煤柱承载、分区及接续工作面基本顶力学模型与计算分析

论文针对煤柱的承载、分区及其对接续工作面基本顶板的支撑特点展开研究。基于极限平衡理论和克希霍夫定律,首先给出一侧采空实体煤内支承应力的表达式,结合岩石的全应力—应变曲线对实体煤各区域的划分给出确定准则,并考虑双侧采动条件下留设煤柱尺寸内部存在分区的情况。为了进一步分析不同尺寸煤柱接续工作面支承压力分布规律,采用FLAC3D对5m、20m以及80m护巷煤柱的稳定性及相应接续工作面支承应力分布情况进行计算分析,最终的研究结果表明,计算接续工作面支承应力分布时,不能忽视与相邻工作面采空区之间所留设的煤柱尺寸因素。

错层位巷道布置采煤法接续工作面顶板来压步距研究

通过总结分析错层位巷道布置下工作面上覆岩层结构和运动特点,得出错层位巷道布置采煤法接续工作面来压时,其顶板的支撑条件与传统留煤柱采煤方法不同。文章在分析错层位巷道布置采煤法接续工作面来压时顶板支撑条件的基础上,建立力学模型,利用经典弹性力学理论计算顶板断裂步距的方法,分析了其与传统采煤法来压步距的差异。最后,用FLAC3D数值模拟进一步模拟验证了分析结果。

错层位综放接续工作面基本顶稳定性分析

通过理论分析发现,错层位接续工作面与首采工作面上覆岩层垮落后连成一整体,类似于一超长工作面开采,同时发现错层位接续工作面基本顶初次断裂前后处于不同应力状态,在此基础上,分别建立接续工作面不同时期基本顶的力学模型,对错层位工作面基本顶来压步距进行公式推导,发现错层位接续工作面初次来压和周期来压步距均小于首采工作面。通过相似模拟实验也发现错层位接续工作面基本顶断裂步距较小这一现象,在接续工作面开采过程中,上覆岩层支承压力峰值向接续工作面一侧转移,有利于接续工作面的开采,并通过现场实测进行了验证。

基于“人—机—环境”型采煤工作面接续系统

为了合理确定采煤工作面的接续方案,提出基于"人—机—环境"型采煤工作面接续系统。在对要回采的工作面进行开采工艺性综合评价的基础上,将计算机模拟的工作面单产与综合评价值相结合,对采煤工作面进行可靠的单产预测,依据预测产量,对可能满足矿井生产能力的多种方案进行接续方案的比较分析得出最优接续方案。接续方案的确定充分考虑煤层地质条件对工作面产量、工作面单产规模及影响矿井合理生产能力因素的影响,因此比较符合矿井生产的实际情况。

突出矿井工作面接续预警模式研究

文章以芦岭煤矿三水平工作面接续为例,建立基于联系数、动态网络计划及过程控制论的突出矿井工作面接续预警模式,实现了抽、掘、采的各项工程平稳过渡,解决了矿井由于生产安排不合理造成的工作面接续紧张问题。

优化设计确保软岩复杂回采工作面正常接续

梁家煤矿为典型的软岩巷道,4216工作面下顺地质构造特别复杂,施工过程中,揭露一个北倾断层,断层落差逐渐增大,落差由5米增加至20米以上,在断层区域和影响区域施工130米,施工速度较慢,严重影响4216工作面正常接续;需要修改4216下顺设计,增加施工改造下顺工作量,无法保证4216工作面正常接续。掘进专业进行科学合理调整,增加一个施工队伍,经科学组织,先后施工了47度大坡度回风联络巷、4216下顺联络巷延伸段、4216下顺、4216改造下顺、4216改造切眼、4216改造下顺与下顺联络巷;加强了施工质量管理,杜绝了巷道返修工作量;合理选取施工巷道断面,保证下顺断面满足超前支护要求;保证4216工作面掘进施工工程按期完工,保证4216工作面正常接续。

