急倾斜巨厚煤层复杂空间结构区微震时空演化规律及诱冲机理

煤矿冲击地压灾害的发生与空间结构密切相关,尤其在复杂空间结构区灾害发生更频繁。掌握煤层开采复杂空间结构区煤岩灾变规律并揭示其发生机制对于冲击地压防控具有重要意义。以乌东煤矿为研究背景,采用数值模拟、微震监测、理论分析等方法,研究了岩柱应力异常尺寸效应,分析了复杂空间结构区微震时空演化规律,揭示了复杂空间结构下冲击地压发生机理,评估了煤层开采不同区域的冲击危险性。研究结果表明:①急倾斜岩柱厚度更窄、出露高度更大其撬动效应更强,岩厚变异应力异常形成5个分区。②岩柱厚度更窄区域微震频次更多,能量更高,时空活动度更强,离散性更高。高应力区、应力梯度区、应力平稳区依次呈现“低频次-高能量”、“高频次-高能量”、“低频次-低能量”的微震响应特征。③特殊空间结构区域微震事件簇集且能级增大,时空活动度及离散性陡增,尤其在结构边缘该特征更明显,能量积聚及释放速率增大,冲击地压发生的概率及强度更高。位于岩柱更窄区域的特殊空间结构内微震活动更剧烈。④岩柱厚度越窄(煤柱高度越大)则岩柱向深的弯矩及能量增长速率越快,冲击危险性更高。依据结构面强度效应推断出断裂带发生滑移错动,是能量积聚与释放的优势区域。揭示冲击地压发生机理为高静载及低临界载荷共同作用,基于应力集中特征评估煤层开采不同区域的冲击危险性。

复杂地质条件下厚煤层的智能化采煤关键技术探索与实践

针对煤炭智能化开采方面存在的自动化生产效率不高、装备工艺相对落后、人员安全保障手段不足、科技创新成果转化效率不高等问题,以国能神东煤炭集团有限责任公司石圪台煤矿为例,将智能化开采作为核心,推进煤矿产业转型升级。项目整合了矿压分析预警、采煤机自主割煤等新工艺技术,升级装备如智能搬运机器人,并引入AI技术如步态识别提高安全性。以石圪台煤矿31309工作面为试点,建成灾害智能管控系统,全面提升了生产效率和安全保障水平,并创造了良好的经济效益、安全效益和社会效益,为智能采煤工作面提供良好的思路和技术支持。

复杂赋存条件近水平煤层下保护层保护效果分析

通过数值模拟与现场考察对顾桥煤矿进行下保护层保护效果验证。顾桥煤矿下保护层11-2煤层开采,配合13-1底抽巷卸压抽采瓦斯,若瓦斯抽采率达到60%以上,则在保护层工作面被保护范围内被保护煤层膨胀变形率增大到5‰以上;煤层残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、计算瓦斯压力、煤样坚固性系数、瓦斯放散指数及综合指标均不超标,消除了被保护区域13-1煤层的突出危险性,实现垂直保护。且由数值模拟可得被保护煤层受采动影响范围:切眼位置的采动影响线扩展到外侧50 m,工作面位置的采动影响线扩展到外侧100 m。

淮北矿区大采高综采放顶煤开采技术

针对淮北矿区近距离煤层,煤层极软、构造复杂、近距离煤层的夹层不稳定、煤层厚且不稳定的条件,根据围岩控制理论,研制了ZF6800/19/38型放顶煤液压支架。工业试验期间,工作面过落差2～8m的断层3条,大幅度提高煤层开采效益,实现了安全高效开采。

复杂地质条件极薄煤层下向测压技术

分析了复杂地质条件下的极薄煤层下向钻孔测压的难点,并对传统的封孔测压方法进行了选择和优化,在此基础上提出了双液浆直接固定孔口管-高压注浆-MⅡ型瓦斯压力测定仪三步走测压技术,并运用在梁北煤矿井筒揭煤测压工作,取得了良好的效果。

复杂地质条件长距离大断面石门揭煤技术

在复杂地质条件下,针对缓倾斜厚煤层大断面石门揭煤距离长的特点,依据煤与瓦斯突出的综合假说和流变机理,准确探明煤层及瓦斯赋存情况,采用帮钻孔抽放截流;利用预抽和超前钻孔加大安全屏障,消除煤与瓦斯突出危险性和巷道周边集中应力;浅进浅掘方式揭穿煤,加强安全防护,采用前探支架配合注浆加固有效地防止悬煤垮落等系列措施,安全效果显著。

