厚煤层快速回采切顶卸压无煤柱自成巷工程试验

基于切顶卸压自动成巷技术原理,分析了沿空切顶巷道顶板结构演化过程,得出厚煤层快速回采切顶成巷围岩应力、位移传递机制,形成了人为主动构建"基本顶上位岩层-采空区碎胀矸石-巷道切顶短臂梁"围岩稳定结构的控制思路。提出厚煤层快速回采沿空切顶巷道围岩协同控制体系,以"恒阻大变形锚索+墩式单元支架"控制顶板,以"滑移式让位护帮结构+自移式动压防冲结构+波浪式多阻护帮锚杆"控制帮部,形成了应对顶板结构位态、碎石运动状态变化的针对性控制技术。以柠条塔煤矿S1201胶运顺槽为工程背景,完成了厚煤层快速回采条件下切顶卸压无煤柱自成巷现场工业性试验。研究表明,采高增大、采速加快后,基本顶上位岩层易引发少量不宜强制控制的回转变形,支护结构可控让位是构建围岩稳定结构的有效途径之一;巷内压力与采空区矸石运动状态密切相关,增强预裂效果有利于减少动压冲击;成巷过程中巷道顶压首先达到恒阻状态,而后位移趋于稳定,最后形成围岩稳定结构。所设计的配套支护结构可有效协同围岩运动,留巷效果良好。

煤矿“短充长采”科学开采模式研究

随着我国煤炭持续高强度开发,开采条件逐渐恶化,传统开采方法带来一系列资源、安全与环境问题。基于"岩层低损伤","无煤柱开采"和"固废零排放"的思路,提出了以煤矿井下采区内就近分选矸石为主形成的固体废弃物充填带取代区段煤柱的"短充长采"科学开采构想及其技术原理。探索了"采-选-充-留"关键技术路径,统筹研究解决遗留煤柱的资源浪费、固废排放的环境污染、传统开采的技术瓶颈和深部开采的安全风险等问题。建立了"短充长采"固体废弃物充填带能量缓释理论和低损伤岩层控制理论。阐述了5项关键技术:"短充长采"系统设计方法,井下智能干法轻量模块化分选系统,自成巷前进高效采充技术与装备,沿充填带留巷技术与装备,"短充长采"系统集成控制技术。现场应用结果表明:"短充长采"科学开采模式在葫芦素煤矿和刘庄煤矿井下矸石直接充填能力分别达到200万t/a和100万t/a,利用有限的的固废资源集成解决了煤炭开采的资源、安全和环保问题,可以实现井下无煤柱、地面固废零排放。该模式创新了绿色开采新理论、新技术、新方法,构建了我国新型绿色开采的科学开采体系。

留巷钻孔法煤与瓦斯共采技术

针对深井高地应力、高瓦斯含量、低渗透率煤层群开采效率低和深部开采面临的安全技术问题难以突破的现状,提出煤与瓦斯共采新思路、新方法.揭示了采动影响区内顶板岩层裂隙的动态演化及采空区侧"竖向裂隙发育区"的形成规律、Y型通风方式下采空区的空气压力场分布和卸压瓦斯的流动规律,建立了留巷钻孔法替代巷道钻孔法抽采卸压瓦斯的煤与瓦斯共采的新理论、新方法.

厚煤层无煤柱自成巷碎石帮成巷技术研究及应用

针对厚煤层无煤柱自成巷开采技术实施过程中,采高大导致碎石帮变形难以控制的问题,以柠条塔煤矿S1201-Ⅱ工作面为工程背景,采用理论分析和现场试验相结合的方法,建立了挡矸支护结构的受力分析模型,分析了碎石帮侧向压力的变化规律,并对滞后工作面不同距离的碎石帮进行了分区。提出了以"切顶护帮支架+可伸缩U型钢+金属网"为主的碎石帮控制措施。经现场实测,碎石帮控制效果良好。

沿空切顶自成巷无煤柱开采支护技术研究

分析了沿空切顶成巷无煤柱开采关键技术以及巷道临时支护范围,针对沿空切顶成巷巷道临时支护存在支护工序复杂,对巷道顶板反复支撑破坏,移动操作繁琐,劳动强度高,安全系数低的问题,提出采用新型巷道临时支护支架,采用数值模拟分析了临时支护支架使用效果,充分发挥临时支护支架的承载作用,实现沿空切顶成巷巷道无反复支撑,确保巷道完整性避免造成生产成本浪费,降低劳动强度,实现矿井绿色、安全、高效开采。

无煤柱分阶段沿空留巷煤与瓦斯共采方法与应用

针对深井高瓦斯低透气性煤层群的典型赋存特征,结合淮南矿区千米深井无煤柱煤与瓦斯工程实践,提出了改进Y型通风模式,即分阶段沿空留巷方法,完善了对共采工程的维控预应力锚固技术.工程实践表明:预应力锚固技术可以实现深井强动压开采过程中对沿空留巷和回风巷道围岩稳定的有效维控,至第1阶段结束,留巷顶板下沉量为144mm,两帮移近量为351mm,分阶段沿空留巷对共采巷道的维护时间缩短了4/5.减少了留巷变形速度稳定后累计变形的不利影响.超前工作面布置的瓦斯抽采工程中,单孔抽采瓦斯浓度(体积分数)达到40%,实现了煤与瓦斯共采.

大倾角厚煤层斜切分层无煤柱综放开采煤自燃防治技术

针对华丰煤矿1411工作面开采条件和工作面布置方式,探讨了大倾角厚煤层斜切分层无煤柱综放工作面的煤自然发火特点。结合现场生产情况,将1411工作面划分为Ⅰ~Ⅶ7个煤自燃危险区域,分析了各区域遗煤分布情况及漏风规律;将工作面回采过程中防火工作划分为4个阶段（开切眼、正常回采、过1410面停采线及1411工作面末采/停采）,并对每个阶段不同区域煤自燃防治工作提出了相应对策。应用实践表明,该对策取得了良好的煤自燃防治效果。