8.8 m超大采高工作面巷道超前应力研究与实践

8 m以上特厚煤层超大采高综采工作面回采巷道高度超高、宽度超宽,顶板上覆岩层运移剧烈,两顺槽出口巷道顶板压力大,巷道超前支护难度比以往大采高工作面更加复杂,支护难度进一步增大。为解决超前支护难题,以国家能源集团神东上湾煤矿首个8.8 m特大采高工作面回采巷道为工程背景,对两顺槽出口顶板超前应力进行分析研究,确定超前支护长度及主要参数,并进行了工程实践,为类似地质条件特厚煤层两顺槽超前支护参数的确定提供借鉴。

8.8 m超大采高工作面支架与围岩相互作用关系

8.8 m超大采高综采工作面一次开采高度及开采强度大,采场围岩控制困难。采用立柱压力传感器、位移传感器对工作面回采期间支架工作阻力、顶板下沉量进行了全程系统监测,对工作面矿压显现规律、支架工作阻力循环曲线、顶板下沉量及割煤循环内下沉曲线进行了分析,对支架工作阻力、初撑力、支架刚度与顶板下沉关系进行了研究。研究结果表明:超大采高工作面开采具有来压区域性明显、来压急增阻、非来压恒阻、大小周期来压的宏观特征;工作面顶板下沉具有明显的时空差异性,空间上呈现工作面“两端小-中部大”的特征,时间上呈现来压期间大、非来压期间小的特点;工作面支架ΔF-T和顶板下沉ΔS-T均化循环曲线具有高度的一致性,来压期间2者均呈对数-大斜率线性复合增长,非来压期间呈现近常数或小斜率线性增长;顶板下沉与支架工作阻力呈线性对应关系,随支架工作阻力的增加而增大,安全阀开启后,顶板下沉速度明显增大,最大下沉速度为安全阀开启前的4.3倍,安全阀长时开启时顶板下沉速度由急增逐渐过渡至缓增状态,ZY26000/40/88液压支架在来压期间一定时间内可以将顶板下沉控制在一定的范围内,但并不能阻止其继续下沉;初撑力及支架刚度大小对顶板控制影响较为明显,随着初撑力的不断增大,顶板下沉及下沉速度显著降低并趋于稳定,临界点为15 MN,顶板下沉与支架刚度呈现类双曲线关系,支架刚度达到14 MPa/m以上时,支架刚度对顶板下沉的抑制作用减弱,顶板下沉趋于平稳状态。

8.8 m超大采高综采工作面支架选型应用及顶板管理研究

针对8.8 m超大采高综采工作面开采强度高、顶板活动剧烈、管理难度大的问题,基于上湾煤矿12402综采工作面的顶板管理技术,对工作面矿压规律进行预测、对工作面支架的选型以及现场顶板安全管理体系进行了阐述分析。结果表明,采用类比法预测工作面回采矿压参数和规律能够满足超大采高工作面应用所需;强制放顶、擦顶移架法、超前拉架法等常规工艺在8.8 m超大采高情况下仍然有效,施工中形成的顶板安全管理体系保障了超大采高工作面的安全高效生产。

8.8 m超大采高综采面回采巷道合理支护参数研究

神东煤炭集团上湾煤矿12401综采工作面为全国首个8.8 m超大采高综采工作面,为满足采掘、运输和通风需求,该工作面回采巷道需要相对较大的设计尺寸。为确保该综采工作面安全回采试验,采用工程类比、理论计算、数值模拟和现场监测等综合研究手段,确定了超大采高综采工作面回采巷道支护方式为“锚网索带”联合支护,并确定了关键支护参数。通过数值模拟和现场实测,结果表明围岩变形量均小于10 mm,支护效果良好,验证了回采巷道支护参数的合理性。

8.8m超大采高综采工作面防漏矸装置研究与应用

针对超大采高综采工作面在作业中可能存在的架间漏矸伤人、煤尘扬散等问题,研究了一种防漏矸装置,分别从防护位置确定、防护方式设计、制造材料选择、安装尺寸分析等方面对防漏矸装置进行设计与加工制作,并在上湾煤矿12401工作面现场应用,应用结果表明,在不影响支架正常使用的情况下,实现了导矸降尘,为员工创造了更加安全健康的作业环境。

超大采高综采工作面乳化液泵站系统

为了满足8.8 m超大采高综采工作面乳化液用液需求,针对现有乳化液泵站系统存在单台泵站流量低、传动系统可靠性不高、吸排液阀寿命短、系统响应速度慢等问题,设计了超大采高综采工作面乳化液泵站系统,单台乳化液泵站流量达1200 L/min,额定工作压力达37.5 MPa。重点介绍了滑块与连杆球形铰接运动副、四点支撑曲轴设计、超大流量吸排液阀、泵站均衡控制、系统实时快速响应等泵站系统设计的关键技术。针对现有乳化液泵结构中滑块与连杆的连接采用圆柱销的形式,存在不能自动调心、无法消除侧向力的影响、滑块容易磨损等问题,提出了全新的球形铰接形式,连杆可以在水平方向有一定的摆动,消除了传统形式的侧向力的影响;独特的多点润滑孔道设计,使得球头与铰座之间形成稳定的润滑油膜,使用寿命更长。采用4个圆柱滚子轴承支撑曲轴,稳定性强,有效降低了曲轴的挠度,曲轴的受力更加均衡,解决了轴颈圆角应力突变的难题。从结构、材料、工艺上改善了吸排液阀性能,延长了吸排液阀寿命。泵站采用均衡控制策略,保证了每台泵的运行时间基本相等,保持泵的运行寿命均衡。泵站系统采用实时快速响应技术,提高了系统的响应速度,可实时响应设备对流量、压力的需求,保证动作的及时性及准确性。实际应用结果表明,该系统结构合理、性能可靠、维修方便,满足了8.8 m超大采高综采工作面对供液系统的要求,促进了煤矿的高产高效和安全生产。

浅部综放L形工作面支架适应性研究

神华乌海路天煤矿结合矿井煤层赋存条件,采用了L形巷道布置方式,改变了一面两巷传统设计理念,这一布置方式改变了综放工作面矿压显现规律;通过对工作面液压支架的支护阻力实时观测结果,对L形综放工作面液压支架适应性进行研究分析,得出所选支架能够满足对L形综放工作面顶板控制的要求,但支架初撑力不足,应予以适当提高。

超大断面回风顺槽超前支架的研制

针对神东煤炭集团上湾煤矿8.8 m特大采高综采工作面开采地质条件和回风顺槽布置特点,研制了ZFDC81100/30.5/55D型大型迈步分体式超前支架组。应用结果表明:该支架满足特大采高工作面回风顺槽支护要求,解决了超高动压巷道顶板、煤帮的支护问题,为8.8 m特大采高工作面顺利推进提供了安全保障。

高地温超长综放工作面煤自燃防治技术

该文以某矿井2301S综采放顶煤工作面为例,揭示了高地温环境对煤自燃特性的影响,归纳了超长综放工作面煤自燃特点,确定了采空区自燃"三带"及危险区域,计算了最低安全推进度,建立了高地温超长综放工作面煤自燃防治技术体系。