综放面特殊煤层的注水降尘研究

基于淮南矿区谢桥煤矿1151(3)综放面,煤层松软、渗透性低、湿润性差的特殊条件,采用煤层注水工艺技术降尘,在注水孔布置方式及参数、注水孔封孔工艺、注水工艺等方面采取一定的技术措施.分析实测结果表明,实施该套工艺技术后,煤层水分平均增量为2.84%,采煤机司机处全尘降尘效率为72.6%,采煤机下风10 m处全尘降尘效率为65.95%,回风巷全尘降尘效率为56.8%,取得了良好的降尘效果.通过现场研究,得出该套煤层注水降尘工艺技术确实可行,解决了特殊煤层的注水降尘技术难题.

特厚煤层小煤柱沿空掘巷数值分析及应用

沿空掘巷开采技术成功的关键主要取决于采场覆岩稳定的时间和沿空掘巷的位置。采场采动岩体运动导致围岩应力重新分布,动态采场应力作用于围岩并使其状态发生灾变是发生矿山灾害的根本原因。特厚煤层分层综采巷道布置(包括内错、外错和垂直),合理确定煤柱尺寸、巷道支护方式和参数选择能够最大可能发挥围岩的自承能力,是提高巷道稳定的重要保证。在稳定的内应力场范围内布置小煤柱护巷,能够明显提高巷道围岩稳定状态,减少巷道维护费用。通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对特厚煤层下分层沿空掘巷小煤柱不同巷道布置设计,通过煤柱的应力、应变和位移进行对比分析,确定特厚煤层下分层沿空掘巷合理的巷道位置和煤柱尺寸及上覆岩层防控技术,并得到工程验证是正确可靠的,从而为特厚煤层小煤柱开采技术提供了重要的科学依据。

特厚煤层沿空掘巷围岩控制技术研究

为了控制沿空巷道围岩变形,保证巷道稳定安全,以塔山煤矿8204工作面5204巷为工程背景进行特厚煤层小煤柱沿空掘巷试验性研究。巷道掘进期间采用锚杆、锚索、金属网、W钢带、锚索组合钢梁联合支护。由于工作面回采影响巷道围岩稳定,又在超前支承应力集中区域、采煤帮侧和小煤柱侧进行加强支护。现场巷道变形观测发现,5204巷采用的支护方式是科学合理的、安全可靠的,8204工作面现已回采完毕,围岩控制效果良好。

辽宁三台子水库下特厚煤层综放开采覆岩破坏特征

为确保水库下特厚煤层综放开采安全,合理留设防水安全煤岩柱,大平煤矿采用钻孔冲洗液耗失量法对覆岩破坏进行了观测研究。经对7个工作面测站12个覆岩破坏观测钻孔实测资料分析研究得出:煤层采出厚度7.54～15.17m,工作面推过36～40d,滞后工作面距离110～120m时覆岩破坏发育最充分。实测导水裂缝带高度为采高的15.31～19.97倍,明显大于类似软弱覆岩地层条件普通长壁全陷法开采覆岩破坏导水裂缝带发育高度。导水裂缝带上方,明显有集中发育的离层破碎带存在,实测离层破碎带高度为181.58～390.75m,是采高的24.22～36.00倍。

特厚坚硬煤层分层综放开采关键技术研究

通过对特厚坚硬煤层综放开采技术的系统分析，指出提高坚硬顶煤的冒放性和瓦斯的综合治理是该条件下综放开采所面临的主要技术难题。在对特厚坚硬顶煤结构及破碎特点分析的基础上，提出了提高坚硬顶煤冒放性的主要技术途径和措施，在宁夏太西集团白芨沟矿煤层特厚、坚硬、顶板坚硬、高瓦斯和浅埋深条件下，成功地进行了分层综放开采的实践，达到了工作面年产 １５０Ｘ １０４ｔ的生产水平。在该条件下实现了综放开采技术的突破，取得了预期的效果。

超高压水力割缝技术在低渗透特厚煤层中的应用

为增大煤层透气性系数,提高煤层瓦斯抽采效果,通过超高压水力割缝技术,增大煤体暴露面积,给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件,缝槽上下的煤体在一定范围内得到较充分的卸压,增大了煤层的透气性。结果表明:水力割缝钻孔组瓦斯抽采浓度、纯流量、百米瓦斯抽采纯流量及瓦斯抽采率是对比钻孔的2～4倍,远远大于对比钻孔组,割缝钻孔瓦斯抽采效果显著。研究为其他类似矿井提供借鉴。

