Mechanical analysis on deformation of surrounding rock with road-in packing of gob-side entry retaining in fully-mechanized sub-level caving face

Based on the movement regularity of surrounding rock with road-in packing of gob-side entry retaining in fully-mechanized sub-level caving face(RPGERFCF),the me- chanical model of its surrounding rock was established and the calculating formulas of the deformation of the roof,coal wall and filling body were attained.By the mechanical analy- sis to the deformation of the surrounding rock of RPGERFCF,the major factors influencing the deformation of the surrounding rock were found out and the technologic approaches reduced the deformation and enhanced the stability of the surrounding rock were put for- ward.Consequently,the scientific bases were provided for the stability control of the sur- rounding rock of RPGERFCF.

Back-and-forth mining for hard and thick coal seams—research about the mining technology for fully mechanized caving working face of Datong Mine

The article introduced the key technology, mining process, and back-and-forth mining method for the caving working face of hard-thick coal seams in Datong mine, and researched this innovations process, optimized the systemic design and working face out-play, tried to perfect the caving mining technology of hard-thick coal seams further.

胡家河煤矿综放工作面矿压显现规律预测及主控因素研究

现有工作面矿压显现规律预测方法中,基于数值模拟与统计回归的方法无法实现对工作面矿压显现规律的实时精准预测,深度学习方法存在超参数较多且难以设置、模型训练速度慢等问题。针对上述问题,以胡家河煤矿402102回采工作面采动过程中监测到的煤体内部应力变化时序数据为基础,将基于粒子群优化的门控循环单元(PSO-GRU)应用到回采工作面矿压显现规律预测中。采用PSO算法对GRU进行优化,构建PSO-GRU模型,实现对超参数的自动寻优,从而提高GRU的训练速度和预测精度。以预测结果为依据,采用层次分析法建立402102回采工作面矿压主控因素评价指标体系,将顶板条件、回采工艺、煤层赋存、地质构造确定为影响工作面矿压的一级指标,进一步细分出具有代表性的14个二级指标。测试结果表明:(1)与未经优化的GRU模型相比,PSO-GRU模型的均方误差(MSE)降低了83.9%,均方根误差(RMSE)降低了59.8%,平均绝对误差(MAE)降低了59.0%,决定系数R2提升了28.9%。(2)PSO-GRU模型对矿压数据预测的拟合度达0.980以上,具有良好的非线性拟合能力和泛化能力。(3)地质条件中的煤层赋存因素对回采工作面矿压的影响最大,权重为0.47;可人为干预的影响因素中工作面推进速度对矿压的影响最大,权重为0.13。

工作面通风技术的优化及效果分析

通过分析矿井综放工作面供风实例中上行供风方案存在的问题,并对上行、下行通风方式的可行性进行对比论证,决定采取下行通风方式,对原有工作面通风系统结构进行优化。通过现场验证发现,下行通风方式在工作面降尘、抑制采空区自燃发火等方面存在显著优势,适用效果更优。

综放开采顶板弱化实践应用

硬质顶板煤层回采作业期间采空区易形成大面积悬空状态,为避免因冒落导致的安全事故发生,本文以山西省某煤矿2301综放开采工作面为例,结合实际情况选择合理的顶板弱化技术进行现场应用,并实时探测记录顶板岩层来压情况。探测结果表明煤层顶板岩层来压步距下降明显,弱化效果显著,对该综放开采工作面安全生产具有重要意义。

综放工作面端面冒顶机理与围岩控制技术研究

针对9102综放工作面在回采过程中端面顶板破碎等围岩支护难题,首先对工作面的工程概况及顶底板条件进行分析,重点分析了采场围岩支护难点及端面冒顶机理,然后在具体回采经验的基础上,设计了9102综放工作面采场围岩控制体系,然后进行了现场实践及效果分析,工作面推采过程中仅发生局部轻度片帮冒顶事故,端面煤岩体整体稳定程度较高,安全生产工作得到保障。

