瓦斯治理巷小直径TBM刀盘设计研究——以白龙山煤矿一井为例

白龙山煤矿一井为煤与瓦斯双突矿井,采用全断面岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)施工能更好地满足煤矿安全、高效和环保的建设需要,刀盘是决定TBM掘进效率和施工安全的关键部件,其设计是否合理对保障TBM施工效率与煤矿高效生产至关重要。通过分析煤矿瓦斯治理巷道与非煤矿领域隧道工程要求和地质特点差异,总结了煤矿瓦斯治理巷TBM刀盘设计需求,阐述了瓦斯治理巷TBM刀盘的设计流程。针对白龙山煤矿一井瓦斯治理巷开展小直径TBM刀盘设计,从刀盘盘体结构、刀具布置、出渣结构等3个主要方面确定刀盘初始方案,结合倾覆力矩、不平衡力、强度及刚度校核形成刀盘最终设计方案。白龙山煤矿一井瓦斯治理巷TBM刀盘选取平面型二分块结构,采用单螺旋线刀具布置形式,滚刀刀间距设计根据离散元仿真分析确定,铲斗均布在刀盘外周,铲斗尺寸根据出渣量确定。刀盘最大倾覆力矩为946.53 kN·m,由刀具产生的倾覆力矩为523.28 kN·m,占比为55.3%,刀具产生的水平与竖直不平衡力最大值为78.12 kN,仅为刀盘重力产生的竖直不平衡力的17.2%,刀盘最大应力为99 MPa,最大变形为0.4 mm,相当于刀盘整体厚度应变量为0.027%,满足设计要求。面向白龙山煤矿一井瓦斯治理巷提出的刀盘设计流程能够为同类工程TBM刀盘设计提供借鉴。

瓦斯治理巷快速掘进技术途径探索与实践

为解决某矿瓦斯治理巷掘进速度较慢影响到正常生产的问题,以某矿22208工作面为研究对象,通过巷道布置层位的选择、支护方式和参数的优化以及出矸系统的改善,实现了瓦斯治理巷的快速掘进,为相似条件下的巷道快速掘进提供了参考。

瓦斯治理巷水泵窝规范使用设计

随着煤炭开采深度的增加和煤矿开采技术和速度的不断提升,多数矿井都成为煤与瓦斯突出矿井,突出矿井面临着必须施工瓦斯治理巷施工区域治理的穿层钻孔,穿层钻孔和水力造穴过程中大量的钻屑和水需要排除巷道,这就面临着瓦斯治理巷泵窝如何设计和施工较为合理的问题。

采用瓦斯治理巷治理工作面承压区瓦斯

针对1175综采承压区段瓦斯涌出量大,瓦斯平凡超限,并且出现突出情况,介绍1175综采面过承压区施工瓦斯治理巷的布置及效果。

综采工作面临近采空区联巷瓦斯治理技术研究与应用

针对延安市禾草沟煤业有限公司综采工作面临近采空区联巷闭墙瓦斯治理进行系统全面的研究,形成了一套安全、可靠、有效的综采工作面临近采空区联巷闭墙瓦斯治理技术,取得了显著的防治效果,为矿井安全生产提供了保障。该成果具有推广应用价值。

顶回风巷分阶段治理瓦斯控制技术研究

王村煤业有限责任公司为高瓦斯矿井,综采工作面绝对瓦斯涌出量最大为10.34m3/min。为了有效治理综采工作面瓦斯,该公司采取了煤体预抽、上隅角埋管抽放、高位斜交钻孔及工作面打风障的方案和回风巷安装抽排风机上隅角抽放配合"L"型风障导风的综合瓦斯治理方案,但效果不理想,上隅角瓦斯浓度仍存在超过0.8%的情况。在探索中发现瓦斯涌出量的主要来源是采空区涌出,因此,提出了使用顶回风巷风排综采工作面瓦斯的方案。结果表明,上隅角瓦斯浓度保持在0.01%~0.2%,该方案可有效解决综采工作面上隅角瓦斯超限的问题。

浅埋矿井边界空巷分区联合治理技术研究

针对神源煤矿井田边界附近存在旧有回风巷道保护煤柱留设较窄、与工作面运输平巷不平行等问题,结合实验室试验、理论分析等方法,综合考虑安全回采、资源回收及技术经济效益等情况,采用充填+墩柱分区联合治理技术。结果表明,空巷分为4个区段,分别采用充填、墩柱、木垛支护等多种支护方式联合的方式进行治理,解决了空巷井田边界侧保护煤柱宽度不足的问题,提升了新掘巷道的安全性,同时保障了煤炭资源的最大化回收;φ1 000 mm×3 200 mm高强墩柱最大承载能力可达15 370 k N,破坏形式为顶部剪切破坏,且破坏后残余强度较高,可继续对巷道进行有效支承;巷道最薄弱处顶板最大压力为2 786 k N,此处墩柱支护强度为顶板压力的5.5倍,巷道的安全稳定可以得到有效保障。