密集水力冲孔增透抽采瓦斯试验研究

高瓦斯含量低透气性突出煤层高效抽采瓦斯是复杂地质条件下工作面瓦斯治理的主要难题。为增加该类煤层透气性,依据瓦斯流量法测试水力冲孔影响半径的结果,利用煤层底板巷布置穿层密集钻孔,对工作面进行水力冲孔强化增透,达到高效预抽煤层瓦斯的目的。研究结果表明:水力冲孔在煤体中形成的孔洞促使钻孔周围煤体持续膨胀变形,约在1.8倍孔洞直径范围内煤体的地应力下降,煤体受压程度降低,煤体透气性增大;水力冲孔加速了煤体瓦斯的解吸,实现了连续18 d,平均单孔瓦斯体积分数大于52.64%的高浓度瓦斯预抽效果;预抽60 d后,煤层瓦斯含量由原始的9.09 m^(3)/t降至4.03 m^(3)/t。可见,采用密集穿层钻孔水力冲孔,提高了煤层预抽瓦斯效果,实现了低透气性突出煤层的消突,保障了工作面的安全生产。

薄煤层极复杂地质条件下长壁综采工作面的关键技术研究

当前,我国复杂地质条件下薄煤层走向长壁综采工作面长度不足200m,严重制约了综采技术和效率的提高。无法选用更长工作面,是因为极复杂地质条件下薄煤层长壁综采工作面所面临的难题难以解决。

复杂地质构造区煤岩动力灾害机制与防控研究

为了防控复杂地质构造区煤岩动力灾害,以陕西彬长胡家河煤矿为工程背景,分析了复杂地质构造区工作面开采过程中的微震活动时空分布特征,研究了该条件下的煤岩动力灾害主控因素及发生机制,并提出了针对性的防控措施。结果表明:高能量微震主要发生在A3向斜轴部附近,高能量微震发生前,微震频次持续上升但能量表现为"平静"或下降趋势,可作为预测复杂地质构造区煤岩动力灾害发生的前兆信息;复杂地质构造区微震活动及动力显现的主控因素以构造应力为主导,同时受到回采扰动、多巷煤柱和采空区覆岩结构的耦合影响;工作面低速平稳推进配合超前卸压可有效防控该条件下的煤岩动力灾害。

地质条件复杂块段放顶煤工艺开采的实践

论述了在复杂地质条件地块 (如冲击地压、小断层、受下伏煤层采动影响 )采用放顶煤工艺的成功实践。为以后开采类似地质条件的块段 ,提供了可行的实践经验和有价值的参考数据。

近距离突出煤层群首采面瓦斯综合治理技术应用

针对依兰三矿极复杂地质条件下近距离突出煤层群开采时面临的瓦斯突出和回采工作面瓦斯超限、自然发火等问题,从保护层开采影响范围、开采后的残余瓦斯压力、回采面瓦斯涌出量、煤层自然发火角度分析了各煤层开采顺序,确定了首采面布置在上1煤层,从上至下依次开采较为合理。回采前确定采用千米定向钻机预抽中煤层巷道区域瓦斯+中煤层穿层钻孔预抽上1煤层条带瓦斯的区域消突方法;回采期间工作面采用高位钻孔+顺层钻孔的瓦斯治理方法,从而实现卸压抽采、条带消突预抽、实施防灭火工程等。采用以上瓦斯治理方法能够有效解决工作面瓦斯超限,达到了区域消突的目的,千米钻机长钻孔钻孔抽放浓度维持在80%以上,回风流瓦斯体积分数基本稳定在0.4%以下。

峁底煤矿老窑破坏区残煤复采工艺研究

为实现复杂条件下特厚煤层老窑破坏区残煤的安全高效复采,通过对峁底煤矿老窑开采图纸、地质勘查、现场揭露等情况综合分析,确定了复采研究区域老巷分布、老窑开采层位和采空区分布。结合复采煤层赋存条件和工作面设备配套情况,确定了工作面的长度。基于弹性核理论对区段煤柱宽度进行了计算,得出了区段煤柱的最小宽度。在大采高综采和综采放顶煤两种采煤工艺优缺点对比的基础上,确定采用综采放顶煤工艺。提出分区支护、及时主动支护、支护结构强化、经济合理性的支护原则和以锚杆支护为主、架棚支护为辅的动态支护方案。

