24110工作面强制放顶安全管理

为减小24110综采工作面初次来压时顶板大面积垮落而形成的飓风,避免造成工作面设备和施工人员受伤,采用深孔预裂爆破技术强制放顶,根据煤层顶板破拆原理,并结合4上号煤层顶板实际情况,58个炮眼分别设计在工采面两条顺槽内,以保证工采面初压时的安全生产。

初采期爆破放顶技术优化研究

爆破放顶技术是煤矿初采期间所需进行的一项重要工作,该工作危险性高、关系着放顶后的瓦斯体积分数,所采用的技术是否合理与初采期间瓦斯治理工作、初采结束时间密切相关。但目前通用性的爆破放顶技术与不同情况的现场直接适应性存在差别,因此本文以寺河煤矿目前所开采的3#煤层为研究对象,针对综采工作面不同类型的顶板分别研究,改进了现有爆破放顶技术的工艺流程及技术细节,并开展了现场试验。结果表明:采用优化后的爆破放顶技术,爆破后CO体积分数下降30%,老顶来压提前了10~15 m,初采时间由20天缩短至15天左右,缩短了约25%,技术更加安全、高效,初采期间瓦斯治理效果提升,确保了工作面初采期间高产高效,产生了明显的经济效益。

坚硬顶板工作面初采深浅孔耦合三维定向水力致裂技术研究

针对坚硬顶板下工作面初采阶段顶板难以自行垮落造成的采空区悬顶面积大、漏风严重以及悬顶突然大面积垮落带来的冲击力对设备和人员造成危害等问题,提出了初采深浅孔耦合三维定向水力致裂弱化顶板技术方案,通过理论分析、数值计算和现场观测等方法,对比工作面切眼未水力致裂及新工艺水力致裂初次来压数据,研究了初采深浅孔耦合三维定向水力致裂技术对厚煤层综放面坚硬顶板结构控制机理。结果表明,深浅孔耦合三维定向水力致裂使1012工作面基本顶初次来压步距从58m缩短为16.3m,大大改善了坚硬顶板工作面初采期间的安全生产条件。

近距离下煤层综放面覆岩结构特征及运动演化规律

针对近距离煤层开采时存在的上、下位基本顶特殊地质条件,运用“三带”理论分析了上煤层采后覆岩结构特征,得出下位基本顶周期来压步距22.09 m,上位基本顶处在弯曲下沉带不发生破坏。建立了下煤层开采时基本顶结构力学模型,计算得出下煤层开采时上位基本顶的周期来压步距31 m,下位基本顶二次破断步距12 m,下位基本顶两次周期来压后会发生上位、下位基本顶同时来压,从而在工作面表现出“强-弱-弱-强”的循环来压现象。矿压监测结果表明,工作面确实出现“强-弱-弱-强”的周期来压现象,在强周期来压时需要提前加强工作面支架稳定性控制以保障工作面安全生产。

马兰矿18508工作面端头顶板处理技术研究

针对马兰矿18508工作面回采的8#煤层顶板坚硬,端头容易出现大面积悬空问题,结合现场情况,制定端头顶板处理技术方案,并进行了工程应用。为此,提出采用退锚+钻孔或强制放顶方式对端头顶板进行处理,针对端头悬空面积在6~10 m^(2)区域,通过布置钻孔即可实现端头顶板及时垮落;而端头悬空面积超过10 m^(2),采用HSCA膨胀剂进行强制放顶。对采面顶板端头处理技术方案进行了详细设计。现场应用后,18508工作面端头顶板悬空面积大、矿压显现异常以及漏风严重等问题得以较好解决,为采面煤炭安全高效回采创造了良好条件。

1581(3)综采工作面初采期顶板钻孔治理瓦斯技术

为解决高瓦斯综采工作面初采期顶板钻孔抽采效果差,容易造成瓦斯超限的问题,在1581(3)综采工作面初采期降低顶板钻孔层位、从切眼施工垂直钻孔、对工作面煤壁侧顶板实施预裂爆破,提高了顶板钻孔抽采瓦斯效果。应用结果表明:初采期顶板钻孔瓦斯抽采量随工作面瓦斯涌出量同步增大,瓦斯抽采率达68%以上,回风瓦斯浓度不超过0.3%。

申南凹煤矿工作面初采期顶板垮落特征及高位钻孔动态布孔研究

为了有效解决工作面初采期因顶板大面积垮落而导致的瓦斯超限问题,采用现场实测和离散元数值模拟的方法,对申南凹煤矿20106工作面初采期的瓦斯涌出规律和顶板垮落特征进行了研究,提出了高位钻孔动态布孔工艺及其技术参数,并进行了现场应用考察。研究结果表明:20106工作面初采期瓦斯涌出量为14.4 m^(3)/min,需要抽采的最小瓦斯量为7.20 m^(3)/min;采空区顶板初次发生大面积冒落后,裂隙带发育最大高度为12 m,上邻近层1下煤层将垮落进入采空区,并释放大量瓦斯;随着工作面持续推进顶板垮落高度不断增大,覆岩破裂线以“乁”形向外扩展;当工作面推进长度等于工作面长度时,覆岩裂隙带发育高度达到最大,为48 m,约为13倍的采高;初采期180 m范围内共设计5个动态高位钻场,各钻场终孔目标高度依次增大,分别为11、16、22、31、38 m;采用抽采措施后上隅角及回风流的瓦斯浓度分别为0.42%、0.40%。

