基于惯导数字化的煤矿智能掘进机器人系统

介绍了一种基于惯导+数字化全站仪实现精确定位的煤矿智能掘进机器人系统,该系统包括横轴式掘进机器人、临时支护机器人、钻锚机器人、锚网运输机器人、电液控平台、通风除尘系统及运输系统,解决了复杂地质条件下智能掘进的难题,提高了掘进效率,保障了安全生产。

某煤矿深部软岩巷道围岩破坏特征及控制技术研究

深部矿产资源开发面临地应力大、巷道支护困难等问题。山西某煤矿−590 m水平运输平巷支护结构失效,巷道变形量大,对井下安全生产造成了较大的影响。针对原支护方案存在的问题,提出“锚网索一体化”支护思路,综合采用现场测试、数值模拟、工业实验等手段研究了巷道围岩破坏特征及控制技术。研究表明:(1)巷道围岩水平主应力较高,达到了39.08 MPa,是影响围岩稳定性的主要原因;(2)对不同支护方案巷道周边围岩应力场与塑性区分析表明,优化后支护方案垂直应力较原方案降低了14%,塑性区范围缩小了20%,“一体化”方案支护效果较好;(3)工业应用和锚杆(索)应力测试表明,当锚杆、锚索应力分别达到53.9 kN、389.12 kN时,较原方案提高了14.6%和15.4%,受力效果较好,巷道变形在30 d内控制在200 mm内,较原方案下降了约57%,实现了良好的支护效果。“一体化”支护形式可有效控制围岩变形,为类似地质条件的巷道支护提供参考。

掘进工作面过陷落柱主要施工技术研究

煤矿掘进作业开展期间经常会遇到陷落柱,对安全掘进是一项重大威胁。煤矿开采过程中,为了确保掘进能够顺利、安全通过陷落柱,需要采取合理措施进行处理。在概述掘进工作面过陷落柱基础上,分析了掘进工作面过陷落柱常用的几种支护技术,最终对煤矿掘进期间基础安全保护措施进行了总结,以期对煤矿掘进作业开展可以有所帮助。

软岩硐室锚网(索)喷联合支护工艺研究与应用

软岩条件一直是影响矿山巷道稳定的主要因素,对于软岩条件下施工的井下大型硐室,其支护稳定问题尤为重要。针对烂泥沟金矿井下软岩岩体稳固性差、支护体稳定性差、巷道变形大、返修率高的问题,依据软岩围岩变形特征和支护原理分析,结合烂泥沟金矿井下围岩条件变化特征,进行了锚网索喷联合支护工艺的研究与实践。研究实践发现,烂泥沟金矿软岩围岩暴露后及时地进行喷浆封闭处理,能够有效阻止岩块的位移,随后锚网支护加强岩体荷载承受力,待围岩充分释放变形能后,采取加强支护手段可有效控制围岩变形。监测结果表明,该支护方案取得了良好的支护效果,有效地将两帮及顶板岩移控制在允许范围。

深部高应力采动巷道锚注支护参数优化研究

利用FLAC^(3D)内置的Fish语言编程,提取巷道围岩位移量与塑性区范围,揭示不同断面形状与埋深条件下巷道围岩变形和塑性区扩散随应力释放率的演化规律,优化了锚注支护参数(锚杆和锚索的长度、间排距、预紧力,注浆范围),提出了锚注分步联合支护技术,模拟分析不同支护参数对围岩稳定的控制效果。数值模拟结果表明,锚注分步联合支护技术,可有效控制深部高应力采动巷道围岩大变形破坏,可保证巷道围岩与支护结构的长期稳定及使用安全,具有良好的工程应用价值。

新疆某矿复合顶板工作面开切眼支护技术

有效控制切眼围岩变形是实现采面煤炭高效回采的基础,当切眼顶板为复合顶板时,则容易出现离层量大、变形严重的情况,甚至出现冒顶事故。以新疆某矿I010206采煤工作面切眼掘进为工程背景,针对切眼顶板为泥岩、灰岩等软硬岩交互组成的复合顶板,同时顶板存在裂隙发育、承载能力差、局部有空洞等情况,采用二次成巷方式,完成大跨度切眼掘进,综合使用顶板注浆、锚网索支护、喷浆、单体补强方式,实现切眼围岩变形控制,并给出具体支护方案。工程应用后,I010206采煤工作面切眼围岩变形量较小,后续设备安装期间,切眼围岩始终保持稳定,实现了复合顶板切眼围岩变形的有效控制。

