煤巷掘进突出危险声发射监测效果考察与应用

为提升煤巷掘进突出危险监测效果的可靠性与准确性,弥补煤巷掘进过程有效监测技术手段的不足,以小屯煤矿16中13运输巷掘进工作面为试验地点,通过搭建声发射监测系统,研究了系统预警指标与日常突出预测指标、瓦斯涌出、巷道揭露地质情况等的相关关系,并对煤巷掘进突出危险声发射监测技术的应用效果进行了考察。结果表明:系统监测工艺实现了突出危险随掘监测预警,确保煤巷高效连续掘进;以声发射能量特征参数趋势判识指标Ken为预警指标的临界值1.5是合理准确的,监测系统可超前4~6 m发出预警信息,与实际情况相符,监测效果可靠。该系统可应用于煤巷掘进突出危险性监测预警领域,为突出矿井煤巷安全高效掘进提供一种有效监测手段。

大断面煤巷掘进与支护参数优化研究

对大断面煤巷的快速掘进与锚网索支护参数优化是保障煤巷稳定和提高开采效率的重要措施。通过合理选择和设定锚杆和锚网参数,能够显著降低煤巷的变形风险,提高煤巷支护能力和使用寿命。同时,优化锚网索支护参数还能够降低施工成本、提高工作效率。本研究对于大断面煤巷的快速掘进与锚网索支护参数优化提供理论和实践指导。

煤巷掘进声发射监测信号噪声处理方法研究

为提升煤巷掘进煤岩动力灾害声发射监测技术的可靠性与准确性,降低巷道掘进与支护、钻孔施工等作业噪声对监测信号与监测效果的影响,采用应力加载实验与现场监测对比分析的手段,在煤巷掘进工作面开展声发射监测信号噪声处理方法研究。结果表明:综掘机掘进、打锚杆、钻机打钻等作业信号的频率均分布在0~8000 Hz,主频处于500 Hz、3000~5000 Hz、7500~8000 Hz三个频带范围,并呈现“W”形态分布;试验地点煤、岩样试件破坏过程声发射信号主频带宽度0~500 Hz,且主频不超过250 Hz。结合实验室煤、岩试件破裂过程声发射信号与煤巷掘进声发射监测信号的时频谱特征差异,采用合理配置零飘值与信号门槛值,并结合带通滤波以及IIR滤波建立了监测信号滤噪方法,实现了煤巷掘进过程声发射监测信号有效提取且滤噪效果符合实际。为实现声发射监测信号实时采集与滤噪、高准确率的监测预警提供了技术支撑,具有一定的指导及借鉴意义。

煤巷掘进工作面声发射监测传感器超前布设工艺研究

为实现对煤巷掘进工作面掘进过程声发射监测信号的有效采集,确保监测效果真实可靠,对煤巷掘进过程声发射监测传感器超前布设工艺进行了研究。在掘进工作面本煤层顺层钻孔与底板巷穿层钻孔安装传感器,考察监测工艺可行性以及监测信号的有效性与真实性。研究结果表明:可伸缩式弹性倒爪机构可实现传感器在顺层与穿层钻孔内的有效安装,但基于工程现实客观条件,底板巷穿层钻孔安装传感器更具可行性;同时通过该传感器所采集的监测信号更接近煤岩体内产生的真实信号,从而确立了煤巷掘进工作面声发射监测传感器宜采用底板巷穿层钻孔布设的安装工艺,该工艺可有效提升监测信号真实性与可靠性,并进一步完善了煤巷掘进工作面声发射监测技术体系。

