基于透明地质模型的端面距监测及智能控制

在煤炭综采过程中,煤层的分布状态、工作面底板的水平度以及三机的运行姿态对端面距的大小都有着很大的影响,而端面距的大小需控制在合理的安全范围内。陕西黄陵二号煤矿煤层厚度为3.0~5.8 m,且存在一定倾角,对于液压支架与煤壁之间的端面距的维稳缺乏精准的监测功能以及自动化控制手段,因此仍需大量的井下维护人员频繁控制干预。为保证煤炭开采的连续性以及高效性,研发了一种基于数字化透明地质模型的端面距监测及控制系统。该系统是传统端面距监测技术的智能化延伸,主要包括支撑平台、增强感知、基线模板、控制预测4大部分。在大数据智能分析决策平台的基础上,结合透明地质模型数据,形成了端面距监测—预测—控制的新型工作模式。通过在黄陵二号煤矿进行的工业试验,验证了该工作模式达到了减员增效的改造目的,创造了一定的经济和社会价值,对保障综采工作面人员设备安全、高效生产具有重要意义。

液压支架护帮机构防片帮效果分析

为了研究液压支架不同护帮机构的防片帮效果,针对液压支架常用的4种护帮机构组合形式分别从机构的工作原理、受力特点等方面进行了详细的分析,并以ZY17000/32/70D大采高液压支架为例求出了各类护帮机构形式的最大承载能力,采用数值模拟的方法分别对4种护帮机构形式的防片帮能力进行了模拟分析。结果显示:护帮机构对超前支承应力的分布规律没有产生影响,但采用伸缩梁和护帮板分体结构可以有效延缓煤壁产生破坏的时间,防片帮效果最好,是大采高液压支架理想的防片帮机构形式。

采场大面积压架冒顶事故防治技术研究

针对我国煤矿长壁工作面大面积压架冒顶事故时有发生,严重影响矿井安全高效生产的问题,通过案例调研、现场实测、模拟试验与理论分析,对我国采场大面积压架冒顶事故发生条件、发生机理及其防治对策进行深入系统的研究。结果表明:除坚硬顶板引起的大面积压架冒顶事故外,浅埋煤层开采、松散承压含水层下开采、特大采高开采等三类条件是我国煤矿近年来采场大面积压架冒顶事故的多(易)发条件;覆岩关键层破断结构因其上覆载荷过大而滑落失稳是造成上述三类条件下采场大面积压架冒顶的根源;根据具体开采条件下的覆岩关键层结构特征进行危险区域的预测是大面积压架冒顶灾害防治的前提,设计合理的支架工作阻力是防治压架冒顶的有效技术措施,但部分条件下单纯依靠提高支架工作阻力来防治大面积压架冒顶灾害仍难以实现,还需实施其他措施进行防范。

浅埋大采高综采工作面末采压架冒顶处理技术

为解决7 m大采高综采工作面末采压架事故,基于大柳塔煤矿52304大采高综采工作面末采贯通期间支架压死和冒顶事故,采用理论分析、现场观测的方法分析了压架与冒顶事故的原因,探索了工作面压力显现强烈的机理,分析了末采阶段矿压显现规律,提出了处理支架压死的技术方案,在巷道设计、顶板控制、工程质量、管理认识等方面制定了预防压架事故发生的关键性措施。

三软煤层电液控制放顶煤液压支架设计

针对三软煤层放顶煤开采时煤壁易片帮冒顶、支架前部扎底等情况,通过对支架主要技术参数和结构形式优化分析,提出三软煤层放顶煤液压支架设计要点,给出支架工作阻力、放煤高度的设计依据以及立柱支撑点的优化位置,同时把电液控制技术应用到三软煤层放顶煤开采,实现了放顶煤支架擦顶移架、成组控制、压力反馈技术,为三软煤层安全高效开采提供理论和实践基础,并已在实际煤层开采中取得显著效果。