袁大滩煤矿超长工作面覆岩两带发育规律研究

针对超长工作面采动影响下覆岩两带发育规律,以袁大滩煤矿工作面为背景,采用理论分析与离散元的3DEC数值计算软件相结合的方法,研究该条件下覆岩裂隙的分布特征与两带发育规律。结果表明,根据理论计算,得到2号煤层工作面不同采高下2种经验公式的两带发育高度,得出随着工作面采高的增加,工作面采后的导水裂隙带高度逐渐增加,但其裂隙高度的递增幅度逐渐减小的规律;通过3DEC数值模拟,11207超长工作面采高每增加0.2 m所得导水裂隙带高度约增加2.01~3.05 m,超长工作面采高越大,开采高度增加引起裂隙发育高度增幅越小。数值模拟与理论计算基本一致且相互印证。工作面实际开采过程中工作面的开采高度逐渐减小,裂隙带发育高度逐渐降低,覆岩位移量逐渐减小,集中应力逐渐减弱,开采初期需要加强监测,增强防护措施。

巨厚砾岩层下综放工作面冲击地压危险性评价和矿震发生特征分析

为有效监测和防治综采工作面冲击地压事故,以耿村煤矿巨厚砾岩层下综放工作面为工程背景,采用综合指数法评价综放工作面冲击地压危险性,利用微震监测结果研究综放工作面回采期间矿震特征。结果表明:(1)13230综放工作面冲击危险性指数为0.65,属于中等冲击地压类型;(2)综放工作面回采期间矿震主要发生在工作面前方顶底板煤岩体中,工作面处于“见方区”时发生矿震的频次、最大能量和总能量均明显高于“非见方区”的,“见方区”矿震的震源主要位于工作面前方中部顶底板煤岩体和运输平巷上帮顶板煤岩体中;(3)综放工作面顶板周期来压期间通常伴随大能量的矿震事件。研究结果可为耿村煤矿综放开采冲击地压监测和防治提供参考。

上煤层扰动下综放工作面覆岩运移及矿压显现规律研究

近年来,准格尔煤田大多数矿井已进入了6^(#)、10^(#)、11^(#)等第二主采煤层的开采,平均厚度可达10 m以上,故大多数煤矿都选用综放开采技术进行回采。受上煤层开采的影响,下部综放工作面覆岩运移、矿压显现及顶板来压来源更为复杂。利用理论分析、相似模拟及现场实测等方法,以黄玉川226上02综放工作面为例,对上煤层扰动下综放工作面覆岩运移、矿压显现等规律展开了研究。主要结论有:中间岩层未完全破断前,覆岩呈分层垮落特征,破坏范围以阶梯式向上发展,下部综放工作面出现小周期来压,来压步距较大、强度较小;中间岩层完全破断时,两煤层破坏区域贯通,覆岩发生大范围台阶式下沉,下部综放工作面易发生压架、垮顶等矿压突变事故;中间岩层完全破断后,覆岩出现“台阶岩梁”结构,且破坏边界裂隙不断增大,下部综放工作面出现大周期来压,来压步距减小、强度增大。同时,通过对覆岩运移规律的研究,分析上煤层扰动下综放工作面顶板来压来源,确定其支架载荷计算方法,并以黄玉川226上02综放工作面为例制定控制采高、增加支架工作阻力等针对性综合控制措施,在现场实施后取得了较好的控制效果。

