综采工作面含煤线硬岩弱化技术研究

针对综采工作面硬岩破岩效率低、采煤机截齿消耗大的问题,根据硬岩含煤线的特征,提出龟裂爆破的方式破碎硬岩,提高炮孔深度,同时保证工作面设施设备安全,实现了进尺2.4 m/d。通过理论计算、现场实验和数值模拟,研究龟裂爆破炮孔布置、槽腔体积的计算方法以及扩槽孔布置方式。研究表明:掏槽孔布置在不同厚度煤线当中,槽腔面积较布置在硬岩当中可以增大0.5~4.4倍;当炮孔布置在煤线中部,槽腔面积在煤线厚度为50 cm时达到峰值;当煤线厚度大于50 cm时,掏槽孔距离单侧煤岩交界面在25 cm处掏槽效果最佳;结合掏槽效果给出了扩槽孔布置参数,数值模拟结果与现场试验槽腔面积吻合程度高,对于煤矿综采工作面硬岩安全高效弱化具有一定的参考意义。

基于层分配连通算法的液压阀块多端点布孔优化设计

针对液压集成阀块内部孔网布局优化问题,建立以孔道路径长度和压力损失为目标的优化模型。结合液压集成阀块的结构特点提出了一种基于直角Steiner最小树结构的多端点布孔优化层分配连通算法,将三维孔网路径优化问题转换为平面端点集路径连通优化问题。先基于各端点空间坐标进行布孔层分配,再将各布孔层合并至同一平面内通过求解平面内最小Steiner树来达到孔网路径优化目的。在求解直角Steiner最小树时以Kruskal算法为基础构建了一种RSMT求解算法,随后将求解的RSMT各边匹配至端点对应的布孔层得出优化后的整体孔网连通路径。实例验证结果表明层分配连通算法可快速有效地进行阀块多端点连通布孔优化设计。

浅谈车辆拖车接驳口的设计

文章简要介绍13孔拖车接驳口的作用及失效的场景,分别从布置位置、结构设计和维修便利性几方面阐述接驳口的设计要求,并且针对未来的布置优化提出一些见解。

双层壁涡轮叶片短径扇形气膜孔冷却性能数值研究

针对高冷效双层壁涡轮叶片表面应用短径扇形孔设计准则及强化气膜冷却,机理依旧不明的现状,本文利用流固弱耦合数值模拟技术研究了典型7-7-7和11-11-11扇形气膜孔应用于双层壁涡轮叶片设计的冷却特性。在宽范围吹风比下(0.6~2.4),比较了三种扇形气膜孔布置方案,包含叶片两侧同构布局7-7-7孔(简称SH1布局)和11-11-11孔(简称SH2布局)及新提出的异构布局(简称SH3布局),并以常规圆形孔作为比较依据。通过数值结果对比指出:在双层壁表面应用扇形孔代替圆形孔,最低可提升吸力面综合冷却效率17%,压力面7%。然而,扇形孔也会诱导两侧冷却性能差异扩大的现象。应用两侧孔型异构布局,要求在压力侧布置相较于吸力侧各向扩张角更大的扇形孔,可以有效改善叶片内部的流量配置,从而在提升综合冷却效率的基础上兼顾两侧温差缩小。在高吹风比条件下,上述异构诱发的冷却优势更为显著。但相对吸力侧、压力侧对扇形孔型结构参数的敏感性更大。因此,压力侧的异型孔气膜冷却挑战性更大。

二氧化碳致裂爆破快速掘进技术应用及探索

针对钻爆法施工受限时硬岩掘进效率低下问题,提出了利用二氧化碳气相爆破方式对硬岩岩体进行松动致裂。以某矿煤仓掘进工作面为研究背景,运用理论分析和现场试验等方法设计了煤仓断面致裂孔布置参数,并进行了二氧化碳致裂松动现场试验。结果显示,在目前的技术体系下,由于封孔措施不当,二氧化碳气相爆破技术在硬岩致裂过程中未能达到预期的松动效果。根据试验反馈结果,提出了通过增设封孔装置、增设爆破能量导向裂隙及调整爆破参数的优化方法,并初步探索了适用于硬岩致裂的方案。这些改进思路有助于实现硬岩致裂并提高机械式掘进效率。