基于相似材料模拟特厚倾斜煤层煤柱应力演化规律研究

为研究特厚倾斜煤层开采时煤柱应力变化状态，结合抚顺矿区老虎台矿特厚煤层开采现状，针对83003综放面和73005综放面构建力学模型。采用相似材料模拟实验对煤柱应力进行监测，得到了应力演化规律，根据实验结果对现场布置合理的防治冲击地压措施。研究结果表明：煤层赋存越深，煤柱受采动影响的应力值越大，应力集中系数呈增长趋势，变化范围为1.09～3．12；73005综放面和83003综放面之间的煤柱应力明显高于模型边界煤柱应力;工作面之间的煤柱受开采影响次数越多，煤柱应力值越大；工作面推进时，上覆岩层的垮落使岩层中的应力充分释放，随着采空区逐渐压实，应力值有所回升。通过相似材料模拟研究，对工作面的开采进行指导，运用煤层注水、卸压钻孔和加强支护等措施对冲击地压进行防治，达到了理想的效果。

煤层倾角对滚筒工作性能影响的仿真研究

为研究采煤机滚筒与围岩的相互作用机制,以MG500/1180-WD型号采煤机为研究对象,利用EDEM离散元仿真软件建立滚筒截割过程的三维仿真模型,综合考虑煤岩块度、顶板压力对滚筒工作性能的影响,研究采煤机截割煤岩的动态过程,分析工作倾角、走向倾角对采煤机装煤率、截割阻力及截割比能耗等因素的影响。结果表明:当工作倾角在-20°～0°范围内,走向倾角在0°～10°范围内时,其对采煤机工作性能影响较小,能够满足采煤机的装煤效率,及截割稳定性。当工作倾角绝对值较大,走向倾角为负值或绝对值较大时,其对采煤机工作性能影响显著,可考虑改变采煤机工作参数,如:降低滚筒转速、提高采煤机牵引速度,适当调整截深有效提高采煤机工作性能。为实现采煤机高效截割提供了改进参考。

急倾斜“三软”煤层异形断面巷道锚网索梁联合支护技术

基于急倾斜"三软"煤层围岩应力呈非对称分布且顶底板强度低、煤层松软易垮的特性,提出了异形断面分布切割、锚网索梁非对称联合支护方案,通过工业性试验结果表明:在异形断面非对称锚网索梁联合支护工艺合理、参数可靠、质量有保障的前提下,能够有效地控制急倾斜"三软"煤层顶板变形破坏和高帮煤体松散垮冒,能够保证巷道施工质量与安全,同时为提高巷道掘进单进水平提供保障。

综放工作面过“三方危险区域”复合动力灾害防治及效果

冲击地压与瓦斯复合动力灾害严重影响工作面正常回采,为了有效防治高瓦斯特厚煤层综放工作面回采初期、单面见方区域、周期来压等"三方危险区域"冲击地压与瓦斯共同作用下动力灾害。合理确定"三方危险区域"位置,结合工作面正常回采现状,研究提出综放工作面过"三方危险区域"时冲击地压与瓦斯复合动力灾害防治关键技术,并进行了现场试验。

千米深井大倾角特厚煤层综放开采技术实践

为实现千米深井大倾角特厚煤层综合机械化放顶煤开采,应用相似材料模拟、数值模拟和现场试验等手段,研究了影响千米深井大倾角特厚煤层综合机械化放顶煤开采的工艺参数、顶板顶煤运移规律、矿山压力规律。通过试验得出二采一放、多轮间隔、由下而上的最佳放煤方式,同时掌握了大倾角特厚煤层放顶煤开采的工艺参数和矿压显现规律,实现了安全开采。

远距离重叠煤柱作用下的强矿压显现作用机制:以大同矿区多煤层开采为例

为研究大同矿区特厚煤层采出空间大和远距离侏罗系煤层群重叠煤柱共同作用下的强矿压显现机制,采用通用离散元程序(UDEC)数值模拟方法,分析重叠煤柱作用下的工作面采动应力规律。应用高精度微震监测技术,得到侏罗系煤层群开采影响下的综放工作面覆岩运动与矿压显现的关系。研究表明,工作面回采至侏罗系煤柱对应区域时,工作面超前支承压力比在非煤柱区域提高了25%~33%;侏罗系煤柱重叠区域,在"煤柱-覆岩联动"和"煤柱-采动应力耦合"共同作用下,工作面矿压显现更为强烈;在临近采空区和侏罗系覆岩共同作用下,沿空巷道矿压显现强烈。工作面开采扰动、临近采空区覆岩运动和侏罗系重叠煤柱的耦合作用,是石炭系综放工作面矿压显现剧烈的根本原因。用提出的基于地面钻孔压裂重叠煤柱弱化的强矿压显现顶板控制技术,可削弱重叠煤柱对工作面开采的影响,减轻特厚煤层综放开采采场矿压的显现强度。

