同忻矿山小煤柱工作面矿压综合治理技术试验研究

同忻矿8210小煤柱巷道虽处于采空区侧向应力降低区内,围岩应力环境较好,但同时也伴随着巷道围岩整体松软破碎,小煤柱整体完整性较差,承压能力弱,不利于巷道维护,也为矿山工作面安全管控带来一定隐患。因此,同忻矿山决定开展小煤柱工作面矿压综合治理研究,采用初采切眼爆破放顶、尾巷爆破切顶卸压及头巷水力致裂工艺降低矿压影响,提升初采期间顶煤回收率,控制巷道变形。试验结果表明,初采切顶爆破效果良好,初次来压步距及来压强度得到有效缩短弱化,初采可放煤距离大大缩短。尾巷切顶卸压成功爆破400个孔,围岩控制率提高了37%。头巷超长孔定向水力压裂效果良好,裂隙发育充分,达到预期效果。

邻近煤层同采巷道布置及安全错距优化研究

针对苏村煤矿6煤、10煤分层同采错距不合理,上下两工作面开采受动压的相互影响,造成工作面冒顶、片帮、支架折损等问题,通过采用理论分析、数值模拟以及工程应用相结合的方法对邻近煤层同采工作面巷道布设位置及错距进行了优化研究。研究结果表明:考虑不同开采方式下10煤层巷道围岩应力变化特征,确定上下煤层巷道采用对齐式布置;考虑下煤层开采时覆岩移动,下煤层区段煤柱应大于16.7 m;上下煤层同采时工作面合理错距在45 m左右。研究结果应用工程实践表明,同采期间工作面支架受力平稳,实现了邻近煤层安全高效同采,对类似条件下的煤层群开采具有重要的指导意义。

近煤层岩巷掘进中防治煤与瓦斯突出技术研究

为了保证近煤层岩巷的安全快速掘进，采用FLAC加分别对煤层距巷道底板5，10m时的情况进行了数值模拟，研究了近煤层岩巷掘进工作面前方岩层、煤层的应力分布规律，结果表明：煤层距巷道底板5m时，前方5～20m为煤层应力集中区；煤层距巷道底板10m时，其应力集中区在10～25m，其应力峰值处在煤层距巷道底板5m时的集中应力区与原始应力区的交界处。根据煤层应力集中区情况，建议煤层距巷道底板5m时必需采取防突措施，防突长度为掘进工作面前方20m，并进行了合理的钻孔设计。

不规则综采工作面缩面开采技术应用

针对煤矿井下在边角余煤及地质条件复杂区域内工作面不规则布置越来越多的现状,在济宁三号煤矿53_下08工作面通过主运输巷"S"区段时,采用了"边采边缩"开采技术,通过合理的生产控制措施,实现了工作面边生产边缩面,解决了不规则工作面缩面停采影响。实践表明:采用"边采边缩"工艺,简化缩面工序,缩短工期,减少材料投入,取得了较好的经济效益,可为以后的综采工作面缩面开采方式选择提供借鉴经验。

迎采动面沿空掘巷围岩变形规律及控制技术

为解决迎采对掘窄煤柱护巷围岩变形大、支护困难的问题,以高平七一煤业9104工作面运输巷为例,采用现场调研、数值模拟和工业性试验相结合的方法,对迎采对掘期间巷道围岩变形规律、煤柱尺寸及相应支护参数的确定进行了研究。结果表明:随着煤柱宽度的增加,巷道围岩变形量及煤柱内的应力分布特征呈现出明显的差异性,并基于此确定了七一煤业9104工作面运输巷合理煤柱宽度为5 m;迎采对掘动压巷道围岩位移调整过程主要集中在掘进工作面和临近回采工作面相遇前方20 m至后方100 m处,此阶段的巷道变形量约占总变形量的70.5%左右。工业性试验研究表明:5 m窄煤柱护巷及优化后的支护参数,能够有效控制巷道围岩变形,基本保证了巷道在其服务年限内的正常使用。

复合顶板动压巷道围岩应力演化和支护技术研究

三交河矿10#下煤层顶板为典型复合岩层,从已掘巷道来看,10#下煤层巷道顶板成型不佳,容易风化破碎,受采动影响易出现顶板离层、破碎下沉等破坏现象。10-2032巷为复合顶板条件采掘对穿巷道,支护难度较大,在分析地质条件的基础上,通过数值模拟,对10-2032巷与10-201回采面对穿前后的应力状态进行分析。结合应力演化情况和锚杆支护原理,根据工程类比和数值模拟结果,提出10-2032巷锚杆锚索支护设计。顶板采用长短锚索组合支护,两帮采用单体锚杆搭配W钢护板支护,井下实践证明,与相邻回采面对穿后,10-2032巷仍能保持较好的支护效果。