司马矿顶板预裂爆破工艺参数设计与应用

为了解决司马矿顶板硬度大而导致顶板难以松动和垮落的问题,对顶板岩层进行了深孔爆破切顶卸压。根据煤矿井下实际地质情况,设计了钻孔参数、爆破参数等,确定了顶板预裂爆破的关键参数。应用结果表明,采用顶板预裂后,顺槽支架的平均工作压力比采面中部支架降低7.2%以上,来压步距降低26.6%,有效地解决了采场压力波动大、安全性差等问题。

巷道掘进过程中涌水灾害预注浆治理研究

随着某矿山开采深度的增加,矿井巷道面临涌水灾害的严峻挑战,对施工安全和生产效率构成了严重的影响。针对该问题,研究通过深入分析,确定涌水的主因系灰岩与隔水层接触界面的水溶蚀作用及地表降水的补给。根据工程地质和水文地质条件,设计了一套预注浆方案,包括注浆方式的选择、加固厚度的确定、注浆材料的选用、浆液扩散半径、终孔间距和注浆段长度的计算。在注浆孔布置、注浆液配制和注浆施工流程方面进行了详细的设计和规划。实际施工中,采用了双液注浆技术,并根据地层吸浆能力动态调整注浆参数。治理结果显示,超前预注浆技术显著减小了涌水量,从280 m^(3)/h减小至50 m^(3)/h,减幅达到82.1%,有效确保了巷道的安全与稳定,为类似矿山施工中的涌水问题提供了借鉴和指导。

水平应力影响下底抽巷道抽采孔布设位置研究

郑州煤业集团告成煤矿底抽巷道围岩软弱易碎,受地应力影响强烈,导致抽采钻孔塌孔频发。为了减少抽采钻孔变形破坏,提高瓦斯抽采效率,通过数值模拟方法对不同水平应力影响下底抽巷道围岩变形破坏特征进行分析,利用钻孔成像轨迹检测装置对钻孔变形与裂纹分布进行检测。结果表明:在抽采孔布孔时需充分考虑水平应力影响,避开高水平应力区域及巷道顶板中心等应力集中区域,以提高抽采钻孔稳定性。

桩基础岩溶(土)洞处理施工技术

桩基础工程建设项目,由于岩溶(土)洞的发育,容易导致工程质量事故,为保证桩基础设施安全,质量、进度、成本目标可控,在实际的工作中,选用较为成熟的袖阀管注浆处理技术,通过地勘资料的分析,明确溶(土)洞的发育区域,合理布置注浆孔与排气孔的位置与深度,选取合适的注浆参数及工艺,能有效解决岩溶引发的危害。该方法可用于喀斯特地貌地区一定规模的溶(土)洞地基处理。

大型金属矿山深孔采矿两率指标管控技术创新与应用

石人沟铁矿回采采用深孔凿岩穿孔爆破,原垂直走向布置矿房和沿矿体走向布置矿房在矿房布置和穿孔方式上未按现场变化进行技术优化,导致深孔凿岩过程中未能根据矿体实际产状进行精准调整,造成矿体上盘和下盘矿石严重损失贫化,直接影响矿石两率指标,造成矿山生产成本偏高,使得矿石资源未能被充分利用。对此,技术人员进行矿房设计优化及凿岩施工过程管控,提高矿体内有效凿岩率,避免矿体外凿岩造成的工程浪费,矿体上盘和下盘的损失贫化率近乎于零。结合现场生产实际,精准实施多排毫秒延期爆破技术提高爆破效果,有效控制了大型矿山深孔采矿两率指标,提高了矿山生产效益。

露天矿台阶爆破优化设计软件系统

为了改善目前台阶爆破主要依赖人工经验设计的现状,基于VC++平台开发台阶爆破优化设计软件系统。研发基于Delaunay三角网格的迭代算法,实现台阶面自适应布孔,运用Voronoi随机网格技术确定起爆顺序。通过非线性预测理论对软件设计爆破方案的振动效应进行预测,从而优化爆破参数。爆破完成后,采用图像阈值化分割方法分析现场爆堆照片的块度分布,根据分析结果并综合考虑安全性、经济性等因素,对爆破效果进行评价,评价结果可以为后续爆破施工提供指导。工程实际应用结果表明:软件实现了台阶爆破自适应布孔,显著提升爆破设计效率,有效提高爆破效果,减少爆破振动有害效应。