底板承压水上底抽巷破坏特征及控制技术

针对承压水上掘进底抽巷易导致底板突水事故,底抽巷层位选取不合理将造成瓦斯抽采效率低的问题,以古汉山煤矿1508工作面底抽巷为工程背景,通过分析底板突水发生机理及其围岩塑性区分布特征,确定底抽巷合理的布置层位并提出围岩协同控制技术。现场试验表明,底抽巷围岩不均衡的塑性区明显使底板隔水层厚度变小,底板突水危险性高。底抽巷在垂向上距煤层底板12 m,水平方向上内错回采巷道8 m。采用以增强锚网索锚固体系能力、底角岩层稳定性及其护表能力为主,局部区域进行注浆加固为辅的综合方法对底抽巷进行治理。试验期间,底抽巷顶底板变形233 mm、两帮变形量变形209 mm后基本稳定;瓦斯抽放孔采出率得到明显提高,确保了工作面安全开采。

高瓦斯矿井煤层群综采工作面瓦斯综合治理技术

针对高瓦斯矿井煤层群开采的特点,对010907综采工作面采取了本煤层预抽、底板穿层钻孔邻近层预抽、专用瓦斯治理巷等相结合的综合治理技术,取得了较为明显的效果,解决了回采时工作面瓦斯超限的问题,也为本煤层其他未采工作面提供了相对稳定的瓦斯治理模式。

采动影响下瓦斯综治巷围岩稳定性控制技术

控制采动影响下瓦斯综治巷围岩稳定性是高瓦斯矿井亟待解决的支护难题,通过理论分析、数值模拟、现场试验等方法探究了切顶卸压技术在潘三矿瓦斯综治巷稳定性控制的实施效果。理论分析得出瓦斯综治巷所在岩层处于工作面开采后形成的裂隙带层位,巷道周边原有集中应力与工作面侧向采动支承压力叠加,引起瓦斯综治巷应力环境恶化,且采动应力场起主导作用。数值模拟研究表明实施运顺切顶卸压技术措施后,巷道两帮应力集中程度降低,应力集中系数减小,围岩破坏程度减弱,破坏范围减小,有效地改善瓦斯综治巷围岩应力环境。现场监测表明,实施切顶爆破技术措施后,对瓦斯综治巷的卸压保护效果有一定滞后,首个切顶炮孔前100m范围内瓦斯综治巷仍变形明显,但变形量随着切顶范围的增大逐渐减小,巷道维护状态逐渐改善;首个切顶炮孔前100m范围以外,远场卸压及应力阻断效果明显,瓦斯综治巷基本无剧烈变形破坏情况,巷道维护状态良好。

48712工作面巷道支护的设计与应用

根据西山煤电西铭矿48712瓦斯治理巷的地面相对位置及计划的煤层施工情况,结合该巷道煤层赋存情况、地质构造、水文地质,以及支护设计理论,设计了“沿8号煤层、9号煤层施工时选用矩形断面支护和巷道穿层施工时选用梯形断面支护”的技术方案。并且以瓦斯治理巷沿8号煤层石灰岩顶板掘进支护为例进行支护参数的计算,确保巷道支护设计满足巷道施工要求,达到48712工作面回采期间治理瓦斯回风的良好效果。

12507回采工作面上隅角瓦斯治理经验介绍

山西西山煤电集团屯兰矿属于煤与瓦斯突出矿井,回采工作面均采用U型或Y型通风系统,随着工作面尾巷的取消,U型通风系统的上隅角瓦斯治理难度加大,普通埋管抽采无法有效缓解上隅角瓦斯频繁预警,提出采用新型U型低位瓦斯治理巷模式,实现了高瓦斯区域低瓦斯状态生产的安全局面,保障了上隅角瓦斯治理效果。

大采高综放工作面瓦斯综合治理技术与应用

针对斜沟煤矿18205工作面大采高的特点,分析其瓦斯涌出来源,有根据的提出治理措施。在瓦斯治理巷投入使用前,通过上隅角悬管与顶板裂隙带钻孔抽采对工作面涌出的瓦斯进行治理,瓦斯治理巷投入使用后,与顶板裂隙带钻孔抽采相结合进行瓦斯综合治理,有效降低了瓦斯含量,解决了采空区基本顶周期来压时的上隅角瓦斯超限问题。

采煤工作面遇贯穿两巷岩石冲刷带方案探讨

峻德煤矿综采二区于2016年2月份至2017年1月回采二水平南三区33-1层综采放顶煤工作面,该面地质条件复杂,工作面内存在走向280米,倾斜宽度20米,倾斜长度315米的岩石冲刷带,岩性坚硬,工作面回采至该段时,势必会发生进刀困难正规循环难以保证,产量迅速下降,回采速度变慢,引发发火隐患.峻德矿、区根据这一情况开展治理方案讨论.

