煤矿极软煤层注水防尘技术应用实践研究

以A煤矿为例,介绍一种极软煤层注水防尘技术。通过该技术进行注水防尘时,需要根据煤矿极软煤层特点选择最佳的注水工艺,合理设置注水,并设计最佳的注水参数。通过该注水防尘技术的应用,可大大降低极软煤层空气中的粉尘率,提高降尘效果,有利于构建更加安全的井下作业环境,确认该注水防尘技术的应用价值。

极松软厚煤层超高巷道顶部高泡材料充填体强度确定

极松软厚煤层超高巷道采用顶部充填方式控制围岩稳定已取得了显著的技术效果,已有实践表明,顶部充填体强度对支护效果影响重大。为进一步提升该技术的综合经济效益,增加矿井焦煤产出率,提出采用高泡材料进行顶部充填,以减少材料用量和优化支护效果。通过建立超高巷道顶部充填体受力模型,得到了巷道顶部充填体水平及垂直方向的受载强度,确定了顶部充填体所需的强度及变形能;根据不同水灰比、发泡剂含量条件下高泡材料的力学特性,采用数值模拟方法确定了高泡材料的最佳配比,通过工业试验验证了支护效果。研究结果表明,巷道高度为3~6 m时,顶部充填体水平及垂直方向最大受力载荷分别为0.48 MPa和1.37 MPa;巷道高度为6 m时,顶部充填体所需变形能应大于1.17 MPa;将水灰比为3∶1、发泡剂含量为0.03%的充填体充填至巷道顶部,数值模拟及现场的巷道两帮最大位移分别为220 mm和163 mm,满足工作面安全开采要求。研究结果可为类似条件的巷道围岩控制提供借鉴。

极软厚煤层大采高台阶式综采端面煤岩稳定性控制研究

基于对极软突出厚煤层大采高综采工作面端面煤岩稳定性的有效控制,提出了台阶式采煤工艺,采用台阶式割煤方式;用数值模拟分析了台阶式割煤的防片帮机理.现场实测分析了大采高开采工作面在采用台阶式回采工艺条件下端面煤岩的失稳特征.研究表明:台阶式割煤工艺改善了煤壁区域的应力状态,减少了工作面煤壁片帮和端面冒顶的发生不同台阶高度比割煤所引起的围岩破坏程度不同,上下台阶高度比为1∶2时煤壁塑性破坏区最小;极软厚煤层大采高开采煤壁片帮主要以剪切滑移引起的三角斜面片帮为主,超高开采是端面顶板冒落的主因.

深井三软煤巷锚杆支护技术研究

深井三软煤巷是地压大围岩变形剧烈的一类极难维护回采巷道。分析该类巷道围岩的层状赋存特点及软弱破碎条件，提出加固帮角控制围岩稳定、高阻让压支护限制围岩变形和强化顶板保证安全的支护原理，并研究了合理的锚杆支护技术和帮顶锚固方式，包括顶板全长树脂锚固锚带网支护与两帮角小孔径加长树脂锚固可拉伸锚杆支护技术。

极破碎顶板松软煤层支架选型及抱采工艺实践

为解决极破碎松软厚煤层工作面煤壁片帮和架前端冒顶难题,以芦岭煤矿极松软9煤综放开采为工程背景,分析了传统综放开采工艺特点,结合现场工程实践,研究了无梁端距抱采放顶煤工艺,其特点是通过加长顶梁实现无梁端距条件下采煤,设置800 mm伸缩梁保证超前支护,借助铲煤板铲平顶煤,带压移架,充分利用煤壁片帮进行采煤。针对此工艺特点,提出了该回采工艺合理的"三机"配套技术,并在芦岭煤矿特定地质条件下开展工业性试验,煤炭月产量达10万t,效果良好。

