急倾斜中厚煤层单一巷道放顶煤采煤方法研究与应用

为解决某矿急倾斜中厚煤层倾角及厚度变化大的开采问题,提出了“急倾斜中厚煤层单一巷道放顶煤采煤方法”。该采煤方法是沿急倾斜煤层倾斜方向划分为若干区段,每个区段沿急倾斜煤层走向仅布置1条巷道。此巷道服务于1个采煤区段,担负工作面通风、运输和行人等任务。对单一巷道放顶煤采煤方法的巷道布置、综放工艺和沿空留巷方法进行了探讨。实践表明,该采煤方法使采煤工作面形成全负压通风,避免了巷道与采空区窜风,杜绝了采空区瓦斯积聚和遗煤自燃,实现了采煤机械化,提高了急倾斜中厚煤层的开采效率和煤炭回收率。单一巷道放顶煤采煤法为类似急倾斜煤层安全、高效开采提供了技术支撑。

深部中厚煤层动压巷道顶板预制裂缝卸压护巷应用研究

针对深部中厚煤层动压对巷道造成的破坏问题,以枣泉煤矿130203工作面运输巷为研究对象,进行了深部中厚煤层动压巷道预制裂缝卸压护巷控制技术的研究。首先通过现场调查,分析了2号煤层工作面运输巷变形破坏特征及其原因,包括地质条件、采煤方法、巷道断面形状、支护方式等因素。在此基础上,对顶板人工预制裂缝卸压的作用进行了理论分析,探讨了裂缝深度、裂缝间距、裂缝方向等因素对卸压效果的影响。通过理论计算,得出了顶板人工预制裂缝卸压的合理参数,提出了“巷道侧人工预制裂缝”的卸压护巷技术,并基于该技术进行了设计与实践。实践结果表明,通过在巷道侧施工人工裂缝,有效地释放了围岩压力,提高了巷道的稳定性。

中厚煤层坚硬顶板切顶留巷关键技术参数研究及应用

为确定中厚煤层坚硬顶板条件下切顶留巷关键技术参数,以安徽宿州界沟煤矿1026工作面运输巷道为工程背景,建立了坚硬顶板切顶留巷力学模型,采用理论分析、数值模拟及现场试验等方法,明确了切顶高度、角度与钻孔间距对切顶效果的影响规律,确定了1026工作面运输巷道合理切顶留巷关键技术参数:切顶高度10 m、切顶角度0°以及钻孔间距0.5 m。现场实测结果显示,1026工作面运输巷道留巷段累计顶板下沉量170~250 mm,采空区侧与实体煤侧液压支架滞后工作面180~200 m压力值稳定,锚索锚固有力,切顶留巷效果良好。研究成果可为相似工程地质条件矿井切顶留巷关键技术参数确定提供有益参考。

深井中厚煤层顶板分区切顶留巷技术研究

针对山东矿区深部冲击性矿井留设煤柱带来的矿压显现严重、煤柱资源浪费、掘巷与支护成本费用较高等问题,以郭屯煤矿4306工作面为工程背景,对工作面轨道顺槽进行切顶卸压沿空留巷。依据工作面中厚煤层情况,将轨道顺槽切顶留巷顶板划分为3段,Ⅰ段为0~300 m,Ⅱ段为300~473 m,Ⅲ段为473~778 m;对切缝参数进行了设计,并通过矿压监测和围岩变形监测分析了留巷效果。研究结果表明:根据顶板分区,合理的切缝钻孔深度是Ⅰ段为8.5 m,Ⅱ段为7 m,Ⅲ段为8.5 m,切缝孔距巷道帮100 mm,与铅垂线夹角为15°,孔间距500 mm;切顶留巷支架平均压力和最大压力显著降低,与小煤柱沿空掘巷相比可节省300多万元,具有较好的经济效益。为类似深部冲击性矿井开展切顶卸压沿空留巷技术提供了一定的参考。