水力冲孔孔洞形态特征及瓦斯抽采参数优化

目前,钻孔设计及评价时,多将水力冲孔孔洞形态等效为圆柱体,并以此作为确定有效抽采半径的重要依据之一。而孔洞形态受多因素的共同作用,故将其等效为圆柱体的科学性有待商榷。采用煤岩散体重力、摩擦力、水作用力、地应力等因素,引入并联立Bergmark-Roos方程与PKN模型,建立了描述孔洞形态的BR-PKN方程,并采用MATLAB再现了孔洞形态;为验证其准确性,在现场利用YZD18.5测井仪进行数据采集及分析,展绘了孔洞断面;利用COMSOL对等效类椭球体孔洞与圆柱体孔洞进行了模拟。结果表明:MATLAB展绘的孔洞形态为三轴均不相同的类椭球体;绘制的孔洞形态与MATLAB中的基本一致;类椭球体孔洞与圆柱体孔洞相比抽采半径、解吸表面积、有效抽采体积依次为93%、80%、117%,为钻孔布置提供了依据。

过断层大采高工作面注浆加固材料选择及应用研究

为了解决淮南矿区A组煤工作面因采高较大且经过断层而引起的片帮、冒顶和突水等安全隐患,选用超细水泥基注浆材料和新型高分子注浆材料为研究对象,通过室内测试和现场注浆试验的方式,分析对比了2种材料的注浆效果。对比结果显示,2种材料与煤块胶结后抗压强度基本相同,但新型高分子注浆材料注浆加固体延展性更好,承受大变形能力更强。此外,在现场注浆试验中新型高分子注浆材料可以更好地包裹黏结煤体,将裂隙发育煤体黏结成完整且坚硬的结石体。基于以上研究,选用新型高分子注浆材料对顾北矿13121工作面的煤壁进行注浆加固,注浆后工作面顶帮状况较好,无突水现象,实现了A组煤回采安全高效。

高瓦斯厚煤层本煤层预抽钻孔布置优化研究

针对潞安集团司马煤业高瓦斯厚煤层瓦斯抽采技术难题,探讨了不同钻孔布置模式下的瓦斯抽采效果,分析了钻孔参数对孔周裂隙扩展的影响规律,提出了适用司马煤业厚煤层的合理钻孔布置模式、钻孔布置间距、钻孔有效半径及瓦斯抽采的有效时间等关键技术参数。在此基础上,结合3号煤层瓦斯赋存地质条件,进行了厚煤层瓦斯抽采钻孔布置设计,现场试验结果表明:将1207工作面回采巷道划分为三个瓦斯抽采段,执行“五花孔”与“三花孔”相结合的钻孔布置模式,钻孔数减少约30%,工作面首段抽采时间缩短为110 d,瓦斯抽采效率提高70%,极大缓解了采掘工作面抽采衔接过程中的时间紧张问题。

瓦斯抽采影响因素及布孔参数优化模拟研究

为优化瓦斯抽采钻孔布置参数,基于流—固耦合模型,采用Comsol软件建立三维数值模型并进行解算,分析了钻孔间距、钻孔长度、钻孔直径和抽采负压4种参数变化对瓦斯抽采效果的影响。结果表明,钻孔间距和钻孔长度是影响抽采效果的重要因素,抽采负压和钻孔直径的变化对抽采效果影响较小。研究给出了钻孔长度、钻孔间距、抽采负压和钻孔直径的合理数值,可供类似条件借鉴。

