立井煤矿TBM掘进巷道围岩稳定性数值分析

针对世界首例立井煤矿TBM施工硬岩巷道地应力大、应力场条件特殊、无施工先例做参考、无法直接使用工程类比法确定支护方案等问题,采用FLAC3D有限差分法数值计算软件进行了无支护、顶板支护和顶帮支护等3种支护条件下的巷道围岩稳定性分析.研究了3种支护条件下的应力场、位移场和塑性区的分布规律,分析了3种工况下的围岩稳定性.根据数值计算结果,确定对巷道顶板进行锚网支护的支护方案.现场监测表明,所采用的支护形式能够有效保证巷道的稳定性,支护方案设计合理,为今后立井煤矿TBM施工巷道围岩支护设计提供了技术支撑.

立井煤矿TBM掘进巷道围岩稳定性数值计算

针对立井煤矿TBM掘进施工硬岩巷道的施工现场情况,采用FLAC^(3D)有限差分法数值计算软件分别对无支护工况和现场实际工况两种工况进行了模拟及巷道围岩稳定性分析。通过研究两种工况支护条件下的应力场和位移场的分布规律,说明现场支护方案可有效保证巷道的稳定性,为今后立井煤矿TBM掘进硬岩巷道支护方案设计提供了理论依据。

西部煤矿立井钻井法智能化凿井关键技术装备研发与应用

开发西部煤炭资源是保障国家能源安全的必要措施,煤炭作为国家能源安全的“压舱石”和“稳定器”,其“兜底作用”将进一步强化。陕西延长石油矿业有限责任公司(简称延长石油矿业)在陕北拥有210亿t优质煤炭资源,是国家煤炭开发战略西移的“主力军”。目前,延长石油矿业正在建设千万吨级智能矿井集群,计划“十四五”末建成产能5000万t以上,“十五五”末产能突破1亿t,并将建设成为高水平智能化矿区和地方能源产业经济的新引擎,以及推动煤炭工业高质量发展的全国样板。

煤矿立井提升机智能在线监测系统的关键技术研究与应用

智能在线监测技术采用传感器和云计算技术对提升机进行实时数据监测和管理,并利用数据分析和预测算法对提升机的运行状态进行准确评估和预测,实现提升机的安全可靠运行。本文针对煤矿立井提升机智能在线监测系统的关键技术研究与应用进行分析,对提高煤矿生产效率和保护环境具有积极意义。对于今后煤矿立井提升机系统的技术改进和优化具有一定的参考价值。

煤矿立井井筒施工设备的布置

煤矿立井井筒施工是矿井建设中的核心环节,其施工质量和进度直接影响到矿井的整体运营。在施工过程中设备布置的科学性、合理性直接关系到工程的安全、质量和效率。在煤矿立井井筒施工中设备布置需要综合考虑多种因素,通过合理布置施工设备确保施工过程的顺利进行,提高施工效率和保障施工安全。基于此,本文章对煤矿立井井筒施工设备的布置进行探讨,以供相关从业人员参考。

煤矿立井施工中的支护结构设计与施工工艺分析

文章研究了矿井建设中的基础设施保障与建设手段的核心难题,促进煤矿产业的持续发展,确保国家能源安全与经济发展。全方位考虑地形地貌、加固方案的规则以及施工技术要点,制定了一套既能确保施工安全又能符合高质量标准的支护方案设计及施工方法指导。深入探讨了煤矿立井施工中的关键环节,为煤矿开挖工程提供了明确的操作指引和坚固的理论支撑。

煤矿立井四角罐道动力响应测试方法及结果分析

为探究煤矿立井四角罐道的力学特征,自主设计了一种适用于四角罐道的动力响应监测方法。通过增设加速度传感器与应变片及其动态测试系统,获取煤矿立井提升容器在多工况运行条件下,四角罐道结构所受水平位移时程数据信息。分析监测结果发现,停罐卸煤过程中四角罐道的水平位移随提升终端荷载的增大而增大;箕斗的下盘滑靴作用四角罐道时,引起的水平位移峰值为主井实测发生水平位移的峰值最大值位置;在静止工况下,四角罐道的水平位移峰值大于其在运行工况中的水平位移峰值;提升容器与四角罐道的相互作用力为低频冲击荷载。