中厚煤层综采工作面产尘扩散规律及治理技术研究

针对中厚煤层综采工作面采煤机截煤、液压支架降柱移架产尘污染严重的问题,以青龙寺煤矿5-20109综采工作面为研究对象,采用数值模拟的方法研究了两大尘源共同作用时呼吸性粉尘的扩散规律,并结合现场实测对人员作业区域的粉尘进行了溯源分析,提出了一种滚筒喷雾密闭+跟踪喷雾隔离+机载喷雾引射除尘+支架喷雾侧吸净化的综合治理措施。现场应用结果表明,采煤机司机及采煤机下风侧10 m处的呼吸性粉尘浓度降尘效率可达到91.12%以上,液压支架降柱移架下风侧5 m处和回风巷端头15 m处的呼吸性粉尘浓度降尘效率可分别达到85.75%和90.63%,综采工作面的作业环境得到了明显改善。

110工法在中厚煤层开采中的应用研究

煤矿开采过程中经常会遇到中厚煤层,在进行中厚煤层开采作业时,要合理应用110工法开展作业。下面以110工法概述为切入点,阐述了110工法优势,最终依据工程实例,针对110工法的应用进行了深入探讨。

万峰煤矿高瓦斯工作面瓦斯综合治理技术研究

为保障万峰煤矿1117高瓦斯工作面的安全顺利生产,依据工作面瓦斯基础参数及生产条件对瓦斯涌出量进行预测,预测其开采期间瓦斯涌出量约为11.94 m^(3)/min,并根据相关规定进行瓦斯抽采,分别设计针对本煤层瓦斯、采空区瓦斯、邻近瓦斯的抽采措施,预计瓦斯抽采率可达到64.2%,满足了《煤矿瓦斯抽放基本指标》中高于50%的要求,确保了工作面安全推进。

缓倾斜中厚煤层切顶卸压沿空留巷支护应用

以文家坝一矿110606运输巷沿空留巷为工程背景,采用经验公式计算、数值模拟、工程实践、矿压监测等方法,进行沿空留巷预裂爆破切顶卸压,巷内补强支护方案的设计及应用研究。通过理论分析得到预裂切顶钻孔垂高为7.7 m,孔深为8.0 m时,冒落矸石可将采空区充满,设计详细的巷内补强及采空侧挡矸支护方案。运用FLAC^(3D)数值模拟,研究围岩变形与顶板岩层离层量,结果表明,切顶及巷内补强支护方案可行。工程应用期间进行综合矿压监测,留巷围岩变形量在较低水平,巷道围岩整体稳定,锚索承载能力仍有较大富余,可实现沿空巷道的长期安全稳定,取得较好留巷效果。

顺层钻孔抽采方式在高瓦斯中厚煤层工作面瓦斯治理中的应用研究

针对高瓦斯中厚煤层工作面瓦斯涌出大、控制困难的问题,对常用的抽采方式进行比较,选择了适用性最佳的顺层钻孔抽采方式。在分析钻孔布置、封孔深度、抽采负压和抽采时间等影响抽采效果的各种因素的基础上,对高瓦斯中厚煤层工作面抽采进行设计,并优化瓦斯抽放参数。实践应用表明:顺层钻孔抽采方式在3102工作面的抽放效率高达62.71%,极大地降低了高瓦斯中厚煤层的安全隐患,对控制瓦斯灾害具有重要意义。

黄陵矿业1009工作面切顶成巷无煤柱开采技术研究

黄陵矿业主采的2~#煤层厚度大,按照原设计需留设25 m的区段保护煤柱,浪费了大量煤炭资源。为提高资源回收率,提出采用预裂切顶的方式实现无煤柱开采。综合采用理论分析、数值模拟及工程类比的方法,设计了合理的预裂爆破参数,并在黄陵矿业1009工作面进行了现场试验。试验结果显示:当预裂切顶高度为16 m,与竖直方向夹角为15°时,工作面回采后采空区顶板岩层在滞后工作面5~10 m,即可垮落充填采空区,在工字钢及金属网的侧向约束作用下形成沿空巷道的新巷帮。通过对沿空巷道围岩进行现场监测,发现在滞后工作面160 m后巷道围岩基本趋于稳定状态,其中顶底板移近量最大值为159.7 mm,两帮移近量最大值为98.6 mm,可以满足下一工作面的使用要求。

