综采面坚硬顶板超深孔预裂爆破远场解危控制技术

工程实践表明,顶板事故在煤矿各类事故中占首要位置,已严重制约了我国现代化矿井安全高效开采。为了实现煤矿综采面坚硬顶板的安全治理,亟需形成综采面坚硬顶板超深孔预裂爆破远场解危控制技术以有效解决因工作面大空间坚硬顶板垮落而影响安全生产的重大难题。基于此,通过自主创新和联合攻关,面向深部矿井坚硬顶板,开展了综采面坚硬顶板超深孔预裂爆破远场解危技术研究;研发了高威力三级煤矿许用水胶炸药、填塞材料等技术与装备,形成了成熟的深孔爆破工艺,突破了厚硬顶板爆破中煤矿许用炸药威力与安全度的矛盾,解决了超深孔爆破中炸药可靠起爆等技术瓶颈问题;通过构建大空间采场覆岩-支架-围岩系统力学模型,揭示了采场大小周期来压及强矿压作用机理,提出了大空间采场厚硬覆岩多层位精准定位爆破弱化控制原理和基于爆破损伤的综采工作面厚硬顶板深孔爆破参数设计方法,形成了综采工作面厚硬顶板超前深孔卸压控制技术。研究成果在全国近百个综采面进行工程应用,未发生一起顶板事故,避免了综采面厚硬顶板发生压架、形成飓风、矿震等重大安全事故的风险,保障了综采面的安全高效生产,为综采面坚硬顶板远场解危的设计提供了理论依据并为现场施工提供了指导作用。

山西五家沟煤矿深孔强制放顶爆破方案设计

本文通过对山西五家沟煤矿回采工作面工程概况和地质水文状况进行分析,应用深孔爆破强制放顶技术原理,合理设计出该矿回采工作面的深孔爆破方案,后期又设计出新型分段式装药爆破试验方法,为安全高效地完成该矿的生产任务提供了有力的技术支持。

深部矿井高温采煤工作面热源及温度场演化规律分析

深部矿井开采面临严重的热害问题,其成因复杂且防治难度大。研究高温采煤工作面热源及温度场演化规律对深部矿井热害防治具有重要意义。以平煤股份十矿为工程背景,对己_(17)-24090采煤工作面风流热力参数进行现场调研,分析了工作面热源及其对井下温升的贡献度,并进一步建立采煤工作面温度场数值模型,明确了采煤工作面温度场演化规律。研究结果显示,引起井下温升的主要热源是围岩散热和机电设备散热,散热量分别占总热源散热量的28.2%和20.6%;地表大气对己_(17)-24090采煤工作面的温度场影响不大,风流在到达工作面之前已经趋于热力学稳定状态;在同一通风时间下,距离机巷口越远,温度越高;在距离相同时,随着通风时间的增加,温度上升幅度有所减缓。研究成果可为深部矿井热害治理工作及降温工程设计提供参考和理论依据。

基于中心偏差估计和自适应间隔的人脸识别算法

损失函数的设计在深度人脸识别中至关重要.常见做法是给所有类别添加固定的间隔项,以修改类别间的决策边界,压缩类内特征间距,提高模型分离不同类别特征的能力.然而,为所有类别添加相同的间隔项可能会忽略人脸识别数据集内类别间的不一致性.为进一步提升模型效果,模型应依据类别的学习难易程度,对不同类别样本特征给予不同程度的关注.文中设计了基于类均值中心与类权重中心之间的偏差挖掘难类的方法,称之为中心偏差估计.本文提出的方法会根据中心偏差估计的程度,为不同类别自适应分配不同大小的间隔项.同时,为解决训练前期中心偏差计算不稳定问题,提出了动态变化的收敛参数,调整中心偏差估计的可信度,开展相关实验验证收敛参数的有效性.在人脸验证基准数据集中,本文提出的方法比基准方法的平均准确率提高了0.26%,达到96.62%.在2个大型人脸验证测试数据集上,在FPR等于0.01%时,提出方法的TPR分数分别提高了0.58%和0.22%,获得88.47%和92.29%的实验结果,且多组实验结果表明提出的方法优于一般现有算法.实现代码参见https://github.com/TCCof-WANG/FR-Centers-Bias.

