高瓦斯综放面开切眼架前膨胀预裂坚硬顶板切顶技术研究

针对高瓦斯坚硬顶板综放工作面初采期来压步距大及顶煤损失的问题,提出代替火药爆破的开切眼架前及两顺槽煤柱侧静态膨胀预裂切顶技术;采用数值模拟方法确定了静态膨胀预裂切顶的关键参数,设计了切顶方案及工艺,并通过现场工程应用验证了静态膨胀预裂切顶技术的有效性。结果表明:综放工作面初采前在开切眼架前及两顺槽煤柱侧实施静态膨胀预裂切顶,既保证了开切眼设备安装期间的安全性,又可在后续采动应力的作用下顶板及时破断,减小坚硬顶板初次来压步距和强度;当综放工作面初采推进至开切眼宽度时发生初次来压,人工减跨效果良好,不仅提前回收了工作面的顶煤资源,而且还消除了坚硬顶板大面积悬顶带来的诸多重大安全隐患,研究成果可在类似条件下代替炸药爆破进行推广应用。

极软岩综放面大型综机设备安装工序改进与实践

小康煤矿是典型的极软岩矿井,W3101综放面切眼支护工艺复杂多样,所用的综机设备吨位重、尺寸大,安装工序复杂。吸取了首面安装过程的经验教训,优化生产组织,对安装工艺和工序进行了10余项技术改进,缩短了安装工期,达到了初采快速顺利的效果,为类似条件下的极软岩综放面大型设备安装提供了宝贵的生产经验。

特厚煤层综放面硫化氢运移特征研究

针对现阶段采用单一方法研究特厚煤层综放面硫化氢浓度运移规律,无法有效指导现场开展硫化氢治理工作,在山西吕梁庞庞塔煤矿开展试验研究。沿着工作面垂直方向、水平方向和风流方向布置现场测点,通过CD4型多参数测定器测定工作面硫化氢浓度;借助Fluent数值模拟软件建立几何模型,分析该工作面硫化氢运移规律。现场实测结果和模拟结果表明:沿着巷道垂直方向,硫化氢浓度伴随与巷道底板高度的增大先升高后下降;沿着工作面水平方向,硫化氢浓度伴随与煤壁距离增大而逐步下降;沿着工作面风流方向,硫化氢浓度随逐渐远离采煤机而逐步下降。

极松软易破碎综放面巷道“降钻锚注平”支护技术

针对淮北矿区8#煤层极松软易破碎综放面巷道支护技术难题,阐释了极松软易破碎综放面巷道支护失稳因素,基于支护-围岩协同作用机制,提出了以“巷道破底降帮+锚杆超前支护+锚索支护+超前注水注浆+平顶U型钢棚”支护为主的“降钻锚注平”支护技术。在此基础上,结合淮北矿区信湖煤矿815机巷地质条件,研究设计了极松软易破碎综放面巷道“降钻锚注平”支护技术,现场试验结果表明:信湖煤矿815机巷从掘进开始到巷道趋于稳定,顶底板相对移近量值最大值为117 mm,两帮相对移近量值最大值为66 mm,巷道支护效果良好,能够有效地控制极松软易破碎综放面巷道围岩的大变形,大幅提升了掘进速度。

孟村矿401102综放面采动应力分布规律与巷道围岩控制研究

为了掌握孟村矿401102综放面开采过程中覆岩结构演化及采动应力分布规律,利用理论计算、数值模拟和现场实测的方法,分析了401102综放面不同推进长度下采动应力分布规律,揭示了401102综放面采动过程中超前支承压力分布规律和影响范围,研究了相邻综放面回采过程中上覆岩层结构演化及应力分布规律,掌握了孟村煤矿401102综放面采动应力分布特征及主要影响区域,提出了通过降低巷道围岩应力和加强巷道围岩支护强度的控制方法,并在现场实测中得到了验证,为类似条件下采动应力分布规律的研究和巷道围岩控制提供了参考。

经坊矿综放面降尘技术应用效果分析

综放工作面粉尘主要来自采煤机滚筒连续移动产尘、液压支架移架和放顶煤间歇局部产尘以及转载点连续固定位置产尘。利用采煤机滚筒外喷雾、液压支架架间喷雾、放煤口自动喷雾、转载点封闭式喷雾和全断面水幕帘综合治理粉尘,采煤机下风侧10 m处全尘和呼尘降尘率分别为98%和87.7%,回风巷水幕帘后方5 m降尘率为98.1%和97.9%.

