山西东风煤矿平顶U型巷道支护应用分析

平顶U型巷道支护方案是针对软煤层(直壁)半圆拱巷道的优化支护技术。基于摩尔-库伦准则,可以确定半圆拱巷道与平顶U型巷道围岩的围岩塑性比例关系,即两种不同巷道围岩边缘位移分布规律相似,塑性面积占比近似相等。利用数值模拟方法,分析半圆拱巷道和平顶U型巷道中U型钢支架在围岩相互作用下的承载特性,认定U型钢支架可以满足上述两种巷道围岩支护的要求。通过在东风煤矿3204工作面回采巷道的应用以及对围岩位移的现场测量,验证了理论分析和数值模拟的准确性。

复合煤层露天矿下部煤层开采境界优化

通过理论分析与计算,研究近水平复合煤层露天矿剥、采、排程序对经济剥采比的影响,提出了复合煤层露天矿下部煤层开采境界的优化方法。分析了露天矿经济剥采比的影响因素,建立了复合煤层露天矿剥、采、排工程位置模型,构建了下部煤层及其覆盖物厚度拟合函数,揭示了下部煤层开采境界与开采成本的关系,研究开采下部煤层经济剥采比的优化确定方法。在神华宝日希勒露天煤矿进行了实践,结果表明:此方法能够使近水平复合煤层露天矿下部煤层得到经济合理地回采,实现矿床开采的经济效益最大化。

近水平煤层开采地表移动角量参数研究

为了提高保护煤柱尺寸设计的准确性,分析了近水平开采地表移动角量参数的影响因素,通过力学分析给出了近水平煤层开采地表移动角量参数的准则表达式,根据大量的实测资料综合分析,利用非线性回归分析方法建立了地表移动角量参数与地质采矿条件之关系,给出了近水平煤层开采地表移动盆地内边界角、移动角和充分采动角的计算公式.通过实例进行对比分析,地表移动角量参数的计算值与现场实测结果非常接近.

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。

近水平复合煤层露天矿备采煤量留设位置与保有期优化

为了确定经济合理的露天矿备采煤量留设位置和保有期,运用露天开采基本原理与统计分析方法,分析新时期露天煤矿的发展变化特点及其对备采煤量留设位置和保有期的影响;以经济效益最优为判断准则,研究复合煤层露天矿备采煤量留设位置与内排运距的关系,建立备采煤量留设位置优化模型;研究季节性剥离露天矿备采煤量保有期与剥离成本、运输成本以及资金时间价值的关系,建立备采煤量保有期优化模型。以内蒙古东部地区某露天矿为研究实例,确定了该矿经济合理的备采煤量保有期为6.5个月,备采煤量应全部留在1号煤层。研究结果表明:该优化模型可用于指导露天矿生产,有效降低剥离成本,提高经济效益。

扁平电缆在薄煤层采煤机中的应用研究

针对薄煤层采煤机电缆槽与液压支架之间空间小,在采煤机运行过程中电缆夹板易与液压支架发生干涉的问题,提出了将扁平电缆应用于薄煤层采煤机中的解决方案,并介绍了扁平电缆拖拽以及如何引入防爆箱体的技术问题。应用结果表明:扁平电缆在薄煤层采煤机中的应用可有效降低电缆折叠高度,提高电缆的使用寿命,保障薄煤层采煤机运行可靠性。

薄煤层无轨胶轮车开发设计研究

为了适应现代化薄煤层煤矿无轨辅助运输的生产需要,开发设计了一种适用于巷道高度2 m左右的薄煤层无轨胶轮车。该车型整车高度1550 mm,采用平推自卸车厢,前后车架中央铰接,由防爆柴油机、进气系统、排气系统、冷却系统组成的防爆动力系统,液力-机械传动,四轮驱动,安全失效型行车制动系统和二合一的紧急与停车制动系统。该车型具有安全、高效的特点,可满足薄煤层煤矿无轨辅助运输的要求。

砂土地貌区近水平煤层重复采动条件下围岩应力演化特征

运用FLAC^(3D),建立了陕北韩家湾煤矿砂土地貌近水平煤层开采沉陷数值模型,分析了多煤层重复开采条件下围岩移动变形与应力应变场演化特征,对覆岩体应力支撑拱形结构的演化机理进行了剖析,并采用三铰拱结构模型计算出在水平与垂向变动荷载条件下的合理拱轴线方程,利用Matlab解出拱顶均布荷载下的拱曲线形态,可为开采沉陷应力支撑层结构分析与高度计算提供一定的依据。研究表明,DP4屈服准则能较为准确地模拟砂土盖层的塑性流动特性,显示砂土盖层基本不能传递应力,可以传递几何形变但缓冲作用明显。

