里必煤矿高应力软岩巷道采动应力演化规律与围岩控制技术

针对深部高应力泥质软岩底板抽放巷受回采扰动影响的问题,以山西省里必煤矿深部泥质软岩底板抽放巷布置优化与围岩控制为研究对象,综合采用理论分析、数值计算和工业性试验等研究方法,揭示了岩石底板抽放巷围岩采动应力演化规律,优化了底板抽放巷布置方式。研究结果表明:当巷道与工作面外错大于15 m时,应力集中效应明显减弱,巷道围岩塑性区与工作面塑性区贯通区域大幅减少,顶底板与两帮位移量较小,有利于岩石底板抽放巷围岩稳定性维护。工业性试验的结果也进一步验证了深部泥质软岩岩石底板抽放巷的优化布置方式在实际工程中的有效性,采用这种优化后的布置方式,岩石底板抽放巷的维护效果良好,能够有效保障矿井的安全生产。

泥岩巷道跨越大巷立交段围岩变形影响因素与控制对策

立交巷道由于掘进扰动相互叠加影响,岩柱承受应力复杂,立交巷道围岩维护困难。为解决巷道立交段围岩控制难题,以里必煤矿岩石底板抽放巷跨越中央辅助运输大巷立交段为工程背景,基于现场试验与矿压监测分析,明确了立交段矿压显现异常的主要影响因素,提出了立交围岩加强支护与施工优化方案,两巷立交段掘进过程中频繁爆破施工,原支护方案难以维持巷道围岩稳定,采用加强支护方案后,锚杆(索)压力趋于稳定,顶板离层量较小,有效控制巷道围岩变形,维护效果良好。

上跨大巷深部立交段围岩应力分布规律与控制

以里必矿深部2号岩底板抽放巷上跨大巷交会段为工程背景,运用现场勘测、数值计算、工程实践等研究方法,揭示交会段巷道围岩应力分布规律,优化交会段围岩支护方案,以解决深部交会段围岩稳定性控制难的问题。研究结果表明:深部立交段围岩应力集中显著。立交段围岩塑性区贯通,立交段前后5 m范围应进行加强支护。现场采用优化后的对拉锚索加固方案,开展了岩石底板抽放巷上跨大巷立交段工程实践,实践表明对拉锚索加强支护方案能确保立交段施工安全与围岩稳定。

斜井长距离安全高效揭强突出煤层关键技术研究与应用

相对于普通石门揭煤,斜井长距离揭煤风险高、难度大。为确保里必煤矿主斜井安全高效穿过突出煤层,根据地质探测、支护设计及揭煤区域3#煤层实测瓦斯参数,分析了斜井长距离揭煤的技术难点,提出了安全揭煤技术对策。采用导硐布孔,提出大孔径增孔深、多“掏穴”、下套管、高负压、气举反循环排渣、固化截抽等“六位一体”综合强化抽采技术体系,显著提高了钻孔施工质量,解决了斜井长距离揭强突出煤层高效抽采难题,有效控制了炮后瓦斯涌出量。采用斜井竖向一次性揭开强突出煤层方法,显著增加了一次揭煤范围;斜井轮廓线密眼切槽预处理方法,解决了过煤段顶板及成型控制难题。实践表明,从揭开3#煤层至穿过煤层法距3 m,历时36 d,揭煤过程中炮后工作面瓦斯最大0.68%,回风流瓦斯最大0.36%,确保了斜井揭煤作业安全,为类似条件斜井长距离揭煤提供了重要的借鉴意义。

沁水煤田里必煤矿掘进工作面地质构造探查治理实践

本文以里必煤矿探查治理陷落柱工程为研究背景,基于矿井地质、水文地质、瓦斯赋存等条件,采用物探、钻探、岩芯分析、钻孔窥视等方法,探明了地质构造发育情况。通过陷落柱底板注浆加固隔水层措施,降低了高承压水突水风险;针对陷落柱区域的瓦斯富集情况,采用帷幕注浆封闭裂隙空间和源头截流抽采措施,解决了岩巷裂隙瓦斯涌出难题。工程实践表明,高承压水-突出矿井遇地质构造时,超前底板注浆和巷道帷幕注浆能增加底板及围岩的稳定性,消除巷道突水风险;岩巷瓦斯涌出难题需采用综合防治措施,帷幕注浆可封堵瓦斯补给通道,源头截流是最为有效的手段,解决瓦斯向工作面涌出效果最好。