高瓦斯综放面采动裂隙分布与高抽巷位置选择

基于山西新景煤业公司3105高瓦斯工作面覆岩采动裂隙分布,对高抽巷层位对瓦斯抽采效果进行探讨,合理选择工作面高抽巷的位置。运用UDEC数值模拟软件,分析认为,当工作面推进至200 m时,裂隙带发育高度达到45 m,上覆岩层形成稳定的瓦斯抽采的优势通道;结合工作面不同位置瓦斯浓度监测数据以及矿井瓦斯的实际抽采条件,确定高抽巷的合理垂距为距煤层顶板35 m、合理平距为距回风巷25 m。瓦斯抽采实践表明,该工作面及回风巷等处的瓦斯浓度均低于0.3%,完全满足矿井安全生产的要求。

特厚煤层大采高综放面沿空巷道支护设计分析

以某煤矿5204巷为研究对象,介绍一种特厚煤层大采高综放面沿空巷道支护设计。此设计主要包括巷道支护方案设计和巷道超前支护设计两部分,其中巷道支护方案设计先提出巷道支护设计内容,再通过数值仿真模拟确认巷道支护设计可行性;巷道超前支护则是根据巷道支护设计数值仿真分析结果,从单体柱支护和破碎段支护两个角度介绍超前支护方案。在确定特厚煤层大采高综放面沿空巷道支护设计后,为验证支护设计应用效果,将支护设计应用于工程实践,最终确认此设计具有较强可行性。

张集煤矿1301综放面采空区气体场分布规律研究

为确定张集煤矿1301综放面采空区遗煤自燃风险范围,采用经孔隙度优化的数值模拟与现场实测相结合的方法,研究了该综放面采空区自燃“三带”分布规律以及CH_(4)在采空区内部的分布特点,确定了该综放面采空区煤自燃危险区域,明确了工作面的最小安全推进速度。结果表明:采空区CH_(4)体积分数随工作面走向距离的增加呈整体上升趋势;但在采空区中部沿走向存在20~80 m的相对稳定区;O_(2)体积分数随采空区深度的增加呈明显下降趋势,进、回风侧采空区氧化带范围分别为44.8~76.8 m、27.6~51.3 m.为了防止1301综放面采空区遗煤自燃,在不采取其他防火技术措施的情况下,应确保综放面推进速度大于1.43 m/d.

塔山矿不同宽度面间煤柱条件下的综放面回采矿压

综放面回采矿压及巷道支护是实现煤矿安全开采的关键,但不同宽度面间煤柱条件下的综放面回采矿压存在很大的差异。本文以8101小煤柱综放面、8204小煤柱综放面和8214大煤柱综放面为例,分析回采过程中正常段周期来压、见方区域周期来压和混凝土墙及巷道变形特征。实验结果表明,小煤柱综放面在二次见方期间出现明显的来压情况,回采至初次、二次见方附近会出现明显的巷道两帮挤压变形现象;大煤柱综放面的周期来压步距明显小于小煤柱综放面,且综放面来压时支架工作阻力增大。

厚层软岩综放面切顶卸压技术试验

针对小康矿软岩厚层综放面收尾期间矿压显现剧烈,工作面和两顺超前压力大、巷道变形破坏严重的问题。通过分析层软岩综放面矿压显现特点,合理确定切顶卸压布置方式及爆破孔参数等。经切顶卸压试验,达到了较为理想的卸压效果,减小了周期来压及超前压力对生产的影响。为今后切顶卸压技术在厚层软岩综放面的应用,积累重要的技术参数和经验。

综放面采空区遗煤自燃危险区域判定方法的研究

根据大型煤自然发火实验测定的松散煤体放热强度和耗氧速率 ,通过测定采空区氧浓度分布状况 ,推断出采空区漏风强度分布规律 .根据能量守恒原理 ,结合采空区实际的浮煤厚度、漏风强度和氧浓度的分布 ,提出了采空区遗煤自燃极限参数的计算方法 ,构建了煤自燃危险区域判定的必要条件 .根据采空区氧化升温区的宽度和遗煤最短自然发火期 ,提出了能引起自燃的最小推进速度计算方法 ,从而构建自燃危险区域判定的充分条件 .采用煤自然发火二维数学模型 。

超长“孤岛”综放面大煤柱护巷的数值模拟

基于兖矿集团兴隆庄4324超长“孤岛”综放工作面开采条件,采用离散元数值计算程序UDEC3.0,模拟研究了不同宽度煤柱护巷条件下巷道围岩的应力分布和变形特征,分析了不同宽度煤柱的承载状况和应力峰值区的位置.研究表明,采用20 m大煤柱维护巷道,可以改善巷道围岩应力环境;煤柱的承载能力适应超长“孤岛”综放工作面顶板的活动规律;围岩变形量小;能够保障巷道的整体稳定性和有效断面.通过现场实测,讨论了大煤柱维护巷道的矿压显现规律和对巷道的良好维护效果.

煤柱宽度对综放面围岩应力分布规律影响

护巷煤柱宽度及巷道相对工作面位置的不同,将引起巷道围岩应力重新分布和岩层移动的差异,对回采巷道稳定性及其维护有重要影响.以谢桥煤矿1151(3)综放面地质技术条件为背景,采用计算机数值模拟并结合现场实测研究,揭示了煤柱宽度变化对综放面围岩应力分布及变化规律的影响.研究表明,综放回采巷道护巷煤柱宽度的变化,不仅使煤柱内应力分布规律不同,而且使得相邻工作面煤体内应力分布规律也不同,二者应力分布随煤柱宽度变化而转移;巷道维护状态是工作面煤层和煤柱内应力场共同作用的结果,护巷煤柱的合理宽度应小于巷帮实体煤内应力向煤柱内转移的临界宽度.

