深井掘进技术在厚层高渗透性粉细砂层中适用性的数值模拟研究

科学合理高效开发深层地下空间是城市不断发展的必然趋势与重要难题。深井掘进技术(vertical shaft machine,VSM)是一种开挖超深竖井的新型工法,该技术施作的竖井结构形式简单、结构受力状态好、施工速度快、对周边环境扰动小、适用性广泛,可被广泛用于城市深层地下空间的点状开发。以中国首例使用VSM施工的南京市儿童医院沉井停车库项目为原型,建立在砂性土中开挖60 m竖井的数值模型,重点研究VSM竖井在厚层高渗透性的粉细砂层开挖过程的变形情况与开挖面的稳定性问题。数值模型结果表明:60 m竖井开挖过中地表变形量均控制在毫米数量级,且最大地表变形量不超过13 mm;在水位差1 m的水下施工过程中安全系数均较好控制在2.0以上。对于变形问题,分析不同开挖深度下的井底隆起变形和地表变形情况,表明在60 m开挖深度内,使用VSM开挖砂性土竖井在深度、安全性和对周边环境扰动上均具有明显优势。针对开挖面稳定性,计算分析与竖井内外水位差和竖井深度相关的开挖面安全系数,计算结果可用于指导实际施工,实现分段施工与精细化控制。

基于贝叶斯网络的深井掘进工作面一氧化碳中毒事故风险评价

为识别并量化分析导致深井掘进工作面CO中毒事故的基本风险因素,构建了深井掘进工作面CO中毒事故贝叶斯网络模型并进行双向推理,结果表明:导致事故发生的先验概率为19.0%;在单因素作用下,导致事故发生的后验概率最大为27.9%;在多因素耦合作用下导致事故发生的后验概率最大为39.1%;未掌握工作面CO运移规律、施工环境温湿度过高、通风时间不合理、局部通风方案设计不合理、现场交叉施工干扰、通风设备维护管理差是影响深井掘进工作面CO中毒事故的6个基本风险因素;事故预防的重点是防止施工环境温湿度过高、通风时间不合理、局部通风方案设计不合理、现场交叉施工干扰、通风设备维护管理差这5个基本风险因素同时发生。研究成果可为我国深井施工中气体中毒事故的预防提供参考。

湖下深井掘进工作面冲击地压防治技术

山东省岱庄生建煤矿湖西矿井井深-800m,煤层为3上煤层,根据煤科总院北京开采所岩石力学实验室鉴定,3上煤层及3上煤层顶板具有弱冲击倾向性,为确保湖下深井31105掘进工作面安全掘进,对31105掘进工作面进行冲压防治。

深井掘进巷道锚杆支护设计的研究

根据生产实际研究掘进巷道锚杆支护的规律及科学提供支护参数设计。

深井沿空掘进巷道瓦斯涌出规律与治理研究

深井瓦斯涌出异常区域沿空留巷掘进巷道时,采空区瓦斯或有害气体大量溢出易造成掘进工作面瓦斯浓度超限。通过开展瓦斯涌出规律研究,制定相应的瓦斯治理措施,采取了瓦斯置换抽采和均压通风,有效杜绝了沿空掘进巷道瓦斯危害。

朱集西矿深井巷道断面优化研究

针对朱集西1000 m深部矿井所面临的采掘接替紧张问题,对11-2煤11403工作面运输巷原直墙半圆拱巷道断面形状进行优化,以求提升掘进速度。提出了将原巷道断面改为矩形巷道的优化方案,采用FLAC3D进行数值模拟分析优化原巷道断面支护参数。从工业性试验结果来看,巷道最大顶底板移近量为200 mm,最大两帮移近量为30 mm,巷道掘进速度由4.8 m/d提高至6.4 m/d,有效地控制了巷道变形量并加快掘进速度,满足了生产需要,达到了预期目标。

深部煤炭资源智能化开采技术现状与发展方向

深部煤炭资源开采采场地应力高、采动影响强烈,冲击地压灾害时有发生。智能化开采是深地资源开采的重要手段,深部资源安全绿色、智能高效开采技术与装备亟需研发,以加快开展千米深井智能开采实践。根据兖矿集团多年来煤矿开采的技术经验,在分析智能化开采技术现状的基础上,围绕煤炭资源深部开采灾害防治和探-掘-采等关键生产环节,分别对矿井地质探测与建模、深井灾害防治技术、智能化掘进与开采技术现状及存在的问题进行了阐述,展望了深部煤炭资源智能化开采趋势,提出了各项技术相对应的具体研究内容及预期研究目标。目前三维地质建模技术可基本辅助规划井下安全生产,但仍处于起步阶段,探测精度不够,缺乏实时处理功能,实现地层精准模型构建有待高精度探测技术与数据处理方法展开研究;矿震观测系统的引进及发展有助于冲击地压防治,但仍需在关键层运动特征监测及灾害治理手段方面深入研究,同时须进一步提升矿井热害防治智能化水平;智能化采掘技术在基础理论、装备研制等方面取得长足进步的同时,应该向复杂地质条件下煤层及装备协同控制方面投入更多研究。