基于摩尔-库伦准则以孔代巷上隅角瓦斯治理研究

为解决工作面U型通风上隅角瓦斯积聚问题,提出了以孔代巷的抽采工艺,根据摩尔-库伦破坏准则和采空区覆岩裂隙发育理论,分析了成孔过程孔壁变形和孔隙结构变化规律,得到了有效应力作用下孔壁煤体变形量;同时根据岩石力学公式,计算得到了高位钻孔的合理抽采层位。通过对比以孔代巷和普通钻孔的抽采数据表明:在钻孔终孔高度高于顶板43 m,负压20 kPa的条件下,以孔代巷抽采工艺下的单孔瓦斯抽采浓度达到58.92%,较普通钻孔提高了3.5倍;单孔瓦斯纯量达到0.045^(3)/min,相比普通抽放钻孔增加了8.5倍;采空区瓦斯涌出量降低到1.32^(3)/min,减少了29.03%,上隅角瓦斯浓度为0.14^(3)/min,降低了67.44%;采空区瓦斯抽采时间为45 d,比联络巷密封插管抽采减少了35 d,该研究对采空区上隅角瓦斯抽采提供了理论依据。

李村煤矿顶板定向长钻孔瓦斯抽采参数优化研究

针对高抽巷工程量大、成本高、影响采掘接替等问题,分析了顶板定向长钻孔的合理布置范围、抽采机理及关键影响因素,并根据正交实验和方差分析确定了抽采效果敏感性指标。在李村煤矿1305工作面进行了顶板定向长钻孔代替高抽巷的试验,试验结果表明:顶板定向长钻孔达到了高抽巷瓦斯抽采的效果,将上隅角瓦斯浓度控制在安全范围内,且其施工进度快,成本低,有效解决了李村矿采掘接替紧张的局面。

巷旁高水材料柔模墙隔离采空区瓦斯治理技术研究与应用

矿井采空区内瓦斯浓度伴随着距工作面越来越远而不断增大。靠回采面一侧较低,随着距离的越来越大,瓦斯浓度不断升高。工作面切顶卸压沿空留巷后,采空区密闭不好,大量采空区瓦斯进入回风流,导致回风流中瓦斯浓度较高,瓦斯含量超标,影响正常的安全生产。为了降低切顶卸压沿空留巷工作面回风流风排瓦斯量,主要技术手段是巷旁充填密闭墙和高位钻孔主动抽放。以鹿台山煤业有限公司2206工作面为工程案例,在切顶卸压沿空留巷的基础上通过构造巷旁充填墙实现密闭采空区,同时通过加强高位钻孔主动抽采和采空区埋管进行采空区抽放瓦斯。可有效密闭采空区、明显改善采空区漏风,提高高位钻孔和采空区埋管瓦斯抽放量。采用巷旁充填密闭后工作面回风巷瓦斯含量明显降低,满足矿井的安全生产。

8105工作面高水材料巷旁充填沿空留巷方案及应用

某煤矿为了降低巷道的资金成本,缓解采掘压力,依据8105工作面的开采条件和留巷泵站输送长度等因素,使用高水材料巷旁充填沿空留巷的方法,采用巷道加强支护、巷旁支护、补强支护等方式确保沿空留巷效果,经过对实地矿压监测,测量结果:在留巷围岩稳固以后顶板下沉量200 mm,两帮位移量140 mm,巷道断面的平均收缩率在8%之内,保障了矿井的安全生产。

Y型通风方式下瓦斯分布规律及治理技术研究

在保护层开采条件下,受裂隙和卸压影响,相邻煤层瓦斯涌入保护层造成瓦斯超限,容易出现安全事故。为研究辛置煤矿架后采空区和回风隅角瓦斯治理技术,采用沿空留巷Y型通风方式,结合数值模型模拟,揭示瓦斯浓度分布规律,确定抽采过程中容易聚集瓦斯的区域,提出Y型通风下采空区埋管瓦斯抽采技术,并优化技术参数。现场试验结果表明:架后采空区和回风隅角瓦斯浓度分别下降了73%、64.6%;瓦斯浓度稳定保持在安全值范围内,主、辅进风巷的平均供风总量降低了182 m^(3)/min,抽采结果较为显著,有效提高了开采速率、降低了企业生产成本。