并列双U型通风方式采空区瓦斯贮藏与运移规律研究

为了揭示并列双U型通风工作面采空区瓦斯涌出规律并提出有效的瓦斯治理措施,以阳煤集团新景煤矿92116工作面为研究对象,综合考虑了工作面推进速度、进风巷风量、采空区遗煤厚度、回采区域煤可解吸瓦斯量、回采工作面煤壁瓦斯初始涌出速率等实测参数,建立了基于移动坐标系下的采空区瓦斯涌出数学物理模型,数值模拟结果与实测结果之间误差小于15%。结果表明:采空区首个横川巷道瓦斯浓度、回风巷瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度随工作面推进速度增大以朗格缪尔函数形式增长,随进风巷风量增大以指数函数形式减小。针对存在的采空区首个横川瓦斯超限难题,定量分析了采空区第二个横川埋管抽采瓦斯措施的治理效果。

残采垮落区掘进工作面注浆加固与支护技术

为了解决海天煤业3617工作面掘进过程中前方遭遇空巷,造成掘进困难等问题,通过现场调研、施工探孔、钻孔窥视、理论分析等方法确定了空巷赋存形态、垮落高度和垮落影响范围。基于此,研究提出了对掘进前方空巷垮落区域进行超前预注浆的治理方案。对空巷垮落区域划分不同注浆区域、设计注浆钻孔参数,并针对不同注浆区域需求研发了多性能注浆材料,采用"分段成孔"钻孔工艺解决了在垮落区域钻进过程中卡钻、塌孔等问题;配合工字钢棚和钢钎相结合的支护方式以提升注浆加固效果。工程实践表明:注浆使用量共计250 t,经过注浆加固后的煤岩体得以重新胶结,配合钢钎支护方式,掘进工作面得以安全、快速通过。

EBZ200型远控掘进机步进式超前临时支护系统

针对EBZ200型远控掘进机的组成以及当前煤矿掘进工作面主要临时支护装置型式的优缺点.阐述了EBZ200型远控掘进机配套步进式(迈步式)超前临时支护系统的组成、工作原理、控制策略和工作性能等.该支护系统具有拆装方便、操作简单、全自动化、运动灵活、安全可靠、全断面支护、临时支护距离可调和可适应各种不同巷道超前临时支护需求的特点.其最显著的独创之处在于该临时支护系统的所有支撑油缸均具有断电自锁功能,在掘进巷道永久支护区出现大面积垮塌的危险情况下,架体支护剩余空间可作为当班工人的临时避难场所使用.

工作面回采对邻近大巷变形影响实测

目前大巷围岩控制及其变形理论分析与模拟分析往往对某些现场特殊条件如断层构造进行简化考虑,导致模拟结果与实际结果出现较大差异。针对该问题,以某矿回采工作面为工程背景,采用现场实测方法分析工作面开采后其邻近大巷的变形规律,研究工作面回采对邻近大巷的影响。通过历时3个月共14次巷道变形数据实测及分析,得出结论:受采动影响剧烈区域巷道变形是工作面回采、采动断层活化和交叉应力集中综合影响的结果;随着测点与工作面水平距离逐渐增大,巷道变形速度减小,说明巷道受采动影响逐渐减小;不同测点处巷道左右帮变形速度特征与顶底板类似,顶底板变形明显大于左右帮,说明巷道主要受水平应力影响;在工作面后续推进过程中,在推进至断层交面线附近时应加强巷道围岩变形监测。

探地雷达在煤巷掘进中超前探测试验研究

为了准确分析煤矿掘进巷道探地雷达探测地质异常问题,采用井下探测试验跟踪方法,在淮南矿业集团顾北煤矿和顾桥煤矿对探地雷达在井下煤巷超前探测的效果进行了跟踪试验52次,预测预报距离2 390 m,并经过掘进验证,研究了探地雷达在煤矿井下的探测深度、回波异常特征以及探测异常的准确率。研究结果表明:探地雷达在煤层掘进巷道的探测距离达到50 m,探测异常回波特征主要采用波形明显的回波异常法,得到了探测异常准确率为87.5%,较好地指导了煤矿安全生产。

煤矿巷道超前探测多数据融合技术研究进展与分析

煤矿巷道超前探测是巷道安全开采的重要前提,多解性、探测异常范围大等是困扰巷道超前探测的难题,而推进巷道超前探测多数据融合技术的研究与应用可以有效地解决此类问题。通过对数据融合原理及数据融合类型的阐述,讨论了数据融合的研究进展。重点结合煤矿巷道超前探测技术,进一步分析了巷道多数据融合的研究进展与现状,并指出其存在的问题和发展方向,为未来巷道不同类型的超前探测数据融合应用提供思路。

超长综放面瓦斯涌出特征及其影响因素

对以邻近层瓦斯涌出为主的阳泉三矿K8206高瓦斯超长综放面瓦斯涌出特征进行了分析,研究了工作面推进速度、生产能力及高抽巷抽采能力对工作面瓦斯涌出量的影响,取得了超长综放面本煤层瓦斯涌出量和生产能力之间、邻近层瓦斯涌出量和推进速度之间的关系式.研究表明:后部高抽巷合理布置和促使顶板早垮是工作面快速度过初采期的主要办法;采取有效措施降低本煤层瓦斯涌出量和保证走向高抽巷良好的抽采能力是高瓦斯超长综放面高产高效的有力保障.