中厚偏薄复杂煤层高效开采采煤机研制

针对中厚偏薄复杂煤层高效开采的迫切需求,分析了国、内外同类采煤机的现状,确定了采煤机总体结构形式及主要技术参数,研制了适应最低采高1.7 m中厚偏薄复杂煤层高效开采的MG650/1590-WD2型采煤机,并介绍了采煤机摇臂壳体、紧凑型行走系统、集中加油与集中注脂系统等关键技术以及采煤机现场应用情况。工业性试验结果表明,该采煤机整体运行稳定,实现了安全高效开采,为中厚偏薄复杂煤层矿井建设提供了重要的技术保障。

切顶成巷技术在煤矿开采中的价值分析

本研究针对黑龙江鸡西矿业集团有限责任公司下属煤矿面临的采掘接替紧张与回采率低下两大难题,运用价值工程的七个逻辑程序,进行了深入分析与解决方案设计。通过现场勘探与数据整理,本研究确认切顶自成巷技术为有效解决方案,该技术旨在优化采掘布局,提升安全性和经济效益。在严格遵循价值工程逻辑程序的基础上,提出了包含“切、补、护、支”四个环节的改进方案,并通过矿压监测确保技术功能满足实际需求。经过成本与价值分析,确定该方案具有显著的经济效益和安全效益。据预测,实施切顶自成巷技术后,矿井将实现采掘接替的有效缓解,回采率显著提升,并有望为矿井带来约6761万元的额外收益。研究不仅为鸡西矿业集团解决了实际问题,也为类似条件的煤矿提供了可行的技术路径与参考。未来,将继续关注技术应用效果,不断优化完善,推动矿业安全与效益的双提升。

中厚煤层MG900/2400-WD采煤机摇臂壳体力学分析

为进一步探究采煤机摇臂的可能优化路径,从摇臂壳体优化设计的角度着手,以面向中厚煤层开采的MG900/2400-WD型采煤机作为研究对象展开研究。首先结合实际需要,明确该摇臂壳体的设计要求,并从材料、热处理工艺与铸造方面进行摇臂壳体的初步设计;而后基于铸造完成的模型,应用ANSYS有限元分析工具分析该摇臂壳体的力学性能。结果显示,该摇臂壳体在应力和应变2个方面的指标上均符合预期要求,证明本次设计工作取得了初步成功,该摇臂壳体也具有潜在的应用价值。

中厚煤层综采工作面切顶卸压沿空留巷应用研究

针对杜儿坪煤矿中厚煤层综采工作面回采率低、掘进成本高、采掘接续紧张等相关问题,以62709工作面回采巷道为工程背景,结合理论分析和现场工业试验,采用爆破切顶卸压和沿空留巷技术,通过中厚煤层综采工作面切顶卸压控制技术的关键参数优化,确定“切顶卸压+恒阻大变形锚索联合支护”协同控制方案。切顶高度为8 m、切顶角度为15°的情况下,具有最佳的切顶卸压效果。现场试验结果表明,在回采过程中,巷道爆破切顶段顶板动量较未切顶段下降约40%,巷道两侧变形量较未切顶段下降约50%。该技术对提高煤炭的回收利用率,缓解生产接续紧张的压力,推动煤炭企业可持续发展有重要作用。

中厚煤层综采面沿空留巷围岩稳定性控制技术

为提高沿空留设巷道围岩整体稳定性,以隰东煤业2203综采工作面胶带顺槽为研究对象,采用FLAC^(3D)数值模拟、巷道表面位移观测手段对原支护参数的实际应用效果进行了模拟与分析,确定了支护参数优化重点,在此基础上,对原支护方案进行优化并对留巷侧围岩实施支护加固方案,实践表明,该技术方案能够有效降低围岩变形量,提高留设巷道围岩稳定性,实施效果良好。

中厚煤层千万吨级超长工作面矿压显现与覆岩活动规律研究

为探究综采工作面长度显著加长后工作面矿压显现和顶板活动的新特点,以国内首个中厚煤层千万吨级450 m超长工作面为工程背景,基于支架压力和微震实时监测手段,全面分析了超长工作面支架阻力分布、增阻特性和覆岩破断微震能量分布特征。研究结果表明:综采工作面长度由300 m加长为450 m后,支架阻力沿倾向分布特征由单峰状转变为双峰状,工作面支架支护强度平均增大约7%,工作面加长后,工作面矿压显现强度整体增强;超长工作面来压期间支架增阻形式主要为“对数-指数”复合函数型增阻,呈现先快、中缓、最后短时急速增阻的特点,超长工作面大截深开采是造成采煤循环末期支架快速增阻的主要诱因,在顶板状态不稳的情况下,应适当减小采煤机截深并提高支护质量;工作面覆岩破断微震事件的发生能量小、频次低,主要活跃在工作面后方40 m至前方80 m范围,微震事件分布特征表明超长工作面顶板垮落及时,无长距离悬顶现象,不易造成强动载事件,在垂直方向微震事件主要分布在垂高25m以下顶板,厚度17.82 m的细粒砂岩基本顶是造成工作面矿压显现的主导岩层,高位岩层破断对工作面矿压显现影响较小。