柔模混凝土充填留巷技术研究

沿空留巷可减少巷道据掘进工程量、增加采面煤炭资源回收率,对提升矿井经济效益有显著促进意义。1307工作面开采3#煤层厚度7 m,采用留设煤柱30 m方式护巷,为实现煤炭资源高效开采,提出将柔模混凝土充填留巷技术应用到1307轨道巷,通过沿空留巷将轨道巷保留下来,并实现30 m保护煤柱资源回收。对轨道巷柔模混凝土充填留巷技术应用方案及效果等进行分析。现场应用后,轨道巷留巷段围岩变形量较小,留巷效果较为显著。

综采充填工作面沿空留巷支护技术研究

为解决综采充填工作面沿空留巷支护问题,本文结合某综采充填工作面实际情况,从沿空留巷尺寸确定开始,对支护设计和相应的施工技术进行深入分析,提出具体的施工工艺方和需要注意的要点,并通过实践验证了该综采充填工作面沿空留巷所用支护技术的合理性与可行性,以期为相关人员提供参考,从根本上提高综采充填工作面沿空留巷支护技术水平。

祥升煤业6号煤层切顶卸压沿空留巷技术研究与应用

为保障6301工作面沿空留巷围岩的稳定性,根据6号煤层的赋存条件及工作面特征,结合静力破岩原理,具体进行静力破岩切顶卸压方案的设计,设计钻孔长度为6 m,倾角偏向采空区一侧70°,钻孔间距为0.9 m,采用隔孔装药胀裂工艺;基于6301胶带顺槽特征,结合矿井生产经验,对巷道基本支护、巷旁充填体及临时支护方案进行设计,并在留巷期间进行围岩变形情况的监测分析。结果表明:6301胶带顺槽沿空留巷顺利实施,围岩变形合理,满足使用要求。

基于沿空留巷技术的工作面过陷落柱工程实践

矿井采掘工作揭露陷落柱等地质构造时,往往会带来较多潜在隐患,可能导通含水层、造成瓦斯超限和形成支护难题等。针对6102工作面揭露大型陷落柱影响区的技术难题,矿方根据陷落柱产状及潜在的隐患情况,结合矿井较成熟的沿空留巷理论及经验,成功实施了基于沿空留巷技术的过陷落柱工程实践,在损失一定保护煤柱的代价下,确保了工作面安全快速跳过陷落柱影响区域,沿空留巷技术优势得到验证。

沿空留巷技术在综采工作面的应用

为提高采面煤炭资源采收率、缓解采掘接替紧张局面并为降低巷道掘进成本,将切顶卸压沿空留巷技术应用到3804综采工作面。依据3804综采工作面现场地质条件、顶板岩性,对3804机巷超前支护、切顶爆破以及临时支护方案等进行设计。现场应用后,3804机巷留巷段顶底板、两帮最大收敛量分别为242、283 mm,留巷段围岩变形量较小,可满足邻近采面使用需要。

煤矿材料巷沿空留巷开采设计方案研究

为进一步提高矿井资源回收率,提升矿井经济效益,经研究,对3下209面材料巷实施沿空留巷,将其作为3下207面材料巷使用。根据近期调研结果,结合矿井实际,制定了3下209材料巷沿空留巷开采设计方案.经实践监测,两帮及顶底帮移近量符合设计要求,围岩变形控制效果明显,提升了煤矿生产的经济效益。

