰边连接和带板固定连接的协同方式,解决了分块蒙皮之间的对缝阶差问题。成功制造出满足设计和使用要求的复合材料进气道。

松散煤层回采巷道顶板围岩控制技术与应用

为解决松散煤层回采巷道顶板围岩控制技术应用过程存在的问题,以实际项目为例,分析了松散煤层回采巷道顶板围岩的变形破坏特征与控制机理,并采用先进仪器设备与数值模拟方法确定了围岩支护设计技术参数。结果表明,需在充分掌握围岩变形变形破碎影响的情况下,才能使围岩控制技术的运用起到事半功倍的效果。

新疆天池能源南露天矿南端帮边坡参数优化

为了提升煤炭资源回收利用率,以新疆天池能源南露天煤矿南端帮为研究背景,通过分析该露天煤矿边坡工程技术参数,对提升煤炭资源回收利用率进行了研究;通过采用极限平衡法和强度折减法分别对南露天矿南端帮不同时期的二维剖面模型进行稳定性分析。结果表明:2022—2023年边坡稳定系数较低,基于边坡稳定性计算结果,通过调整南端帮边坡设计参数,边坡稳定系数提升明显。

南山煤矿大倾角煤层群开采覆岩移动破坏规律

为了掌握南山煤矿大倾角煤层群开采时基本顶破断规律、下部煤层开采覆岩移动破坏规律及其对上覆煤层的影响,理论计算了基本顶破断步距,采用理论计算、数值模拟和相似模拟实验研究了下部B4煤层开采覆岩破坏规律及其对上覆B8煤层的影响。研究表明,将弹性双向板简化为固支梁和悬臂梁计算B4工作面基本顶初次断裂步距为46.4 m,周期破断步距为18.9 m,与相似模拟实验结果相近;B4煤层覆岩破坏范围受倾角影响呈现不对称特性,工作面上端部覆岩破坏高度明显大于下端部;B4煤层开采会影响B8煤层,但影响程度不同,在最小层间距时影响最大,此时B8煤层工作面上端部区域会处于B4煤层覆岩裂隙带上部;B4煤层回采时采场来压强度属于明显—强烈,动载系数为1.28~1.53。

挤缝机液压系统设计

为了提高割缝筛管防砂效果,介绍了割缝筛管新型复合缝腔——台阶缝。根据台阶缝生产加工工艺要求,设计了满足台阶缝新加工工艺的生产设备——挤缝机及其液压系统。与以往的复合缝腔加工工艺比较,降低了生产成本,提高了加工效率。

吐哈盆地沙尔湖洼陷煤层气成藏地质特征

沙尔湖洼陷是吐哈盆地南缘一孤立的含煤洼陷,单煤层厚度达150m,煤阶为褐煤,是我国罕见的富煤洼陷。以现有地震、地质、钻井及各类分析测试资料为基础,详细论述了洼陷煤层气的成藏基本地质特点,明确了洼陷中侏罗统西山窑组(J2x)巨厚煤层的宏观、微观组成、孔隙发育特征及煤层气的吸附性。洼陷内西山窑组巨厚煤层具有形成生物成因煤层气藏的地质条件,洼陷斜坡下倾部位易形成较高饱和度的煤层气藏,是勘探的有利场所。

极软厚煤层大采高台阶式综采端面煤岩稳定性控制研究

基于对极软突出厚煤层大采高综采工作面端面煤岩稳定性的有效控制,提出了台阶式采煤工艺,采用台阶式割煤方式;用数值模拟分析了台阶式割煤的防片帮机理.现场实测分析了大采高开采工作面在采用台阶式回采工艺条件下端面煤岩的失稳特征.研究表明:台阶式割煤工艺改善了煤壁区域的应力状态,减少了工作面煤壁片帮和端面冒顶的发生不同台阶高度比割煤所引起的围岩破坏程度不同,上下台阶高度比为1∶2时煤壁塑性破坏区最小;极软厚煤层大采高开采煤壁片帮主要以剪切滑移引起的三角斜面片帮为主,超高开采是端面顶板冒落的主因.