15032综放工作面初采瓦斯治理分析

15032综放工作面初采期间老顶垮落前,工作面的通风瓦斯管理具有特殊性。为保证工作面安全度过初采期,需要对工作面的瓦斯进行治理。在进行瓦斯治理时,一方面要保证风量满足工作面回采的需求,另一方面要做好瓦斯的监测和监控工作,可以为综放工作面初采期的瓦斯治理提供一定的参考和借鉴。

人工假顶快速摸底技术在综放初采中的应用

针对5.5m厚煤层工作面选用轻放支架初采丢失底煤及托顶煤推采难度大的问题,以羊东矿8267工作面为研究对象,通过对切眼安装及初采存在的问题进行分析,提出在切眼位置悬吊木垛制造人工假顶快速摸底方案。现场应用结果表明:切眼悬吊木垛制造人工假顶,初采期间的快速摸底比原设计提前12 d,多回收煤炭8820t,瓦斯、顶板风险大大降低。

深孔爆破在深井坚硬复合顶板沿空留巷强制放顶中的应用

为防止深井坚硬顶板沿空留巷的充填墙体在顶板垮落时被压坏,特采取深孔爆破强制放顶来释放顶板压力以提高沿空留巷的护巷效果。通过数值模拟和理论分析的方法,阐述深孔爆破强制放顶的卸压机制。炸药在坚硬岩体中爆破,爆破孔周边的岩体受爆轰应力波作用产生大量裂隙并发生大幅度位移,使爆破孔周围的应力重新分布,厚层顶板垮落,降低了巷旁充填墙体的附加载荷,从而起到护巷作用。最后,在潘一矿东区1252(1)工作面进行超前深孔爆破强制放顶的现场应用,在经历工作面回采和充填留巷稳定阶段后,墙体整体维护效果良好,对类似条件下沿空留巷强制放顶具有很好的借鉴意义。

深孔断顶爆破防治冲击地压的理论与实践

简要阐述我国冲击地压作用机制及控制技术研究现状,深入探讨深孔断顶爆破的作用机制,采用数值模拟方法分析深孔断顶爆破防治冲击地压的基本原理,对于爆破前后的应力场进行对比分析,从计算结果来看,深孔断顶爆破能够从根本上改变煤岩体的应力分布状态,显著降低爆破有效范围内煤岩体中的应力水平,应力峰值出现的位置明显远离煤壁,峰值的大小大幅度降低;结合急倾斜煤层开采条件和倾斜煤层开采条件,进行深孔断顶爆破防治冲击地压的实践,并通过应力监测对其卸压效果进行检验。监测结果表明,采用深孔断顶爆破技术能够有效改变煤岩体的应力状态,对具有冲击危险的区域起到较好的卸压作用;在华亭煤矿急倾斜煤岩层条件下深孔断顶爆破的实践中,在监测期间内,深孔断顶爆破后顶板岩层出现3次明显的周期性垮断现象,压力显著降低,周期来压明显,从而降低冲击危险性,有利于矿井的安全生产。

综采工作面初采期局部高抽巷瓦斯治理效果分析

以开元煤矿9801综放工作面为研究对象,针对综放工作面初采期瓦斯频繁超限的问题,结合工作面上覆煤岩层覆存状态及采动破断规律,提出了9801综放工作面初采期局部高抽巷布置方案:局部高抽巷分为初采倾向高抽巷段、走向高抽巷段和辅助倾斜高抽巷段3段,顺序联结成抽采系统;初采倾向高抽巷段布置在6号煤层中,至开切眼水平距离为15 m;走向高抽巷段布置在3号煤层中,至工作面的垂直距离为43 m,与回风巷的距离为4 m。现场实际应用表明:回风瓦斯体积分数控制在0.6%左右,尾巷瓦斯体积分数控制在1.4%左右,较好地解决了9801综放工作面初采期瓦斯超限断电问题。

液压支架初撑力与工作面矿压显现关系研究

针对铁北矿右三片工作面压架事故中暴露出来的支架初撑力较低的问题,采用现场实测、理论分析等手段,实测得到了工作面约60%的支架初撑力小于3 000 kN,分析了支架初撑力对顶板下沉量、支架工作阻力、动载系数的影响关系。研究表明支架初撑力对控制直接顶稳定性和减少顶板破坏程度具有重要作用,初撑力较低会导致顶板的早期离层与破碎,高初撑力有利于支架性能的充分发挥,保障工作的安全、高效生产。

