大采高综采工作面尘源跟踪喷雾降尘关键技术及其应用

为提高煤矿井下大采高综采工作面粉尘捕获、沉降效率,针对大采高工作面空间分布广、粉尘运移范围大、传统喷雾方式不能有效覆盖产尘源等问题,在分析大采高综采工作面喷雾降尘效率影响因素的基础上,通过激光雾径测试平台、流量监测装置及多谱勒激光粒度分析仪测试喷嘴雾化参数,研发尘源跟踪喷雾降尘系统,实现了采煤机截割滚筒“三维立体”跟踪喷雾降尘。研究结果表明:大采高综采工作面喷雾降尘效率与喷嘴耗水量、喷雾覆盖面积和雾滴粒径等参数有关,并以此建立降尘效率公式;风速对喷嘴雾化降尘效率有重要影响作用,对每个单独喷嘴而言,风速的增加会降低喷嘴的降尘效率;根据计算得出不同风速条件下各喷嘴的降尘效率结果,优先推荐的喷嘴是SS1507;研制了一种具有流量控制功能的尘源跟踪喷雾降尘系统,实现跟踪喷雾降尘的可控及减少耗水量;并在三道沟煤矿85219大采高综采工作面进行现场应用,应用后上滚筒采煤机位置总粉尘和呼吸性粉尘降尘效率分别为91.15%和81.96%,下滚筒采煤机位置总粉尘和呼吸性粉尘降尘效率分别为90.61%和83.54%,该喷雾降尘技术显著降低85219大采高综采工作面空间的粉尘浓度,对矿山安全生产以及改善职工作业环境具有重要的意义。

杭来湾煤矿大采高综采面回采巷道围岩变形规律

回采巷道超前段围岩变形规律对于评价和优化巷道支护技术和保证工作面正常生产具有重要意义。以杭来湾煤矿30201大采高工作面为例,采用十字观测法对30201工作面回采巷道超前段表面位移变化规律进行监测,发现胶运平巷在超前工作面约22~38 m处开始发生变形,顶底板、两帮移近速度分别从11~15 m处急剧增大。同时,采用钻孔窥视技术对胶运平巷超前段围岩松动圈分布情况进行了观测,发现工作面前方3 m处巷道围岩处于采动影响剧烈阶段,工作面前方8 m处于超前支承压力峰值影响阶段,工作面前方18 m处处于超前支承压力减弱段。综合分析表面位移变形规律和松动圈测试结果,30201回采巷道采动影响迹象显现范围约为超前18 m。该成果可为类似大采高工作面回采巷道围岩控制及支护参数优化提供借鉴。

特厚煤层大采高综放面沿空巷道支护设计分析

以某煤矿5204巷为研究对象,介绍一种特厚煤层大采高综放面沿空巷道支护设计。此设计主要包括巷道支护方案设计和巷道超前支护设计两部分,其中巷道支护方案设计先提出巷道支护设计内容,再通过数值仿真模拟确认巷道支护设计可行性;巷道超前支护则是根据巷道支护设计数值仿真分析结果,从单体柱支护和破碎段支护两个角度介绍超前支护方案。在确定特厚煤层大采高综放面沿空巷道支护设计后,为验证支护设计应用效果,将支护设计应用于工程实践,最终确认此设计具有较强可行性。

大采高综采面不同截割位置粉尘运移规律仿真研究

为了研究大采高综采面不同截割位置风流-粉尘的运移规律,运用Fluent软件对作业面不同截割位置条件下的风流矢量与粉尘场进行了仿真模拟。结果显示:粉尘在不同截割位置表现出类似的运移规律,回采区在进风侧时的粉尘覆盖面积最大;回采区位于中部时,滚筒附近的粉尘浓度极高,粉尘在风流影响下的沉降速度较快;回采区位于回风侧时,粉尘运移距离极短,会严重污染回风巷。

大采高综采工作面矿压显现规律研究

以神宁集团主力生产矿井羊场湾煤矿为实例,对大采高回采的矿压显现进行了研究,得出了大采高回采矿压显现基本规律。实践表明:大采高工作面周期来压规律明显,来压强度大,工作面中部压力较集中。为类似地质条件下大采高综采工作回采顶板管理提供了参考依据。

