综放工作面煤矸识别技术及其应用

综放工作面煤矸识别技术作为智能放煤开采的关键技术,已经成为煤炭智能开采领域的技术难题。首先介绍了综放工作面煤矸识别技术的重要性及其对生产安全和经济效益的影响。随后,指出了该技术目前存在的问题和挑战,如难以识别不同形状、颜色和深度的煤块和岩层;识别过程中噪声和复杂背景的影响等。详细阐述了综放工作面煤矸识别技术的主要方法如射线法、视觉法和振动与声音信号法。通过对煤矸识别方法的原理、技术特点和优缺点等方面进行分析,全面评估了当前综放工作面煤矸识别技术的应用现状以及各种方法的适用条件和存在的问题。最后,探讨了该技术的未来发展趋势,强调了多传感器融合、深度学习和智能决策与实时监测作为当前技术发展的主要方向。

胡家河煤矿综放工作面矿压显现规律预测及主控因素研究

现有工作面矿压显现规律预测方法中,基于数值模拟与统计回归的方法无法实现对工作面矿压显现规律的实时精准预测,深度学习方法存在超参数较多且难以设置、模型训练速度慢等问题。针对上述问题,以胡家河煤矿402102回采工作面采动过程中监测到的煤体内部应力变化时序数据为基础,将基于粒子群优化的门控循环单元(PSO-GRU)应用到回采工作面矿压显现规律预测中。采用PSO算法对GRU进行优化,构建PSO-GRU模型,实现对超参数的自动寻优,从而提高GRU的训练速度和预测精度。以预测结果为依据,采用层次分析法建立402102回采工作面矿压主控因素评价指标体系,将顶板条件、回采工艺、煤层赋存、地质构造确定为影响工作面矿压的一级指标,进一步细分出具有代表性的14个二级指标。测试结果表明:(1)与未经优化的GRU模型相比,PSO-GRU模型的均方误差(MSE)降低了83.9%,均方根误差(RMSE)降低了59.8%,平均绝对误差(MAE)降低了59.0%,决定系数R2提升了28.9%。(2)PSO-GRU模型对矿压数据预测的拟合度达0.980以上,具有良好的非线性拟合能力和泛化能力。(3)地质条件中的煤层赋存因素对回采工作面矿压的影响最大,权重为0.47;可人为干预的影响因素中工作面推进速度对矿压的影响最大,权重为0.13。

综放工作面过陷落柱底板注浆厚度研究

针对综放工作面过陷落柱等地质构造带时极易出现煤壁片帮、架前冒落、支架陷入底板等生产难题,为优化底板注浆加固厚度,结合某矿实际地质条件,通过UDEC数值模拟对比不同注浆厚度时的支架陷底量,推导了注浆加固厚度与支架载荷和加固体强度等参数的本构关系,计算结果显示:加固厚度应随着支架载荷的增大而增大,随着注浆体强度的增大而减小;综合分析确定:当注浆厚度为1m时,支架能够适应底板的条件。依据数值模拟和理论计算结果,设计了注浆主要参数,并完成施工,实现综放工作面安全经济通过陷落柱。

巨厚硬岩下综放工作面超前效应失效机制研究

以河南义马煤田上赋巨厚硬岩综放工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析和数值模拟等方法,探索工作面开采中的超前效应失效机制,并提出了相应防控策略。研究表明,低位大厚度软岩的易垮性、高位巨厚硬岩的整体性和超前高强卸压是导致超前效应失效的根本原因,低位大厚度软岩随推采即时垮落,高位巨厚硬岩未达到极限跨距时以整体静载作用于下方煤体,煤体所承受的覆岩自重应力被均化,进而导致超前效应显现不明显;超前高强卸压不但阻断了传力路径,同时降低了应力集中程度。据此提出了设计合理推采长度、留设合理隔离煤柱以减少远场悬露岩层的生成,近场实施超前强卸压降力的防控策略,将大幅减少或消除巨厚硬岩下工作面超前效应的影响,对冲击地压防治具有重要意义。

大水易淤综放工作面泄水巷煤泥淤积物临界流速研究

高家堡煤矿综放工作面面前淋水,水源主要来自采煤工作面顶板,矿井涌水量达到4000~5000 m^(3)/h。结合开采工作面泄水巷煤泥淤积的特点,利用罗宾诺维奇—莫纳方程和哈根—泊肃叶(Hagen-Poiseuille)等公式,确定了煤泥混合物的流变类型和本构方程;采用大型环管实验法建立了煤—泥—水混合物的流动模型,理论分析了工作面泄水巷煤泥淤积物分别在高低压段和不同剪切速率下的沉降特性;计算得到动水条件下煤泥淤积物发生流动的临界流速为1.1~1.5 m/s,从而得出煤泥淤积物的临界流速。研究煤泥在矿井水流动过程中的淤积机理,可为科学合理的清淤工作提供理论依据。