综合机械化快速掘进技术在云盖山煤田岩巷掘进中的应用

主要介绍了云盖山矿区几对矿井在瓦斯治理底板巷施工过程中巷道层位选择、支护技术和综合机械化掘进、运输装备技术。通过优化劳动组织,提高了大断面岩巷的掘进速度,创月平均进尺达130 m,较之前矿井单进提高2倍,实现了高效掘进的目的,保证矿井正常接替。

探讨矿区采煤工作面瓦斯治理技术措施

一、采煤工作面瓦斯源及其运移规律分析采煤工作面回风瓦斯主要来源于采空区、煤壁以及落煤过程中释放的瓦斯,其中采空区瓦斯涌出量通常占总涌出量的50%左右。采空区瓦斯又来源于上下邻近层和采空区遗煤析出的瓦斯。由于采空区漏风风速向深部递减和瓦斯比空气轻的缘故,在体积力的作用下,采空区瓦斯呈现向深上部浓度递增现象,当采空区瓦斯通过岩体空隙向上隅角运移时,就会造成上隅角瓦斯呈现向深上部浓度递增现象,当采空区瓦斯通过岩体空隙向上隅角运移时。

递进掩护预抽煤层瓦斯消突措施可行性研究

随着煤炭开采深度的逐渐加深,煤层瓦斯含量与瓦斯压力随之增大,煤层发生瓦斯灾害的概率也在逐渐增大。针对工作面可能发生突出危险的问题,提出了递进掩护预抽煤层瓦斯的方案。经在平煤一矿32050工作面现场应用,抽采后残余瓦斯含量为1.89~4.15 m3/t,均小于6 m3/t。在瓦斯治理巷掘进期间,采用复合指标钻孔瓦斯涌出初速度（q）和钻屑量（S）进行工作面突出危险性预测和防突措施效果检验,实测值为钻孔瓦斯涌出初速度q最大值为3.9 L/min,钻屑量S最大值为5 kg/m,结果均小于临界值。各项评价指标均满足《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的要求,可以得出结论,该方法切实可行。

金佳矿立体式分源瓦斯抽采技术应用

为了实现高瓦斯突出煤层的安全开采,提高工作效率,以金佳矿为工程背景,首先对上保护层的卸压效果进行检验,测定位于保护层下方7#煤层的残余瓦斯含量和残余瓦斯压力,发现7^#煤层工作面区域内最大瓦斯含量为8.552m^3/t,最大瓦斯压力为0.771MPa,运输巷掘进区域内最大瓦斯含量为10.423m^3/t,均超出临界值,说明预计保护范围内7^#煤层存在个别区域未消除煤与瓦斯突出危险性。采用顺层钻孔预抽与瓦斯治理巷穿层预抽相结合的立体式分源瓦斯抽采方法。结果表明,7^#煤层被保护层的1177工作面瓦斯含量下降约5.32m^3/t,1177运输巷掘进区域瓦斯含量下降约7.38m^3/t,消除了金佳矿1177工作面回采和运输巷掘进过程中的突出危险性,为其他类似条件矿井瓦斯安全开采提供了借鉴。

突出矿井复杂地质条件煤层群揭煤实践

为了安全揭穿复杂地质条件煤层群,先后尝试了迎头长距离钻孔预抽、顶板瓦斯治理巷下向穿层钻孔预抽以及水力扩孔增透、机械造穴增透等措施。实践表明,在揭煤区域顶板瓦斯治理巷施工下向穿层钻孔结合水力扩孔、机械造穴增透措施预抽,效果显著;抽采达标后最大残余瓦斯含量为4.50 m^(3)/t,钻屑瓦斯解吸指标Δh_(2max)为100 Pa,成功揭穿3层煤层。

Surrounding rock control mechanism of deep coal roadways and its application

Aiming at the surrounding rock control problem of mining and preparation entries in Xingdong mine with large mining depth, and the comprehensive control countermeasures including high pre-stress cable truss system, this study put forward powerful anchor support system and anchor cable adaption technology to surrounding rock deformation. Furthermore, the control measures possess the supporting performance with ‘‘primary rigid-following flexible-new rigid, and primary resistance-following yield-new resistance'', which suits deep roadway surrounding rock control. The mechanical model of truss anchor supporting roof beams was established, and the inverted arch deflection produced by the cable pre-stress with stress increment effect and roof beam deflection were obtained. And then the system working mechanism was illustrated. Finally, the surrounding rock support parameters were determined by means of comprehensive methods, and put into practice. The results show that surrounding rock deformation realized secondary stability after three months. The roadway sides convergence value was less than 245mm, and roof subsidence was less than 124mm. In addition, there was no expansion and renovation during service period.