煤矿立井冻结壁温度场演化规律数值模拟分析

为了研究煤矿立井冻结壁温度场发展规律,采用COMSOL Multiphysics多物理场耦合程序,建立了立井冻结壁有限元分析模型,该模型考虑了冻结过程中相变潜热因素影响,模型与工程实际更为吻合。为验证模型的准确性,以某矿风井为研究对象,进行了170 d的冻结过程模拟,并与实测数据进行了对比分析,模拟结果与实测吻合度较好。依据模拟结果,可得出:1冻结过程中,测温孔温度呈负指数型下降,最终趋于恒定值;2冻结壁厚度初期增长幅度较大,而进入156 d增长趋势趋缓,最终趋于稳定,厚度达到8.2 m;3主面温度曲线以冻结管位置为中心呈V型发展,界面温度曲线则近似呈弧形发展。本模拟方法为冻结壁温度场研究提供了一种新的分析手段,相应研究成果对冻结法凿井准确把握井壁温度场演化具有较好参考价值。

煤矿立井冻结设计理论的研究现状与展望分析

冻结法是有效穿越不稳定的厚表土层或软岩层的特殊施工方法。我国是世界上用冻结法施工穿过表土层最厚的国家之一,已成为世界上应用冻结法施工最多的国家。但在看到我国在冻结法施工取得进展的同时,也应该看到我国在冻结法设计的理论研究、施工方面依然存在许多亟待解决的问题。作者对国内煤矿立井冻结法施工设计理论研究现状进行了总结与分析,并对煤矿立井冻结设计理论研究进行了展望分析。

基于流固耦合理论的煤矿立井井壁突水机理分析

将煤矿立井混凝土井壁视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用统一强度理论和弹塑性损伤力学模型,推导出立井混凝土井壁弹性区和塑性损伤区应力的解析表达式,以及井壁承受的地下水压与塑性损伤区半径之间关系的解析表达式。同时绘制了不同的φ(混凝土孔隙率)和λ/E(混凝土损伤后的降模量与弹性模量之比)值与井壁承受水压p0和塑性损伤区半径c之间的关系曲线。研究结果表明:在井壁几何尺寸和混凝土强度等级不变情况下,不考虑地下水渗流对井壁的影响时(φ=0),井壁能够承受的临界水压p0c为31.9 MPa;当φ取0.4时,p0c为15.1 MPa,井壁能够承受的临界水压下降了52.7%。当λ/E取0.5时,p0c为30.5 MPa;当λ/E取2.5时,p0c为18.6 MPa,井壁能够承受的临界水压下降了39.0%。由此可见,在考虑地下水渗流对井壁影响的情况下,地下水渗流效应和混凝土损伤软化对井壁能够承受的临界水压p0c影响十分显著,井壁能够承受的临界水压随着混凝土孔隙率φ和混凝土损伤后的降模量与弹性模量之比λ/E的增加而减小。

煤矿立井预注浆堵水技术

介绍了我国煤矿注浆技术的发展历程,北京研究建井所成立以来在注浆材料、注浆设备和注浆工艺方面的研究成果和应用情况,目前国内先进的工作面快速注浆工艺、黏土-水泥浆注浆技术、冻-注-凿和钻-注平行作业技术、L型钻孔注浆技术、千米深井注浆技术,以及新型的注浆自动搅拌机具、高压泵、高压止浆塞、顶驱钻机等设备;对今后深井凿井技术发展趋势进行了展望。

高分子材料在煤矿立井破裂防治方面的分析及应用

分析煤矿在中国能源框架中的重要地位,指出煤矿在开采过程中对人员安全的影响。阐述煤矿立井井壁破裂与高分子材料科学技术的有机结合及高分子材料性能,提高煤矿生产的安全系数,增加产煤效率。

煤矿立井钻井泥浆存在的问题及引进石油钻井泥浆技术的必要性

煤矿立井钻井法凿井,井筒深、直径大,地质条件复杂,需多次扩孔,所需的泥浆量大,洗井循环时间长,泥浆参数调整困难,使得钻井效率低;采用分散泥浆体系进行临时支护,容易出现泥包钻头、膨胀缩径、泥浆稳定性差及泥浆废弃量大等问题。针对这些问题,提出了解决煤矿立井钻井泥浆技术问题的对策。即采用抑制性泥浆体系,发展低固相或无固相泥浆,选择合理的泥浆参数,引进石油处理剂和泥浆固化技术及综合利用等。石油钻井泥浆技术可为煤矿立井钻井泥浆提供技术支持,引进是非常必要的。

立井煤矿事故应急救援管理技术研究

对着当前我国经济与工业快速的发展,因此对煤矿有很大的需求量,然而在我国目前的煤矿开采中,经常出现较为严重的煤矿事故,事故所造成的后果是十分严重的,存在着较大的人员伤亡和经济损失。本文主要对立井煤矿事故应采取的措施进行探讨。

