钻屑法确定沿空掘巷卸压带宽度技术研究

通过分析新安煤矿应力分布资料,初步统计出新安煤矿应力的基本分布情况;对14211工作面沿采空区边缘煤层钻屑量进行测定,通过数值拟合计算与数理统计,最终得出了实验工作面应力增高区在距采空区19～24 m范围的结论。通过现场掘进期间的跟踪测试,最终将14211工作面回风巷沿空掘进期间的卸压区合理宽度确定为19 m。

掘进工作面卸压区宽度及其主控因素研究

针对煤巷掘进过程中易发生煤与瓦斯突出的问题,对煤巷掘进工作面煤体的卸压区宽度范围进行了理论分析,得出了卸压区宽度受煤层界面摩擦因数、煤体抗拉强度、煤层厚度、煤岩容重、侧压系数及煤层开采深度等多种因素的影响,采用灰色关联分析法确定了煤体的侧压系数为卸压区宽度的主控影响因素,并采用现场实测的方法验证了卸压区宽度数值分析的正确性。提出了煤巷掘进工作面进行煤与瓦斯突出防治措施应用时,应主要以施加外部荷载的防突措施为主,提高煤体的侧压系数以破坏煤体完整性并增大卸压区宽度,使卸压煤体厚度增大从而抵御煤与瓦斯突出。研究结论可以为煤巷掘进面煤与瓦斯突出的研究提供理论指导。

基于有限流场的瓦斯卸压排放带宽度确定方法

为确定煤巷掘进工作面瓦斯卸压排放带宽度,分析了煤巷瓦斯在有限流场单向不稳定流动的规律,建立了瓦斯在有限流场单向不稳定流动的数学模型并求出其解析解,推导出煤巷瓦斯卸压排放带宽度的计算公式并对计算公式在现场进行应用和验证。结果表明:煤巷瓦斯卸压排放带宽度与煤层原始瓦斯压力、煤层透气性系数成正比,与煤壁初始瓦斯涌出强度、煤壁瓦斯涌出衰减性系数成反比,采用公式计算值与现场测定结果相符。

煤与瓦斯突出塑性区宽度的计算与分析

煤与瓦斯突出不仅与地应力、瓦斯压力、煤岩体强度有关,而且还和卸压区范围有关。卸压区越薄,集中应力区越接近工作面,卸压区煤体被冲破造成突出的可能性就越大。根据煤岩与其顶底板岩层接触类型不同,把煤岩体塑性区的求解分为柔弱端约束和固端约束两类,并运用不同的煤岩体破坏准则对这两种类型煤岩体卸压区宽度与塑性区宽度进行理论计算,得到相应的理论计算公式。煤矿企业可以根据实际情况,理论计算煤岩体塑性区宽度,从而确定安全宽度,以预防煤与瓦斯突出事故的发生。

抽采钻孔合理封孔深度的综合确定

为了提高抽采钻孔封孔质量,采用卸压瓦斯带宽度理论计算、钻孔探测仪窥视煤巷和岩巷塑性区分布范围、钻屑量法分析煤体内的应力分布状态等对瓦斯抽采钻孔合理封孔深度进行研究.结果表明:穿层钻孔封孔长度应大于3.8 m,取值6.5 m;顺层钻孔封孔长度应大于9.55 m,小于14 m,取值11 m.合理的封孔深度在瓦斯抽采应用过程中达到预期的效果.

一体化防突技术在掘进工作面的应用

针对有突出危险性掘进工作面突出防治比较困难的现状,根据扩大卸压区范围防突的思想,在分析卸压区安全宽度的基础上,应用主巷深孔超前排放与巷帮隔断式抽放钻孔抽放相结合的一体化防突技术以增大卸压区宽度,从而解决掘进工作面的突出问题,在新义矿煤巷掘进工作面做了现场试验,结果表明:在使用该一体化防突技术后,动力现象基本消除,ΔP、f值、K值等敏感指标均能保持在安全范围之内,巷道施工安全程度得到明显提高,掘进速度提高20%以上。

煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出危险性研究

通过分析含瓦斯煤体的力学性质及其破坏类型,说明了突出的发生是由于含瓦斯煤体的Ⅱ类破坏和瓦斯高速渗流耦合作用的结果,为掘进工作面前方煤体的应力分布特点及防止突出的发生提供了理论依据。分析了煤巷掘进过程中卸压区宽度与突出危险性的关系,推导出煤巷巷帮在支护条件下的卸压区安全宽度公式,并针对淮南矿区的实际情况进行了验证。

确定采煤工作面倾向瓦斯抽采钻孔孔深的研究

通过建立运、回风顺槽附近煤层的极限平衡方程准确地计算出卸压区的宽度,然后利用工作面切眼的长度减去卸压区的宽度的方法,进而准确地计算出倾向顺层瓦斯抽采钻孔的孔深,为倾向顺层瓦斯抽采钻孔的瓦斯抽采设计提供科学的依据。结果表明,根据卸压区宽度公式可以有效计算卸压区的宽度来确定钻孔的孔深。

工作面瓦斯抽采钻孔最优开孔角度的确定研究

通过对采煤工作面前方煤体的应力分布进行分析,结合赵庄矿3304采煤工作面的参数,得出了采煤工作面前方煤体卸压区宽度。结合现场钻孔抽采瓦斯结果,分析出钻孔瓦斯抽采量与抽采钻孔角度之间的关系,从而确定了赵庄矿3304采煤工作面的瓦斯抽采钻孔的合理开孔角度。

平沟煤矿1606回采工作面突出危险性分析

为了掌握平沟煤矿1606回采工作面的突出危险性程度,采用对相关科研单位研究成果、保护层开采防突效果、巷道瓦斯排放卸压宽度以及现场验证测试瓦斯含量数据等方面的分析和计算,综合分析了1606回采工作面的突出危险性,保证了1606回采工作面的安全回采。