高位钻孔抽采压力对综放工作面采空区自燃危险区域的扰动效应

为了深入分析高位钻孔抽采压力对综放工作面采空区自燃危险区域的扰动效应,以淮北某矿821综放工作面为工程条件,数值模拟求解分析了在高位钻孔抽采条件下采空区的漏风流场和氧气浓度场特征,以氧气浓度为依据得出了自燃危险区域分布范围,并根据现场实测数据验证了模拟结果的可靠性,最后以采空区氧化区域的宽度、深度、工作面漏风区段作为指标,探讨了高位钻孔不同抽采压力对综放工作面采空区自燃危险区域范围的扰动效应。结果表明:根据模拟结果,高位钻孔抽采会使得采空区漏风呈现立体分布特征,从而使得采空区回风侧上部存在自燃危险区域;根据实测结果,采空区自燃危险区域分布范围与模拟结果基本一致,验证了模拟的可靠性;高位钻孔抽采负压的增加会使得工作面漏风量和漏风区段都有所增加,并使得采空区易氧化区域明显变宽且更深入采空区。鉴于高位钻孔抽采负压对自然危险区域的扰动效应,应设置合理的抽采压力以实现煤自燃与瓦斯灾害协同防治的目标。

高地应力综放沿空留巷围岩失稳机理及控制技术

为解决工作面留设区段煤柱后巷道变形严重、采掘衔接易失调的问题,以古汉山矿1604工作面为研究背景,通过理论分析、数值模拟并结合现场试验,研究分析了综放工作面沿空巷道顶板运动及切顶力学特征,得到留巷关键参数,并进行工程应用。结果表明,沿空留巷围岩失稳具有切落、回转、破断(垮冒)和冒落等形态,提出以切断基本顶为目标的定向聚能预裂爆破技术,并配合高强锚索强化顶帮结构稳定性、巷旁可伸缩工字钢柔性挡矸防护及巷内单体柱抬棚临时支护防止基本顶断裂和垮冒的综合防控技术;留巷后顶底板相对移近量686 mm,帮部收缩量458 mm,底鼓较为明显,待留巷110 m以后基本趋于稳定状态;经简单卧底刷帮后能满足接替工作面风巷的使用要求,同时也为相似条件下实施沿空留巷提供技术借鉴。

不规则块段综放工作面高效回采技术研究

综放开采是厚及特厚煤层开采的一种高效方法。在一些特殊情况下,综放工作面并不能规则布置。因此,如何实现不规则块段综放工作面的高效回采是一个重要的课题。以铺龙湾煤矿8102综放工作面为例,重点分析了综放工作面的调斜、扩采和缩采施工方法,可以为不规则块段综放工作面的高效回采提供一定的技术参考。

补强锚索在综放工作面回采巷道超前支护方式中的应用

回采工作面巷道超前支护段在高应力作用下容易发生变形破坏,其围岩的稳定性对工作面正常通风、运输、行人具有重要意义。随着装备技术水平的提高,回采巷道超前支护区域常采用液压支架进行加强支护,由于超前液压支架随着工作面推进需要频繁“升-降”支架,在破碎巷道顶板中容易加剧顶板破碎程度,严重影响支护效果。本文提出补强锚索支护方式代替超前液压支架,采用理论计算结合FLAC3D数值模拟的方式对补强锚索支护参数进行确定,并在红岭煤矿1505工作面回风巷超前支护段进行应用,保证了1505工作面安全回采。该技术为同类地质条件的综放工作面超前支护方式研究提供借鉴。

综放工作面采空区瓦斯高位钻孔抽采技术研究

为提高综放工作面回采期间瓦斯治理效果,以3502工作面为例,通过钻孔窥视探究采空区覆岩裂隙发育规律,优化高位钻孔布置参数,研究确定高位钻孔布置方案。结果表明:优化实施工作面高位钻孔抽采方案后,平均抽采纯量2.37 m^(3)/min,平均抽采率47.87%,上隅角瓦斯浓度始终保持在0.5%以下,实现了工作面的安全高效生产。

综采面大直径高位抽采瓦斯钻孔布置优化

针对伯方煤矿3307采煤工作面在回采前期利用普通高位钻孔抽采采空区瓦斯时存在高位钻孔抽采流量小、瓦斯浓度低、抽采效果不达标的问题,为保证工作面瓦斯抽采质量,改用大直径高位钻孔抽采采空区瓦斯,根据采空区“三带”分布情况,对高位抽采钻孔布置方式、布置参数进行优化,优化后现场实践结果表明:单孔抽采浓度提升50%~80%,回风隅角瓦斯浓度下降至0.2%左右,抽采效果良好。

