“两硬”煤层条件下综放开采煤岩全区双效弱化技术研究

针对马道头煤矿坚硬顶板特厚煤层综放开采顶煤回收率低的问题,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,分析了顶板结构与顶煤受力状态的对应关系,揭示了顶煤空间破坏特征,评价了地面压裂双效弱化技术应用效果,结果表明:顶板结构根据顶煤受力状态将分为“组合短悬臂梁”+“铰接岩梁”混合承载结构、“组合短悬臂梁”单独承载结构、“铰接岩梁”单独承载结构,采取措施后,覆岩结构稳定性变差,覆岩破坏高度增大,厚层砂岩悬顶消失,超前支承压力峰值明显降低,顶煤完整性遭到破坏,弱化措施可以有效降低工作面回采期间厚层坚硬顶板引起的悬顶长度、应力集中程度及顶煤完整性,压裂影响区内,非来压期间,循环末阻力下降25.4%,来压期间循环末阻力下降15.3%,地面压裂后覆岩分层破坏程度较高,坚硬厚层岩层薄层化,顶煤回收率得到了提高,比未经地面压裂弱化顶煤时回收率增加了6.1%。

“两硬”条件下冲击地压微震信号特征及前兆识别

结合微震监测数据,对大同忻州窑矿8935"两硬"条件工作面回采过程中发生的冲击现象进行分析;从微震事件震源定位、能级与频次关系以及冲击前微震信号频谱演化规律等方面讨论了该工作面冲击地压机理及前兆信息特征。研究表明:8935工作面冲击地压为坚硬顶板破断诱发煤柱区域积聚能量的突然释放所致;冲击震源多在工作面超前50 m范围内沿采空区煤柱侧,且主要集中在坚硬顶板断裂后发生压缩、反弹的空间区域;冲击地压前微震事件频次、能量、微震信号b值及主频均呈下降趋势。冲击地压前微震频谱主要集中在5-60 Hz,微震主频急剧降低和幅值明显升高可视为冲击前兆特征之一。

“两硬”条件下综放工艺参数数值模拟优化研究

以坚硬顶板、坚硬煤层条件下综放开采的工业试验和矿压观测为基础 ,通过数值模拟正交试验 ,进行了顶板预处理步距优化和合理的综放工艺参数匹配 ,既消除了坚硬顶板冲击载荷 ,又充分利用了顶板来压对顶煤的压裂作用 ,改善了顶煤冒放性 。

“两硬”围岩孤岛工作面矿压显现规律研究

为了更好地对寺河二号井"两硬"围岩(即坚硬顶板和坚硬底板)地质条件下的工作面开采工作进行掌握和指导,采用相似模拟试验、现场监测相结合的方式,对寺河矿二号井IX4302孤岛工作面矿压显现规律进行了分析研究。研究结果表明,受"两硬"围岩和孤岛形态的双重影响,工作面周期来压明显,基本顶初次来压步距为45.7m,周期来压步距平均为16.4m,但动载系数普遍较小;超前支承压力峰值位置位于煤壁前方11m处,回采巷道变形较小,对类似条件工作面安全高效回采提供了参考和指导。

“两硬”5m采高上覆岩层活动规律相似模拟试验分析

针对大同"两硬"、5m采高工程条件,采用产学研相结合方式,运用相似理论进行分析研究,归纳总结煤层上覆岩层活动规律,从而指导现场工程实践。

“两硬”条件下采场覆岩运动规律的研究

本文以"两硬"特殊开采条件为研究对象,通过数值模拟分析此类条件下采场的上覆岩层破坏区域特征、应力分布特征和煤层顸板稳定性特征,并结合工程实践验证该条件下工作面两巷受力变形情况。实践表明,地应力越大,越容易造成坚硬顶板的悬顶现象;"两硬"大采高条件下超前支承压力比普通采场峰值影响范围大、集中系数高。

云冈矿“两硬”复杂地质条件下综放面开采技术探讨

针对大同地区云冈矿高瓦斯"两硬"条件下综放工作面情况,对复杂地质条件下开采工作面长度、巷道布置和放顶工艺进行优化设计,通过缩短面长、5巷变4巷、顺槽和工艺巷超前预爆破等工艺革新,解决了"两硬"复杂地质条件下综放面采掘难题,巷道开掘和补强支护工程量大幅减少,经济可行,实现了工作面安全高效开采。

“两硬”条件高瓦斯放顶煤工作面瓦斯防治技术探讨

放顶煤综采工作面由于其工艺的特殊性,瓦斯防治工作一直是安全开采的难题之一,大同矿区特有的“两硬”条件(坚硬顶板、坚硬煤层)作开采时其顶板、顶煤难以冒落,给瓦斯治理带来了更多的困难。经过近几年的攻关研究,同煤集团已经形成了一整套行之有效的方法,保证了矿井的安全生产。本文对“两硬”条件下的高瓦斯放顶煤工作面的瓦斯防治方法做一简单的介绍。

“两硬”条件下冲击地压多参量监测预警体系

以煤层坚硬的顶底板组合条件即“两硬”条件下沿空巷道冲击地压为主要研究对象,调研分析了大同矿区冲击地压的影响因素和显现特征。通过对典型冲击地压矿井综合防治要点、监测预警体系实施情况和现场解危实践等进行分析,形成了以“两硬”条件下沿空回采巷道冲击地压危险区域的划分和以多参量监测预警体系为基础的冲击地压综合防治体系。研究成果可为“两硬”条件下沿空回采巷道采取有针对性的监测预警和动态调控措施提供依据。