定向钻孔施工中瓦斯异常涌出原因分析及对策

高瓦斯突出矿井往往采用定向钻孔预抽煤层瓦斯作为解决瓦斯问题的主要措施,但在定向钻孔施工过程中,往往出现瓦斯管控不到位、导致作业地点瓦斯异常涌出的情况,给矿井安全生产带来一定的风险。基于此,以里必煤矿井下定向钻孔施工为工程背景,统计分析了定向钻孔施工过程中造成瓦斯异常涌出的7种常见原因,即塌孔堵孔、抽采系统堵塞、负压不正常、封连孔瓦斯泄漏、长时间停机突然涌出、退钻开分支塌孔以及钻杆尾部泄漏等。针对这些因素,制定了有针对性的管控措施,尽量降低钻孔施工过程中的异常瓦斯涌出,确保定向钻孔施工安全,为类似条件矿井提供借鉴和指导。

里必煤矿斜井长距离揭突出煤层高效抽采关键技术研究与应用

里必煤矿井下实测3号煤层原始瓦斯含量最大值27.49 m^(3)/t,原始瓦斯压力最大值2.45 MPa,瓦斯含量大,瓦斯压力高。斜井揭煤因具有小角度、“过煤门”段长的特点,突出危险性也更大,亟需针对斜井长距离揭强突出煤层工程研究一种高效抽采技术。以里必煤矿主斜井井筒里程1503~1582 m段掘进揭穿3#煤层为工程背景,对瓦斯抽采效果影响因素进行了分析,并针对现场实际施工过程中场地受限导致工期长工程量大,钻孔数量多间距小导致封孔段易漏气,下行孔积渣积水影响抽采效果导致预抽时间长,小角度长距离揭煤工期长,预抽钻孔控制范围之外的煤层瓦斯在压力作用下向掘进范围运移易造成揭煤过程中瓦斯超限等技术难点,通过施工导硐钻场及采用大孔径、高负压、多“掏穴”、下套管、增孔深、固化截抽等高效抽采技术解决斜井长距离抽采技术难题,提高瓦斯抽采效果。工程实践表明,通过以上钻孔施工及抽采技术,里必煤矿斜井揭3号突出煤层穿层钻孔百米瓦斯抽采量由0.032 m^(3)/min提升至0.053 m^(3)/min,钻孔工程量减少1400 m,瓦斯抽采达标时间提前了182天,抽采效果良好。研究结果为类似地质条件下的斜井长距离揭煤瓦斯高效抽采提供支撑。

风量对独头掘进巷道中部顶板火灾影响研究

为研究独头巷道中部顶板火灾初期时局部通风机风量调节对人员避灾的影响,用PyroSim软件对450、675、900、1125、1350、1575、1800 m^(3)/min 7种风量工况下巷道内烟流、温度、CO体积分数和能见度的分布情况进行模拟分析。研究得出:顶板火灾烟流直接沿顶板向两端射流,无上升羽流现象,当风量低于临界风速时,烟流逆退距离和烟流厚度随风量增加逐渐减小;顶板火灾稳定后,当存在烟流逆退时,沿纵向方向,CO体积分数、能见度峰值在烟流前锋后一定区域而温度峰值在火源附近,火源上风向巷道存在高温区和环境温度区,而下风向巷道各参数整体较为稳定;在火源下方,温度随高度增加总体呈升高趋势而能见度呈减低趋势;随风量增加,巷道内2 m高处温度峰值减小、最低能见度增加而CO体积分数峰值先增加后降低,且三者峰值位置均向出口方向移动;从人员逃生角度看,通风量越大越有利于逃生,1350 m^(3)/min时即可满足逃生条件。

基于三角和线性台阵的煤矿背景噪声成像技术适用性研究

背景噪声面波成像在大尺度区域构造及浅层工程勘探中已得到广泛应用,但在几百米至1 km深度范围内探测研究相对较少。该探测深度利用的噪声源为几赫兹至十几赫兹的人文环境噪声,在时间空间上变化较大。为研究背景噪声成像技术在煤矿尺度探测中的适用性,本文以里必煤矿深部探测为例,通过实验数据系统分析了噪声源的分布特征及不同台阵频散成像的适应性。研究发现,矿区2 Hz以下噪声能量在晚上占主导,大于2 Hz噪声源能量在白天占主导;目标3号煤层埋深(700 m)利用的噪声频段(2~10 Hz)主要分布在东南方向;当噪声源能量和方位相对单一时,与噪声源方向一致的线性台阵可以获得比三角形台阵更好的频散数据。最后,通过提取NW向线性台阵的频散数据,获得了台阵下方的一维速度结构。与台阵附近ZK101钻孔岩性柱状图对比分析,得出利用背景噪声成像获得的速度结构与地下岩性具有较好的对应关系。说明在充分考虑噪声源分布的情况下,基于线性台阵的背景噪声成像可以获得煤矿尺度1 km以浅可靠的速度结构。