大采高工作面沿空掘巷合理位置模拟与应用

根据大采高沿空掘巷的力学环境建立了窄煤柱的弹塑性力学模型，运用求解非线性大变形问题有限差分法（FLAC^2D4．0）程序，初步得到了大采高面窄煤柱内的塑性场、位移场和应力场分布规律．研究结果表明，大采高窄煤柱内塑性区呈上大下小的倒斜梯形，范围达4～6m，巷道两帮水平位移呈不均匀不对称的移动规律，距采空区一侧边缘7m为支承应力远边界，是巷道布置的合理位置，实际应用效果比较明显．

大采高综采面顶煤合理高度的分析研究

以某大采高工作面为对象,采煤方法选择走向长壁后退式综合机械化,模拟不同采高顶煤的应力和位移分布规律:当割煤高度是5~5.5 m时,冒顶片帮较严重,当割煤高度<4.5 m或>5.5 m时,降低冒顶片帮;当割煤高度是3.5 m时,显著降低冒顶片帮出现的概率。因此,当割煤高度是3.5 m时,顶煤稳定性好,且综采面塑性区最大范围达到4 m,即顶煤达到塑性区但是无破坏,不仅能够提高煤炭回收率,且降低综采面冒顶片帮事故发生的概率。

大采高工作面顺槽位置模拟研究

大采高综采工作面生产中将面对应力水平高和应力集中程度高的问题。根据大采高面的力学环境建立了窄煤柱的弹塑性力学模型，运用求解非线性大变形问题有限差分法（FLAC2D4．0）程序，初步得到了煤柱内的塑性场、位移场和应力场分布规律。大采高窄煤柱内塑性区呈上大下小状。范围达4～6m。

寺河矿大采高综采面末采阶段水泥注浆控制片帮冒顶技术

寺河煤矿采用6.2m大采高综采一次采全高的采煤工艺,工作面进入末采阶段(工作面沿推进方向不足150m)易发生大面积煤壁片帮和端面冒顶事故。为了解决上述技术难题,在详细分析工作面围岩结构的基础上,针对性地提出水泥浆液预注浆控制工作面围岩垮落技术,采取6m浅孔堵漏注浆和12m深孔高压注浆相结合的施工工艺,保证了工作面的顺利推进和安全生产。

谢桥煤矿大采高综采面回撤通道扩面与锚网索支护技术

谢桥煤矿1161(3)大采高综采工作面所采13-1煤层平均煤厚5.33m,根据大型设备拆除要求,针对扩面段巷道围岩结构特点及围岩控制技术难题,采用了多茬开口、平行施工、统一采取锚网索组合支护方式,取得了明显的安全效果和经济效益,为矿区以后锚网索支护积累了宝贵的经验,也为其他工作面的锚网索支护设计提供了工程类比依据。

大采高综放面支架—围岩系统失稳的模糊事故树法研究

基于同忻矿大采高综放面支架—围岩系统失稳机理,探究影响综放面稳定性的因素,建立了大采高综放面支架—围岩系统失稳事故树;运用三角模糊函数和布尔代数法求出顶事件发生的模糊概率,评价系统的安全性;对基本事件的模糊重要度进行排序,从而确定导致综放面支架—围岩系统失稳的主要因素。

深部巨厚顶板6 m大采高综采工作面矿压显现规律实测研究

新街矿区深部厚煤层顶板存在巨厚岩层,造成大采高综采工作面矿压显现强烈,采场顶板安全隐患大。为全面掌握巨厚顶板条件下6 m大采高综采工作面矿压显现规律,采取现场安装支架压力记录仪、钻孔应力计、锚杆锚索测力计、顶板离层仪的方法,对工作面来压、采动应力、支护体受力、巷道围岩变形等参量进行了现场实测。研究结果表明:工作面推进速度与周期来压步距呈正相关关系;超前支承压力影响范围大,应力峰值达20 m;区段煤柱存在11 m弹性核区;锚杆锚索受力及顶板离层在采空区后方600 m达到稳定状态。通过深部6 m大采高综采工作面矿压显现规律实测分析,建立了深部大采高采场覆岩活动立体模型。