煤矿井下切顶卸压成巷及围岩控制方案的应用分析

以五矿切顶留巷为研究对象,利用UDEC数值模拟、物理相似模拟分析及工业实验验证的方法对切顶卸压成巷特性及控制方案进行了研究。通过UDEC数值模拟可知,当切顶的高度为7 m时,采空侧的巷道顶板无法切断,导致顶板出现离层情况;当切顶的高度为9 m时,基本顶可以沿着预裂切缝跨落,基本顶中的应力可以降低到19~24 MPa;当切顶高度继续增加时不会再影响应力分布。通过物理相似模拟分析可知,当切顶高度为7 m的时候,基本顶的断裂线处于实体煤帮侧,井下巷道围岩会受到破碎岩层的挤压,造成顶部的离层、垮塌;当切顶高度为9 m的时候,巷道基本顶会顺着预裂切缝断裂,此时在采空区跨落的岩层不会对巷道围岩产生挤压,具有明显的卸压作用;当切顶高度继续增加到12 m时,基本顶可以顺着预裂切缝跨落,但对卸压效果并没有明显的增加。根据现场工业试验验证可知,在切顶高度为9 m的情况下,采用高强锚索补强支护+单体柱支撑+U型钢+金属网挡矸支护能够显著提升围岩稳定性。

考虑采空区矸石非均匀充填影响的倾斜煤层沿空留巷稳定性分析

倾斜煤层开采后,由于采空区顶板冒落矸石在重力作用下向下运动堆积充填采空区,使得倾斜煤层沿空留巷矿压显现规律与水平煤层不尽相同。为研究倾斜煤层采空区矸石非均匀充填对沿空留巷围岩稳定性的影响,以四川龙门峡南煤矿3131运输巷为工程背景,对采空区垮落矸石充填分区长度进行量化,并采用双屈服模型反演得到采空区矸石分区压实特性参数;并以此为基础建立数值计算模型,重点研究了倾斜煤层沿空留巷全服务周期内围岩应力场环境和塑性区分布形态的演化特征,以及承载状态下巷旁充填体的应力状态和支护性能。研究结果表明:3131工作面采空区的充填压实区、完全充填区以及部分充填区的倾向长度分别为57.20、72.18、10.62 m;对于考虑采空区分区压实特性的倾斜煤层沿空留巷而言,其工作面前方支承压力和采空区残余支承压力沿煤层倾向随深度增加而增大;相比于一次采动,二次采动时工作面前方支承压力峰值和影响范围明显增大,侧向支承压力集中程度也明显提高;留巷阶段采空区垮落带矸石对巷道顶板岩层具有一定的支撑作用,侧向支承压力有明显的应力集中;受重复采动影响,两帮塑性区破坏范围发生顺层扩展现象,且巷道顶板与采空区顶板的塑性区相贯通,巷道靠近高帮侧顶板和两帮围岩破碎较为严重,稳定性较差;矿方现用的巷旁充填体采空区侧承载应力明显大于巷道侧,且水平应力大于垂直应力,巷旁充填体能够满足强度要求,但抗倾覆性能较弱。在此基础之上,分析了现有支护条件下巷道围岩稳定性的控制效果,并针对性地提出了3131运输巷围岩补强支护方案。

巷旁充填沿空留巷技术应用

为提高煤炭资源采收率、降低瓦斯治理及防灭火投入,针对21203回风巷顶板坚硬特点,提出用切顶卸压+高水充填方式进行沿空留巷。依据21203回风巷现场条件,综合理论计算、工程类比法确定留巷参数,并具体给出采空区顶板密集钻孔(弱化顶板)及高水充填留巷技术方案。现场应用后21203回风巷留巷段顶底板、巷帮变形量在315mm、148mm以内,段漏风量较小,留巷效果较好。

古城煤矿N1305工作面沿空留巷变形规律研究

为了研究沿空留巷围岩活动变形规律,基于古城煤矿N1305无煤柱开采工作面对巷道变形速度、形式及巷旁充填体的受力进行分析。采用十字布线法监测巷道表面位移,并在充填体植入压力盒监测受力,实验结果表明:巷道顶底板移近量和两帮移近量较为均衡;围岩变形在工作面后方15~95m范围内由剧烈到平缓,95m后围岩活动基本稳定;充填体载荷在距工作面10~40m呈拟二次函数急剧增大,之后逐渐降低趋向稳定的5.2MPa。研究结果对沿空留巷设计具有一定参考意义。