煤矿立井过采空区探测和治理技术

立井井筒施工接近采空区时,易造成采空区积水突水、瓦斯涌出等事故,严重影响施工安全,同时治理困难。塔山煤矿四盘区回风立井施工中,为解决上述问题,通过对采空区进行实测勘探,结合收集整理的该区地质资料,确定了井筒通过采空区的范围和隐蔽灾害情况。井筒通过采空区施工时,采用灌注结合、井壁加固等技术,对采空区进行治理,取得预期效果。

基于ANSYS的煤矿立井抢险排水管道安全性评价分析

以810 m煤矿立式抢险排水管道为例,研究排水管路正常运行时所受载荷,利用CAD模型建立了抢险排水管道结构的三维模型,运用ANSYS有限元分析软件对其进行静力学分析,模拟排水管道在给定静载荷作用下在竖直方向上的应力和应变分布状况,并对其安全性进行评价。研究得出排水系统最上端管道的横断面为危险截面,管道结构的最大应力为138.88 MPa,小于其应力极限,验证了管道结构的强度及稳定性,为煤矿立井抢险排水系统的可靠运行提供了依据,并结合安全性和经济性的原则,对下端管道的选材提出建议。

基于三参数强度准则的煤矿立井井壁流固耦合理论分析

将煤矿立井混凝土井壁视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用三参数强度准则和弹塑性力学理论,推导出了立井混凝土井壁弹性区和塑性区应力的解析表达式,以及井壁承受的地下水压力P0与塑性区半径rp之间的解析表达式。计算结果表明:当不考虑渗流作用时,井壁的极限承载力最大,井壁的环向压应力σθ是混凝土立方体单轴抗压强度的2.7倍左右;考虑渗流作用时,井壁所能承受的极限水压力Pc随混凝土孔隙率β增加而逐渐减小,当β=0.2时,井壁的环向压应力σθ是混凝土单轴抗压强度的2.4倍左右,故渗流作用对井壁应力分布影响很大;随着地下水压力的增大,处于弹性区的井壁混凝土径向压应力σr和环向压应力σθ逐渐增加,而当地下水压力增加,达到塑性半径所对应的极限荷载后,该位置的井壁混凝土径向和环向应力则保持不变。该成果为立井井壁结构设计提供了一定的理论参考。

煤矿立井过平顶山砂岩水害预注浆治理关键技术

工作面预注浆是立井过含水岩层主要水害防治方法之一。平顶山及周边煤田广泛发育的平顶山砂岩厚度一般在80~140 m,该层砂岩硬度较高,裂隙发育,但裂隙具有高倾角、微细、横向连通性差等特点,水害治理难度大。针对如平顶山砂岩这类含水岩层,采用分段注浆来保证整体注浆效果、多圈布孔避免残留注浆盲区、交叉环向螺旋布孔增强高倾角裂隙的连通性、水泥浆—化学浆联用保证微细裂隙的注浆扩散效果。该技术已在平煤十矿三水平进风井、十三矿己五采区进风井平顶山砂岩段水害预注浆治理等多个工程中应用,取得了理想的治理效果。较传统工作面注浆方式,在相对减少钻孔布置、节省工期及造价的同时,可保证治理效果,具有较高的实用性。

基于参数反演的煤矿立井冻结温度场数值计算

以袁店二矿西风井井筒冻结法施工为工程背景,运用有限元软件Comsol Multiphysics,对土体导热系数进行反演;并以反演得到的导热系数,对选定层位的冻结壁温度场进行数值计算,同时分析了温度场对土体的导热系数、比热容、相变潜热与初始地温的敏感性。结果表明:现场井筒掘进至该层位时,冻结壁平均温度与厚度满足设计要求,井帮温度满足规范要求。导热系数对温度场影响明显:导热系数越大,降温速率越快,降温幅度越大。比热容对温度场影响较大:比热容越小,温降速率越快,降温幅度越大。初始地温对温度场影响较大:初始地温越低,降至相同温度所需要的冻结时间越短。相变潜热对温度场影响较小。所得结果可为类似工程提供参考。

基于环境腐蚀作用影响下的煤矿立井稳定性研究

针对煤矿立井非采动性失稳破坏等问题,从混凝土井壁受环境腐蚀作用入手,通过对现场井壁混凝土进行取样分析同时利用回弹法对混凝土井壁进行强度检测,结合数值计算分析给出受环境腐蚀作用下煤矿井壁破裂过程分析.结果表明:位于含水层与隔水层交界面附近的井壁受环境腐蚀作用影响较大,井壁强度低于其他水平,通过井壁在腐蚀与未腐蚀状态下的数值计算分析可以得出,随着腐蚀程度的加深,该水平处混凝土最先进入塑性状态,并在井壁混凝土强度降低至C20强度时先于其他水平发生破坏,因此在检修过程中应对该处井壁进行重点监测治理.