综放工作面初采期瓦斯涌出特征及治理技术

针对综放工作面初采期瓦斯超限问题,以瑞龙煤矿15023、15024工作面为背景,统计分析了综放工作面初采期瓦斯涌出特征,并现场试验了“高抽巷钻孔抽采与切顶卸压”瓦斯治理技术:(1)15023工作面初采瓦斯超限期间,瓦斯涌出来源中本煤层瓦斯含量占比约为35%,采空区瓦斯含量占比约为65%,采空区瓦斯是工作面回风瓦斯超限的主要来源。(2)工作面来压时瓦斯相对涌出量是来压前的1.96倍,初次顶板来压造成工作面瓦斯涌出不均衡。(3)采用高抽巷钻孔抽采与切顶卸压技术对15024工作面初采瓦斯进行治理,设计了高抽巷位置、抽采钻孔、爆破切顶卸压钻孔等参数,现场实施结果表明,该措施起到了较好的瓦斯治理效果。

高瓦斯综放面采动裂隙分布与高抽巷位置选择

基于山西新景煤业公司3105高瓦斯工作面覆岩采动裂隙分布,对高抽巷层位对瓦斯抽采效果进行探讨,合理选择工作面高抽巷的位置。运用UDEC数值模拟软件,分析认为,当工作面推进至200 m时,裂隙带发育高度达到45 m,上覆岩层形成稳定的瓦斯抽采的优势通道;结合工作面不同位置瓦斯浓度监测数据以及矿井瓦斯的实际抽采条件,确定高抽巷的合理垂距为距煤层顶板35 m、合理平距为距回风巷25 m。瓦斯抽采实践表明,该工作面及回风巷等处的瓦斯浓度均低于0.3%,完全满足矿井安全生产的要求。

特厚煤层8.8 m超大采高综采面切眼放顶技术

上湾煤矿特厚煤层8.8 m超大采高12403综采面顶板不易自然垮落,在工作面初采阶段,易导致顶板初次垮落步距较大,在顶板大面积瞬间垮落时会产生强烈的强矿压和飓风现象,从而导致人员伤亡及设备损坏等。为了保证工作面初采阶段的安全生产工作,上湾煤矿通过引进井下定向长钻孔水力压裂工艺技术对切眼顶板进行预裂,同时配合切眼三角区强放技术,对特厚煤层8.8 m超大采高综采面切眼进行了初采放顶工作。实践表明:通过在上湾煤矿12403工作面进行煤层顶板定向长钻孔分段水力压裂工程施工,有效降低了顶板强度,缩小了初次放顶步距,为矿井安全高效回采提供技术保障,同时为大采高工作面初次放顶提供了治理经验。

基于虚拟现实技术的综放工作面仿真研究

为了实现矿井环境可视化,研究基于虚拟现实技术的综放工作面仿真。创建虚拟场景内部综放设备的数据库,结合纹理映射技术实现场景的真实化处理,将虚拟场景内综放设备的文本信息以及仿真过程中的设备信息储存至二维数据库,场景内可见的全部目标与其对应位置关系储存至三维场景数据库,通过ODBC方式实现数据库通信,利用OpenGL在人机界面显示中文信息。实验结果表明方法能够清晰、逼真地展示矿井下的作业环境,提升综放工作面内综放设备运动行为的仿真准确率,并且可以快速、准确地规划路径,保证矿井人员在最短路径内逃生。

综放工作面端头支架优化改进设计研究

基于某矿综放工作面端头支架布设过程中造成人员通行不变,后溜装置易发生损坏的问题,对端头支架进行了优化改进处理,并在综放面进行了效果测试。改进设计后支架人行通道加宽0.4 m,设备故障率降低65%以上,应用效果显著。