近距离冲击地压煤层开采遗留煤柱与断层复合影响下冲击危险性研究

我国主要冲击地压矿井往往同时赋存多层可采煤层,多煤层协同安全开采是事关我国能源安全的重要课题。近距离冲击地压煤层开采时,上部煤层留设的煤柱承载了较高的上覆岩层载荷,给下部煤层开采带来了较大的风险。当遗留煤柱下发育断层时,该遗留煤柱导致的应力集中区与断层围岩附近的应力异常区产生的复合作用对工作面开采产生巨大影响。本文以陕西彬长大佛寺煤矿40201工作面为研究对象,理论分析了上煤层遗留煤柱和断层复合作用对下部冲击地压煤层开采时冲击危险性的影响,采用地震波层析成像技术和微震监测技术,分别探明了遗留煤柱和断层复合作用下工作面围岩静载荷、动载荷分布规律。研究结果表明:煤层中的断层破碎带在上覆遗留煤柱作用下产生的静载荷集中区域会向断层两盘远处转移,使得断层更易发生滑移失稳;在遗留煤柱和断层的复合作用下,工作面“见方”区域来压早于理论预测结果,且来压强度增大;工作面动载显现以遗留煤柱下区域为主,遗留煤柱的存在增大了工作面超前支承压力的影响范围。本文研究可对类似条件下的冲击地压煤层开采提供一些借鉴。

近距离煤层下行跨煤柱开采巷道的合理布局

为了探究遗留区段煤柱对下伏回采巷道布局的影响,以煤峪口矿为工程背景,通过最大主应力集中系数判别底板应力增高区,采用理论解析、编程计算、数值模拟的方法,研究了不同开采阶段底板应力增高区的演化特征.结果表明:区段煤柱宽度、埋深、煤柱边缘至峰值区的距离及其垂直应力峰值控制着应力增高区的发育,采空区应力恢复特征对应力增高区的影响可以忽略;对比各模拟方案中煤柱-巷道错距与应力增高区对下煤层的影响范围峰值,并结合采空区应力逐渐恢复及工作面矿压显现的区域化特征,认为煤柱-巷道错距10~15 m为优选区间.选择12 m错距进行工业试验,取得了良好效果.

粒度对采空区遗煤氧化速度影响的实验研究

为研究采空区遗煤粒度的大小对氧化速度的影响,利用程序控温的方法设计了遗煤的升温氧化实验,测得了实验炉出口侧在一定温度下的氧气浓度,计算了几种粒径的煤样在一定温度下的耗氧速度,比较了几种粒径煤样在不同温度时的耗氧速度的大小,拟合了几种粒径的煤样在一定温度时耗氧速率的曲线。结果表明:不同粒径的煤样氧化速度随着温度升高而增大,粒径较小的煤样,耗氧速度增加较快。在相同温度条件下,氧化速度有随着煤粒度的增大而减小的规律性,并且当温度高于70℃时耗氧速率和煤样粒径之间满足负指数关系。实验加深了对采空区遗煤自燃过程的认识。

鄂尔多斯盆地北部地区延安组煤层自燃烧变产物及其特征

煤层自燃是世界范围内普遍存在的一种地质现象,但针对煤层自燃形成的产物尚缺乏系统研究。我国鄂尔多斯盆地北部地区延安组煤层在地史时期普遍发生自燃,研究中主要针对该地区的煤层自燃烧变产物的特征进行系统分析。结果表明,煤层烧变产物包括烧变残留煤、煤灰、烧变岩三类,其纵向和横向剖面上具有明显的分带规律,对其岩石物理学、地球化学等特征分析显示较原岩(煤、泥岩、砂岩)发生了不同程度的变化,可将其看成一类特殊的变质岩类。

多因素影响下的煤低温氧化特性试验研究

为研究氧浓度、粒度和挥发分对采空区遗煤低温氧化过程的影响,利用油浴式程序升温试验装置设计了煤低温氧化试验,研究了不同影响因素条件下煤的耗氧速率和放热强度,验证了氧浓度、粒度和挥发分等对煤低温氧化特性的影响,通过对试验数据分析,得到了煤低温氧化特性受各因素影响的变化规律。试验结果表明:在一定范围内,氧浓度的增加会加快煤的耗氧速率,提高反应的放热强度,促进煤的氧化,但不会改变氧化反应的趋势;粒度较大的煤耗氧速率低,反应释放的热量小,氧化过程缓慢且强度较低;煤的挥发分降低后,耗氧速率和反应的放热强度也随之减小,其自燃临界温度将显著提高。