火源位置对井巷外因火灾参数影响的数值模拟研究

为研究正常通风情况下巷道中不同火源位置对火烟蔓延及火灾参数的影响,研究了顶板单一火源、底板单一火源和同时位于顶底板的双火源3种工况下巷道内烟流、温度、CO体积分数的分布情况。结果表明:在烟流厚度上,底板火源和顶底板火源下游烟流沉降明显,而顶板火源无上升羽流现象,烟流更集中于顶部;在烟流逆退距离上,底板火源最短,顶板火源次之,顶板和底板火源最大,其主要影响因素为顶板最大烟流温差;在温度分布上,顶板烟流温度随与火源距离的增加而衰减,火源同时位于顶底板时衰减最快,对于上游顶板烟流温度,顶底板火灾最大,底板火灾最小,而下游则完全相反,此外三者工况下顶板火灾在2 m高处的烟流温度要低于其他2种工况;对于2 m高处CO体积分数,顶板火灾和底板火灾的浓度峰值出现在火烟前锋而底板火灾则出现在火源附近,且前两者工况下火源上游CO体积分数显著大于后者。

里必煤矿总回风巷穿越陷落柱施工安全与围岩控制对策

以里必煤矿2^(#)总回风巷穿越陷落柱段巷道维护工程为研究背景,分析了2^(#)总回风巷穿越陷落柱施工安全与巷道围岩稳定的主要影响因素,并提出了2^(#)总回风巷穿越陷落柱施工安全和围岩控制对策。在探明里必煤矿2^(#)总回风巷陷落柱发育特征的基础上,对陷落柱进行超前注浆加固是保障巷道施工安全的有效手段。同时,为了保证2^(#)总回风巷穿越陷落柱段的围岩稳定,对巷道围岩支护方案进行了优化设计。工程实践表明超前注浆加固和优化后围岩控制方案能够保障里必煤矿2^(#)总回风巷穿越陷落柱段的施工安全与巷道围岩稳定,巷道围岩控制效果良好。

里必煤矿峰峰组隔水性能多尺度定量化评价研究

针对沁水煤田矿井采掘活动受底板奥灰水害威胁问题,以沁水煤田里必煤矿峰峰组地层为研究对象,采用力学试验、电镜扫描、成分分析、压汞试验、渗流试验与现场抽水试验相结合的方法,从微观-细观-宏观多种尺度对里必煤矿峰峰组的隔水性能进行综合分析和定量化评价。研究结果表明:里必煤矿峰峰组地层煤岩的单轴抗压强度在54.19~81.04 MPa,抗拉强度在3.59~7.99 MPa,其顶部厚度0~25.35 m岩石质地最为致密坚硬;峰峰组地层主要由石灰岩、白云质灰岩和含泥灰岩构成,为隐晶结构,该岩性结构坚硬致密,晶间空隙和溶解空隙主要以方解石和铁泥质填充;峰峰组地层孔隙度为0.187%~1.99%,孔喉分布集中于100~10000 nm,微小孔的占比高,整体孔隙连通性差,孔隙性低;峰峰组垂直方向不同层位的灰岩渗透性有着明显的差别,距奥灰顶界0~25 m样品渗透率在1.38×10^(-5)~3.49×10^(-3)μm^(2)范围内,渗透系数低于10^(-6)cm/s,属极微透水类型,距奥灰顶界30~70 m样品渗透率在1.17×10^(-3)~8.95×10^(-1)μm^(2)范围内,渗透系数在10^(-6)~10^(-3)cm/s范围内,属中等透水型,峰峰组整体呈现弱透水性;峰峰组含水层单位涌水量远小于0.1 L/(s·m),为弱富水性。综合分析可知,里必煤矿峰峰组顶部25 m可作为隔水层。研究结果可为沁水煤田矿井奥灰水防范提供技术参考,具有一定的现实意义。

王家岭选煤厂重介质分选工艺优化

以中煤华晋集团王家岭选煤厂主再洗重介分选工艺系统为研究对象,通过对重介旋流器进行单机检查,找出重介工艺细颗粒末煤分选指标差,通过对系统和旋流器参数进行相应的优化升级,提升一段主洗重介旋流器分选精度至Ep_(1)=0.035 8 kg/L,实现主洗重介的高精度分选,提高产品回收,降低损失。