深部复合顶板巷道支护设计与优化工程实践

为了确保矿井复合顶板巷道在煤矿开采时的稳定,以潘三矿1692(1)工作面轨道顺槽为研究对象。针对原围岩的赋存状况和原有的支护方案进行分析,原支护方案暂时可以满足安全支护需要,但考虑本巷道为典型深部多次应力扰动下复合顶板沿空掘巷,采用数值模拟分析了锚杆与短锚索预应力承载结构。研究发现短锚索预应力承载结构的应力场范围更大,能够有效控制围岩变形。

蒙陕深埋煤层首采工作面顶板富水性和涌水量差异研究

针对蒙陕接壤区存在水文地质条件不清、水害问题多发、水资源漏失严重等问题,通过分析区内呼吉尔特矿区4个矿井首采工作面顶板地质水文地质特征、回采过程中涌水量变化及差异性,查清了矿区煤炭开采初期扰动下的水文地质条件,结果表明:四个矿井首采工作面涌水量,均随着工作面回采呈逐渐增加趋势,其中葫芦素和巴彦高勒矿井首采工作面最大涌水量分别为645.0 m^(3)/h和494.0 m^(3)/h,且七里镇砂岩含水层不同区域存在富水性差异,导致涌水量的增加呈台阶式,波动性较大,与该区域七里镇砂岩含水层厚度较薄、富水性较弱的特征一致;门克庆和母杜柴登矿井首采工作面最大涌水量分别为1372.0 m^(3)/h和938.0 m^(3)/h,且七里镇砂岩含水层整体富水性较强、富水性较均一,涌水量的增加呈平稳增加态势,波动性较小,与该区域顶板七里镇砂岩含水层厚度较大、富水性较强的特征一致。

浅埋深大采高工作面矿压显现规律研究

以三道沟煤矿85214工作面为工程背景,对浅埋深大采高工作面矿井的矿压显现规律进行研究,利用理论分析的方法,建立固支梁和悬臂梁模型,确定工作面初次来压步距和周期来压步距分别为104.91和19.90 m。基于覆岩浅埋结构性质,建立短砌体梁和台阶岩梁模型,确定支护阻力分别为5 624和14 461 kN;利用现场试验的方法,对井下支架工作阻力数据实测分析,确定工作面初次来压步距106 m,周期来压步距16.8 m,月平均次数11次,平均支架载荷37.5 MPa,支承压力主要分布于工作面中部区域。研究结果证明了来压步距模型的合理性和有效性,并确定了浅埋深条件下覆岩结构呈现短砌体梁结构和台阶岩梁结构的破断特点,可为矿井生产提供依据。

阳泉矿区大埋深超长工作面装备适应性研究

验证了数值模拟和现场实测矿压数据,分析了工作面加长后的矿压规律,合理确定了工作面支护强度和液压支架型号;计算了工作面加长带来的刮板机功率、链条破断负荷等,实现工作面装备的升级改造;通过工作面电液控制和矿压监测预警系统,保证了工作面支护质量。解决了阳泉矿区3#煤层采掘接替紧张等难题。

深埋藏断层发育采煤工作面自动化技术研究及应用实践

在矿山开采过程中,经常会碰到各类深埋藏断层,其存在不但会增加开采设备的磨损,而且还会影响矿山的煤炭资源高效开采,进而影响矿山的整体生产效率。但是,采用常规的“过断层”方法,有可能增加工作面冒顶片帮的发生几率。为此,本文就综采工作面的深埋藏断层提前处理技术进行了论述,以期为有关部门提供借鉴。

深埋工作面回采巷道复合顶板水压致裂技术应用

随着煤炭开采由浅部煤层逐渐向深部煤层转移,所面临的高应力问题致使回采巷道围岩变形严重,而水力压裂技术作为深部煤层卸压解危的关键手段之一,其相关技术、工艺和设备等已经较为成熟。针对某矿130608工作面埋深大、承受的垂直应力较高,导致巷道围岩变形较大的问题,基于该工作面的地质条件和开采技术条件,提出了复合顶板水压致裂方案。现场实践结果表明,采用复合顶板水压致裂技术后,围岩应力峰值降低了23.53%~25.13%,顶底板及两帮移近量降低了41.64%~49.23%,卸压效果较好,可以大幅降低巷道围岩应力,有效控制巷道围岩变形,保障了工作面安全高效开采。

