Spontaneous caving and gob-side entry retaining of thin seam with large inclined angle

Based on the research method of combining simulation analysis with field testing by distinct element process UDEC, we have analyzed the roof deformation and failure laws and roadway support technology of gob-side entry retaining in a thin seam with a large inclined angle. The results show that during exploitation in seams with large inclined angle, rotational subsidence of the main roof under the gob area is small and can maintain balance, so there is no need to provide artificial permanent support resistance for the main roof near the upper side to control rotational subsidence. Obstructed by the dense scrap rail,waste rock from the immediate roof caving slides from the upper gob area to the lower area and fills it,which strikes a balance between the immediate roof under the goaf after it fractures into large pieces and filling waste rocks.

基于MATLAB大采高液压支架稳定性仿真研究

针对液压支架存在失稳等重大安全隐患,以某型大采高液压支架为研究对象,对支架前倾、后仰、侧翻、滑移4种失稳进行分析,运用MATLAB仿真的方法对不同采高、底座宽度、极限倾角、煤层倾角、加载载荷下的支架重心高度等进行仿真分析和研究。研究结果表明:随着支架极限倾角的增加,支架重心高度呈现逐渐减小的趋势;随着支架底座宽度增加,支架重心高度呈现逐渐增加的趋势;随着采高高度的增加,最大、最小煤层倾角呈现逐渐减小的趋势;随着支架底座宽度增加,最大、最小煤层倾角呈现逐渐增加的趋势;随着加载载荷增加,煤层倾角呈现逐渐减小的趋势。该研究为液压支架稳定性、安全可靠性提高等方面提供理论基础。

大倾角煤层智能化监测监控装备研发与应用

通过对大倾角工作面的功能配置、监测办法、工艺匹配等问题分析,以采煤机记忆截割、液压支架跟机自动化和可视化远程监控为基础,以智能控制软件为核心,实现了在地面或巷道集控中心对综采设备的智能监测与集中控制,确保工作面截煤、推溜、移架、运输、除尘等智能化运行以及工作面连续、安全、高效开采。通过对支架功能精准监测,配合智能化开采工艺手段,实现了大倾角综采自动程序操作,跟机率达到80%以上。

综采面片帮冒顶机理及处理技术现状与展望

综采工作面片帮冒顶后,为保证综采工作面安全快速通过片帮冒顶区域,采取高效的片帮冒顶处理技术是确保冒顶区域得到安全处置的重要手段。现有研究表明,采煤工作面片帮冒顶是受到煤岩应力分布、采动矿压分布、支架设备性能等多方面因素的影响。总结了大倾角、大采高及松软煤层工作面片帮冒顶机理,分析归纳了片帮冒顶处理技术,分析了基于视觉感知、机器人的创新处理技术。总结现阶段学者研究成果中存在的问题,提出未来研究中需要突破的技术难点、需要深入研究的方向。

大倾角煤层采空区N_(2)运移规律研究

基于东峡煤矿大倾角煤层的特点,构建了相似模拟实验系统,开展了不同倾角煤层采空区注N_(2)惰化实验,实验结果表明,采空区地板区域,沿着工作面走向方向,N_(2)运移后基本呈“L”型分布,且采空区深部N_(2)的分布影响范围更广;空间范围内,采空区走向上,N_(2)运移分布规律为高处范围广、低处范围窄的“倒梯形”。结合东峡煤矿37121-1工作面实际情况,得出应在运输巷采空区侧注N_(2),现场实际应用效果表面防灭火效果较好。

大倾角厚煤层放煤工艺数值模拟及应用

为研究泉店煤矿12050工作面大倾角厚煤层放煤参数,采用PFC3D数值模拟软件,对比分析工作面不同放煤顺序和放煤步距下顶煤采出率和含矸率,确定工作面合理放煤参数。结果表明:一采一放、上行单轮间隔放煤方式较其他放煤方式顶煤采出率要高,且含矸率较低。现场工业试验应用表明,工作面回采期间,顶煤平均采出率为86.8%,多回收产量5%,取得了良好的经济效益。

大采高工作面倾斜煤层机械化液压支架选型研究

针对大采高大倾角综采工作面存在矿压强烈、开采强度大、顶板容易冒落、支护难度较大的问题,以王村煤业1311工作面为研究背景,对工作面覆岩破坏规律进行研究,计算关键层和其他各层的载荷,确定关键层极限跨距和基本顶周期来压步距,建立FLAC^(3D)数值模拟模型,研究工作面推进对垂直应力分布和垂直位移分布的影响规律;计算液压支架的工作阻力,对液压支架进行选型并分析其稳定性。结果表明,液压支架初撑力和末阻力的分布范围在4000~6000 kN和5000~7000 kN之间,大于额定工作阻力的60%占比为42.5%和70.6%,大于额定工作阻力的80%占比为0%和82.5%,没有大于额定工作阻力的情况。1311工作面选取液压支架满足井下支护需求,能够很好地适应井下大采高大倾角的复杂工况。