煅烧工艺对活化煤矸石中残余碳的影响

为了制得残余碳含量较小的活化煤矸石,研究煤矸石在不同温度时煅烧的活化情况,以白度为指标评价残余碳含量,利用三因素三水平正交实验对加碱煅烧活化工艺进行优化,并采用X射线衍射、红外光谱、热重-差热分析、透射电子显微镜、扫描电子显微镜及合成4A沸石对煤矸石的活化情况进行表征。结果表明,当优化工艺条件是煅烧温度为800℃、煅烧时间为2 h、NaOH与煤矸石的质量比为1.5∶1.0时,活化煤矸石样品的白度最大,并且通过其合成的4A沸石是合格的,说明该条件下活化的煤矸石具有良好的活性。

自适应神经网络在确定落煤残存瓦斯量中的应用

落煤残存瓦斯量的确定是采掘工作面瓦斯涌出量预测的重要环节 ,它直接影响着采掘工作面瓦斯涌出量预测的精度 ,并与煤的变质程度、落煤粒度、原始瓦斯含量、暴露时间等影响因素呈非线性关系。人工神经网络具有表示任意非线性关系和学习的能力 ,是解决复杂非线性、不确定性和时变性问题的新思想和新方法。基于此 ,作者提出自适应神经网络的落煤残存瓦斯量预测模型 ,并结合不同矿井落煤残存瓦斯量的实际测定结果进行验证研究。结果表明 ,自适应调整权值的变步长 BP神经网络模型预测精度高 ,收敛速度快 ;该预测模型的应用可为采掘工作面瓦斯涌出量的动态预测提供可靠的基础数据 。

综采工艺回收强冲击矿压盘区残采煤柱的研究

通过攻关,解决了综采工艺回收盘区煤柱的技术难题,经过在开采过程中的应用,效果良好。为煤炭企业冲击矿压矿井回收盘区煤柱提供了经验,具有推广价值。

基于灰色系统理论的煤矿瓦斯涌出量预测研究

运用灰色理论建立巷道瓦斯涌出量的灰色模型,对矿井瓦斯涌出量进行预测预报。采用残差识别方法修正GM(1,1)模型进行瓦斯涌出量预测,预测精度更高。利用灰色灾变预测理论,对某矿矿井工作面瓦斯涌出资料进行分析、研究,建立煤矿瓦斯涌出量灰色预测模型,并对矿井瓦斯涌出量变化趋势进行预测。

厚煤层残采工作面反向安装设备技术实践

一九三〇煤矿是新疆焦煤集团原煤生产骨干矿井之一,该矿井因受F4-2断层影响,二采区36211综采工作面巷道沿中线掘进,36211回风巷与原26211运输巷间最大煤柱达到95 m,经过方案比较,合理设计,在现36211综采工作面回风巷上段三角煤柱设计一残采工作面,为解决残采工作面安装液压支架等设备问题,在36211回风巷设计安装绞车等辅助设施,采用反向安装设备技术,实现了高效、快速、安全安装。

近距离煤层群开采遗留煤柱下沿空掘巷煤柱宽度研究

目前关于沿空掘巷煤柱尺寸及巷道围岩稳定性方面研究多为单一煤层,近距离煤层群开采遗留煤柱下沿空掘巷窄煤柱留设条件复杂,需考虑同一煤层侧向支承压力与上部遗留煤柱应力集中的双重影响。以新疆石梯子西沟煤矿东翼采区近距离煤层群开采为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法开展研究。基于极限平衡理论建立1E302工作面沿空掘巷窄煤柱宽度计算力学模型,计算结果表明,工作面窄煤柱宽度不小于4.92 m,分析窄煤柱巷道围岩随界面黏结力和应力集中系数变化规律。FLAC3D三维数值模拟运算指出,受遗留煤柱应力集中作用影响,巷道应布置在煤柱边缘0~8 m,当煤柱宽度大于5 m时,煤柱中出现较稳定的承载核。理论计算和数值模拟综合确定窄煤柱宽度为5 m。工程实践应用表明,巷道支护效果良好。本文提出的近距离煤层群开采遗留煤柱下沿空掘巷窄煤柱宽度的确定方法,可为类似条件下窄煤柱合理宽度计算提供借鉴参考。

煤块瓦斯解吸渗流数学模型及残存瓦斯量数值解法

本文以多孔介质渗流理论为基础，建立了煤块瓦斯解吸渗流微分数学模型，给出了残存瓦斯量的数值计算法，并与实测值进行了对比验证。

复采残采煤层煤矿开采技术探讨

在煤矿开采的环节中,安全问题引起了人们的广泛关注,尤其是在复采和残采的煤层中,更应该注意安全问题。分析复采过程中存在的问题,并通过分析相关开采技术,以期完善开采的技术。

综采收尾应用全锚支护技术

官地矿在综采工作面收尾应用锚网组合全锚支护技术，成功地解决了综采收尾材料消耗多，支护效果差的难题，有效地控制了工作面顶板，给综采搬家创造了良好的环境，并从围岩性质，支护方式的施工操作工艺等方面进行了分析。