里必矿主斜井揭煤综合防突技术实践

里必矿主斜井揭3号煤层区域瓦斯含量高、瓦斯压力大,为突出危险区,需采取综合防突措施。采取区域抽采防突措施时,施工导硐作为抽采钻场,解决了抽采钻孔施工场地受限问题,并采用掏穴扩孔、截流抽采钻孔、预留储水储渣空间等工艺,抽采后瓦斯含量从19.56 m^(3)/t降至4.94~7.76 m^(3)/t。同时通过法距5 m前区域验证、法距2 m前揭煤验证、金属骨架加强支护、“过煤门”远距离爆破等一系列措施,顺利揭开3号煤层。针对主斜井“过煤门”阶段长,远距离爆破不能一次揭开3号煤层的问题,采用钻屑指标法进行了9个循环的煤层段掘进工作面突出危险性预测,每次预测工作面无突出危险性后,实施掘进作业,顺利通过煤层。里必矿主斜井揭煤综合防突技术解决了突出矿井斜井施工的技术难题,为国内外突出矿井斜井揭煤提供了技术参考。

里必井田承压水带压开采评估

煤层底板承压水突出是发生水害事故的原因之一,要减少该类事故的发生,需对底板突水危险性进行准确评价。为保障里必井田承压水带压开采的安全进行,基于煤层底板突水研究理论分析,采用常规突水系数法和等效厚度突水系数法,分别对里必井田内3#煤和15#煤的奥灰水突水危险性进行了研究。研究发现,奥灰水对于3#煤的开采影响不大,但在局部构造及陷落柱发育地段及采区东北部区域仍存在一定的突水可能性;奥灰水对15#煤开采具有较大威胁,大部分区域具有较大突水危险性。等效岩层厚度法计算的突水系数考虑了不同性质岩层的岩石强度和阻水能力,计算更接近生产实际,结果更可靠;且在对突水系数法进一步优化后,其评价的结果可以更精确。

突出煤层立井快速安全揭煤防突技术实践

为解决里必煤矿进风井井筒在穿过3#煤时的瓦斯涌出异常问题,针对存在的地应力高、瓦斯压力和瓦斯含量高等特点,提出在工作面施工大孔径密集预抽钻孔,配套使用延孔沉渣、钻孔吹孔、煤层增透、快速封孔、截留抽采等工艺,并进行了现场应用。结果表明:效果检验时进风立井揭3#煤区域残余瓦斯含量在6.54~7.22 m^(3)/t,瓦斯压力最大值为0.34 MPa;采用钻屑瓦斯解吸指标法K1进行区域验证,5 m最大0.31 mL/g·min^(1/2),2 m为0.29 mL/g·min^(1/2);揭煤及穿过煤层放炮期间,截留抽采使得瓦斯涌出量小,瓦斯浓度最大为0.33%,最终130 d揭开煤层,比预期工期提前2个月,实现了快速、安全揭煤,同时也为回风立井的揭煤提供了相关理论和现场技术支撑,形成了一套适用于里必煤矿井筒揭煤的技术体系,极大地提高了矿井的经济效益。

煤矿企业专业化服务的探索与思考

专业化技术服务逐渐成为煤矿提高技术和管理水平的重要途径之一。结合多年煤矿实际工作经历,总结分析了专业化技术服务过程中存在的问题,并从政府、煤矿企业和服务单位层面,在规范市场、严格准入条件、合作方式以及煤矿企业自己应该注意的问题等方面提出了专业化服务的对策和建议,为煤矿专业化技术服务的开展提供了参考。

巷道全断面抗剪锚管索支护技术研究

以里必煤矿进风立井井底车场2号巷道为研究对象,结合矿井埋藏深的特点,对巷道变形特征和维护原则进行了分析,提出全断面抗剪锚管索支护技术优化方案。观测结果表明:2号巷道顶板及两帮最大位移量较小,巷道围岩稳定性较好,满足开采安全要求。

论煤矿机电自动化集控的应用与发展

煤矿综合自动化系统的建设,随着我国各方面技术水平的发展,以及经济形势的变化,在不断的改善以及发展。在进行煤矿开采工作的过程当中,自动化系统的应用以及相应配套技术的完善,为整个开展工作提供更有力的支持,也更大程度的促进了煤矿综合自动化的快速发展。机电设备自动化集控技术设计的内容比较复杂,例如:计算机网络技术信息化处理技术,集中控制技术等等这些技术的综合应用,对煤矿开采工作可以产生积极的影响,本文主要针对该课题进行探讨。

基于勘查技术的水文地质现状分析

矿山地质勘查事业在发展过程中取得了一定的成绩,存在一些需要解决的问题。矿产的需求量逐年增多,所以对水文地质勘查技术也有了更高的要求。为了满足社会发展的需要,必须积极地进行勘查技术的更新,通过不断的研究和发展,才能使水文地质勘查技术更好的服务于地质行业,带来更为可观的经济效益。本文针对我国现阶水文地质勘查工作进展状况做出分析,指出其中存在的不足和问题,并对未来水文地质勘查工作进行探讨和展望,以便地质工程行业可以更好的发展。