深孔聚能预裂爆破切顶卸压机理与应用

为解决悬顶导致的煤柱及邻近巷道高应力和大变形问题,结合工作面顶板地质条件,提出深孔聚能预裂爆破切顶卸压专项方案,采用数值模拟及现场试验对卸压效果开展综合研究。研究结果表明,煤层顶板在切顶后垂直应力减幅为21.62%,预裂切顶措施可显著降低煤柱及邻近巷道围岩应力水平。试验发现,炮孔内轴向贯穿裂缝明显,可实现采空区顶板及时垮落。顶底板在切顶后累计位移量减幅达59.27%,巷道两帮及顶底板移近变形得到有效控制,煤柱垂直应力增量显著降低。实践证明,采用深孔聚能预裂爆破切顶卸压效果显著,可大幅提高作业效率,为类似矿压防治工程提供借鉴。

岩体变形及二次应力下矿体开采效应研究

为了解围岩在变形及二次应力下矿体开采效应的影响,本文选取-410 m中段采用现场试验与数值模拟相结合的方法对崩落法采矿进行矿体效应研究。结果表明:围岩应力发生震荡变化,在矿体上下盘围岩附近存在应力明显降低区域,下盘大于上盘,顶板最大主应力达0.44 MPa,局部呈现应力集中,且应力集中部位呈现类似水平零散分布的现象。同时开采边界呈现裂隙发育的状态。水平矿体有轻微下沉趋势,且在该中段的水平巷道边界和顶板裂隙附近易出现断层破碎带。竖直方向变形明显,且倾斜部位呈椭圆分布,最大下沉位移值达8.00 mm,最大上升方向变形值为3.03 mm,交界线附近易受到应力挤压现象。该研究对及时准确地掌握岩体变形规律和矿山安全信息使矿山安全有效合理地进行开采具有一定的指导意义。

除氟剂在矿井水除氟实验中的应用研究

通过对比4种药剂的除氟性能,挑选出最佳除氟剂并探究了不同因素对其除氟效果的影响。结果显示:4种药剂氟化物去除效果为:ZMCF>CF-B>CF-A>PAC。最佳实验条件ZMCF除氟剂投加量为100 mg/L,PAC投加量为160 mg/L,PAM投加量为1.2 mg/L,pH为6~7,反应沉淀30 min后,出水氟化物浓度为0.52 mg/L。共存阴离子Cl-和SO_(4)_(2-)对除氟效果影响较小。现场实验结果显示,最佳实验条件下处理后出水氟化物含量为0.75~0.93 mg/L,平均值为0.83 mg/L,氟化物浓度可稳定在1.0 mg/L以下,符合煤矿矿井水排放要求。出水浊度为8.9~14.6 NTU,经后续系统过滤后进一步降低出水浊度,从而排放利用。

鑫顺煤业迎采强扰动巷道围岩稳定性控制研究

为解决迎采对掘沿空掘巷过程中巷道围岩变形严重、支护困难等问题,以山西煤炭进出口集团左权鑫顺煤业某一轨道顺槽为研究对象,采用钻孔窥视和数值模拟等方法,研究了迎采对掘迎采强扰动巷道围岩稳定性控制的问题,确定巷道的支护方案为锚杆+锚索+锚网以及W型钢带等相互配合的联合支护方法。现场应用后对围岩变形进行监测,结果表明该支护措施有效抑制了围岩变形,达到了很好的支护效果。

柠条塔煤矿工作面顶板烧变岩水害防治技术应用

陕北侏罗纪煤田内的烧变岩水害严重威胁着矿井安全生产,对该类水害隐患的防治工作刻不容缓。为了探索在神府矿区煤层顶板烧变岩水害防治技术,验证现有技术手段的合理可行性,以柠条塔煤矿为例,采用地面钻探、注浆帷幕、截流分离的方法对S1233工作面2^(-2)煤层顶板1^(-2上)煤层烧变岩含水层水害进行防治。根据地面注浆后在工作面实施检查孔钻探、抽水试验、压水试验及孔间CT探测、水质化验等效果检验,结合注浆前后放水试验成果,分析认为柠条塔S1233工作面烧变岩水害防治技术科学有效,治理工程应用效果良好,可为后期矿井防治此类水害提供依据,也可为区内条件类似矿井的防治水工作提供借鉴。

露天煤矿台阶爆破合理超深试验研究

针对吉郎德煤矿露天深孔台阶爆破根底率高等问题,首先采用常用的钻孔超深计算方法得到了钻孔超深的合理范围,并通过现场调查发现目前造成台阶根底率偏高的主要原因是炮孔超深过大导致岩石超挖严重,由此提出将钻孔超深由目前的1 m减小为0.8 m。而后在1380和1392平台进行了试验,并利用GPS对该试验平台进行高程测量及绘制高程3D图以评价根底率,结果发现改进后的爆破方案取得了良好效果,不但有效地降低了根底率,而且减少了炸药用量和钻孔工作量。多次重复试验结果显示,85%以上的平台均取得了良好的爆破效果,但是对于高程较低的平台如1284西帮南区平台,其爆破效果不甚理想,这可能是由于随着平台高程的降低,岩石完整性及强度提高,进而炮孔底部夹制作用变大,此时应加大钻孔超深。