叠加效应下多孔水力割缝联合抽采参数优化研究

针对低透高瓦斯煤层在水力割缝过程中存在割缝扰动范围不清、割缝钻孔最佳布孔间距不明确的问题,以贵州豫能高山煤矿1908工作面为研究背景,在建立水力割缝煤体瓦斯抽采流固耦合模型的基础上,借助COMSOL数值模拟软件对高山煤矿1908工作面水力割缝钻孔有效抽采半径、孔周瓦斯压力变化情况进行了研究,并依据模拟结果深入分析了水力割缝钻孔在多孔布置时,受孔间抽采叠加效应影响下有效抽采范围及孔间瓦斯压力变化情况,最终得出其最佳布孔间距及抽采时间。结果表明:(1)水力割缝钻孔单孔抽采效果随割缝深度显著提升,但钻孔有效抽采半径增速变缓,为得到最佳割缝深度,对各钻孔有效抽采半径进行三项式拟合,随着水力割缝深度的增加,有效抽采半径范围在快速增加后放缓且最终趋于平稳,并得出了高山煤矿最佳割缝深度为1.5 m,有效抽采半径达为3.1 m。(2)在相同抽采时间下,煤体内瓦斯压力随两孔距的缩短而降低,说明孔间距越小,孔间受水力割缝所造成的扰动越剧烈,抽采叠加效应影响越显著。(3)在保证消突达标的前提下,选择孔距为7 m进行水力割缝钻孔布置效果最佳。(4)原本在“正方形”布孔方式中,孔心位置可能出现抽采盲区的点最大瓦斯压力仅为0.67 MPa,小于临界值,“正方形”布孔较“正三角”布孔的有效覆盖面积更大且减少了抽采重复区域,从而减少了钻孔施工量,提高了瓦斯治理效率。(5)通过现场试验得出在60 d抽采周期内,水力割缝钻孔布置采用孔距为7 m的“正方形”布孔可有效提高瓦斯抽采浓度及抽采纯量,并达到了延长高效抽采周期的效果,且可消除孔间煤体瓦斯抽采空白带,实现孔间区域煤体消突达标。

定向孔抽采特性对布孔参数响应变化规律研究

为了确保定向钻孔布置的合理性,进一步提高钻孔抽采瓦斯效果,通过数值模拟和现场工业性试验的方式进行定向孔抽采特性对布孔参数响应变化规律研究。研究结果表明:定向长钻孔抽采效果沿孔轴线方向呈递减趋势,整体影响范围呈圆台状;抽采负压一定情况下,定向钻孔开2个分支抽采效果较好,控制范围内瓦斯含量降幅较大,钻孔布置综合性价比较高;钻孔控制区域残余瓦斯含量与有效影响范围内空间位置耦合呈双指数变化规律。研究结果可为定向钻孔设计参数选取、抽采效果预评价提供参考。

南芬露天矿智能穿爆系统

为了改善当前穿爆作业过程中过度依赖人工经验的现状,结合智能化矿山建设的方向,在分析当前智能穿爆系统研究现状的基础上,根据南芬露天矿穿爆作业的需求,确定了智能穿爆系统的建设目标,阐述了南芬露天矿智能穿爆系统的组成及功能,分析了建设过程中利用距离加权插值方法对布孔设计中孔位的高程进行插值拟合及实际孔深采集等关键技术,提出了作业流程应具备从布孔设计、穿孔监控到验孔的过程管理。通过现场实际应用,系统整体运行稳定,水平定位精度达到10 cm以内,垂直定位精度小于20 cm,符合矿山实际需要。

关于佛洼8309工作面布孔方式优化研究

采前预抽瓦斯是一种常见的瓦斯治理措施,多用于准备工作面和掘进工作面的本煤层瓦斯治理工作,而布孔设计是影响瓦斯抽采效果的关键因素。本文以8309工作面为实例,利用FLUENT数值模拟软件模拟了不同布孔方式下本煤层的瓦斯抽采效果,并通过对抽采影响范围、工程量和施工成本三项要素的综合分析,得出了本煤层采前预抽瓦斯的最优布孔方式。

不同侧压力系数下瓦斯抽采孔最佳布孔间距数值模拟

为探究不同侧压力系数下瓦斯抽采孔的最佳布孔间距,采用数值模拟的方式,建立基于塑性破坏的流固耦合模型,模拟钻孔周围的塑性区分布以及塑性区连接状态.研究结果表明:瓦斯单孔抽采时,抽采钻孔形成的塑性区半径随侧压力系数呈类指数增长,塑性区半径越大,裂隙分布更广,利于瓦斯流通;多孔抽采时,瓦斯流场范围与侧压力系数呈正相关,抽采时间与侧压力系数呈负相关;由于多孔抽采存在叠加效应,布孔间距大于单孔抽采的塑性区半径的2倍;采用数值软件模拟侧压力系数为2.48时的最佳布孔间距为3.4 m,与嘉禾煤矿2365工作面的实际布孔间距一致.模拟结果具有一定的参考价值,在实际工程中可将瓦斯抽采钻孔布置在侧压力系数高的区域,或者人为增加偏应力以便于瓦斯抽采.