大倾角特厚煤层综放工作面支架合理工作阻力的确定

综合采用理论计算与FLAC3D数值模拟方法,分析了大倾角特厚煤层综放工作面不同支护强度下顶板下沉位移量。经分析对比,并结合大倾角综放工作面支架稳定性分析,确定大倾角特厚煤层综放工作面支架合理支护强度与工作阻力,为现场支架选型提供依据。

特厚坚硬煤层综放开采

在国内外综放开采技术系统总结的基础上 ,提出了特厚坚硬煤层综放开采所面临的主要技术难题就是如何提高坚硬顶煤的冒放性。通过系统的实验研究和理论分析 ,初步揭示了坚硬顶煤的破碎规律 ,指出对顶煤冒放性的评价应分为 3个层次 ,并由此提出了增加坚硬顶煤冒放性的原则和主要技术措施。最后介绍了该项技术在宁夏白芨沟矿的成功实践 ,达到了年产 15 0万t的生产水平。这是我国综放开采技术的又一突破 。

两硬条件下特厚煤层一次采全高配套设备的探讨

对大同煤矿集团公司忻州窑矿两硬条件下特厚煤层一次采全高设备配套关系进行了初步的分析 ,经过分析可知 8911工作面配套设备的运行是成功可行的 。

塔山矿特厚煤层综放面大变形回采巷道 超前支护新技术研究与应用

针对大同煤矿集团塔山矿特厚煤层综放面临空巷道超前段矿压显现强烈,采用木垛配合单体液压支柱支护时,存在支护能力整体较弱、木垛支护工序繁锁等问题,研究开发了机械式恒阻单体支柱,对摩擦介质材料、钢材材质进行了优选,设计了具有自动纠正偏心功能的高强度支柱顶底座,保证了机械式恒阻单体支柱的恒定工作阻力达45t以上。现场应用表明,机械式恒阻单体支柱超前支护技术能有效减弱大跨度巷道应力集中分布和大变形,大大增强了巷道围岩的稳定性,保证了工作面的安全高效生产。

极软易燃特厚煤层综放开采技术

针对淮北矿区朱仙庄煤矿极软易燃特厚煤层的特殊地质条件,对工作面设备进行了合理的配置。通过顶煤控制和对煤壁浅孔注水实现对煤壁的端面控制。通过实验室模拟和现场工艺试验,确定了"两采一放"、多轮顺序放煤的开采工艺;运用埋管灌浆、工作面上下隅角注凝胶及综合防火措施等有效地防治了回采期间采空区自燃;并通过有效的现场管理,使得极软易燃特厚煤层条件下综放开采在朱仙庄煤矿8个工作面成功应用,采出率达87%以上。

特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱合理宽度留设研究

为了研究特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱合理留设宽度,以麻家梁矿14203-1胶带运输巷为研究对象,通过理论计算和数值模拟研究,得到麻家梁矿14204采空区稳定后侧向支承应力降低区范围,为0~12 m,并分析3,5,7,9,11 m等不同煤柱宽度下煤柱塑性区分布和垂直应力分布特征。结果表明:煤柱宽度小于7 m时,煤柱全部塑性破坏,处于应力降低区;煤柱宽度大于7 m时,煤柱中部出现弹性区,弹性区随煤柱宽度的增加而增大,煤柱中部垂直应力开始超过原岩应力。因此,留设7 m煤柱宽度即可完全满足麻家梁矿安全生产需求。研究结果可为特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱合理宽度留设提供参考依据。

古汉山矿开采沉陷特征模拟研究

深部厚煤层特殊开采的地表沉陷特征是一个全新的研究课题,对于深部厚煤层"三下"压煤开采具有重要意义。为研究这一课题,以焦煤古汉山矿采矿地质条件为例,利用通用离散元软件UDEC,对部分开采以及充填开采进行了数值模拟研究,研究了部分开采采出率以及充填开采充填采厚比对地表沉陷的影响,得出了深部厚煤层特殊开采条件下的地表沉陷规律,对其他矿区的"三下"压煤开采也具有一定的参考意义。

动水条件下特松软煤层大型突水的封堵技术

介绍了义马煤业(集团)曹窑东井为封堵27080采煤工作面大型奥灰突水,在动水条件下,克服煤层松软、突水点和导水通道位置不清等困难,综合采取在地面向巷道打钻,利用钻孔投料、注浆,在井下施工篦子和隔离闸墙等立体堵水技术的具体实践。