金刚煤矿综采支架工作阻力的确定

综采支架工作阻力的大小,直接决定着综采支架的架型和质量,关系到矿井的生产和安全,影响到矿井的经济效益和社会效益。运用国内外对支架阻力的计算方法,借助相似模拟试验,确定了金刚矿3115工作面综采支架工作阻力为2400 kN。现场使用效果表明:使用综合机械化开采经济效益和社会效益明显,不过在确定液压支架工作阻力时,应充分参考同一矿井与拟用综采工作面毗邻区采煤工作面的矿压观测结果,由此获得的工作阻力更加可靠合理,适当降低3115工作面综采支架工作阻力,仍可满足安全生产要求。

综放工作面两巷超前支架的研究与应用

文章依据砚北煤矿2502采区矿山压力显现的分析资料,分析煤5层在采掘过程中,对采煤工作面两巷出现冒顶、底鼓、垮帮的主要成因,解决单体液压支柱配合铰接顶梁的支护强度无法满足两巷超前支护要求的问题,提出采用液压支架进行超前支护的方案及措施。经实践应用,取得了良好的经济效益。

Gradient Boosting算法在典型浅埋煤层液压支架选型中的应用

针对目前工作面液压支架阻力确定方法的不足,提出了1种新的预测方法,采用改进后的逻辑斯提算法(LR)来优化梯度提升回归(GBRT)模型,以此来预测液压支架阻力。在GBRT中加入学习速率来限制子模型的学习速率,防止其过拟合;应用LR对样本参数进行优化,建立LR-GBRT回归预测模型;将该预测模型应用于液压支架阻力的预测,预测结果与LR(线性回归模型)、SVM(支持向量机模型)、DTR(决策树回归模型)、EN(弹性网回归模型)进行对比分析。结果表明:LR-GBRT模型具有较强的泛化能力,较高的预测精度,可以对液压支架阻力进行有效预测。

浅埋厚松散层薄基岩综采工作面开采覆岩切落体结构分析及应用

浅埋厚松散层薄基岩综采工作面开采覆岩破断失稳诱发的强压显现问题日益凸显,已对矿井安全及高效生产带来严重威胁。为此,以神东矿区22614工作面为工程背景,采用现场监测、相似试验与力学建模相结合的研究方法,分析其强矿压显现特征,揭示采动覆岩破断失稳诱因,构建覆岩破断结构力学模型,核定工作面液压支架工作阻力,并开展现场实例应用。结果表明:现场监测的工作面开采顶板平均破断步距为11.2 m,液压支架平均工作阻力为8450.1 kN,最大工作阻力为11857 kN;相似试验中,工作面开采老顶呈短悬臂岩梁剪切破断,断裂面贯通地表,覆岩滞后煤壁整体切落,平均垮落步距为12.5 m;通过建立浅埋厚松散层薄基岩综采工作面覆岩切落体结构平面力学模型,提出了覆岩切落体结构失稳判据,指明不稳定系数与覆岩切落角和液压支架承载力间的正相关关系;并给定了工作面液压支架工作阻力计算公式,算出了液压支架平均承载力为8364.22kN,与现场监测结果具有较好的一致性。该结果可为我国浅埋厚松散层薄基岩综采工作面支架选型和顶板控制提供重要的理论依据。

中兴矿沿空留巷工作面矿压显现规律研究

针对中兴矿沿空留巷工作面开展了矿压监测工作,通过分析液压支架工作阻力的变化和回采巷道的变形量,研究了工作面的矿压显现规律和二次采动巷道的变形规律。结果表明：工作面受二次采动影响巷道一侧的动载系数最大,达到了1.757,矿压显现最为明显;工作面两端周期来压持续时间较长,为中间位置持续时间的2.4～2.6倍,是周期来压影响的主要部位;工作面由于布置抽采巷而局部高度增加时,抽采巷附近区域周期来压现象不明显,会一直处于较高的顶板压力作用下,是工作面顶板管理的重点区域;回采巷道的两帮收敛量是顶板下沉量的2.28～3.38倍,帮部支护需要重点关注;沿空留巷采动影响剧烈区为工作面前方10m以内,采动影响区为工作面前方10～50m,该区域内工作面的矿压显现对巷道围岩变形起到一定的预示作用。