特厚煤层复杂地质条件下工作面停采顶板支护技术

为了解决虎龙沟矿特厚煤层工作面停采期间,由于构造发育、煤岩层起伏变化,工作面顶板破碎、煤壁片帮严重、空顶面积大、易产生冒顶的问题,采用注浆加固提高了围岩整体性,并通过"锚杆+锚索+堆锚索+预应力梁+金属网+木垛"组合支护控制工作面顶板,及两顺槽顶板补强的方法,保证了工作面停采期间顶板的安全稳定,为工作面安全撤架提供了保障。

煤层稳定程度的定量评价及资源储量块段划分问题探讨

浦溪、富台下等井田地质报告中采用定性方法划分构造复杂程度与煤层稳定程度,其结果存在偏差。分析偏差致因及产生的影响,提出了定量化划分构造复杂程度与煤层稳定程度的方案。在划分资源储量块段时,根据《煤、泥炭地质勘查规范》"8.2.1"条款,提出了块段划分原则:包括直接控制范围、外连范围、外连范围划定条件,并对不同情况下如何理解和划分块段进行了探讨,同时提供了单线单孔、多线但每线单孔及巷道揭露零星不可采区段情况下的块段划分方法。

复杂地质条件下厚煤层综采工作面末采工艺及顶板支护探讨

主要以两渡煤矿39(10)08工作面为背景,通过分析该工作面停采线处的地质条件,结合工作面厚煤层开采的特点,详细介绍了该工作面末采时的施工工艺及支护参数,为具有同类地质条件的矿井末采提供一定的技术借鉴。

复杂地质条件下高突煤层群立井揭煤技术

针对渝阳煤矿水井湾回风立井揭煤面积大、地质条件复杂、透气性低、高突煤层群连续揭露的特点,采用优化抽采钻孔设计、穿层钻孔联合抽采、抽采数据监控抽采过程、水力压裂增透等联合防突措施,实现对立井揭煤区域突出危险性有效防控。同时,采用“五步法”预测揭煤对各煤层进行渐进式检验,确保井筒8层煤其中5层煤为突出煤层的安全、高效揭煤。为复杂地质条件下高突煤层群揭煤工作起到良好的示范作用。

复杂地质条件下松软煤层综采面煤壁注浆防片帮技术研究

针对某矿复杂地质条件下综采工作面易于片帮的问题,采用数值模拟方法研究了煤壁注浆对片帮的影响。结果表明:综采工作面煤壁注入马丽散以后,煤体形成了一个相对稳定的整体,片帮得到有效控制,且对上部破碎顶板有一定的保护和支撑作用,缓解了工作面回采过程中频繁冒顶的状况,缩短了顶板治理时间,同时也提高了煤质。

复杂地质条件下薄煤层不等长工作面开采技术研究

在实际生产过程中,为了有效开采煤炭资源,同时常因采煤工作面受临近采空区以及掘进过程中发现断层等地质构造的影响,最初所设计的矩形工作面不能满足生产要求。在这种情况下,不等长工作面应运而生。在推进过程中,不等长工作面会出现减架或者加架的情况,这就要求拆除或者增加工作面部分支架及相关设备,保证工作面最大限度的开采煤炭资源及正常回采,此次实践对该种工作面布置方式、综采工艺进行了探索,为后续类似条件下综采工作面开采方式选择提供了一定的借鉴。

近水平薄煤层复杂地质条件下采场顶板分类研究

通过分析研究汾西矿业集团贺西煤矿2404工作面开采的山西组4号煤层岩性力学强度参数,结合其围岩赋存地质条件及顶板垮落失稳特征,参照国家标准进行回采工作面的直接顶分类和基本顶分级工作,能为4号煤层的安全高效开采时的顶板围岩控制设计及顶板管理,提供工程决策的科学依据。

复杂地质条件下经济型综采一次采全高技术探析

不同地质条件的煤炭开采技术选择合理与否将直接影响到开采效率和产煤量。针对复杂地质条件下,应用经济型综采一次采全高技术,可以有效降低开采中的安全隐患。