综放采场周期来压阶段顶板结构稳定性与顶煤放出率的关系

综放采场周期来压阶段,顶煤从垮落到放完是一个动态过程,采空区的充填程度影响着大厚度坚硬顶板的稳定性,因此,建立与顶煤放出率相关的顶板结构的稳定性判断准则是一个重要的理论课题。根据结构稳定理论和强度理论,分析了保持顶板结构整体变形稳定和岩块局部铰接稳定的顶板容许下沉量,通过与顶板回转下沉运动几何状态所决定的顶板下沉量的对比,得到了顶板结构整体变形稳定和岩块局部铰接稳定相统一的力学条件,从而建立与顶煤放出率相关的综放采场顶板动态稳定性判断准则;结合采场实例,给出了与顶煤放出率相关的综放采场顶板稳定性判断曲线和方法,为现场针对不同顶板设计合理的顶煤放出率、实现顶板的安全控制提供理论依据。

松散表土薄基岩浅埋煤层矿压显现规律数值分析

为了分析松散表土薄基岩浅埋煤层首采工作面上覆岩层的运动规律,尤其是顶板初次来压和周期来压步距,运用UDEC软件对神木汇森凉水井煤矿首采面上覆岩层矿压显现规律进行了数值模拟,在此基础上进行了现场实测。结果表明,首采面初次来压步距的计算值为40.0 m,实测值32.8 m;周期来压步距的计算值为20 m,实测周期来压步距为16.5～22.0 m,平均为19.5 m;强制放顶距为20 m时能减小初次来压强度;强制放顶能有效地削弱和减小顶板初次来压的强度和规模,保证强制放顶效果的关键是提高强制放顶爆破作业的质量。

倾斜厚煤层综放工作面端头矿压特征分析

倾斜煤层综放开采,采煤工作面的矿山压力显现受到煤(岩)层倾角的影响。较长工作面的顶板往往呈纵向O-X型破断,顶板来压在工作面方向出现不同步特征,两端头的顶板先破坏。通过对3301工作面两端头位置的矿压现场在线监测,结合工作面矿压显现进行顶板来压特征分析,得出了该工作面顶板运动变化规律、周期来压步距及两端头矿压变化规律。同时分析了液压支架的工作状态,检验了工作面的支护质量,为提高顶板管理水平及后续生产提供指导。

官地矿28412工作面初采强制放顶技术实践

针对官地煤矿28412工作面顶板坚硬,初次来压步距大,来压强度高的安全隐患,结合现场条件确定了初采强制放顶技术的基本参数:顶板处理高度、炮孔直径、炮孔间距、封孔长度和炮孔布置方式,同时,首次采用"内芯式深孔爆破炸药壳"装药技术。实践表明:当工作面推进至14.4m时,除切眼端头外,顶煤都已垮落,采空区基本充填严实;大大降低了工作面初次来压强度,没有出现"飓风"和采空区瓦斯瞬间大量涌出现象,有效地保障了工作面初采期间的安全生产。

基于后倾斜高抽巷为主体的坚硬顶板综放工作面初采期瓦斯综合治理

通过分析漳村矿2601综放工作面初采期瓦斯骤然异常涌出现象及其变化规律,拟在2603综放工作面采用顶板预裂减少初次来压步距、切眼处打钻贯通后倾斜高抽巷提前抽采瓦斯,以及随瓦斯涌出量的增加而增加供风量等技术措施,消除初采期的骤然瓦斯异常涌出现象,彻底解决综放工作面初采期瓦斯超限的问题。结果表明:基于后倾斜高抽巷为主体的、由顶板预裂、切眼处打钻贯通后倾斜高抽巷及增加风量等所组成的初采期瓦斯治理技术体系,消除了初采期的骤然瓦斯涌出现象,解决了初采期的瓦斯超限问题。

上湾煤矿近距离煤层开采过煤柱矿压规律研究

针对上湾煤矿近距离煤层工作面过煤柱安全开采问题,综合采用理论分析、数值模拟及工程实践的方法,就上湾煤矿12302工作面出煤柱矿压显现进行了研究。结果表明:上煤层工作面切眼深孔强制放顶诱发的基本顶结构提前切落有利于下煤层工作面安全平稳推过;此时模拟预计浅埋近距离下煤层工作面推出煤柱时支架活柱下缩量仅为133mm,工作面支架所需的工作阻力约11000k N;12302工作面过煤柱开采实践矿压显现缓和,未发生动载矿压现象。

深孔预裂强制放顶断裂力学模型研究

预裂强制放顶是一种保障煤矿安全生产的重要技术。为确定初采期间深孔预裂强制放顶的合理参数,根据基本顶岩层的结构特点,基于断裂力学理论,建立含斜裂隙的深孔预裂强制放顶断裂力学模型,推导基本顶初次破断距及支架阻力表达式,对模型参数进行了敏感性分析。分析结果表明:基本顶初次破断距随预裂裂隙倾角或垂深比的增大而减小,随支架阻力的增大而增大;裂隙倾角从10°增加到90°,基本顶初次破断距的最大减幅为83.16%;裂隙垂深比从0.1增加到0.9,基本顶初次破断距的最大减幅为65.84%;支架阻力从3 MN增加到18 MN,基本顶初次破断距的最大增幅为1.4倍;理论计算与现场实测对比,验证了该模型的合理性,研究结果可为坚硬顶板煤层深孔预裂强制放顶参数设计和施工提供指导。