综采工作面开切眼深孔预裂爆破技术分析

预裂爆破技术主要是指在综采工作面,沿着已经设计好的轮廓线,均匀地钻取炮孔,然后采取不耦合装药法,在这些炮孔内装填一定量的炸药,工作人员只需要同时起爆轮廓线上的炮孔,就能在既定位置形成一条平整的裂缝。深孔预裂爆破技术兼具了穿透性强、威力强的双重特点,在煤矿采掘作业中的应用十分普遍,不仅可以有效提升掘进作业效率,还能有效减少炸药用量和钻孔数量,爆破效果十分理想。本文首先分析深孔预裂爆破基本理论,其次从几个方面深入探究综采工作面开切眼深孔预裂爆破技术的应用策略,以供参考。

大采高工作面末采深孔预注浆加固技术

针对寺河矿大采高工作面末采期间煤壁片帮冒顶问题,对寺河矿5303工作面超前支承压力分布规律、深孔预注浆加固机理、合理注浆加固时机进行了深入分析,通过优选注浆材料及工艺,提出了超前深孔预注浆、撤架通道预注浆、工作面浅孔注浆耦合加固方案。实践表明,深孔预注浆加固方案的应用效果良好,末采期间煤帮基本保持平整,未出现大范围、大深度的片帮现象,工作面最后15 m仅用3 d时间便顺利回采完成,有效确保了支架回撤期间生产的安全性。

大采高工作面构造区超前深孔预注浆技术的实践

在山西霍尔辛赫煤业3105工作面,针对煤层上覆泥岩层不稳定性和局部仰采造成的采高异常问题,实施了超前深孔预注浆技术。通过地震勘探和现场评估,划分了7个地质异常区域,制定了精准的钻孔布置策略,应用分次成孔和深孔封孔技术。工业性试验显示,154个钻孔共使用805.12 t注浆材料,平均每孔5.92 t,成功降低了冒顶率86%以上,显著提升了矿井的安全性和稳定性,证明了该技术在大采高工作面的有效性。

巨厚砂泥岩下开采对上覆公路安全性影响分析

为研究巨厚砂泥岩下深部开采对斜交—平行工作面公路安全性的影响,以鄂尔多斯红庆河煤矿为例,分析上覆公路在工作面煤层开采后受到地表沉降影响的延续时间、水平变形、倾斜变形、曲率变化及开采过程中公路沉降等情况。结果表明,当公路平行于采空区走向边缘外时,公路受地表沉陷影响较小,水平变形以拉伸变形为主,横向倾斜变形值变化幅度不大,曲率的下沉曲线以下凹为主;当公路斜交穿过采空区上方地表时,公路受地表沉陷影响较大,纵向水平变形以压缩变形为主,横向水平变形则以拉伸变形为主,纵向倾斜变形量先沿工作面开采方向减小,再沿反方向逐渐增大,位于采空区正上方地表的公路下沉曲线以下凹为主,而在采空区边缘外的公路下沉曲线则以上凸为主。

基于ANSYS的立柱缸壁打深孔结构设计及优化

液压支架为适应不同煤层高度变化普遍配备双伸缩立柱,传统进液口外置设计下的双伸缩立柱存在占用空间大、外部管路多且复杂、检修困难等局限性,很多支架为解决这个问题采用在立柱缸壁打深孔结构,但这种结构形式存在应力集中现象,导致此处结构较为薄弱,在较高工作压力下易发生损坏。通过对双伸缩立柱的缸壁打深孔结构进行优化设计和有限元分析,找出了此处应力集中的影响因素,提出减少应力集中的方法,对该类型双伸缩立柱的设计具有一定的指导意义。

