巷道锚杆索支护参数敏感性正交数值模拟研究

巷道锚杆(索)支护参数的确定多借助于经验,为使巷道支护参数设计更具科学性,采用正交数值模拟试验方法研究了不同锚索支护参数对巷道支护效果的影响。选取锚索长度、直径与间排距三个因子,以巷道顶板中心下沉量、两帮中心移进量和塑性屈服单元面积为评价指标,确定了巷道锚索支护参数敏感性正交试验方案;根据依托巷道的综合地层柱状图和煤岩体物理力学参数,建立三维数值计算模型、开展不同工况FLAC3D数值模拟计算,得到不同支护参数时巷道围岩的位移云图和塑性区分布特征。对数值模拟结果进行单独极差分析和综合平衡分析,得到各项指标的最优水平以及整体最优因子水平组合,并应用于现场工业性实验,监测结果显示围岩控制效果较好。

深部煤巷过断层应力演化特征及围岩稳定性研究

针对朱仙庄煤矿Ⅱ1057工作面机巷掘进过断层破碎带支护困难问题。通过数值模拟,研究煤巷掘进过断层全过程。分析断层前后25 m围岩超前支承应力演化特征,结合距断层不同位置煤巷塑性区、位移变化,研究表明:F2断层对煤巷影响范围为10 m。运用理论分析,得出破碎围岩条件下非等压煤巷塑性区发育规律;计算F2断层位置顶板塑性破坏深度为2.56 m。通过现场实测,分析F2断层区域的钻孔窥视特征,确定顶板裂隙富集极限距离为2.7 m;并提出锚+网+索+喷联合支护,发挥深部完整岩层承载能力,维护围岩稳定。现场监测断层破碎带顶底板累计位移量为107 mm,两帮累计位移量为27 mm,围岩得到有效控制。

防治俯采工作面煤自燃稠化浆体的流变特性研究

针对大倾角俯采工作面煤自燃防治过程中不易灌浆、漏风强度大、浆液无法向高处堆积等问题,以高分子聚合材料、表面活性剂、固相材料为原始材料,制备出不同水土比、稠化剂浓度的浆体并进行悬浮稳定试验,研究稠化浆体的悬浮特性,通过对不同浓度的稠化浆体进行流变特性试验,拟合出流变本构方程,从而研制出一种性能优异、适用于大倾角俯采工作面的稠化浆体材料,最后采用Fluent软件模拟稠化浆体在采空区内的扩散特征。研究结果表明:黄土为稠化浆体最适合的固相材料;当水土质量比为8∶1、稠化剂质量浓度为0.3%时,稠化浆体悬浮性能较好,且屈服应力最小,具有更好的流动性;在采空区内稠化浆体的流动速度与扩散半径成反比,在浆体注入6 h后扩散半径达最大值。

新型半流体动态密封材料及密封技术研究

【目的】针对现有固态封孔材料无法封堵新生裂隙,导致瓦斯抽采后期效果变差的问题,开发一种由黏结性材料、膨胀剂和颗粒填充材料等配置而成的新型有机黏液封孔材料。【方法】首先对新型有机黏液的黏度、保水性、膨胀性和密封包裹性进行测试分析,然后对原有的“三堵两注”封孔装置进行改进,研制与新型有机黏液配套使用的三囊袋分段式封孔器。在现场测试阶段,根据试验工作面条件制定顺层瓦斯抽采钻孔封孔方案,采用水泥封孔材料和新型有机黏液封孔材料进行对比试验。【结果】在30 d的观测期内,采用新型有机黏液封孔的钻孔瓦斯抽采浓度和纯量均大于采用水泥封孔的钻孔。【结论】新型半流体动态密封材料密封包裹性优于水泥封孔材料,对瓦斯抽采效果提升明显。

煤矿充填开采系统设计与连续充填控制措施

本文研究煤矿充填开采控制系统的设计与实施、预防和处理充填管路堵塞的安全技术措施。在研究中,成功开发了煤矿充填开采控制系统,包括配料系统、破碎系统、井下管路系统、配方设定以及系统参数设定等功能模块。同时,提出在井上和井下预防堵管的安全技术措施,如严格矸石筛选和破碎、加强设备检修,以及在发生堵塞时的处理方法,如反泵卸压和拆卸等。

