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。

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。

复杂特厚煤层重复开采条件下上覆岩层变形数值模拟分析

针对采矿工程所处地质环境往往具有较强的非均质特性和复杂性,难以对复杂特厚煤层重复开采条件下上覆岩层的变形特征进行明确解释的问题,以抚顺矿业集团老虎台矿井田东部原生煤体区域为实例,采用MIDAS&FLAC3D数值模拟方法,研究复杂特厚煤层重复开采条件下上覆岩层的变形和破坏规律。研究结果表明,复杂特厚煤层重复开采条件下,工作面回采形成垮落带与裂隙带等破坏范围将受到断层、岩层分界面等结构的制约,在临近断层的断层面和2种不同岩性分界面处产生离层结构,研究成果为该矿及相近条件矿井的防水及顶板维护工作提供了现实依据。

汪家寨矿C409复杂难采厚煤层开采方法选择及建议

针对汪家寨矿C409复杂难采厚煤层合理开采方法选择进行了研究。首先,为进一步增加开采方法选择的直观性,就三种厚煤层开采方法一般适用条件及选择原则以表格形式进行了总结;其次,具体分析了C409复杂难采厚煤层开采需着重考虑的不利因素。在此基础上,进行了C409厚煤层开采方法选择对比分析和适应性综合评价。结果表明,在现有开采技术条件下,C409厚煤层采用放顶煤开采较合理,这与矿井目前实际采用的开采方法是一致的。最后,针对C409复杂难采厚煤层放顶煤开采可能遇到的问题,给出了具体建议,以指导其安全高效开采。

基于AE的深部复变环境下急斜特厚煤层开采动力失稳分析

华亭煤矿5#煤是赋存在深部的急斜特厚煤层,其开采扰动极其频繁,最大主应力与最小主应力相差较大,开采过程中频繁出现动力失稳并诱致衍生灾害.基于声发射的煤岩动力失稳行为实验与现场相关测试的比较,综合分析了复杂变化环境下煤岩在不同的动态拉伸比能、压缩变形阻力和剪切应力作用下的失稳声发射能率和总事件等定量规律.

TVLF探水雷达技术在复杂巨厚煤层探测中的应用

为探究复杂巨厚煤层覆岩破坏规律,以抚顺矿区老虎台矿55002工作面所在区域为试验对象,采用TVLF煤矿探水雷达,分别对55002工作面未开采区域与55002工作面已开采区域进行探测,确定55002工作面开采前后覆岩结构变化特征;采用微震监测方法对探测结果进行了验证.结果表明：TVLF探水雷达探测的55002工作面覆岩破坏高度为240 m,这一高度也是此区域油母页岩和绿色页岩的分界面.微震探测的55002工作面回采前6个月覆岩破坏高度为100 m,回采过程中覆岩破坏高度在100~250 m,回采结束后6个月覆岩破坏高度为250 m.探水雷达与微震监测结果一致.确定了覆岩演化过程及其基本特征,确定了55002工作面覆岩和结构变化的主要影响因素,建立了老虎台矿复杂巨厚煤层覆岩破坏高度与55002工作面采高之间的关系,为老虎台矿及类似条件矿井水害的预测及防治工作提供了参考.

急倾斜特厚煤层复杂结构条件冲击地压防治研究

乌东煤矿南采区水平分段开采急倾斜特厚煤层过程中频繁发生冲击地压显现,地震CT探测表明,上覆遗留煤柱形成的复杂结构是造成应力集中乃至冲击显现的主要原因。为此,针对该区域采用了煤体注水和煤体卸压爆破两种冲击地压防治措施,并采用地震CT探测对防治效果进行了评价。评价结果表明:煤体注水与煤体卸压爆破有效降低了煤体内的应力集中,降低了冲击危险性,保证了工作面的正常安全回采。