“三软”煤层大倾角综放面生产难题及管控

靖煤公司王家山煤矿大倾角特厚煤层水平-圆弧过渡综放工作面,针对在生产管理中存在两道超前支护范围巷道变形快、工作面设备上窜下滑、增补液压支架困难、设备影响频繁等问题,采用工程实践方法,超前进行工作面顶底煤探测并绘制工作面旬测剖面图,及时验收调整工作面工程质量问题,控制液压支架及前后溜上窜下滑及断链预防,实施防飞矸措施,上下端头及隅角管理等一系列管控措施,有效管控了大倾角综放工作面生产过程中各种突出问题,实现了王家山煤矿大倾角综放面的安全高效回采。

煤矿大倾角工作面智能通风系统优化研究

深部煤层大倾角工作面开采时容易产生强扰动,造成采场应力增高,特别是高瓦斯矿井,瓦斯含量上升,极易引发安全问题。通过对工作面通风系统的优化,探究大倾角工作面回采期间瓦斯治理效果。通过理论分析、现场实测等方法,得出以下结论:针对2505综采工作面回采期间回风瓦斯浓度偏高的现象,采取全风压与局部通风相结合的方式治理工作面回采期间瓦斯问题,起到了良好的效果,保证了工作面的安全高效回采;针对2505综采工作面机尾绞车窝处出现瓦斯积聚现象,采用WX-80瓦斯稀释器,利用新设备治理局部瓦斯积聚现象,有效地防止了瓦斯事故的发生。

大埋深倾斜厚煤层下导水裂隙带发育高度的微震监测

以九龙矿15249S工作面为工程背景,利用微震监测技术对上覆岩层塑性区破坏变化规律及导水裂隙带发育高度进行监测,并结合理论计算、数值模拟与现场实测结果进行对比,验证微震监测较高的准确性。结果表明,微震监测结果更为接近现场实测数据。监测结果显示:工作面及其回采巷道上方130 m范围内,微震事件分布密集、能量较大,故该空间内上覆岩体破坏变形较为严重,裂隙较为发育;当超过130 m时,微震事件骤减,数量几乎为0;因此得到导水裂隙带发育高度为130 m。研究成果可为九龙矿的安全生产提供可靠参考,并为类似的大埋深倾斜厚煤层工作面提供一种有效监测导水裂隙带发育高度的方法。

基于微震监测的大埋深缓倾斜厚煤层底板破坏规律研究

以九龙矿为背景,利用微震监测技术对该矿15249S工作面进行长期动态实时监测,针对底板微震事件频次、累积能量与推进距离、破坏深度进行相关度分析,揭示了底板破坏带的空间分布特征,确定了底板破坏深度及破坏范围。结果表明,微震事件以近煤层弱事件为主,底板事件个数大于顶板事件,上顺槽底板事件个数大于下顺槽底板事件;受开采扰动影响,15249S工作面底板破坏程度逐渐加深,最终形成2个破坏带,在走向上呈“倒双峰”式分布;底板破坏深度总体上与微震事件频次及微震事件累计能量成正相关,底板最大破坏深度为25 m,无突水危险。研究结果为九龙矿现场安全生产提供支撑,并对类似大埋深缓倾斜煤层开采提供参考。

大倾角复合顶板综采工作面液压支架选型

对于大倾角复合顶板综采工作面机械化开采存在的煤壁片帮、顶板冒落问题,以山西某煤矿为研究背景,其北翼3号煤层为大倾角中厚煤层,以该煤层的开采条件(大倾角、复合顶板)为基础,展开了综采工作面液压支架的选型工作,同时针对大倾角液压支架的防滑、防倒以及防飞矸等技术问题展开了研究,并将其成功应用到实际生产中。

大倾角采煤工作面液压支架稳定性控制措施研究

对11305采煤工作面回采期间液压支架失稳原因进行分析,发现煤层倾角大、地质构造发育以及液压支架顶梁不接顶等是导致支架失稳的主要原因。依据现场情况,提出采面安全开采措施以及液压支架稳定性控制措施。经现场应用后,液压支架稳定性得以明显提升,可为后续采面开采创造良好条件。