近距离煤层迎采动工作面沿空掘巷支护技术

针对近距离煤层迎采动工作面沿空掘巷巷道在掘进过程中受到上层煤遗留煤柱、上区段工作面超前支承压力、滞后支承压力及采空区侧向支承压力的多重扰动导致的维护难题,采用理论分析和数值计算方法分析巷道各阶段受力特征,制定相应支护方案。通过井下工业性试验与全过程矿压监测,验证支护方案合理性,确定各阶段扰动具体范围及煤柱塑性破坏范围,从而为下一工作面巷道布置提供依据。

掘进工作面瓦斯治理技术现状及治理措施研究

分析了掘进工作面瓦斯事故原因,并结合工作经验,提出了相应的治理措施,包括强化工作面预测作业、增大供风量、变单巷掘进为双巷掘进和抽放瓦斯,以期为有效治理掘进工作面瓦斯、更好地保障煤矿开采的安全、高效提供指导。

综放工作面过空巷技术研究及应用

针对综放工作面过空巷受到超前采动支承压力影响,造成空巷围岩塑性区和破碎区范围扩大,易引发大面积的冒顶和片帮的问题,采用FLAC3D软件对比分析了工作面回采过程中,在木垛支护、锚杆支护和高水充填材料充填3种支护方式下的空巷围岩稳定性,得到了3种支护方式下,围岩应力、巷道变形以及塑性区分布特征,最终确定高水材料充填为优选支护方式。基于不同水灰比高水充填材料的性质,确定了高水材料充填施工方案,并进行了综放工作面过空巷充填工业性试验。结果表明,过空巷期间工作面液压支架工作阻力仅增加3.5%,工作面过空巷后,压力恢复到正常值,未出现异常的矿压显现,充填过空巷效果良好。

综采工作面三维空间风速与瓦斯浓度分布规律实测与分析

为了得到风速与瓦斯浓度在综采工作面巷道三维空间的分布规律,采用现场实测与理论分析相结合的研究方法,以沙曲煤矿14205综采工作面为研究对象,分别对检修班期间与生产班期间综采工作面瓦斯浓度与风速进行实测,分别对综采工作面内风速与瓦斯浓度从工作面巷道走向方向、工作面推进方向及垂直于工作面底板方向3个空间方向上的分布规律进行了分析,研究表明:靠近煤壁的巷道断面区域为综采工作面定点测风最佳位置,综采工作面前半段工作面长度范围内靠近煤壁且处于下部的巷道断面区域,和综采工作面后半段工作面长度范围内靠近采空区且处于上部的巷道断面区域为瓦斯浓度重点监测区域。

相邻工作面采动影响下小煤柱巷道围岩应力时空演化特征研究

采动工作面小煤柱沿空掘巷受自身掘进和相邻工作面回采的双重扰动影响,巷道应力环境复杂,常规支护方式不能维持巷道围岩的稳定。以山西经坊煤矿3-5092回风顺槽为工程背景,采用分段支护的方法对巷道围岩的支护方式进行优化,并基于锚杆无损检测系统对巷道围岩的支护效果进行评价。结果表明:实体煤掘进阶段受掘进扰动的影响,稳定期内巷道围岩应力将重新分布,在巷道变形过程中锚杆能发挥主动支护的效果;在相邻采动工作面沿空掘巷相遇阶段,巷道围岩发生结构性应力调整,帮部锚杆的工作载荷整体高于顶部锚杆,需对煤柱侧巷道帮部进行加强支护;沿空掘巷阶段受掘进扰动的影响,锚杆轴力增大但增幅较小,此阶段巷道稳定性较好。通过现场工业性试验与锚杆轴力监测,揭示了不同阶段巷道围岩的时空应力演化特征,验证了分段支护设计方案的合理性。

迎采动面沿空掘巷合理煤柱宽度研究

迎采动工作面沿空掘巷受超前采动支承压力和侧向支承压力叠加的影响,巷道围岩应力增加,巷道产生大变形。结合下梨园矿工程地质条件,采用数值模拟计算的方法,对迎采工作面沿空掘巷煤柱的合理宽度进行研究。

近距离采空区下巷道循环掘进的应力扰动特征

为探究近距离采空区下的巷道在重复性开挖过程中对邻近顶板的扰动影响,基于葫芦素煤矿2-1煤开采后22103运输巷的采掘环境,模拟巷道多次开挖推进过程,得到了卸载扰动应力与邻近锚固区顶板之间的扰动关系。结果表明,邻近顶板受到循环开挖的扰动应力呈现波形递减趋势,由应力波传播特点将扰动区域分为近场扰动区、中场扰动区及远场扰动区。顶板所受的扰动应力与距离两者之间的联系可视为“指数函数”关系式。同一位置顶板所受到的当次开挖卸载的扰动应力比前一次开挖卸载的扰动应力小,且每次的应力变化量近乎相同。现场钻孔窥视效果表明,厚锚固圈层的建立可大大提高顶板岩层整体性。