水力压裂切顶卸压技术在综采放顶煤工作面回风顺槽的应用

水力压裂切顶卸压是指通过钻孔切槽并注高压水,在顶板岩石中形成定向裂缝,破坏岩石的完整性。我国水力压裂技术最早从波兰引进并主要应用于石油工程等,煤矿方面首次在大同矿区进行井下试验,并取得良好的应用价值。随着火工品的控制越来越严格以及爆破具有复杂性、危险性等,水力压裂切顶卸压技术被逐渐推广和应用。

130203综放工作面综合防灭火技术研究与实践

130203工作面采用走向长壁综采放顶煤采煤法,所采2#煤层属于易自燃煤层。为预防在回采期间工作面出现自燃发火的现象,结合130203综放工作面实际开采情况,采用预测、治理及效果监测的全过程研究方法,确定了自燃发火预测预报,封堵采空区漏风,工作面上、下段采空区灌注防灭火材料,采空区灌浆、注惰性气体等综合防灭火技术方案,并制定了近距离、远距离、小面积、大面积应急灭火方案。经实践证明130203综放工作面回采期间,工作面煤层未出现自燃迹象及险情,达到了预期的防治效果,保障了工作面的安全生产。

近冲积层下综放工作面水煤分离技术研究

葛泉矿东井主采煤层为9#煤,东二采区工作面基本为近冲积层布置,第四系底砾含水层作为补给水源,通过裂隙涌入工作面,水量较大,并且二采工作面绝大多为俯采,在回采1295工作面时,采空区最大出水量为100m3/h,此时,水煤全部淤积在运料巷,并且出水点基本在采空区,无法实现堵水和疏水,水流将支架后方的煤和工作面运输机中的煤全部冲走,形成大量水煤,1295运料巷坡底沉淀分离系统分离、外运能力不足,泵窝淤满,24小时就将东二采区水仓淤满,导致排水系统瘫痪,最终停止回采作业,被动进行治水工作。通过源头堵、疏、排水结合后路水煤沉淀、分离系统实现水煤分离外运,使工作面能够安全高效的进行回采作业,还能避免煤炭资源浪费。

厚硬顶板刀把形采空区下综放工作面冲击地压机制研究

不规则的开采空间结构可增大煤矿冲击地压危险,研究多煤层复杂开采空间结构下工作面冲击机制对煤炭资源安全采出具有重要意义。综合采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究了某矿井W1123综放工作面的动静载分布特征,分析了冲击显现机制,提出了针对性的防冲措施并进行现场应用。结果表明,上覆刀把形采空区和厚硬顶板综合作用下W1123工作面动静载分布具有区域性特征,当工作面仅受到刀把形采空区的“刀柄”作用或同时受“刀柄”和“刀身”作用时,工作面中下部和区段煤柱静载集中、动载扰动剧烈,工作面回风巷围岩也存在动静载集中,且距离刀把形采空边界越近则围岩动静载越高;仅受“刀身”作用时,工作面回风巷围岩静载集中受动载扰动。工作面静载集中区和动载扰动区重合,动静载叠加造成冲击显现。依据刀把形采空区结构特征,W1123工作面回采期间冲击类型依次为强动载型、高静载强动载型、高静载型。数值模拟和现场监测揭示的冲击危险区与理论分析结果一致。针对W1123工作面静动载分布特征,优化设计了冲击地压防治措施,增大了厚硬顶板处理高度和破碎程度、增加了工作面运输巷煤体爆破和煤柱切顶以降低顶板和煤体应力和能量集中;优化措施实施后,工作面微震事件日均能量总体下降54%,大能量事件大幅减少,冲击地压危险显著降低。该研究结果可为相似条件矿井的冲击地压防治提供借鉴。

马兰矿18504综放工作面顶板水防治技术研究

含水层对煤矿安全生产造成了严重威胁,为做好顶板水防治以实现安全回采。以马兰矿18504综放工作面为工程背景,由于顶板含水丰富,回采期间矿井最大涌水量达到900m3/h以上,威胁矿井安全回采,为防治水害,制定了综合物探探测、疏排和底板注浆改造等综合防治水技术方案,现场实践取得良好效果,有效地降低工作面水害的威胁程度,确保了工作面回采后的安全生产。

五家沟煤矿综放工作面智能化升级改造探索与实践

随着网络及智能化的高速发展,国家大力推广煤矿开采智能化建设。通过对五家沟煤矿综放工作面设备的智能化改造、安装、运转调试,针对在运转过程中发现的问题,分析总结出可行的解决方案与措施,为推动煤矿的智能化开采工作面建设提供了可靠的依据。

煤矿大倾角综放工作面采煤参数及采煤工艺优化分析

以A煤矿26514工作面为例,介绍了一种基于有限元分析的煤矿大倾角综放工作面采煤参数及采煤工艺优化方法。该方法根据煤矿大倾角综放工作面参数构建相应的有限元模型,通过有限元模型的分析寻找现有工作面采煤参数与采煤工艺的缺陷,进而以此为基础制定工作面采煤参数与采煤工艺优化方案。研究对大倾角综放工作面的开采具有重要意义。

厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度及巷道支护研究

为解决常村煤矿轨道顺槽护巷煤柱宽度不合理、支护效果差的问题,通过数值模拟、矿压监测、理论分析等手段,研究最优煤柱留设宽度及支护方案,并进行工业性应用试验。结果表明:宽度大于30 m煤柱内存在稳定的弹性区,合理煤柱宽度为30 m,矿压监测结果表明,优化后的煤柱尺寸和支护方案可保证2106轨道顺槽围岩稳定,满足了工作面安全回采的需要。

复合煤层综放工作面瓦斯涌出分析及精准瓦斯治理技术

综放工作面由于开采强度大、回采率低,导致在回采过程易出现回风隅角瓦斯异常,受顶板来压影响,其回风隅角瓦斯比较难控制。为了解决复合煤层综放工作面开采过程回风隅角异常问题,首先,对复合煤层综放工作面进行瓦斯涌出量预测,结合现场实际瓦斯涌出情况,分析工作面的瓦斯涌出规律和来源,分析了工作面回风和回风隅角瓦斯涌出的主要影响因素,最后结合工作面煤层、瓦斯赋存情况,制定了精准的瓦斯综合防治技术措施。研究表明,某低瓦斯矿井复合煤层综放工作面瓦斯涌出主要来源于本煤层,其采空区、邻近层瓦斯涌出及顶板周期来压是影响回风隅角瓦斯异常的主要因素。根据瓦斯涌出来源及影响因素分析,最终采取工作面合理配风、采空区进回风隅角封堵、采空区埋管+插管抽采、顶板走向钻孔抽采及局部高瓦斯赋存区域的本煤层顺层钻孔抽采等综合治理技术措施实施精准治理后,回风瓦斯浓度最大值控制在0.5%以下,回风隅角瓦斯浓度控制在0.4%以下,实现了复合煤层综放工作面安全回采。

综采放顶煤工作面风巷深孔预裂爆破切顶卸压技术应用分析

一、工程概况芦岭煤矿是淮北矿业集团下属生产矿井,目前回采的Ⅱ888综放工作面处于二水平Ⅱ88采区,位于Ⅱ88采区西翼,西为芦岭与朱仙庄井田边界保护煤柱线,北部为Ⅲ842工作面(未准备),东为F14断层保护煤柱线,南为Ⅱ886-1工作面采空区。地面标高为22.6~23.6米,工作面标高为-537.0~-451.2米,煤层厚3.3~15.2米,平均为9.8米。

南阳煤业综放工作面坚硬顶板控制技术研究

针对南阳煤业3#煤层顶板岩层厚度大、硬度大不易垮落的问题,提出在开切眼和回采巷道同时布置爆破孔,对顶板岩层进行爆破弱化处理。采用理论分析、数值模拟的方法确定了爆破方案及爆破孔参数,并且在南阳煤业3203综放工作面进行了现场试验。结果发现,对顶板进行爆破弱化处理后,顶板岩层垮落效果良好,顶煤冒放性明显提升,顶煤回收率可达86%。

支架回撤梁在综放工作面回撤中的应用

为了加快回撤速度、减轻工人劳动强度,降低绞车使用过程中可能存在的安全隐患,唐阳煤矿在2311工作面撤面过程中,摒弃了传统使用绞车前移掩护架的方式,使用了支架回撤梁前移支架,介绍了支架回撤过程,加快了回撤速度,降低了安全隐患。

2325综放工作面安全高效回采技术研究

针对晋能控股装备制造集团赵庄二号井2325综放工作面工程地质概况复杂,2325综放工作面回采效率低的现状,基于2325综放工作面工程地质概况,分析了影响2325综放工作面高效回采的主要因素,提出了可采用全部垮落、后退式综合机械化放顶煤采煤方法来开采该工作面的策略,介绍了具体的巷道布置情况及采煤工艺,总结出一些安全高效回采技术措施,以供2325综放工作面安全高效回采参考。

综放工作面小煤柱沿空掘巷煤柱尺寸留设研究

为合理留设综放工作面沿空掘巷煤柱,以山西某矿E4102-1工作面运输顺槽煤柱留设工程概况为例,通过进行调研分析与进行数值模拟分析,并结合工业性试验,得出窄煤柱沿空掘巷技术目前已相对较成熟,可把煤柱尺寸留设为5 m至8 m之间;通过对几种煤柱尺寸下的巷道围岩破坏状况进行数值模拟分析,得出该工作面巷道留设5 m宽的煤柱时,该巷道矿压不会出现明显显现,巷道变形量相对较小,巷道顶板也相对较稳定,能很好的满足矿井安全生产需求,更好地保障矿井安全生产。

超长综放工作面超前支承压力显现规律研究

为掌握综放工作面矿山压力显现规律,采用数值模拟计算的方法建立综放工作面物理力学模型进行分析。结果表明,工作面支架所受载荷主要是顶煤和基本顶变形运动产生的变形压力,故提高支架的初撑力和工作阻力对改善工作面顶板的结构状态、维护下位顶煤的稳定性有积极作用。工作面前方支承压力约呈抛物线分布,峰值位于煤壁前方4~8 m处,峰值点应力集中系数为1.3~1.7。