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。

极软中厚煤层越界开采区老空水害防治技术

小煤窑越界开采是我国煤炭行业极为普遍的现象。由于越界开采范围、积水量等条件不明,老空水严重威胁着毗邻大型煤矿的安全采掘工作。为快速准确地探查小煤窑越界开采边界并预防老空水的威胁,运用地面定向钻孔轨迹可控、定位精确的特点,提出了以极软中厚煤层精准钻进、不同岩性钻井液配比和采空区井漏预防与封堵为主的极软中厚煤层中地面顺层孔长距离钻进技术,并提出了越界开采区老空水害防治流程。以华北型煤田某煤矿Ⅲ63采区右翼为研究区,应用越界开采区老空水害防治技术体系,通过工程示范准确查明了越界开采边界与越界开采方向,为合理留设矿界防隔水煤柱提供依据。该方法的成功应用为同类矿井的老空水害防治提供了科学的技术,并且为地面顺层孔在探查越界开采边界与极软煤层抽取瓦斯等领域中的应用提供宝贵经验。

极软煤层液压支架设计及应用研究

极软煤层在我国南方的煤层赋存中占有很大的比例,属于难以开采煤层,目前多以人工开采为主。该种煤层的开采存在着煤壁难以控制、老塘煤矸难以封挡等难点,设计研究了一种适应这种煤层赋存条件的支护设备和采煤方法,实现开采的机械化,保证了煤矿开采的安全、可靠和高产高效。

极松软煤层抗剪强度的水敏性试验研究

为分析极松软煤层注水防止片帮的效果,研究了极松软煤层注水后抗剪强度的变化。基于非饱和土理论及直剪试验,采用极松软煤体重塑煤样,进行了一系列不同含水率及法向应力下不固结不排水直剪试验的研究,提出了以含水率为中心,以黏聚力和内摩擦角为主要指标的抗剪强度分析方法,采用试验和理论方法综合分析研究了含水率对极松软煤的抗剪强度的影响。研究结果表明:在低法向应力状态下,试样剪应力易发生软化现象,而在高法向应力状态下,试样易发生硬化现象;重塑煤样的黏聚力随含水率的增加先增大,达到最适含水率后(约17.64%),黏聚力随含水率的增加反而减小;含水率对重塑煤样的内摩擦角影响不明显,证实松软煤层注水防止片帮的工程控制技术是有效的。

极软突出煤层围岩破碎带巷道掘进综合施工技术

分析了金黄庄矿井首采工作面回采巷道的复杂施工环境,指出影响该回采巷道掘进的六个主要因素,并对各因素进行安全风险评价,在此基础上提出一系列针对性的施工方法与技术,并通过实践应用不断优化改进,形成一套突出煤层首采面围岩破碎带巷道掘进综合施工技术,保障了B102回采巷道安全快速掘进。

深井高应力极软煤层沿空掘进围岩控制

近年来,随着采煤机械化的不断发展,矿井产能逐年攀升,掘进工作面生产准备压力日趋紧迫,矿井普遍存在资源紧张和采掘接续失调的问题。采用沿空掘巷技术是提高资源回收率的重要手段,但在深井地质条件复杂的极软煤层沿空掘进巷道遇到巷道变形严重、围岩稳定性难以控制的支护问题。本文针对某矿风巷沿空掘巷遇到的围岩稳定性难以控制问题,提出优化煤柱尺寸、增强初期支护强度、采取非对称不等强支护及复合支护的支护方案,具有一定的借鉴意义。

高应力极软厚煤层全煤巷道锚网支护关键技术研究

鹤壁矿区所采二1煤层平均厚度8 m左右,煤体硬度一般在0.3~0.7,采用走向长壁综采放顶煤开采,回采巷道都是采用U型钢支架支护。随着采深不断增加,矿压显现极为明显,U型钢支护已满足不了采煤工作面安全生产需要。鹤煤九矿3204工作面最为典型,该面是32采区最后一个工作面,埋深-520^-600 m,左右两侧均为采空区,属孤岛工作面,应力高度集中,为保证工作面安全生产,首次在该面进行了全煤锚网支护试验研究。通过在实施过程中不断总结优化,支护效果达到预期目标。