“两硬”煤岩条件下的“软岩”现象分析

通过分析大同矿区煤岩“两硬”的物理特征和引入“工程软岩”概念 ,对煤峪口矿 11# 层 30 7盘区受上覆 3# 层煤柱集中压力影响 ,工作面在掘巷和开采过程中呈现的漏顶、地鼓、棚腿折断等现象进行对比分析 ,发现“两硬”煤岩矿区在一定条件下存在“工程软岩”现象 ,并提出了相应的“工程软岩”

“两硬”条件大采高液压支架工作阻力计算

为解决“两硬”地质条件下大采高综采液压支架缺乏,厚煤层一次采全高技术不能在大同矿区推广等问题。笔者对液压支架与大采高综采采场围岩的力学关系进行了分析,根据相关矿压理论,从多种角度对“两硬”条件下大采高综采支架工作阻力的计算方法进行了探讨;同时列举了5 000 mm厚煤层一次采全高试验工作面液压支架的支护阻力实测数据;通过对支架工作阻力理论计算值与井下工作面支架支护阻力实测数据的对比分析,认为采用多种方法计算、再综合分析的方法来确定大采高液压支架工作阻力是可行的。

“两硬”大采高工作面顶板控制设计技术

针对大同"两硬"5m左右特厚煤层一次采全高工作面顶板情况,对深孔爆破人工强制放顶的参数进行了计算,并对其在生产实践中的应用效果进行了分析总结。

浅埋“两硬”特厚综放工作面设备选型与配套研究

基于平朔井工二矿9号特厚、浅埋、"两硬"煤层地质赋存条件,以立足国产,实现集约化、安全高效的生产目标为原则,对综放工作面的采煤机、液压支架、前部刮板机、后部刮板机进行了选型和配套研究。现场实际应用表明,工作面设备选型合理,体现了自动化程度高、适应性强、安全性好等优点。

“两硬”条件下特厚煤层放顶煤工作面安全开采

介绍了忻州窑煤矿8925工作面硬顶板、硬煤(简称"两硬")条件下,特厚煤层低位放顶煤的顶煤弱化及坚硬顶板控制技术。通过采用深孔远煤壁顶煤预爆破弱化技术,解决了"两硬"条件下顶煤破碎难题;在工艺巷实施预爆破技术来降低岩体的力学强度,减小顶板初次来压和周期来压的步距。保证了放顶煤工作面的高效、安全开采,为忻州窑煤矿取得了良好的经济效益。

“两硬”围岩薄煤层工作面矿压显现规律研究

针对寺河煤矿二号井IX4306"两硬"围岩(坚硬顶板和坚硬底板)薄煤层综采工作面的地质条件,结合该工作面矿压现场监测数据,应用数值模拟的方法,对IX4306薄煤层工作面矿压显现规律进行了分析研究。研究结果表明:寺河煤矿二号井IX4306薄煤层工作面基本顶初次来压步距为26.8 m,周期来压步距平均为17.8 m,动载系数普遍较小;超前支承压力峰值位置位于煤壁前方1~5 m处,来压强度较低,为类似条件工作面的安全高效回采提供了参考和指导。

综采放顶煤“两硬”工作面顶板控制技术

分析了综采放顶煤"两硬"工作面煤岩体运动特征和工作面坚硬顶板在回采时可能出现的问题。介绍了当前综放工作面坚硬顶板控制管理的主要技术方法顶板爆破弱化和注水弱化,并对其优缺点和适应性做了分析,在此基础上也提出了部分主动控制措施,可为该类综放工作面顶板控制提供一定的参考。

“两硬”煤层综放工作面上隅角瓦斯综合防治技术

在对大同“两硬”综放工作面上隅角瓦斯治理状况调研分析的基础上, 总结了“两硬”综放工作面瓦斯综合防治技术,

“两硬”围岩作用下工作面液压支架工作阻力监测研究

以某矿工程实际为背景,对“两硬”围岩作用下初采阶段、回采阶段、末采阶段,工作面液压支架的初撑力、工作阻力进行监测。通过分析发现,在初采阶段液压支架的初撑力最小,随着回采初撑力逐渐增大,在末采阶段初撑力达到最大1696.7kN,达到额定初撑力的55.05%;在初采阶段,工作面机头支架末阻力并不是很大,支架末阻力值主要集中分布在1000~2500kN;在回采阶段,工作面机头支架循环末阻力值表现出了较为标准的正态分布形式,而其他支架末阻力则表现出了偏向高阻力区间的偏正态分布形式,同时工作面支架末阻力整体表现出了中部最大、机尾次之、机头最小的特征;在末采阶段,工作面支架阻力呈现出了分布变化无规律的情况,工作面支架末阻力整体表现出了偏高现象。

“两硬”条件下薄煤层刨煤机开采工艺

介绍了在大同“两硬”条件下,全自动刨煤机的开采工艺和薄煤层坚硬顶板控制技术,以及取得的效果。

“两硬”条件下工作面“初次见方”强矿压显现防治措施研究

回采工作面推采至"初次见方"影响区域时,极易造成采空区大面积悬顶、弹性能积聚现象,同时受"两硬"煤层条件、临空等因素影响,强矿压显现危险程度较高。为有效预防强矿压显现事故的发生,本文以巴彦高勒煤矿311103回采工作面为例,阐述了该面通过采取施工大直径卸压孔、爆破断顶等措施,保证了工作面"初次见方"期间的安全生产,为强矿压显现矿井工作面的安全生产提供了较好的借鉴意义。