近距离煤层非对称变形巷道支护设计

在煤层巷道掘进期间,由于近距离煤层开采使得在23306_下进顺初期掘进期间顶板破碎以及两帮的围岩变形严重。对于陕西省陕煤韩城矿业有限公司下峪口煤矿23306_下进顺,在掘进过程中产生的巷道围岩变形以及巷道支护困难等问题,结合现场的地质条件,采用理论分析、现场监测等方法,探究在掘进期间顶板破碎的原因以及通过优化支护方案来改善巷道的围岩情况。结果表明,改善后采用“锚网索+U型棚”支护的方法,可以有效地改善巷道围岩变形的情况,通过对巷道围岩变形量的进一步观测验证,在巷道顶板容易破碎时选择合理的支护参数,在技术和经济层面上选择采用“锚网索+架棚”支护方式能够保障矿井的安全高效开采。

厚煤层小煤柱护巷耦合支护技术的优化与应用

长平矿原采用25~30m大尺寸煤柱护巷,为提高煤炭资源回收率,以4309工作面小煤柱沿空掘巷为工程背景,综合运用理论分析与工程类比等方法,确定小煤柱最佳尺寸为6m。沿空巷道采用综掘工艺,浅掘进、轻扰动的掘进方式,配合邻近巷道爆破切顶卸压工艺,选用锚网索耦合支护方式,及时对裸露围岩进行喷浆封闭,滞后注浆加固,有效提高煤柱抗压强度。现场矿压监测表明,巷道变形均在可控范围内,满足4309工作面安全生产需求。

深部煤巷复合型顶板支护方法研究

针对木担坝煤矿的C8煤层受到掘进及超前压力的影响,巷道发生严重变形且修复困难的问题。对巷道受力进行了分析,发现顶板中间位置易发生拉破坏。对围岩控制及锚索支护机理进行了分析。在提高顶板围岩稳定性的同时,可以降低巷道围岩的应力集中,加强两帮的支护对于巷道围岩控制至关重要。提出了巷道锚网配锚杆支护方法。从矿井压力观测来看,一般金属支护巷道顶板沉陷为100 mm,底鼓为200 mm,两帮移动近300 mm;使用该方法后,顶板沉陷为9 mm,底鼓为21 mm,两帮移动近190 mm。

综采工作面快速回撤工艺安全性的优化应用

为解决煤矿综采工作面因回撤通道的布置不合理、对应支护工艺的设计不合理导致综采工作面的回采效率降低且在工作面回撤期间出现顶板下沉、冒顶等事故的问题,以1108综采工作面为例,在对其顶底板条件和相对位置分析的基础上,研究回撤工艺中末采挂网工艺、支护工艺以及液压支架回撤工艺。该研究成果可指导1108回撤工艺的具体实施。

崩塌地质灾害特征及其防治技术——以嵩县城关镇新一社区为例

为了达到生态修复、消除安全隐患的目的,研究了崩塌地质灾害特征及灾害体防治技术。研究得出,在暴雨工况下,边坡处于欠稳定状态;在承载建筑物工况下,边坡处于欠稳定状态;在汽车震动工况下,边坡处于欠稳定状态。根据治理区存在的地质环境问题、危害程度及边坡陡坎特征、地形地貌、气候及施工条件等,提出采用坡面整理技术、喷锚挂网支护技术、排水渠技术、道路修复技术、护栏技术等治理措施。研究可为治理工程设计和施工提供所需的岩土工程资料。

浅埋大断面半煤岩巷道锚网索梁联合支护技术

针对中厚煤层大断面半煤岩巷道围岩破碎严重、易发生冒顶片帮事故的问题,以杨家村煤矿5-1_上煤层工作面顺槽为工程背景,采用工程类比、FLAC3D数值模拟及工业性应用等技术手段,开展了浅埋中厚煤层大断面半煤岩巷道围岩稳定性控制技术研究及应用效果评价。采用围岩松动圈钻孔成像仪对顺槽不同深度处围岩的破裂形态进行了探测,围岩破裂区范围为0~1.8 m,属于中大松动圈范围。采用CMW3.7矿用本安型锚杆无损检测仪开展了锚杆受力无损快速检测,锚杆轴力为设计锚固力的60.47%~88.71%,锚杆受力适中。矿压监测结果表明,锚网索梁支护结构有效地控制了大断面半煤岩巷道的变形,顺槽顶板下沉量为63~76 mm、两帮移近量为41~59 mm,可满足安全使用的要求。

长春某基坑支护工程实例分析

长春市某建筑基坑在开挖支护过程中某些区域产生较大的变形和沉降,为保证基坑施工能够安全有效的进行,通过放坡挂网、喷锚加固处理的方式使基坑整体趋于安全稳定的状态。本文根据现场施工的变化调整设计方案并解决了现场施工问题,详细描述了设计与施工联动的重要性。