矿山深部开采地温测定及高温热环境分析

以矿山初显的高温热害问题为研究对象,开展了矿井深部开采区域原始岩温与热环境现场测试与分析。研究结果表明:矿山中深部开采-580 m区域岩层、-650 m和-730 m地层原始岩温分别为31℃、32.5℃和34.7℃,地层平均地温梯度2.45℃/100 m。采掘工作面主要热源为围岩散热和机电设备散热,分别占46%和24%;提出了以总巷道长度绝对散热量指标和单位巷道长度相对散热量指标衡量井下热源分布与热害程度新思路。研究结果可以为类似矿井高温热害评估及后续降温工程措施实施提供参考。

新型固化剂在准东露天矿环境保护上的应用

为了研究新型高分子固化剂对砂石和土的黏结能力,从而达到对露天矿路面固化及环境保护效果;采用现场试验方式,对露天矿进行道路试验,分析对比了扬尘、尾气排放等环保指标。结果表明:新型固化剂修筑道路的路面平整度、强度等各项指标良好,可以大幅减少道路维护作业量和扬尘产生,可以减少车辆尾气排放,并提高道路安全。

义棠煤业100602工作面底板破坏深度研究

为实现对义棠煤业100602工作面的保水开采,通过理论计算和现场实测研究在采动影响下煤层底板破坏带的深度。研究发现,不同深度底板应变及应力增量降幅规律趋向一致,且增量的变化幅度与深度呈负相关;底板变形呈滞后性,即工作面推进后底板不会立刻回弹,之后随着工作面逐渐远离应变恢复原岩应力状态。基于不同深度应变探头的附加应变和应力变化情况,分析得出义棠煤业100602工作面开采时的底板破坏深度为17.10~17.58 m。这一研究成果为工作面实现带压保水开采提供理论依据和安全可行性。

谦比希铜矿下向孔爆破底板控制技术研究

谦比希铜矿东南矿体主要采用预切顶下向平行中深孔采矿法进行开采,然而在爆破回采作业过程中,炮孔底部严重根底问题频繁发生,进而造成后续崩矿高度降低、铲运机出矿作业效率低下等问题。为解决以上问题,研究以谦比希铜矿下向孔爆破为工程背景,采用LS-DYNA建立了不同炮孔超深下的底板控制爆破模型,通过对比分析不同模型的爆破损伤范围,得出最优炮孔超深,进一步地开展现场验证试验并提出了相应的底板控制施工建议措施。

新疆某铀矿空气预氧化矿层地浸采铀现场试验

天然成因试剂地浸采铀在我国是一项较新的铀矿开采方法,空气预氧化矿层技术是其核心内容。空气预氧化铀矿层的基本原理是向矿层送入压缩空气,利用空气中的氧氧化铀矿石,再利用地下水中的碳酸氢根或碳酸根将铀浸出。为了积累更多的基础资料和经验以便在我国推广应用空气预氧化铀矿层技术,在新疆某铀矿进行了现场试验。试验中浸出液铀浓度最高达230 mg/L,钻孔抽液量可逐渐恢复到原始抽水试验最大值10.5 m3/h。该结果表明:空气预氧化工艺可成功实现矿石中铀的氧化,节约氧化剂成本,提高铀的浸出率,并且对矿石渗透性能影响较小,可以避免高矿化度地下水条件下的化学堵塞。

卵砾石层大断面斜井井筒支护方法现场试验研究

我国缺少在巨厚卵砾石层中采用普通施工方法掘进煤矿斜井井筒的成熟支护经验。结合伊犁一矿材料斜井和回风斜井的施工过程,设计了现场支护试验方案,对不含水和含水卵砾石层大断面斜井井筒的多种支护方法进行了试验。研究结果表明,含水与不含水卵砾石层斜井井筒相比,其支架变形量和支护难度显著变大;架棚临时支护结合钢筋混凝土永久井壁支护是不含水卵砾石层大断面斜井井筒有效的支护方法;含水卵砾石层地压显现明显,采用超前支护、架棚临时支护和钢筋混凝土永久井壁支护相结合的方法可以实现围岩稳定。由试验推断,库仑和太沙基土压力理论用于计算卵砾石层围岩压力误差显著。