现代煤矿安全技术管理的挑战与应用

本文针对当前煤矿安全管理面临的诸多挑战,以提升安全管理水平为目标,通过剖析煤矿安全管理的多个关键方面,提出具有针对性的管理策略和实践经验。

乏风余热利用工程在刘庄煤矿西区的应用

介绍了如何通过热泵机组、乏风余热解决矿井职工洗浴、办公区和生活区供暖及进风井冬季保暖等供热问题。

永磁变频调速一体机在刘庄煤矿的应用

永磁变频调速一体机减少中间环节能量损耗,提高传动效率,实现胶带输送机设备的重载软启、动态调速等功能,满足煤矿井下胶带输送机集控系统相关控制要求。其在刘庄煤矿151105综采工作面大倾角长距离下运胶带输送机的成功应用,解决了煤矿长距离大倾角下运胶带输送机的拖动运行及重载停车的治理难题。永磁变频调速一体机安装和使用简单、操作方便、维护成本低,真正达到了节能降耗、安全高效。

淮南刘庄矿东三(13-1)东采区胶带上山掘进期间矿压规律研究

本文分析了传统矿井压力观测方法的不足,通过对组合观测理论、观测方法和实施方案的讨论,提出了一套实用的矿山压力观测方法。实践表明,该方案在监测矿山压力变化规律方面具有较强的可靠性,对矿井压力观测方案具有较强的参考价值。

不同倾角俯采工作面煤自燃“三带”分布规律研究

为探究不同倾角对大倾角俯采工作面采空区煤自燃“三带”分布的影响,以刘庄煤矿110801工作面为例,采用FLUENT软件模拟大倾角俯采工作面的不同倾角,并依据现场束管测试结果进行综合对比分析,最终通过限制工作面最小平均推进速率,并设计防灭火方法,以保证工作面的安全工作。研究结果表明:氧化带在采空区进风巷一侧工作面后70~125 m处,在采空区回风巷一侧工作面后50~100 m处;随着俯采工作面倾角的增大,在采空区同一深度下氧气浓度变大,自燃“三带”的分布范围整体向采空区深部移动,且氧化带宽度逐渐增加;限制的110801工作面最小平均推进速度vmin=0.87 m/d;建议采用埋管注氮与注稠化浆体相结合的综合防灭火措施。因此,大倾角俯采工作面回采期间煤自燃“三带”分布的确定,为大倾角俯采工作面采空区遗煤自燃灾害的监测及防控提供指导。

煤矿瓦斯抽采钻孔智能设计基础

随着我国浅部煤炭资源的大量开发,更多矿山已步入深层开发阶段,煤层瓦斯浓度、地应力等均大幅度上升。针对瓦斯保护涌出率和煤与瓦斯保护突出性风险均出现明显上升的情况,瓦斯抽采将成为煤矿瓦斯灾害的治本之策。文章总结了我国矿井瓦斯抽采钻孔智能设计的基础研究成果,提出瓦斯抽采钻孔智能设计。瓦斯抽采钻孔智能设计将成为破解矿山深层开发瓦斯灾害治理难点及提升我国煤矿安全生产水平的重要科技关键。

基于随机森林与支持向量机的回采工作面瓦斯涌出量预测方法

针对当前回采工作面瓦斯涌出量预测方法选取不合理及预测精度不佳问题,借助机器学习方法对其展开研究,以交叉验证法处理现有数据,构建了支持向量回归模型与随机森林回归预测模型,并对输入数据降维前后2种模型的预测表现进行了对比分析。测试表明:经交叉验证及数据降维后2种预测模型趋于稳定、预测精度均有大幅提高,SVR模型的整体预测性能稍优于RFR模型,SVR模型每轮测试耗时约0.015 s,远低于后者;筛选后的SVR模型平均绝对误差约为0.18 m^(3)/min,平均相对误差约3.26%,优于RFR预测模型;建立的回采工作面瓦斯涌出量预测模型均表现良好,经随机森林筛选的SVR预测模型耗时较短、误差较小、稳定性更好,可实现对瓦斯涌出量的有效预测,对简化数据采集工作及科学制定瓦斯防治措施起到参考作用。

基于“管网解算-遗传算法寻优”的瓦斯抽采管网优化技术

为实现矿井瓦斯抽采管网管径优化方案智能决策,基于图论原理构建瓦斯抽采管网图论模型,以管网瓦斯-空气混合流动模型为基础,实现具体管径管网解算;以最小管网投资为目标函数,管径为决策变量,建立瓦斯抽采管网管径优化模型;基于整数编码的遗传算法,得到了刘庄煤矿西侧抽采区域管径优化方案。结果表明:通过遗传算法优化后的管径组合在经济性和抽采效果上都优于流速法,优化后抽采端的抽采负压满足抽采要求,管网成本减少48.3万元。