分布式单片机控制系统的研究

采用模块化的设计思想；对急于主从分布式计算机控制步进电机的系统进行了研究． 设计了内嵌ＭＣＳ一５１单片机的步进电机控制电路．设计了以ＩＢＭ一ＰＣ计算机与ＭＣＳ－５１单 片机组成的主从分布式控制系统的硬件电路和软件．解决了 ＩＢＭ－ＰＣ计算机与各单片机之 间的数据通讯问题．经在焊缝自动跟踪三维滑台中使用，证实该系统结构简单。使用方便 且成本低，是解决多步进电机控制问题的理想方案．

伴生台阶断层近距离煤层开采覆岩运移及应力变化规律试验研究

为研究近距离煤层下行开采同时伴有台阶断层的特殊情况,以柴里煤矿上、下工作面与台阶断层为研究对象,借助相似材料模拟试验对近距离煤层开采过程中覆岩运移及相关应力变化规律进行了研究。研究结果表明:单煤层开采中覆岩存在3种垮落结构与3种垮落形式;上下煤层开采覆岩垮落存在明显的"梯形空间"与"三角空间"的差异;下层煤开采整体呈现"随挖随垮、无明显周期来压步距、很难形成梁式结构"的特点;且当存在断层时,支承压力的传递往往受到断层的应力阻隔作用,越靠近断层顶板应力集中程度越高。

近水平复合煤层露天矿中间搭桥内排运输系统优化

对于近水平复合煤层露天矿,为发挥其开采优势,开采工作线长度一般较大,从而导致内排运距较大。为解决该问题,提出在采场中部进行迈步式搭桥的内排方案,并针对保留端帮运输通路前提下的中间搭单桥、双桥2种开采方式分别建立了内排运距计算模型;利用成本补偿法,分别给出了2种搭桥方式所节约成本的计算方法;以某露天煤矿为例,分别计算2种方式的经济效益,并给出搭桥方案的适用条件。研究结果表明:当一次移设范围内剥离物总量大于桥体二次剥离量4.17倍时,经济上具备实施搭桥内排运输方案的条件;当该范围内剥离物总量超过桥体二次剥离量33.89倍时,搭双桥方案更具合理性,即该露天矿采用搭双桥方案经济效果明显;运距节省原则下,中间搭桥宜设置在最下1个排土台阶标高处,服务水平为最下部3个排土台阶。

煌斑岩遇水对特厚煤层覆岩运移的影响数值模拟研究

为了研究侵入特厚煤层顶板不同层位的煌斑岩在遇水前后对采场覆岩运移产生的影响,以大同塔山矿为背景,通过建立UDEC数值模拟模型,对煌斑岩遇水前后特厚煤层采场覆岩垮落、破坏和顶板下沉特征进行了研究。研究表明:遇水情况下,煌斑岩侵入煤层顶部时,顶板初次垮落步距减小并呈缓慢下沉特征;侵入直接顶中部时,上部直接顶岩层随下部直接顶一起垮落,且垮落步距明显缩短;不同层位的煌斑岩无论是否遇水,只对初采阶段直接顶岩层活动规律有直接影响,高位岩层主要受基本顶控制。

厚松散层浅埋煤层覆岩破断判据及跨距计算

在分析组合关键层有关参数的基础上,推导出了组合关键层初次来压步距和周期来压步距的计算公式。由于关键层理论和组合关键层理论的载荷和弹性模量不同,而且两者来压步距的计算公式也不相同,因此以关键层理论计算浅埋煤层矿压参数必然会出现很大的误差。大柳塔 1203 工作面按照关键层计算得出的顶板来压步距与实际相差很大,而按照组合关键层计算得出的顶板来压步距与实际基本吻合。以组合关键层理论计算的矿压有关参数与实测一致,这证明对于地表厚松散层浅埋煤层,应采用组合关键层理论。

厚煤层一次采全高三带划分的新方法及应用

基于厚煤层一次采全高导水断裂带高度的确定.综合现有研究成果及相似模拟实验发现:工作面的开采范围影响上覆关键层的稳定性,而关键层的运动决定导水断裂带的高度,在关键层达到极限悬露步距之前,垮落带或者裂隙带的高度固定不变;当达到极限悬露步距后发生断裂,如果形成铰接结构,则关键层及其随动层属于裂隙带;反之,关键层及其随动层属于垮落带.在此基础上,提出以关键层理论划分采场导水断裂带的新方法,并给出适用条件.以补连塔31401工作面、潞安6202工作面以及柴沟1502工作面实际地质及回采条件为工程背景进行验证,发现一次采出煤层越厚,地质资料数据的精确性越高,新方法得到的数据越接近实测值,并且比《规程》计算结果更客观.

地质导向技术在煤层气水平井中的应用——以柳林区块某多分支水平井为例

地质导向技术能有效提高煤层气水平井施工成功率和煤层钻遇率,但由于其具有导向参数多、工艺要求高、易受地质因素影响等特点,使其在实际应用中还存在诸多难点。以柳林区块内某多分支水平井为例,针对该井现场地质导向作业面临的资料缺乏、参数受欠平衡钻进干扰、煤层结构复杂等难点,建立合适的地质导向模型,优选合理的导向参数和导向系统,对地质导向技术在实际应用中的工艺与流程进行了系统论述。实践表明,地质导向技术在该井的应用效果良好:煤层钻遇率达到了93.1%;截至目前,该井的产气量达8600m3/d,且还在进一步提升。