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。

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。

基于褶积模型的复杂地质下的煤层厚度预测技术

传统预测方法在煤层分级设置约束钻孔数过少时,在较为复杂的地质煤层中无法进行精细勘查,对煤层厚度的预测精度较低,不能保证煤炭资源的可靠开采。褶积模型能够利用反演方法进行脉冲和地质推进预测,在抗噪声和分辨能力上均有一定优势。在划分复杂地质下煤层厚度主控因素的基础上,基于褶积模型反演地质推断地层反射系数,设置线性堆叠网络层结构,来预测煤层厚度,完成基于褶积模型的复杂地质下煤层厚度预测技术设计。以某省三煤层矿区为测试对象,选择回归参数和神经网络两组传统方法,与基于褶积模型预测方法进行对比,预测8组井口坐标下的煤层厚度。结果表明,基于褶积模型预测方法的预测结果与实际数据较为一致,绝对误差小于0.02,而两组传统方法的绝对误差值均大于1.10,说明本方法的预测精度更高,具有实际应用效果。

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。

黄陵二号煤矿综采工作面瓦斯灾害防治技术

根据黄陵二号煤矿的复杂地质条件,从工作面布置、灾害治理等方面进行了分析,对瓦斯治理技术和瓦斯抽放方法方面进行了论述,对瓦斯治理技术采用的本煤层预抽、边采边抽、高位裂隙抽放、上隅角埋管抽放等方法做了介绍。

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。

复杂厚煤层大采高开采适应性分析

针对阳煤一矿81304工作面大采高开采适应性问题,采用理论分析、数值模拟、现场实测等研究方法,从煤层厚度与夹矸厚度、煤层强度与片帮影响、煤层及顶板裂隙发育程度、工作面倾角与俯仰角、地质构造数量与尺寸及影响等方面进行了分析,认为81304工作面采用大采高开采风险性较大;通过对综放开采与大采高开采工作面安装回撤时间、回收率、设备投入等技术经济指标对比分析,认为81304工作面采用综放开采更具优势。根据煤壁高度与片帮面积的关系,确定割煤高度不高于4.0 m。

特厚煤层大采高综放设备的研发

介绍世界首套特厚煤层(<20 m)、大采高(3.5～5 m)综放设备的研制过程、遇到的技术问题和解决方法。

EH-4在复杂巨厚煤层覆岩破坏范围确定中的应用

为了确定老虎台矿复杂巨厚煤层不同开采阶段,导水裂隙带及离层空间等覆岩破坏范围及其演化规律,以63005工作面所在区域为研究对象,采用EH-4大地电磁法,对研究区域水砂充填开采阶段和综采放顶煤开采阶段覆岩破坏高度分别进行探测,确定了覆岩破坏高度与采出厚度间的关系;分别采用理论计算和数值模拟方法对探测结果进行了验证.研究结果表明,63005工作面开采前,即水砂充填开采阶段,三分层顶板岩层破坏高度范围为120-170m;工作面开采后,即综采放顶煤开采阶段,相同区域破坏高度达到150-220m;无论在水砂充填开采阶段还是综采放顶煤开采阶段,老虎台矿复杂巨厚煤层覆岩破坏平均高度为等效采厚的7.4倍;63005工作面开采过后,F18断层的上下盘之间出现了离层结构.

复杂厚煤层回采工作面采煤方法研究

针对阳煤二矿81201工作面在复杂厚煤层条件下采煤方法的合理选择问题,分析了地质构造、顶板条件、煤层强度、倾角以及煤层和夹矸厚度等煤层地质因素对采煤方法选择的影响,认为阳煤二矿81201工作面陷落柱构造发育,顶板破碎,煤层松软,不利于大采高综采的应用;通过煤层开采条件以及经济、安全性综合分析,认为大采高综放开采具有明显优越性;通过综放开采不同割煤高度下煤壁稳定性及顶煤冒放性的数值模拟分析,得出81201综放工作面割煤高度应不高于4.0m,并考虑夹矸厚度及发育层位影响,最终取工作面合理割煤高度为3.8m。