基于人机关系的煤巷掘进作业优化

目前针对煤巷掘进效率提升的研究大多从改进掘进设备的角度出发,对煤巷掘进作业工序及人员配置的考虑较少,而保持和谐稳定的人机关系是保障煤巷掘进效率的关键。以马道头煤矿8404工作面2404进风巷为工程背景,在考虑人机匹配关系的基础上,提出了煤巷掘进作业优化方案。对掘锚机割煤支护工序进行了优化,提出了顶部和帮部锚杆空间不成排的掘进巷道支护体系,即在连续作业2个循环进尺后不退掘锚机组,使顶部锚杆领先帮部锚杆300 mm,以节约巷道支护时间。数值模拟结果表明,顶部和帮部锚杆空间不成排支护的应力场与顶部和帮部锚杆空间对齐成排支护的应力场相差不大,验证了顶部和帮部锚杆空间不成排支护体系的可靠性。通过多工序并行作业优化了煤巷掘进作业流程,进而计算各工序任务量,优化各工序相关的人员配置。工程应用结果表明,基于人机关系对煤巷掘进作业进行优化后,日循环数由10次增加到15次,月进尺由300 m增加到450 m,工人效率从0.1 m/工提升到0.14 m/工,循环周期由80 min缩减到44.6 min,明显提升了煤巷掘进效率。

煤巷掘进工作面突出预测敏感指标及临界值确定

为防止煤巷掘进工作面发生突出现象,以某矿盆底区南翼煤层掘进工作面为工程实例,综合运用数理统计和模糊聚类方法对“三指标”(钻屑瓦斯解吸指标Δh2、钻孔瓦斯涌出初速度q及其钻屑量指标S)进行了预测,并确定了突出敏感指标。基于室内试验测试,Δh2与吸附平衡瓦斯压力p的关系呈幂函数拟合,并利用瓦斯压力临界值确定了Δh2的临界值,同时采用“三率”法确定了S的临界值。结果表明:M(S)>M(Δh2)>M(q),钻屑量S作为预测指标最为敏感,其次为Δh2,Δh2和S的临界值分别为195 Pa和6.0 kg/m,完全符合《防治煤与瓦斯突出规定》相关要求。该结果为其他类似矿井进行突出预测敏感性指标研究提供了宝贵的借鉴意义。

屯兰矿煤巷掘进底抽巷瓦斯抽采消突技术探讨

屯兰矿8#煤层回采巷道由于消突的问题严重制约掘巷效率。以18403胶运顺槽、18405回风顺槽掘进工作面为背景,采用底抽巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施,通过实测、COMSOL软件模拟确定穿层钻孔直径、抽采负压、有效抽采半径等参数,措施实施阶段采取水力冲孔增透技术,结果表明,通过约90天的预抽,即可消除突出危险,预抽和消突效果良好。

鹤煤六矿煤巷掘进松动爆破有效半径研究

为了能够快速有效地消除鹤煤六矿煤巷掘进工作面的局部突出危险性,合理布置松动爆破技术中的爆破孔和抽采孔,基于对松动爆破防突措施有效性考察及有效半径的现场测定,得出松动爆破单孔的有效影响半径为4 m,根据测定结果对松动爆破钻孔进行合理布置,并对布孔方式进行效果检验。结果表明:松动爆破能够快速有效地消除掘进工作面局部突出危险性,提高煤巷掘进的速度,缓解矿井采掘接替紧张的局面。

煤巷掘进围岩控制支护技术研究

我国煤矿掘进工作面综合机械化水平显著提高,正逐步向智能化、无人化迈进,这对巷道掘进过程中支护方案的选取提出了新的要求。以国能神东煤炭集团有限责任公司锦界煤矿(以下简称“锦界煤矿”)31414运输掘进工作面为研究对象,提出了“树脂锚杆+冷拔丝网片+锚索”联合支护技术思路;从理论分析到数值模拟验证该支护方案的技术可行性。工程应用结果表明,巷道顶板最大移近量为40 mm,两帮最大变形量为60 mm,深部位移变化最大值为16 mm,锚索受力最大值为180 kN;联合支护方案可明显增加围岩结构的完整性,保证锦界煤矿31414运输掘进期间安全,并对类似大断面巷道掘进支护方案的选择提供参考依据。

永安宏泰煤业煤巷掘进工作面防突措施分析

针对永安宏泰煤业煤巷掘进工作面可能存在的煤与瓦斯突出安全风险,制定了煤巷掘进区域综合防突措施和局部综合防突措施。煤巷掘进工作面采取定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施,抽采效果检验21个测点的残余瓦斯含量为4.13~7.54 m^(3)/t,小于临界值8 m^(3)/t,在掘进过程中再采取超前排放煤层瓦斯钻孔的局部防突措施,能够满足安全生产要求。