切顶卸压沿空留巷“Y”型通风模式下采空区漏风规律研究

为研究切顶卸压沿空留巷“Y”型通风模式下采空区漏风规律及其导致的瓦斯超限安全问题,以晓南矿1502工作面实施“110工法”为工程背景,对工作面由“U”型通风系统调整为“Y”型通风系统后,采空区漏风较为严重,工作面瓦斯超限的现象进行治理探究,运用CFD技术并结合工作面回采实测参数,对采空区瓦斯分布情况及其治理技术进行模拟分析。模拟结果显示:采取不同管径尺寸的埋管治理效果,以采用300 mm的超大直径埋管抽采效果最好,在进行的抽采措施后,采空区整体瓦斯浓度稳定在0.4%以下,瓦斯积聚问题可得到基本解决。经现场调整工作面通风模式和在回风顺槽向采空区方向采取超大直径埋管抽采的措施后,采空区瓦斯浓度稳定维持在0.1%~0.3%之间,解决了1502工作面存在的瓦斯积聚问题,保证了后续安全生产的顺利进行,为综采工作面瓦斯超限治理提供了借鉴。

特厚易燃煤层初采期自燃危险区域判定研究

针对耿村矿13210工作面初采期采空区的浮煤自燃情况,利用束管监测系统和测温系统在采空区布点观测,分析采空区的温度、采空区和高抽巷的气体成分及体积分数变化规律.采用温度,O2,CO,C2H6等指标判定在高抽巷的存在下,高瓦斯易自燃特厚煤层在初期的自燃危险区域。按照最大最小原则对多指标的综合划分,得出采空区的自燃"三带"范围为:散热带0～26 m;自燃带26 m～63 m;窒息带63 m～∞,为后续回采防(灭)火工作提供了技术参考依据.

泄排巷对采空区瓦斯分布影响的数值模拟

为了考察泄排巷对采空区瓦斯分布的影响,运用滤流理论建立了采空区瓦斯运移数学模型,模拟研究了无瓦斯泄排巷、有1条泄排巷和2条泄排巷,以及泄排巷位置发生变化时采场瓦斯分布特性。结果表明,泄排巷数目和位置对采空区瓦斯分布有重要影响,其作用相当于漏风汇,能分流采空区瓦斯,从而降低工作面上隅角、回风流及采空区瓦斯浓度,并且泄排巷离回风巷越近,分流瓦斯的效果越好。泄排巷对采空区瓦斯分布的影响上层比下层更大。

复采工作面上覆松散煤矸运移规律实验研究

为研究受小窑破坏煤矿复采面上方存在煤柱、空巷、采空区交错排布,复采面上覆煤岩松散运移规律不清导致采出率低的问题.采用实验模拟的方法,模拟煤矸分界线、煤矸颗粒位移和煤柱垮落层的运移过程.研究结果表明:采空区、空巷影响煤矸分界线形态,上位顶煤损失较为严重.煤柱垮落层厚度与放出煤量、放煤时间及回采率具有相关性.研究结论推动了顶煤放出规律的理论研究,对了解顶煤运移规律、优化放煤工艺与参数,实现安全高效开采发挥积极作用.

沿空自成巷工艺在复杂地质条件下的应用

针对陕西渭北地区复杂工程地质条件,在富含承压水、大变形高矿压、复合顶板情况下,在已有切顶卸压沿空留巷施工工艺下提出试验沿空自成巷施工工艺。结果表明:采用沿空自动成巷施工工艺,可缩短施工时间,提升掘进效率,降低劳动强度,符合沿空自成巷设计使用目的,并且达到了预期目标。对类似复杂地质条件下的沿空自成巷施工工艺的推广具有十分重要的意义。