义马矿区大型逆冲断层防冲方法研究

大型断层活化会导致煤矿冲击地压灾害频发,保证开采工作面与断层的充分距离是防治此类冲击地压的关键手段之一。以义马矿区大型逆冲断层为例,基于钻孔探测和沉陷观测,分析了断层空间形态、断层运动特征及其与冲击地压的关联性,基于矿区开采下的冲击显现归纳与断层滑移模拟,提出了冲击次数与断层距离呈反比例的关系,得到避免断层滑移的工作面-断层安全距离,制定了逆冲断层条件下的井间工作面接续方案,微震监测评估了防冲效果。研究结果表明,断层对浅部的水平应力环境起主导作用,断层滑移错动过程中上盘地表抬升程度高于下盘,断层错动诱发了工作面冲击显现。工作面距离断层越近,断层运动越明显,冲击显现频次和能量越高,避免断层活化的工作面-断层最小安全距离为455 m。相较于近断层工作面开采,跃进-常村井间区域的远断层工作面开采使断层活化次数、冲击显现程度和微震能量显著降低。研究结果为大型断层条件下冲击地压控制技术提供理论基础。

红柳林煤矿快速掘进关键技术与实践成效

快速掘进技术在国内各大矿区均有应用,但在不同地质环境和不同配套设备中的应用效果差异性很大。目前,陕煤集团神木红柳林矿业有限公司(简称红柳林煤矿)共布置8个掘进工作面,提供巷道的开拓,为延伸巷道、接续工作面服务。目前,红柳林煤矿快掘设备掘进巷道为43104回风巷,该巷道沿西偏南2°方向布置,向西掘进至盘区边界,掘进工作面设计长度3 133 m。

复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力分析

为确定复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力,将采煤工作面煤层地质条件开采工艺性综合评价结果与计算机模拟的工作面单产相结合对工作面进行可靠的单产预测,基于工作面预测产量对可能满足矿井生产能力的多种方案进行接续方案的比较分析以得出矿井合理生产能力。以燕家河煤矿5^-1,5^-2和8煤层为研究对象,首先,对矿井未来开采的83个工作面进行开采工艺性综合评价;其次,基于综合评价结果对各工作面进行了可靠的单产预测;再次,提出了2种工作面配置方案并进行工作面接续编排;最后,分析了矿井合理生产能力。研究表明,矿井合理生产能力为180万t/a,产量波动范围为156.5-208.7万t,平均年产量为178.5万t,产量波动系数为0.114,矿井持续稳定开采25 a.

镇城底矿错层位巷道布置防治漏风研究

目前错层位巷道布置在工作面矿压显现方面的理论研究甚多,但是对接续工作面相邻巷道的漏风鲜有研究,故以西山矿区镇城底矿错层位巷道布置开采8^#煤层为工程依托,重点研究传统放顶煤及错层位巷道布置下接续工作面煤柱处应力及位移的分布,进而探讨其防治漏风效果。

综采设备搬家倒面计划编制研究

目前煤矿工作面综采设备搬家倒面计划主要依靠人工编制,工作量大,效率低,导致工期延长,且快速搬家倒面主要依赖高度机械化作业,少有对不同矿井之间或同一矿井不同工作面之间综采设备搬家倒面计划优化问题的研究。针对该问题,通过调研神东集团综采工作面近3 a开采情况,定义了工作面、设备、人员、时间等表征综采设备搬家倒面工作的关键参数,以最小化最大完工时间为目标函数,建立了综采设备搬家倒面计划编制数学模型;设计了求解该数学模型的遗传算法,采用考虑工作面、综采设备、施工队伍选择的三段编码方式,构建适应度函数,对表征工作面、综采设备、施工队伍的染色体进行选择、交叉、变异操作,并考虑最晚开采时间对染色体的合法性进行判断和调整,通过设置迭代次数终止算法搜索过程并输出结果;基于综采设备搬家倒面计划编制遗传算法,开发了基于B/S架构的综采设备搬家倒面计划管理系统,实现了综采工作面搬家倒面工作基础信息管理、综采设备搬家倒面计划编制等功能。实例表明:应用遗传算法可将神东集团2021年度11个综采工作面设备搬家倒面计划工期由103 d缩短至91 d,有效提高了综采设备搬家倒面计划编制效率及工程效率。

特大型矿井国投哈密一矿设计生产能力论证

特大型矿井的生产能力不应仅从储量方面考虑,还应结合煤层生产能力、工作面个数、采掘接续、市场需求等多方面综合分析、论证,在设计调研的基础上,经综合分析、论证,将原规划矿井生产能力由15.0Mt/a,调整为12.0Mt/a,并顺利通过国家部门审批。