我国深井快速建井综合技术

我国煤炭垣藏深度在1000—2000m的约占总储量的53．2％，深井建设的平均深度有加速增长的趋势。结合深井快速建井的几个代表性工程介绍钻井法和冻结法凿井技术在深井建设中的应用。探讨了深井建设中支护技术、通风降温技术、防治水技术、施工工艺与装备技术等问题。

千米深井保护层开采对下部巷道稳定性影响分析

为研究深井高应力、倾斜岩层条件下,保护层开采对下部巷道稳定性的影响,根据平煤十二矿地质情况,基于相似材料试验对保护层己14煤层开采过程中,下部己15煤层回采工作面的矿压规律进行了模拟研究。结果表明:在保护层开采前后,处于保护层采场外侧的回风巷始终受到高水平应力作用,在开挖60 cm后因采场初次来压影响,巷道下帮水平方向压应力由3.42 kPa增至50kPa,两帮变形较大;而处于保护层采场正下方的运输巷在保护层开采过程中顶板变形破坏较为严重,但保护层开采后,顶板垂直应力由最大值42 kPa降至拉应力-17 kPa,卸压效果非常明显,巷道稳定性好。

深井软岩巷道“三位一体”充填式复合支护技术研究

国投新集公司口孜东矿属千米深井,覆盖层厚,巷道断面大,围岩岩性软,地应力高,巷道支护极其困难。经反复研究实践,采用"三位一体"充填式复合支护形式,有效控制了巷道围岩变形。同时自主研究了充填支护材料,创造性地采用了从地面到井下的远距离充填材料自动化输送系统,并对掘进机械化设备进行升级,确保了支护的连续性和及时性,取得了较好的支护效果和经济效益。

超千米深井大巷多维联合支护技术

针对千米深井地压大、支护难以单一利用锚网支护解决这一难题,在详细分析邢东矿千米深井支护现存问题的基础上,对如何充分发挥锚网支护、环形支架和水泥注浆等支护技术优点和提高支护效果进行了研究,提出了多维联合支护技术,采用锚网梁支护配合U型钢环形支架、喷浆和巷道壁后注浆,使巷道支护体可以形成一个多层有效组合拱,达到提高围岩强度、改善锚网梁支护的综合效果。围岩平均变形速度由之前的2.9 mm/d降低到0.6 mm/d,大幅减少了巷道维修量,支护效果良好。

千米立井大冻深快速凿井施工技术

在口孜东煤矿千米深冻结主井施工过程中,为使井筒安全顺利地穿过深厚冻结表土段和大段高冻结深风化基岩段,并快速建成大冻深千米立井工程,通过改进冻结法凿井机械化设备配套技术、优化井筒内的布局并加强井帮温度预测控制、提高掘砌质量速度和冻土挖掘能力、增加冻结壁承载能力等,有效解决了深井冻结地压大、大断面井筒施工速度慢、井壁易变形破坏和冻结管断管漏盐水等施工技术难题。井筒掘砌速度连续3个月超130m,最高月进尺达158.6m。

基于3DEC的千米深井筒关键区域稳定性与支护研究

针对姚家山矿千米深井筒易变形和支护困难的现状,利用理论计算和3DEC数值模拟的手段,分析了深井各区段的应力应变分布规律,研究了千米深井筒开挖与支护的稳定性,并对比分析了不同支护方案对井筒稳定性的影响,验证了理论计算得到的井筒围岩位移与数值模拟结果相吻合;得到了井筒支护的4个关键区域：井深30~50 m、55~100 m、630~635 m、1 080~1 090 m区段。确定了井筒最优支护方案：在表土段及基岩风化带喷混凝土强度等级C50,厚度500 mm,井壁环向钢筋配筋率为0.4%;基岩段支护参数混凝土强度等级C50,井壁厚度700 mm,井壁环向配筋率0.15%。研究成果对深部矿井建设中的支护方案选择与围岩控制有参考价值。

超千米井筒深部揭煤防突技术

鹤煤公司三矿新副井揭煤深度954.20 m,揭煤区域位于背斜轴部,开采情况表明背斜轴部瓦斯涌出量明显大于两翼,瓦斯涌出量沿远离背斜轴部方向大致呈线形关系递减。由于情况特殊,对揭煤区域瓦斯抽放进行了设计研究,根据突出煤层瓦斯抽放要求,确定采用区域瓦斯抽放和局部瓦斯抽放的防突措施,为提高抽放效果,采取深孔预裂爆破增加煤层透气性。采取上述措施后,经效果检验与区域验证,揭煤区域达到了消突标准。

千米深井软岩巷道封闭式支护技术研究

针对深井软岩巷道大变形、强破坏的支护难题,以千米深井口孜东矿北翼轨道巷为研究背景,进行了井下现场试验,结果表明:该矿软岩巷道围岩变形破坏主要表现为两帮内挤和强烈底鼓;且巷道变形速度快,持续时间长,进一步加大了巷道稳定性控制难度。根据巷道变形破坏特征,进行巷道支护技术优化,提出采用封闭式支护技术来控制巷道变形。工程实践表明:封闭式支护技术可在巷道全断面内形成完整的承载结构,能较好地解决深部软岩巷道大变形问题,使巷道趋于稳定。

严寒矿区千米立井冬季施工实践

大兴安岭地区属我国严寒地区,最低气温-40℃,冻结期长达7个月。金诚信矿业管理股份有限公司在施工大兴安岭岔路口钼铅锌矿2个千米立井中,针对大兴安岭矿区严寒气候特点,采取了一系列采暖保温技术措施,降低了设备故障率,避免了人员冻伤等影响健康安全情况出现,提高了施工效率,实现了冬季井筒正规循环连续作业,缩短了建井工期;同时保证了混凝土井壁浇筑质量,工程质量良好。

千米深井提升机动态提升过程制动力矩计算

为探究千米深井摩擦提升过程中制动动态特性,通过动力学分析建立制动器的安全制动力矩和工作制动力矩分别与系统变位质量、运动方程之间的数学模型。以JKMD-5×4(Ⅲ)型落地式多绳摩擦式提升机为研究对象,得到了不同工况下摩擦提升系统制动力矩随时间的动态变化曲线,为提升机制动系统选型设计提供依据。