薄基岩厚松散层深部采场裂隙带几何特征及矿压分布的工作面效应

针对薄基岩厚松散层深部长工作面矿压显现规律状况,在压力拱假说、应力壳理论和普氏理论基础上建立采场裂隙带几何模型,推导出工作面覆岩裂隙带计算公式,结合数值模拟对几何模型及工作面覆岩裂隙带公式进行验证,并对工作面覆岩裂隙带高度及矿压显现程度的影响因素进行分析。结果表明:采场裂隙带几何模型较为合理,与采场上覆岩层裂隙带空间分布特征相一致;工作面覆岩裂隙带公式具有一定的适用性,可解释工作面方向上"抛物线"状的矿压显现规律;工作面覆岩裂隙带高度和矿压的比例系数最小值及变化率与工作面长度呈负相关,与采高及采深基本不相关;工作面覆岩裂隙带高度及矿压,强线性相关于采高、岩层硬度系数,弱相关于工作面长度和采深。

深部采场突水构造矿井瞬变电磁法探查理论及应用

在分析深部采场水文地质特征基础上,采用矿井瞬变电磁探查技术查明深部采场突水构造位置.根据井下巷道的实际应用条件,将瞬变电磁技术应用到井下巷道内进行探测,开发了采用非接触式、多匝数和小回线(边长2 m左右)井下测量装置;根据瞬变电磁场"烟圈效应"理论,推导出全空间瞬变电磁视电阻率计算公式和由视电阻率-时间曲线计算视电阻率-深度曲线的数学模型,对矿井瞬变电磁探查技术进行了研究;研究出应用于井下探测巷道周围空间不同位置、不同形态突水构造瞬变电磁探测装置、探查技术及资料处理和解释方法.采用矿井瞬变电磁法在多个矿井探测深部采场突水构造进行了实际应用,通过井下注浆或疏放降压钻孔验证,该方法探查深部采场突水构造位置是非常有效的矿井地球物理方法之一.

煤矿深井采场矿压显现及其控制特点

根据采场围岩控制原则、垮落带岩层的判别式、裂隙带老顶在触矸处的下沉量计算式和移动支承压力与采深的关系， 分析了采深对采场矿压显现不同参数的影响， 并通过实测加以验证． 根据岩性随采深的变化， 讨论了深井采场可能出现的冒顶事故， 并提出了相应的控制对策．认为采深对矿压显现的影响在采场支护方面不明显， 而煤壁片帮将随采深增加而加剧； 深部围岩逐渐变碎， 强度有所降低； 深部采场应加强对漏垮型冒顶事故的防治， 把顶板护好．

深部矿井工作面地质条件及其地球物理勘探技术

矿井深部延拓是解决我国东部煤田资源紧张的必然途径,深部开采中地质构造、矿井水、煤层瓦斯和顶底板条件等是矿井生产的主要致灾地质因素。分析论述了当前煤田地球物理勘探主要技术方法的应用状况及特点,指出多波多分量地震勘探、矿井高密度直流电法、矿井瞬变电磁法及地质雷达等新技术方法及其综合应用将在深部矿井致灾地质因素预测预报中发挥重要作用。

千米深井超长工作面采动应力旋转特征及应用

千米深井超长工作面采动应力环境更为复杂,围岩破坏程度和控制难度升高,威胁开采安全。为提高该类采场围岩控制效果,采用理论分析、数值模拟和现场实测等综合研究手段,从采动应力旋转角度分析该现象对围岩稳定性的影响及其应用原则。结果表明:千米深井超长工作面围岩裂隙发育程度升高,稳定性受到采动应力大小和方向的双重影响,含裂隙围岩存在优势裂隙扩展角,采动应力旋转造成围岩承载能力降低,采动应力旋转角度愈大,围岩稳定性愈差;采动后,121304工作面采动应力发生旋转,旋转轨迹与采动影响程度、工作面推进方向密切相关,距采空区边界愈近,采动应力旋转速度和旋转角度愈大;煤层和低位岩层最大主应力在平行和垂直于工作面推进方向的竖直平面内旋转,倾角减小,最小主应力则首先向平行和垂直于工作面推进方向的竖直平面内旋转,然后在上述平面内与最大主应力同步旋转,倾角增大;岩层位态升高,采动应力旋转角度先增大后减小,高位岩层采动应力旋转轨迹受121303工作面采空区影响,采动应力旋转轨迹向临近工作面采空区偏转;根据工作面推进方向与采动应力旋转轨迹的关系,提出围岩中存在一组、多组优势裂隙及裂隙随机分布条件下工作面推进方向确定原则,并分析了采动应力旋转现象对覆岩“砌体梁”结构稳定性的影响。