急倾斜中厚煤层伪俯斜采场覆岩运移规律研究

急倾斜煤层由于在倾角-重力场效应的影响下,采场覆岩运移及应力分布均较水平煤层更加复杂,且采场围岩的稳定性控制难度较大。以逢春煤矿N2821工作面为工程背景,综合采用物理相似模拟实验、数值模拟和理论分析方法,研究了急倾斜中厚煤层顶板垮落充填、应力演化特征及覆岩运移规律。结果表明,急倾斜中厚煤层伪俯斜采场顶板破断呈明显的时序性特征,顶板呈非对称破断,且垮落轮廓呈空间梯阶状“残垣”形状。采场围岩应力在空间上形成非对称“壳体”,顶底板应力释放区域呈拱形,工作面两端出现应力集中,随着采场持续推进及垮落顶板的逐渐充填,倾斜下部顶板会再次出现应力集中,同时“壳体”下拱脚位置会随着充填体的增多而逐渐上移,但整体形状在不断演化后最终趋于稳定。

浅埋大断面半煤岩巷道锚网索梁联合支护技术

针对中厚煤层大断面半煤岩巷道围岩破碎严重、易发生冒顶片帮事故的问题,以杨家村煤矿5-1_上煤层工作面顺槽为工程背景,采用工程类比、FLAC3D数值模拟及工业性应用等技术手段,开展了浅埋中厚煤层大断面半煤岩巷道围岩稳定性控制技术研究及应用效果评价。采用围岩松动圈钻孔成像仪对顺槽不同深度处围岩的破裂形态进行了探测,围岩破裂区范围为0~1.8 m,属于中大松动圈范围。采用CMW3.7矿用本安型锚杆无损检测仪开展了锚杆受力无损快速检测,锚杆轴力为设计锚固力的60.47%~88.71%,锚杆受力适中。矿压监测结果表明,锚网索梁支护结构有效地控制了大断面半煤岩巷道的变形,顺槽顶板下沉量为63~76 mm、两帮移近量为41~59 mm,可满足安全使用的要求。

中厚煤层综采面切顶沿空留巷围岩控制技术研究

采掘接替紧张是制约煤矿高质高效开采的重要问题之一,同时,巷道围岩变形控制难度随着煤矿开采深度的增加而不断提升。将九里山矿东二工作面作为研究对象,通过采用理论分析、现场试验等方式,重点分析了沿空留巷情况下上覆岩层运动变形情况,并结合工作面地质条件,提出了围岩控制技术要点。通过研究得到,在对东二工作面巷道进行沿空留巷时,可采用顶板补强支护、挡矸防护、滞后支护、采空区侧强制切顶卸压等方式,对巷道围岩进行强化控制。从现场实践来看,采取复合型稳定控制措施后,顶板最大下沉量和底板最大鼓起量均在100 mm左右,实体煤帮的最大移近量在130 mm左右,采空区侧煤帮的最大移近量在100 mm左右。巷道变形量均处于合理范围内,取得了较好的留巷效果,对类似情况下选择应用沿空留巷技术有一定的借鉴意义。

中厚煤层高瓦斯采煤工作面综合瓦斯治理技术应用

为解决沙曲二号煤矿4303中厚煤层高瓦斯采煤工作面瓦斯浓度较高的问题,应用了综合瓦斯治理技术,包括通过裂隙带抽采采空区瓦斯、通过预埋管路抽采采空区瓦斯、通过封闭处理隔离采空区瓦斯等。该工作面应用综合瓦斯治理技术后,上隅角瓦斯浓度基本稳定在0.35%,取得了理想的瓦斯治理效果,满足了采煤工作面安全生产的要求。