煤巷快速掘进支护技术优化及稳定性控制

为改善象山矿井21315工作面辅助进风巷掘进速度无法满足工作面回采需求的现状,同时增强巷道围岩稳定性。通过FLAC3D数值模拟软件确定了该巷顶板锚索长度、数量,以及最佳循环步距和支护工艺优化。结果表明,巷道顶板右侧锚索长度为6 m,数量为3根,循环步距为2.4 m。通过现场试验可知,巷道掘进期间,巷道控制效果较好。同时巷道平均掘进速度达到8.9 m/d,比原掘进速度提升23.8%。

山西某矿2^(#)煤层锚网支护参数设计优化研究

为研究山西某矿回采巷道锚网支护参数最优方案,以该矿井田地质条件为工程背景,采用理论计算和数值模拟方法,并基于锚杆、锚索支护理论计算结果,初步提出3种支护参数,通过数值模拟结果从模拟方案中比选出最优支护方案。研究表明,2^(#)煤层巷道选用长度为2.1 m,直径φ20 mm的MG335型左旋螺纹钢锚杆且锚杆间排距定为0.9 m。锚索选用长度为7.3 m的7股钢绞线。同时2^(#)煤层巷道掘进后煤帮最大破坏深度为1.15 m,回风和进风巷顶板最大破坏深度分别为1.52 m和1.71 m,选取的锚杆、锚索理论上满足设计要求。通过支护方案优化,可以有效控制围岩稳定性和巷道安全。

深部巷道岩爆防控措施效果对比研究

深部开采面临“三高一扰动”问题,易发生岩爆等地质灾害。分析了深部巷道破坏特征,提出了锚网喷支护、钻孔卸压、注水等岩爆防治措施,并基于FLAC3D构建了11个数值模型,对比顶板位移变化及切向应力,选择二郎山判别准则判别各方案的岩爆情况。结果表明:1)超前钻孔比周边钻孔更有助于改善顶板位移,超前钻孔和周边钻孔均为最优卸压方式;2)三种支护方式未能改变巷道顶板与边帮的岩爆倾向性结果,但是切向应力值有所下降;3)超前钻孔和周边钻孔组合施工的方案优于两种卸压方式单独施工的方案;4)考虑围岩软化及锚网喷支护条件下超前钻孔和周边钻孔均施工,使巷道顶部岩爆剧烈程度从中等岩爆降低至弱岩爆,拱脚处岩爆剧烈程度从中等岩爆降低至弱岩爆,侧帮岩爆剧烈程度从弱岩爆降低至无岩爆。将方案11应用于大红山铜矿40水平采准干线,岩爆防治效果良好。

榆树坡煤业5106工作面特大断面切眼锚网索支护技术应用

榆树坡煤业5106工作面切眼属于特大断面切眼,且工作面切眼顶板岩性主要为砂质泥岩,围岩控制难度较大。为解决特大断面切眼围岩控制难题,以榆树坡煤业5106工作面切眼为工程背景,研究了特大断面切眼锚网索支护技术,采用高预紧力全锚索主动支护进行控顶,采用高预应力锚杆主动支护进行固帮,同时配套金属网进行护表,技术应用后监测了工作面切眼变形情况。监测结果表明,切眼在掘出3个月后围岩稳定,变形整体可控,实现了榆树坡煤业5106工作面切眼的稳定控制。

深部工作面回采巷道锚网支护设计与优化

为了确保回风巷及首采面在煤矿开采时的稳定,以张集矿东三11-2煤采区1511工作面为研究对象,针对原围岩的赋存状况和相应的力学性质,通过计算确定相关的力学参数,并通过FLAC3D进行多种锚网支护设计方案的模拟,最终确定了较为合理的回采巷道锚网支护设计,并进行了优化,并验证了该设计的可行性。

松软破碎围岩巷道重复扩修支护技术研究

在煤矿开采过程中,一些巷道由于围岩松软、支护设计不合理或矿山压力过大而出现变形、撕网、漏顶等现象,为了保证巷道的安全使用,需要对巷道进行修复。经过多次翻修,巷道围岩松动圈越来越大,支护也更加困难。结合大河边煤矿31运输上山的实际情况,采用了“锚网+U型棚+注浆锚索+喷浆+注浆”的联合支护形式。为了保证修复的安全施工,制定了一系列的安全措施。

滑靴式锚网运放机器人设计及应用

针对目前煤矿巷道支护作业中锚网运输与布放环节效率低、危险系数较高等问题,提出一种滑靴式锚网运放机器人。设计了防片帮护盾及展网机构机械结构;在SolidWorks平台完成三维模型的建立;结合有限元仿真分析,验证结构设计与材料选取的可靠性。目前该设备已经完成井下调试、试运行。根据现场试用反馈,样机结构设计合理,可以满足工作需求,能有效提高巷道支护时锚网布放效率。