综放面倾向煤柱支承压力分布规律研究

在较薄厚煤层综放面倾向煤柱支承压力现场实测的基础上,应用弹塑性极限平衡理论,考虑煤层厚度及倾角的影响,分析得出综放面倾向煤柱支承压力峰值位置的计算式及分布规律。该研究为综放回采巷道的合理布置及护巷煤柱参数的合理确定提供了依据,有利于改善巷道维护状态和提高煤炭资源采出率,并为类似条件下的综放开采提供有益借鉴。

开采速度对综放面围岩力学特征影响研究

以谢桥矿#13煤层综放工作面工程地质和开采技术条件为背景,应用计算机数值模拟和实验室相似材料模拟,对不同推进速度下综放面围岩应力、位移、破坏情况进行了深入分析,研究了工作面推进速度对综放开采安全生产的影响。研究结果表明:随着工作面推进速度增加,工作面低应力区和周围煤岩体破坏区的范围以及位移都相应减小,而前方支承压力峰值位置向工作面煤壁靠近,峰值应力增大。现场生产实践适当加快工作面推进速度,有利于保持巷道的稳定性和改善巷道维护状态,但是应做好监测工作,防止岩爆等动力灾害的发生,确保井下安全生产的正常进行。

综放面特殊煤层的注水降尘研究

基于淮南矿区谢桥煤矿1151(3)综放面,煤层松软、渗透性低、湿润性差的特殊条件,采用煤层注水工艺技术降尘,在注水孔布置方式及参数、注水孔封孔工艺、注水工艺等方面采取一定的技术措施.分析实测结果表明,实施该套工艺技术后,煤层水分平均增量为2.84%,采煤机司机处全尘降尘效率为72.6%,采煤机下风10 m处全尘降尘效率为65.95%,回风巷全尘降尘效率为56.8%,取得了良好的降尘效果.通过现场研究,得出该套煤层注水降尘工艺技术确实可行,解决了特殊煤层的注水降尘技术难题.

综放面覆岩运动诱发冲击矿压机制研究

基于砌体梁理论提出综放面覆岩运动的双向发展模式,分析综放面冲击矿压的能量来源和力源,利用微震监测技术对综放面覆岩运动的矿震效应进行监测。结果表明:覆岩运动的矿震活动呈周期性,冲击发生前矿震能量持续增大,冲击发生时达最大值,之后产生突降;冲击发生前,矿震频次先增大后有一定程度减小,冲击发生在频次下降沿,之后急剧下降;平均标高能够反映覆岩运动的空间形态,冲击发生前,平均标高逐渐增大,冲击发生或临近发生时,达到最大值,之后产生突降;矿震活动周期内,矿震空间分布先逐渐向上层位发展,冲击发生前,矿震空间分布达到最大值,工作面近距离岩层矿震活动强烈。指出综放面冲击矿压主要发生在覆岩运动下发展过程,可通过覆岩运动上发展过程的监测预防冲击矿压。

综放面巷道煤层自燃危险区域判定方法

根据大型煤自然发火实验测定的松散煤体放热强度、耗氧速率、粒度影响函数,研究了对流换热系数与巷道供风量的关系.结合现场实测的煤体温度、空气温度、巷道几何尺寸、供风量和松散煤体内氧浓度等参数,应用能量守恒原理,提出了巷道顶煤和松散煤柱自燃的极限参数计算方法,建立了巷道煤层自燃危险区域的判定条件及划分方法,给出了不自燃区域、可能自燃区域、易燃区域和极易自燃区域的量化指标.

综放面动压回采巷道帮部大变形控制机理及应用

基于综放面动压回采巷道的变形特征和两类滑移面的分布规律,研究了锚杆、锚索与第Ⅰ类及锚索与第Ⅱ类滑移面的微结构的力学模型,得到了一级和二级锚固体的重构机理,提出了"携顶底,控两帮"的支护思想,并推演了该思想的演化图解;运用FLAC3D数值模拟研究了综放面回采巷道在3种不同支护方案下的变形破坏规律,研究结果表明,与方案一相比,采用方案二和方案三支护的巷道破坏深度和塑性区发育单元体数量分别减小了44.4%,66.7%,巷道掘进与回采期间帮部变形分别减少了51.4%和68.6%、50%和68.9%;将新的支护思想在综放工作面回采巷道沿底和沿顶掘进两种情况下进行了工业性试验,结果表明,新思路下巷道围岩变形得到了有效控制;研究结果对类似工程地质条件下综放回采巷道的围岩控制具有重要的指导意义。