煤巷掘进水力掏槽防治煤与瓦斯突出技术

通过理论研究和工业试验,确定了水力掏槽新掘进防突措施,并提出了适合焦作矿区的防突措施参数,系统评价了水力掏槽防突措施的有效性、适应性和安全性.研究结果表明:水力掏槽防突措施是高压水通过水枪产生高流量的稳定射流破碎前方煤体形成槽硐,槽硐周围煤体得到充分卸压,释放出大量瓦斯,煤体物理力学性质发生改变.当卸压槽具有足够面积时,在巷道周围形成卸压和排放瓦斯的煤带,解除突出危险性.2 000 m严重突出地区巷道掘进表明:正常掘进期间未发生一次突出,巷道安全掘进速度提高2倍以上.

基于稳态渗流的煤巷掘进瓦斯涌出连续性预测

为了寻求一种简便的预测方法实现煤巷掘进过程中瓦斯涌出的动态连续预测,在对煤层进行近似假设的基础上,研究了煤巷掘进过程中煤层瓦斯流动及涌出规律,给出了煤巷掘进时煤层瓦斯压力分布和煤壁瓦斯渗流速度的分析解,采用积分的方法建立了掘进巷道瓦斯涌出连续预测模型,并介绍了该模型的计算方法。通过实例计算表明:该模型利用巷道掘进速度、掘进长度和煤层瓦斯基本参数这些易得数据实现了对煤巷瓦斯涌出的动态、连续和快速预测,且预测值与实测值基本一致。

煤巷掘进过断层应力变化规律数值模拟研究

以钱家营煤矿5~#煤层巷道掘进过AF_(41)和AF_(42)逆断层为例,采用FLAC^(3D)模拟了巷道掘进围岩应力分布及变化规律。结果表明:断层附近煤岩体初始垂直应力较大,构造应力影响范围为30 m;随着巷道掘进,断层附近围岩应力逐渐增大,应力集中程度更加显著;对于逆断层而言,沿断层下盘向断层掘进更容易导致应力集中,将更容易引起冲击地压。研究结果将为有断层赋存的复杂地质环境中巷道支护和安全掘进提供理论指导。

煤巷掘进装备技术现状及关键技术探讨

通过对煤矿掘进机械的产生、应用和发展的研究,发现为满足锚网支护施工而以悬臂式掘进机为基础的改装加装临时支护和机载钻具辅助不能在安全性和有效性之间实现统一,如通过机载装置实现掘护锚施工不可能产生本质进步;通过对施工配套辅助装置演化的研究,发现很多情况下辅助装置功效不理想,迈步类支架在空顶状态下进行顶板反复支撑且行动缓慢、稳定性较差,而且不能满足临时支护要求快速的前提,履带行进支架的框架结构设计是迈步类支架的瓶颈,灵活性和适应性之间的矛盾很难调和;对综掘机组的研究发现,掘进辅助系统临时支护的问题亟待解决;掘进机结构有待突破,同时提出掘进机发展应探讨的5项关键技术。

网络化高效抽采技术在煤巷掘进的应用研究

针对高瓦斯突出矿井煤巷掘进速度缓慢的问题,提出普通钻孔与水力冲孔钻孔协同交叉布置的网络化高效抽采技术。该技术能够有效破除普通钻孔的"瓶颈效应",实现煤体整体均匀卸压,提高瓦斯抽采效率。在平顶山天安煤业股份有限公司八矿己15-14140机巷底抽巷开展了现场试验,验证了网络化高效抽采技术对煤巷掘进的效果。

煤巷掘进中围岩应力演化规律及防突钻孔优化

为防止煤巷掘进过程中发生煤与瓦斯突出事故,保证煤巷掘进安全,采用局部超前钻孔法对煤体高应力集中区进行卸压增透,并利用数值模拟分析通顺煤矿煤巷掘进中巷道工作面和巷道两帮应力分布的状态及煤岩破碎的范围,优化设计局部超前防突钻孔工作面深度及巷道上、下帮钻孔控制范围,并对现场应用效果进行检验。结果 表明：巷道工作面应力集中区为2~9 m,破碎范围为0~2 m;巷道上帮高应力集中区为4~5 m,破碎范围为0~3 m;巷道下帮高应力集中区为3~4 m,破碎范围为0~2 m。优化后的超前钻孔能使煤与瓦斯突出预测敏感指标超限情况大幅减少,煤巷掘进速度提高1倍左右。