浅析特殊条件下的煤矿开采工艺及发展趋势

本文简述了部分特殊条件下,煤矿开采所面临的一些危害及难题;介绍了目前针对特殊条件下的矿井,国内外普遍所采用的较为成熟的开采工艺及应对措施,并对今后的一些发展趋势进行了分析。

“三软煤层”破碎顶板下综采工序改进浅析

告成矿位于郑州矿区"三软煤层"地质条件下,受滑动构造影响,造成构造带直接压煤,煤层厚度变化较大,煤层结构较为简单,顶板极破碎,直接底为砂质泥岩。回采过程中,采用端头割三角煤斜切式进刀,造成人工劳动强度大,窝工、复工现象经常出现,通过改进采煤工序,科学组织生产,在21051工作面取得了很好的效果,不仅提高了安全系数,同时也保证了高产高效。

特厚煤层软岩巷道支护技术研究

基于新疆伊犁一矿3煤层为特厚煤层及顶底板强度低、胶结性差、易崩解、遇水易软化的工程实况,分析了伊犁一矿马头门两侧巷道围岩的变形破坏特征,得出伊犁一矿软岩巷道围岩失稳机制,指出原有支护系统护表和主动支护强度低、地应力大是导致巷道破坏和支护失效的主要原因。提出了副立井马头门两侧巷道采用"强护表+锚网索+架棚"联合支护技术方案。现场监测结果表明:该支护技术基本能够避免软岩巷道的多次翻修,实现支护一次到位。

不稳定厚煤层回采巷道极软顶板破坏规律及分级控制

煤层厚度不稳定且其顶板强度远低于煤层本身的条件下,巷道围岩普遍出现围岩大变形、顶板破裂深度大、顶板稳定性区域差异明显等难题。针对此类问题,以敏东一矿16-3煤层回采巷道极软顶板为工程背景,采用理论分析、现场实测、数值模拟等综合研究方法,实测分析不同顶煤厚度条件下回采巷道的矿压显现特点,揭示采动作用下不同顶煤厚度巷道极软顶板的破坏规律。结果表明:采动影响下,顶板的塑性破坏会越过中位坚硬煤层在顶板深部形成隔层扩展破坏区,顶煤厚度越大,隔层破坏范围越小,顶煤厚度超过5.0m,隔层破坏现象趋于消失。大范围隔层破坏区产生伴随剧烈的变形压力,对其下位坚硬煤体产生巨大挤压作用,导致其顶板整体大变形甚至彻底失稳,是薄顶煤区域巷道顶板普遍剧烈变形破坏的内在原因。据此,以隔层破坏隐患区面积为基准,以顶煤厚度为分级指标,将16-3煤层回采巷道顶板分为3级,给出了以注浆锚索、锚索增效锚固为主导的不同级别顶板控制对策,工程应用效果良好。

极软煤层动压巷道围岩大变形特征及全锚索支护技术研究

极软煤层回采巷道巷帮变形破坏严重,传统锚网索支护无法有效控制巷道稳定,常常出现前掘后修的问题。以郭二庄矿22311工作面回风巷煤帮强烈变形问题为背景,分析极软煤体物理力学特征及破碎机理,研究巷道煤帮强烈大变形规律,提出巷道短锚索支护+长锚索补强的全锚索加固技术。结果表明:煤体表观上结构致密,实则其内部孔隙由大量的黏土矿物填充,致使煤体极易发生崩解破坏,煤体原始强度及开采扰动后残余强度均较低;煤样在外载荷作用下内部会形成竖向贯通性X型裂隙,巷帮煤体在该裂隙扩展中形成由外向内的渐进性滑移破坏线,导致巷帮部分锚杆失效、锚索破断;巷道全锚索支护较原锚杆支护围岩支护强度提高了1.67倍,煤体承载能力得到了加强,锚固结构控制围岩范围增大了近1倍,抑制了围岩滑移破坏。现场试验表明:巷道围岩变形满足正常使用要求,锚索受力在合理载荷范围内。全锚索支护技术是极软弱煤岩体巷道支护的重要方法之一。