大采高综采工作面过软煤区实践

以寺河矿首采工作面通过软煤区为例,经多方案技术探讨,介绍了一种在特定地质条件下,大采高综采通过软煤区安全高效的技术方法。

大采高综采面新型除尘装置的研制及应用

高产高效综采面产尘量大是煤矿面临的课题,唐口煤矿与山东科技大学合作,通过研制采煤机喷雾负压二次降装置、液压支架喷雾负压二次降装置,明显降低了综采面的粉尘量,起到了较好的防尘、降尘效果。

神东矿区大采高综采面片帮机理及对策分析

为有效控制神东矿区大采高综采面煤壁片帮,结合神东矿区大采高综采面具体条件,通过理论分析和现场实测,分析了该矿区大采高综采面煤壁片帮机理及片帮影响因素。提出了注水软化煤层、来压快速推进、过断层固化破碎顶板、加强技术管理、保证端面距最小化和过上覆近距离煤层遗留煤柱矿压预测预报工作到位等防治煤壁片帮技术。现场实践表明,综合应用上述防治措施控制煤壁片帮效果良好。

大采高综采面煤壁片帮机理及控制技术研究

煤壁片帮是大采高综采面经常遇到的问题,它严重影响了职工的人生安全和生产的正常进行,本文主要是简单分析煤壁片帮的机理、塑性区的宽度,然后分析影响煤壁片帮的因素,并提出一些相应的控制措施。

大采高综采面覆岩运动及矿压显现规律研究

为了研究补连塔煤矿12511综采工作面上覆岩层运动及矿压显现规律,使用相似材料模拟实验对12511综采面进行模拟,通过覆岩垮落特征,获得了覆岩垮落规律。通过工业试验、理论计算验证其合理性。研究表明:通过理论计算周期来压步距为11.6 m,此结果与实际观测的周期来压步距相一致。通过相似材料模拟实验发现综采面推进至60 m时发生初次垮落,推进至90 m时离层长度达到最大60 m,随着综采面推进离层长度逐渐减小;综采面推进到210 m时离层闭合不再发育。通过现场观测得出综采面超前支承力影响范围约25 m,超前支承压力对顶板影响距离约为22.55 m。

大采高综采面覆岩结构顶板垮落规律研究

煤层由于其倾斜角度大的特殊结构特征,回采过程中很容易对整体顶板产生严重影响,顶板岩性也随之降低。为加强大采高综采面回采过程顶板控制,以泉店煤矿二1煤层为基础,以相似材料模拟试验为依据,对综采工作面覆岩结构顶板垮落的规律进行探讨研究,对同类型煤层开采的支护形式选型有很好的借鉴意义。

基于通风除尘的大采高综采工作面粉尘治理技术应用研究

为解决大采高综采面有效粉尘防控技术较少、主要以喷雾降尘技术为主且效果有限的问题,提出了一种基于通风除尘的大采高综采面粉尘控制及治理方法,即利用风幛阻断采煤机割煤产尘扩散的涡流,利用通风除尘的方法将区域内的粉尘就地净化,同时利用通风除尘设备对风流的引导,提高粉尘治理效果。建立了一套针对采煤机割煤产尘扩散的粉尘治理系统,包括采煤机上下风侧的风幛及除尘器。研究结果表明,采煤机上风侧安装风幛及运行除尘器后,煤壁侧向支架内部行人侧的扩散风流减少了约60%;采煤机周围支架行人侧各测点的粉尘质量浓度降尘效率在42%~51%,将风幛长度增加至19 m范围时粉尘质量浓度可控制在35 mg/m 3以内,降尘效率可提高到82%以上。

7 m大采高综采面顺槽超前支护方案的优化

为了保证7 m大采高综采工作面两顺槽超前支护段的顶板安全,保证超前支护方式的选择更加科学合理,大柳塔煤矿对顺槽超前支护的3种方案进行了优缺点分析,确定了不同超前支护方案的应用条件,方便超前支护方案的优化。