大采高综采工作面支架选型安全性分析

为了确保大采高综采工作面支架选型的安全性,根据大采高综采工作面支架呈现以静载荷为主的特点,建立了大采高综采支架受静载荷的工作阻力计算力学模型,并应用于现场大采高综采支架选型的安全性分析。大采高综采工作面支架工作阻力随工作面推进距离变化规律的现场监测表明:以4倍采高覆岩重量计算的静载荷工作面支架工作阻力能够控制大采高覆岩运动的矿压显现,满足工作面支架选型的可靠性,保证大采高工作面的安全高效开采。最后,通过采取一定的技术措施来弥补2-504大采高综采工作面选型支架额定工作阻力不足的安全隐患,以期实现大采高综采工作面的安全高效开采。

7.0 m大采高综采工作面临近回撤阶段的冒顶压架机理分析及防治措施

针对神东矿区大柳塔煤矿采用7.0 m大采高综采工作面在临近回撤阶段冒顶压架事故频发的问题,运用FLAC^(3D)数值模拟软件,建立工作面回撤采动模型,对该矿52304工作面临近回撤阶段时调节巷留设与否对应的工作面垂直应力分布进行模拟对比;采用现场测试与理论分析的方法,对大采高综采工作面冒顶压架机理进行分析。结果表明,调节巷的布置会引起巷道两端面产生应力集中,容易引发冒顶压架事故。提出了大采高综采工作面回撤阶段的冒顶压架防治措施,该措施的有效性与可靠性在后续开采过程中得到了验证。

大柳塔煤矿52304综采面收尾段压架冒顶事故处理对策

基于大柳塔煤矿大采高52304综采工作面末采贯通期间,出现的支架压死和冒顶事故,采用理论分析、现场观测与工程实践相结合的方法,分析了压架与冒顶事故的原因,探索了工作面压力显现强烈的机理,介绍了事故处理方案和取得的实际效果,在巷道设计、顶板控制、工程质量、管理认识等方面提出了预防同类事故的关键性技术措施,为矿井安全高效生产提供了技术保障,积累了经验。

大柳塔煤矿综采工作面压架冒顶机理研究

针对大柳塔煤矿52304综采工作面在回撤阶段发生的压架冒顶事故,采用现场实测、数值模拟和理论分析对事故的原因和防治对策进行研究。研究结果表明:因受特殊回撤工艺的影响,沿垂直于工作面方向布置的调节巷导致煤体应力集中系数过大,引发工作面与调节巷交叉处发生大面积片帮,最终因端面距超过临界值引发端面冒顶。同时破断块体因失去啮合力而大幅回转切落导致压架,并进一步恶化顶板状况,造成52304工作面在支架支撑力足够的情况下仍发生严重压架冒顶事故。由此确定了相应的防治对策,通过采用加强调节巷围岩的支护、优化回撤巷道的布置和选择非来压时期挂网等措施来预防事故的发生,并得到了52303工作面安全回撤的验证。

大采高工作面设备优化方案探讨

针对大采高工作面的片帮、冒顶,介绍了防止片帮、冒顶的几项措施,提出了工作面设备相关优化配套方案,保证了大采高工作面的安全生产。

综采工作面中液压支护系统的顶板控制研究

针对综采工作面中液压支护系统的顶板控制进行研究,对顶板管理技术,顶板事故的分类、致因及防治方法进行了分析。有效的液压支护系统顶板控制可以防止冒顶现象的发生,提高综采工作的效率。

矿用液压支架压力监测系统在综采工作面的应用

介绍了KJ345矿用液压支架压力监测系统的工作原理、系统组成及功能;通过系统对N2719综采工作面矿山压力进行监测,为煤矿生产中片帮冒顶事故的预防和顶板安全管理提供可靠的数据和决策依据。

大采高工作面冒顶区快速充填技术

针对大采高工作面易出现顶板冒落,冒落区不仅会造成液压支架空顶作业,同时易出现瓦斯积聚的情况,在分析冒落区危害的基础上,根据液压支架工作性能和工作面冒顶具体情况研发1种双液速凝充填材料,该材料具有速凝、早强、轻质和恒阻特性。材料混合后2 min失流,1 d抗压强度可达3 MPa。现场采用快速充填技术对工作面冒落区充填,保证工作面正常回采。