大倾角碎软低渗煤层下向长钻孔工艺研究与应用

针对新疆艾维尔沟矿区大倾角碎软低渗煤层,设计了一种高性能三棱螺旋钻杆,其转矩性能更优,同时具备更大的排渣通道与更佳的孔壁稳定性,三棱螺旋结构既提高了钻杆的排渣效率,又可在钻遇碎软煤层时通过旋转钻杆、反复洗孔等方式有效解决由于垮孔、塌孔造成的卡钻、埋钻问题,可有效提高碎软煤层钻进深度。揭示了螺旋型三棱钻杆不同孔深段所需风压:孔深0~50 m时风压为0.44 MPa、孔深50~100 m时风压为0.53 MPa、孔深100~150 m时风压为0.61 MPa、孔深150~200 m时风压为0.67 MPa,并提出一套适用于大倾角碎软低渗煤层下向长钻孔钻进施工工艺。针对2130煤矿25222运输巷,在下帮施工20个下向长钻孔并开展了下向长钻孔排采试验,在排采的60 d内,甲烷抽采纯流量前10 d由0.10 m^(3)/min快速降低至0.04 m^(3)/min、之后30 d由0.04 m^(3)/min缓慢降低至0.02 m^(3)/min、最后20 d由0.02 m^(3)/min缓慢增加至0.04 m^(3)/min,达到了排采试验目标。试验结果表明,采用三棱螺旋钻杆+中风压排渣钻孔工艺能够有效解决常规回转钻进成孔率低、孔深浅、工期长的问题,利用下向长钻孔解决工作面条带瓦斯抽采在新疆艾维尔沟矿区的推广应用奠定了基础。

大倾角薄煤层工作面刮板输送机卸载方式研究

针对目前大倾角薄煤层采煤工作面在采煤过程中刮板输送机的机头上窜下滑引起的煤块在卸载口撒落,以及机头处三角煤无法清理的问题,对刮板输送机传统的卸载方式进行分析研究,提出了一种新的适用于大倾角薄煤层工作面的机头铰接式卸载方式,为煤矿井下刮板输送机的卸载方式的合理选型提供了理论依据。

大倾角“三软”煤层巷道围岩控制技术研究与应用

通过对某煤矿202运输顺槽的顶底板、应力环境及煤层的岩性特征进行分析,结合该矿的支护现状,采用理论分析和数值模拟的手段,对回采巷道支护提出了优化方案。理论分析表明,巷道顶板垂直应力通过岩层间传递作用于巷道底板,造成底板出现持续性底鼓现象,同时顶板各岩层界面处容易发生离层现象。数值模拟结果表明,巷道开挖后拉应力区的范围为1.8 m,若支护范围选择不合理的话巷道容易发生整体变形。针对上述情况,提出高强高预应力支护设计思路,确定锚杆长度选择为2.6 m,同时对该工作面的运输顺槽进行锚网索+W型钢带+喷浆的支护改进。经现场实测,采用该种方案对巷道进行支护,煤层工作面在高应力环境下回采巷道较为稳定,能够保证工作面安全回采。

大倾角特厚煤层开采过程采放比优化分析

大倾角特厚煤层的开采难度较大,采用放顶煤综采的开采方式,采放比的参数对煤矿开采效率及质量具有重要影响。采用MATLAB仿真分析的形式对不同放煤高度下放顶煤综放开采的放出量、放出率及含矸率进行分析。结果表明,在17号大倾角特厚煤层进行开采的最佳放煤高度为5~6 m,最佳的采放比为1∶1.4~1∶2.4,在此范围内进行开采可以实现煤矿的高效高质开采。

深井大倾角煤层巷道围岩控制技术探讨

针对长城三矿深井大倾角煤层回采巷道掘巷后出现显著非对称破坏问题,分析1905S运输巷原支护失效原因,针对深井大倾角回采巷道围岩赋存特征提出锚网索联合支护优化方案。通过顶板布置高预紧力锚索提升顶板岩层承载能力,限制顶板离层变形,同时增大帮锚杆密度提升煤体抗变形能力。现场监测数据表明:采取大倾角回采巷道锚网索联合支护技术后,有效控制巷道断面收敛量,同原支护相比巷道变形量降低了60%。研究成果可为类似深井大倾角回采巷道的掘进提供借鉴。

高应力大倾角切眼综掘施工工艺优化

针对综掘机在切眼施工期间受巷道倾角大导致综掘机掘进期间不稳定、运输难度大等问题,对掘进工艺、运输方式等进行优化。现场应用后,山西某矿31302工作面切眼耗时1个月即可完成掘进,期间综掘机及运输设备等始终保持稳定,实现了高应力大倾角切眼的快速安全掘进。

大倾角煤层设备稳定性控制技术研究与应用

基于大倾角煤层综采工作面三机设备失稳机理研究分析,建立了支架受力状态模型,提出了工作面采用俯伪斜布置方式,减小了与运输巷夹角,解决了大倾角工作面飞矸、片帮问题。实施了综采支架6项技术改造,形成大倾角煤层工作面支架-刮板输送机耦合防滑技术,优化推溜拉架工艺,实现支架防倒防滑。根据采煤机在大倾角工作面运行问题分析,实施了6项技术改进,解决了采煤机跑机问题,提高了采煤机行走速度。通过现场实践,结果表明:在采用8°俯伪斜布置方式情况下,采煤工作面可实现正倾斜开采,有效解决仰采导致的片帮、飞矸问题。在保证支架工作阻力满足顶板管理要求前提下,支架重量越轻,对维护支架稳定性越好。