基于时空关联分析的采煤工作面顶板压力预测方法

顶板压力一般通过液压支架工作阻力进行度量,基于深度学习的顶板压力预测方法效果受训练样本集影响极大,而训练样本集的构建依赖于时间窗口的选择和紧密关联液压支架群的识别,但现有方法依靠人工经验来确定时间窗口,且忽略了不同液压支架之间的关联性,严重阻碍了顶板压力预测精度的提高。针对上述问题,提出了一种基于时空关联分析的采煤工作面顶板压力预测方法。首先,通过计算同一液压支架工作阻力序列在时间维度上的灰色关联度,选择最优时间窗口。然后,通过计算不同液压支架工作阻力序列在空间维度上的灰色关联度,获得最优辅助矩阵,识别出紧密关联液压支架群。最后,基于最优时间窗口和最优辅助矩阵,确定每个训练样本的标签和对应特征,完成训练样本集构建,以对长短时记忆(LSTM)模型进行训练来预测顶板压力。实验结果表明,与依赖人工经验构建训练样本集完成LSTM模型训练的方法相比,本文方法有效降低了顶板压力预测误差。

霍宝干河煤矿工作面支护参数设计研究

为了确保工作面安全回采,以霍宝干河煤矿为例,研究工作面支护参数设计,根据干河煤矿工作面参数及煤层赋存情况,计算了液压支架支护高度、液压支架工作阻力、液压支架支护强度以及工作面液压支架的布置,得出采用ZY9000/25.5/55、ZY13000/26/55型双柱掩护式液压支架作为2-116综采工作面的支护设备,能够满足要求。然后,研究了工作面顶板控制、进风巷、回风巷及端头顶板控制以端头支护等。研究为类似工程条件的工作面支护参数设计提供了借鉴。

神东矿区某矿42105大采高综放工作面矿压规律研究

采用理论分析和现场实测相结合的手段,对神东矿区某矿42105大采高综放工作面矿压显现规律进行研究。研究结果表明,与类似条件下普通综放工作面相比,大采高综放工作面来压强度更大、超前支承压力影响范围更广、应力集中系数也更大,同时煤壁片帮和端面冒顶也更严重,因而煤壁稳定性维护难度更大。在此基础上提出42105综放工作面合理的液压支架工作阻力和超前支护措施,指导了42105综放工作面的安全、高效生产。

提升大采高工艺开采效率研究

为进一步提升大采高工艺的开采效率,重点解决大采高工艺的煤壁片帮问题,以某矿工作面为例,在对其工作面顶底板条件分析的基础上,通过液压支架工作状态监测分析了某矿煤壁片帮的主要特征和主要原因,并针对性提出了解决煤壁片帮的具体措施。实践表明,煤壁片帮措施应用后,液压支架的平均工作阻力最大减幅为11.6%;工作面顶板初次垮落步距减少了17 m,周期来压步距减少了5 m,基本顶的初次来压步距减少了13 m;有效解决了大采高工艺的煤壁片帮问题。

定向水力压裂在煤矿坚硬顶板弱化中的应用

以古书院煤矿153303工作面坚硬顶板为工程背景,分析了坚硬顶板的地质力学参数,并以此为依据,进行了定向水力压裂设计,通过监测工作面推进过程中顶板来压步距和液压支架工作阻力评价压裂效果,且与深孔爆破预裂技术进行了对比。研究表明:采用定向水力压裂技术弱化坚硬顶板岩层,顶板及时垮落,来压时支架工作阻力小,控顶效果好;与爆破控顶法相比,定向水力压裂更能削弱坚硬顶板岩层的完整性和强度,来压步距和工作面支架工作阻力更小,控顶效果更好,还具有安全性高、成本低、施工速度快和适应性强等优点,有较好的推广价值。

复杂坚硬岩层井上下联合水力压裂控制技术研究

本文开展复杂坚硬岩层井上下联合水力压裂控制技术研究,基于板壳力学理论,揭示了坚硬岩层失稳临界弯曲应变能特征,提出了基于弯曲应变能指标的压裂目标层确定方法,建立了井上下联合水力压裂控制技术体系。以大同矿区石炭系特厚煤层综放开采矿井为工程背景,确定了井上下联合水力压裂技术方案,并进行了现场工业性试验。通过分析微震、液压支架工作阻力、巷道变形量监测数据和回采巷道超前支护形式等方面,验证了井上下联合控制技术的适用性和有效性。结果表明:井上下联合水力压裂控制技术可在坚硬岩层中形成明显裂缝,破坏了复杂坚硬岩层的整体性及其强度,平均来压步距减小了34.6%,平均液压支架工作阻力降低了约15.1%,平均超前巷道变形量减小了约35.0%。研究成果为复杂坚硬岩层控制开辟了新路径,可为复杂坚硬岩层的精准控制提供技术支撑。