钻孔瓦斯抽采效果影响因素的响应面分析

为了探究不同因素对钻孔瓦斯抽采效果的影响,进行了试验矿区地应力现场测试,建立了煤体基质裂隙系统瓦斯运移理论模型;基于现场数据构建数值模型,研究不同抽采条件下的有效抽采半径变化规律;采用响应曲面法,分析不同因素的交互作用及对有效抽采半径的影响,得到各因素与有效抽采半径的响应曲面模型。结果表明:煤层初始渗透率对抽采半径的影响程度最大,抽采时间、抽采负压和钻孔孔径的影响程度依次变小;响应曲面模型显著性较好,决定系数为0.995 7;煤层初始渗透率与抽采时间的响应曲面扭曲程度最大,说明两者对抽采半径的交互影响显著;抽采时间与抽采负压的响应曲面扭曲程度最小,说明两者的交互影响作用最不显著。

瓦斯抽采钻孔智能设计理论研究

随着煤矿的持续挖掘,煤炭开采深度及难度也在不断地加大。在这种情况下,发生煤与瓦斯突出事故的可能性也在不断加大。瓦斯抽采作为治理瓦斯灾害最重要的手段,瓦斯抽采钻孔设计十分关键。在煤层钻孔设计方面,为了降低钻孔设计专家人员的工作量及人工进行设计的误差,增加矿井开采的安全性,智能钻孔设计尤为重要。

煤矿机电设备故障诊断及维修技术探析

在煤矿生产的行业中,机电设备的使用频率越来越高。机电设备代替其它生产方式,可以大大提升煤矿生产效率。但随着机电设备使用频率的增加,出现故障的频率也升高,大大影响了煤矿的生产进度和企业的经济利益。文章针对机电设备故障诊断及维修技术做出进一步的分析,并提出有效的预防措施。

煤矿机电运输事故原因分析及解决对策研究

随着科技水平的不断进步,我国工业在发展的过程中机械化水平得到了很大程度的提高。近些年来煤矿工业在发展的过程中加大了对机电运输设备的引进和使用,节约了更多的人力和物力,有助于煤炭行业生产效率的提高,对煤炭行业今后的可持续发展也有很大意义。但是在煤炭机电运输的过程中发生了较多的安全事故。笔者经过认真调查和研究对煤矿机电运输过程中出现的事故进行仔细分析,结合相关研究成果提出了一些切实可行的解决对策,希望为今后煤矿机电运输提供相关的理论安全预警。

煤矿日常储量快速计算方法及运用研究

利用办公软件Excel进行计算,能够解决煤矿日常储量计算速度较慢、容易计算错误的问题。通过建立基础数据表、编辑计算公式、建立相关表格关联,完成储量数据的自动计算及相关报表的填报工作。长期使用表明,此方法有效解决了储量数据计算错误问题,显著提高了工作效率。

煤矿在用瓦斯泵性能参数检测和分析

人们对于煤炭的使用已经数百年了,它是一种十分常见的基础能源,在我国的能源使用中占据着很大的比重。随着人们对物质水平的要求越来越高,对煤矿产业上的要求也越来越高,所以这引起了国家各级政府的高度重视。与此同时,煤矿产业中存在着瓦斯危害,不仅对煤矿工作人员的人身安全造成了威胁,而且还会对矿井的设施造成不同程度的破坏,被迫停产。因此,煤矿在用瓦斯监控系统进行检测出瓦斯泵性能参数并进行分析,以此来得出有效的控制煤矿中的不安全行为。

推覆构造带下伏煤层无煤柱开采水害防治技术与工程实践

刘庄煤矿是厚松散层覆盖的隐伏式井田,井田南部发育由逆断层F1、F1-1、F1-2组成的推覆构造带,其上盘(即推覆体)为寒武纪鲕状灰岩、紫色泥岩及二叠纪煤系地层,下盘(即原地系统)为13-1煤及以下主要含煤段,推覆构造带安全煤柱压覆了大量煤炭资源。针对这一情况,通过“综合探查、科学分析、效果验证、安全评价”四位一体防治水技术体系,实现了推覆构造带下伏煤层无煤柱安全开采,解放了大量的煤炭资源,具有良好的经济效益和社会效益。