近水平煤层露天矿中间搭桥高度研究

随着大型矿用卡车在我国露天煤矿的广泛应用,建立中间搭桥运输系统逐渐成为一种有效的节省运输费用方法。为了减少露天矿中间搭桥运输系统运输距离,优化该系统的重要参数———桥面高度,通过分析搭桥运输系统和双环运输系统卡车运输距离的变化规律,以坑底水平为基准,考虑不同水平到桥面折返距离的动态变化,依据运输功最小原则,得出不同工作面剥离物料的动态分界位置,并在此基础上建立内排运输功计算模型,进而得出运输费用,该模型扩大了搭桥运输系统的服务范围;为了减少拆桥二次剥离量,实现拆除桥体经济合理,从桥体搭接位置处的形状、组成桥体的成分及二次剥离过程3个方面进行分析,提出了经济合理二次剥采比的概念及计算方法,得出了经济上允许的最大二次剥离量与采矿量之比,从而确定最大二次剥离深度,进一步建立拆桥费用模型;根据收益最大原则,确定搭桥运输系统的桥体最佳高度,使近水平露天矿中间搭桥系统充分发挥作用,具有一定的普适价值。针对宝日希勒露天煤矿开采现状,通过模型计算得出随着桥体高度的增加,桥体服务范围整体提高,且服务范围内的台阶数量呈现由少变多再变少的规律;就某一台阶节省的运输费用,随着该台阶高度与桥体高差的增大而减小;不同桥体节省费用的最大值随桥体高度的增加而增大,最终得出最佳桥体高度为55 m,一次搭桥循环时间内,可增加收益约2901.5万元。

近水平煤层顶板应力-承压水耦合响应分析

采用应力-渗流耦合的数值计算方法,分析承压含水层下采煤过程中渗流场、应力场演化规律,分析了工作面推进过程中岩石破断规律,探讨岩层交界面、天然断层、裂缝对岩石裂缝扩展路径的导向作用,孔隙水压力分布、水头分布的变化规律,预测承压流体涌入工作面的可能性,为煤矿灾害预警和优化开采提供参考。

玉溪煤矿顶板巷在近水平厚煤层石门揭煤防突中的应用

针对玉溪煤矿副斜井石门揭穿3#煤层进行抽采钻孔施工时,穿煤段距离一般长达几十米,喷孔、卡钻、顶钻严重,施工困难,无法一次性穿透全煤层的实际情况,提出了施工前探钻孔探测煤层层位,通过在顶板巷实施区域预抽钻孔、冲煤扫孔、水泥砂浆灌注底板裂隙、区域消突效果检验、钻孔注浆固化与安全防护的综合防突措施,安全、快速地揭穿煤层,证明了该方法的有效性。

近水平上保护层开采覆岩破坏规律数值模拟研究

为确保近水平高瓦斯松软低透煤层安全高效开采,以大湾煤矿西井X10901工作面为研究对象,利用FLAC^(3D)数值模拟软件对上保护层开采覆岩的应力变化规律、破坏情况以及被保护层的变形分布规律进行研究,并结合现场开展了保护效果考察认证。结果表明:采场周围覆岩在整个开挖过程中经历了由原始应力区转化为应力集中区、卸压区、稳定区和重新压实区的变换过程;上保护层开采所形成的卸压区域随工作面的推进从"V"形过渡至"U"形逐渐增大。经保护层开采后,被保护层的最大膨胀变形量可达12.2mm(相对膨胀变形4.52‰),并在竖直方向上形成了覆岩"三带"分布和底鼓分布;结合现场保护效果考察得知,上保护层开采后被保护煤体得到了充分保护,最大限度地消除了煤与瓦斯突出危险,为矿井安全高效奠定了重要的基础。

寺河矿大采高开采地表移动现场监测及预测

以晋城矿区厚覆盖层下开采引起的地表移动为研究对象,在采煤工作面上方地表走向和倾向布置混凝土灌注测点,采用GPS快速静态定位测试与动态测试相结合的方法,对工作面回采后地表移动量进行了监测。采用MATLAB软件对地表移动数据进行分析,运用概率积分法得到工作面上方走向和倾向地表下沉曲线。结果表明,该区域内走向下沉最大值达4.692m,倾向最大下沉值为4.043m,充分采动后埋深采高之比与下沉量呈负相关关系;概率积分法对该区域内地表沉降预测较为准确,走向平均相对误差为4.7%;该区域地表下沉活跃期约130d。