煤巷掘进中预裂爆破对抽放提高的分析

针对低透气性煤层掘进工作面瓦斯预抽率较低以致突出危险较高的问题,以某矿(K1、K4)煤层煤巷掘进工作面为研究对象,进行了现场深孔预裂爆破试验,对预裂爆破前后钻孔瓦斯抽放量进行了对比分析,并对预裂爆破后有效的钻孔瓦斯抽放半径进行了考察。试验结果表明:K1煤层预裂爆破后瓦斯预抽率仅需10d就能达到37.13%,缩短抽放时间60%;而且效果检验5个循环才出现瓦斯解吸指标超标。K4煤层预裂爆破后瓦斯预抽率仅需12d就能达到34.28%,缩短抽放时间60%;而且效果检验3个循环才出现瓦斯解吸指标超标,预裂爆破对瓦斯抽放效果有明显的提高;爆破后K1和K4煤层瓦斯有效抽放半径分别为4.5和5.2m。这对于现场预裂爆破工作具有一定的指导意义。

王家山矿锚网支护煤巷掘进速度影响因素分析

为了提高锚网支护煤巷掘进的速度,针对王家山煤矿45407工作面运输平巷掘进的具体情况,在现场观测和因果分析的基础上,分别从设备、管理、环境、支护参数、工序及工艺方面对影响锚网支护煤巷掘进速度的因素进行了分析,结果表明:自然条件复杂和设备配套较完整的前提下,要提高煤巷掘进速度,首先从管理、工序及工艺两大因素入手,重点环节为工序间的平行作业、完善与细化考核制度、缩短割煤时间和高素质队伍的培养,并提出了相应的对策措施。

水力冲孔掩护煤巷掘进技术研究与应用

为了解决首山一矿己15-17严重突出煤层瓦斯压力大、透气性差，采用一般穿层钻孔抽采煤层瓦斯消突效果不理想，导致煤巷掘进速度缓慢、回采工作面接替紧张的问题，采用煤层底板巷水力冲孔卸压增透技术掩护上部煤巷掘进的方法，消除了煤层的突出危险，巷道瓦斯抽采总量提高了2．58倍，掘进过程中动力现象消失，残余瓦斯含量和压力分别降低至6．8m3／t和0．56MPa以下，均低于临界值，抽采时间由90～180d缩短至20～30d，煤巷月进尺提高1倍，为煤巷安全、快速掘进提供了安全保障。

基于固气耦合模型的煤巷掘进煤壁瓦斯动态涌出规律

为掌握煤巷掘进煤壁瓦斯涌出量的动态变化规律,在传统二维煤巷瓦斯涌出量计算方法中引入固气耦合模型,提出基于固气耦合及巷道断面瓦斯涌出量时间积分的煤壁瓦斯涌出计算方法,并通过现场实测瓦斯涌出量验证了计算结果的准确性。研究结果表明:煤巷掘进速度恒定,煤壁瓦斯涌出量随掘进距离逐渐增大,增幅不断减小,符合指数衰减多项式的变化规律;间断式掘进循环的煤壁瓦斯涌出量呈锯齿状增加,总体涌出趋势与恒速掘进相同;随时间增加,不同掘进循环瓦斯涌出总量差异趋于稳定,长时间掘进,掘进循环内瓦斯涌出量波动对瓦斯涌出总量的影响可忽略;瓦斯压力对煤巷煤壁瓦斯涌出具有较大影响,瓦斯压力越大,煤壁瓦斯涌出量随掘进距离的增幅越大,且存在瓦斯压力临界值,当巷道煤层瓦斯压力超过该值后,巷道瓦斯浓度可能超限。根据项目背景的工程条件,计算得到该煤巷掘进的临界瓦斯压力。