两孔酸法地浸采铀现场试验

结合两孔酸法地浸采铀现场试验,讨论了两孔法的特点,通过对结果分析、对比,证明了两孔法地浸采铀现场试验的科学性。

煤矿井下电磁环境测试方法研究

为了分析煤矿井下电磁环境对矿用电子设备工作安全性的影响,研究井下电磁辐射现场测试方法。测试结果表明:煤矿井下电磁环境具有区域性,典型设备是其电磁特性的主要影响因素。架线电机车产生的电磁噪声覆盖的频段较宽,对井底车场电磁环境影响很大。矿用漏泄通信系统对井下电磁环境会产生一定的影响,变压器是井下变电所电磁环境的主要骚扰源。研究结果表明井下电磁环境现场测试方法具有一定的适用性,有助于确定井下电磁环境的严酷等级,为电子设备的抗干扰措施提供理论依据。

长壁间隔式开采方法研究及其应用

陕北神府矿区中小煤矿均采用房柱式采煤方法,多个煤矿进行长壁采煤方法试验均因浅埋煤层矿压显现剧烈,单体支柱不能有效的控制顶板而失败。南梁煤矿2-2煤层属于地表厚松散层浅埋煤层、改建设计改为刀柱式采煤法,为了提高矿井的经济效益,提出了长壁间隔式开采方法,通过相似材料模拟实验、数值模拟、理论分析和现场试验确定间隔开采方法工作面合理开采段长度和煤柱尺寸。南梁煤矿采用间隔开采方法已成功采完9个工作面,成为榆神府矿区中小型矿井第1个采用长壁布置单体支柱开采的矿井。间隔开采方法已被临近煤矿所采用。

利用磁铁矿磁场变化预测崩落空间的现场研究

在完成数值计算的基础上 ,针对磁铁矿自然崩落采矿法崩落空间与磁场变化之间的关系 ,运用磁法勘探的理论及方法在现场进行了实际观测 ,发现崩落空间的大小与崩落后所产生的磁铁矿磁场变化有良好的对应关系 ,完全可以依据对磁场变化的实测结果来预测崩落空间的实际形态 ,以便有的放矢地指导放矿 。

矿井顶板突水模型试验多场信息的归一化处理方法

为了消除量纲和取值范围的差异,基于线性函数转换的归一化算法,将矿井突水模型试验中采集的位移、渗透压力、应力和视电阻率等多物理场信息映射到0～1范围内进行处理,在同一坐标系下绘制出多物理场信息归一化曲线,并与原始数据曲线进行对比,分析突水过程中各物理量的变化趋势及其相互关系。发现渗透压力、视电阻率和应力信息是较为理想的突水预报信息源,渗透压力在突水前很长时间就出现异常波动,视电阻率和应力在突水发生前会突然增大,且视电阻率的变化早于应力的变化。

徐州矿区深部开采热害治理现场试验研究

随着开采深度的增加,越来越多的矿井面临工作面高温热害。高温热害不仅严重影响工人身心健康,而且由高温引起的采场围岩体热力学效应与顶板塌方和瓦斯爆炸紧密关联。基于此,首先总结深部开采热害治理技术的主要原理,提出热害治理设计步序。然后,在典型深井开采热害矿区(徐州矿区)开展热害治理现场试验,通过现场试验,得到以矿井涌水、矿井回风和地表水体为主要冷源的热害治理工艺流程及热力学平衡试验最优参数,为类似矿井开采热害治理提供理论依据。

高海拔矿井螺旋斜坡巷道施工通风技术

依托高海拔黄龙沟矿3 390~3 220 m斜坡道工程,在原施工通风设计基础上,参考多国矿井CO浓度限值,将CO浓度标准由15 mg/m^3提升至30 mg/m^3。利用黄龙沟矿附近气象站资料,拟合海拔高度空气的密度比Kh,以此计算经海拔修正后的施工通风需风量。原方案为分两工区的压入式通风,从节能和便于工程实施的角度出发,提出分三工区巷道式通风的施工通风优化方案,并利用溜矿井排出污浊空气。方案优化后,最大风管长度由2 916 m降低为1 330 m。通过通风网络计算巷道内的风流分配,验证通风方案的合理性。现场测试结果显示:巷道内CO浓度值降低至浓度限制值以下最长时间仅需20 min,能较好地满足施工通风技术要求。

大采高工作面锚杆支护巷道局部冒顶机理研究

基于大采高工作面巷道冒顶制约煤矿安全生产的问题,采用现场实测和数值模拟方法研究了巷道局部冒顶的影响因素。现场测试表明:冒顶位置巷道直接顶板为5.8 m泥岩,且为多层复合,锚索锚固端附近存在泥质页岩软弱岩层,黏土矿物占比达54.3%。锚杆锚固区内外均发生明显离层,支护体受岩层错动发生剪切变形。数值模拟得出,受回采动压未稳定区域掘巷、护巷煤柱尺寸小、支护强度和刚度不足等因素影响,顶板软弱节理面发生离层,支护应力场完整性丧失,围岩塑性破坏后发生冒落。提出在地质异常区及时支护、增大支护强度防止锚固区离层、加强施工质量检测等技术手段,提高巷道安全系数,为减少冒顶事故提供工程借鉴。