近水平厚煤层微震垂向定位优化及实践

为提高微震系统在近水平厚煤层中垂向定位精度,设计通过安装深孔检波器提高微震台站间高差的方案,对近水平厚煤层中微震系统台站空间布设进行优化;采用数值仿真模拟结合工程试验的方法,研究了深孔检波器的安装对提高震源垂向定位精度的理论可行性,并通过现场实践进行了验证。数值仿真模拟结果表明:通过提高台站Z坐标,可以有效减小该台站附近的垂向定位误差。现场实践结果表明:深孔检波器安装后,煤层事件频次和微震能量的接收占比分别提高了10.42个百分点和6.64个百分点,顶板事件频次和微震能量的接收占比分别提高了11.58个百分点和12.73个百分点;对同一事件定位结果进行对比,深孔检波器在参与事件定位时,顶板事件垂向高度提高,平均提高36.61 m,最大升高92.64 m;微震能量也存在增大的情况,平均增大1903.44 J,微震能量最大提高9457.39 J;对同一事件的波形进行对比,深孔检波器与邻近的顶板检波器接收到的振动波存在有效到时差。通过安装深孔检波器,有效提高了微震系统对顶板事件的垂向定位精度,为近水平煤层微震台网布设优化提供了指导。

开滦矿区14煤煤厚特征及沉积环境分析

开滦矿区是河北省主要的煤炭生产基地,矿区内石炭-二叠系煤系地层含煤丰富。为了探究矿区内14煤赋存特征,通过对开滦矿区见14煤钻孔进行统计分析,采用沉积地层学、煤田地质学、煤岩学,深入分析开滦矿区的原始沉积环境与煤层赋存特征。研究认为14煤赋存特征主要受原始沉积环境影响,其沉积环境早期以澙湖相为主,由于水下障壁沙坝的存在,使得澙湖内水动力弱,并在沙坝向陆一侧较早沉积泥炭。由于陆地不断向海推进,研究区逐渐过渡到潮坪相最终暴露于地表,使得研究区内广泛沉积泥炭,后期又由于海侵作用过渡到浅海相,终止了泥炭的堆积。

机巷揭穿近距离煤层区域防突技术

首山煤矿己15、己16-17煤层为煤与瓦斯突出煤层,为了防止己15-12070工作面机巷揭煤过程中发生煤与瓦斯突出,根据己15、己16-17近距离煤层赋存特征,提出了低位巷穿层钻孔预抽己16-17煤层及己15煤层揭煤区域煤层瓦斯,并进行区域措施效果检验及区域验证,较好地解决机巷揭近距离近水平煤层的防突技术问题。

矿井平煤层采煤机滚筒结构参数对装煤过程的影响研究

在提出了一种在壁高不超过1.5 m的低长壁平煤层中进行采煤切削的工作建模方法。结合实际工程条件,分析了不同变量参数条件下采煤机结构和运动学参数对于煤流运动的影响程度,选择适当的运动学参数和结构避免采煤机装载煤炭至输送机上的过程中煤炭物料的卡涩,防止对采煤机滚筒造成破坏。采用离散元法对煤层进行了建模,并有效建立起由许多独立组件组成的物理开采系统。基于现有的理论模型,提出了采煤机模拟切煤过程的方法和算法。仿真结果表明,采煤机在平板轨道上工作时,呈向上角度采矿效果更佳,达到了提升装煤效率的目的。

“渐进式”揭煤法在立井近水平突出煤层的实践

寺河矿地质条件复杂,瓦斯涌出量大,煤层赋存厚度达6.62m,为了防止煤与瓦斯突出,在施工潘庄进风立井揭穿3#煤层时,采用了"渐近法"揭煤技术,有效地防止了煤与瓦斯突出,保证了揭煤安全,加快了立井施工进度,为类似地质条件下立井预防煤与瓦斯突出提供了借鉴。

豫西登封煤田白坪一带山西组沉积相、沉积体系及成煤模式

登封煤田白坪一带山西组地层发育较好,主要为一套过渡相含煤沉积,划分为泻湖、潮坪等42个微相.属泻潮——潮坪及滨海三角洲体系沉积,所含二_1煤层形成于总体海退与短暂海侵的泻湖海湾及潮坪亚环境,其煤厚变化规律主要受潮坪亚环镜所控制.

薄煤层刮板输送机关键技术研究及应用

为了提高薄煤层刮板输送机的使用性能,研制机头尾液压调高装置和节煤装置,改善了输送机对薄煤层综采工作面的适应能力;研制新型机头架,降低了输送机机头爬升高度;优化中部槽结构,采用新型扁平刮板链,降低了槽帮高度,提高了装煤效果,同时研制液压抬底装置,解决了工作面推进时中部槽的"飘溜"问题。实验结果表明:该薄煤层刮板输送机结构合理,技术先进,可满足薄煤层高效开采的要求。