华蓥山二叠系K1煤层采空区地表移动变形规律研究

以四川华蓥山龙滩煤矿为研究背景,采用理论分析、现场实测的方法,分析了煤矿采空区尺寸与下沉盆地采动程度的相关性,分析了地表建筑物破坏程度与煤矿地下开采区域的相对位置关系,测定了地表移动盆地特征点各项岩层移动变形参数值。

我国大倾角煤层开采技术变革与展望

大倾角煤层是我国煤炭资源的主要赋存样式之一。在地域分布上呈现出广泛性与区域性,据不完全统计,全国25个省、自治区、直辖市均涉及该类煤层开采,在中西部地区储量丰富、产量大、生产集中程度高。在赋存条件上呈现出多样性与复杂性,不同区域成煤时期不一,构造控煤过程迥异,形成了多样且复杂的开采条件,催生了不同的开采技术要求。大倾角煤层开采的技术难度大。煤层倾角导致采场围岩运动破坏呈现非对称性显现特征,支护系统稳定性控制与“三机”配套与协同、采准巷道布置与支护、工作面“人-机”环境安全保障等工作的难度显著加剧,严重制约了矿井安全高效开采。大倾角煤层开采的区域经济需求强,该类煤层赋存与生产较集中的区域多见以煤炭工业为主的资源型城市,经济结构相对单一,煤炭资源安全高效开发利用对区域能源保供、民生保障、经济保稳具有兜底作用。长期以来,大倾角煤层开采技术变革聚焦于解决“难”与“需”的矛盾,在采煤方法与工艺、岩层控制理论与技术、成套装备研制与应用3个方面不断完善、创新、发展,实现了由非机械化向机械化开采的转变,安全产效水平大幅提升,人员劳动强度大幅下降,作业环境显著改善。20世纪90年代中期,川煤集团绿水洞煤矿首次成功实现了大倾角中厚煤层长壁综采,冲破了大倾角煤层机械化开采技术“禁区”。在此示范作用下,大倾角厚煤层长壁综放开采、大采高综采、薄煤层伪俯斜长壁综采三项首创性工程实践先后取得成功。这一过程中创新了工作面非线性限位布置与调斜方式,确立了“支架-围岩”系统稳定性多维交互控制模式,研发了工作面成套装备,取得良好收效,综合机械化开采技术适用范围进一步拓宽。与此同时,大倾角煤层开采仍存在许多亟待突破的关键科学问题与技术瓶颈,导致自动化、智能化水平提升与近水平/缓倾斜煤层相较仍存在较大差距。需进一步强化倾斜层状煤系地层煤岩体采动力学行为研究,揭示其对采场围岩灾变的控制机制,并实现量化表征;需进一步阐明岩体承载结构-采场装备群组系统间的多维动态作用过程与规律,完善装备与围岩多维动态多目标协同控制理论与技术基础,实现技术转化应用。在科学问题取得突破的基础上进行采煤方法、回采工艺、岩层控制、成套装备的系统性技术创新与研发,破解大倾角煤层开采安全-产效双提升的制约技术瓶颈,使大倾角煤层综合机械化开采倾角上限在有可靠技术保障的前提下向上延伸(扩展),为实现自动化、智能化开采奠定基础。

瓦斯含量直接测定中瓦斯损失量计算方法的比较分析

针对通常采用的(t)^(1/2)法、幂函数法、负指数法和对数法等4种瓦斯损失量推算方法,结合某矿的实测数据,分别从样本数据长度的影响、函数相关性、结果可靠性、实验室实测等方面,通过对比分析得出:对数法相对于其他方法,受样本数据长度影响较小,函数拟合相关度高,多组数据的差异性小,计算结果可靠性好,最接近于实测数据。

急倾斜煤层综采工作面开切眼钻扩施工技术研究

为解决急倾斜煤层开切眼施工难度大,冒顶、飞矸伤人事故频繁发生的问题,以绿水洞煤矿3212综采工作面开切眼为研究对象,提出了采用钻机由下向上施工钻孔形成下煤通道,再由上向下刷大至设计断面的急倾斜煤层开切眼施工方案,在分析了施工技术难点的基础上,提出了下煤通道钻孔、扩孔、护孔、防堵、疏通以及开切眼扩刷、支护等技术措施,工业性试验结果表明:采用钻机沿急倾斜煤层由下向上施工钻孔方式能够代替人工爆破小断面形成下煤通道,有效杜绝煤层随时冒顶给人员带来的安全威胁,同时该方案避免了对开切眼围岩的二次破坏,围岩变形量明显减小,确保急倾斜煤层条件开切眼的施工安全,保证了矿井安全生产。

急倾斜三软煤层复合顶板综采工作面液压支架回撤技术研究

急倾斜三软煤层复合顶板综采工作面液压支架回撤是一个困难而复杂的技术难题。文章以李子垭煤矿16032工作面为例,介绍了急倾斜三软煤层复合顶板综采支架回撤的成功经验,对类似地质条件下综采液压支架回撤有一定的借鉴作用。

长距离大倾角下山快速掘进技术研究

以李子垭煤矿南二井520行人下山为例,介绍了长距离大倾角下山快速掘进使用DTC-1000胶带输送机的成功经验,解决了同类巷道快速施工的关键性技术问题,有效预防了长距离大倾角下山快速掘进提升事故,确保安全生产,提高了下山掘进速度,大幅缩短了工期,为李子垭煤矿创造了良好效益。

浅谈煤矿粉尘危害及防治技术

文章针对矿井粉尘污染环境、危害人体健康、加速仪器磨损以及容易诱发粉尘爆炸事故等系统问题,详细介绍了矿井粉尘的分类、产生、特性及危害,简要总结了矿井粉尘的六种防控技术和矿井不同产尘点的防尘措施,为矿井粉尘治理提供借鉴。

大直径钻孔防治煤与瓦斯突出的实践

结合大直径钻孔在李子垭南二井的实践应用,对大直径钻孔的防突效果进行了考察分析,针对性地提出了科学、合理、有效的大直径钻孔设计和施工方案,可为类似条件下煤巷掘进防突提供一定的参考。

适应70°中厚煤层综采成套装备研制

为解决开采水平向深部延伸、煤层倾角增大导致片帮飞矸、原配套设备出现不适应和影响回采产量等问题,结合以往开采经验,在分析研究基础上自主研发出适应70°煤层倾角的采煤机、刮板输送机、液压支架、端头支架、桥式转载机等综合机械化成套装备,在绿水洞煤矿3212急倾斜综采工作面安全顺利完成工业性试验,改善了作业环境,提升了安全系数。

急倾斜中厚煤层开切眼施工技术研究

针对急倾斜中厚煤层由于倾角增大导致采用传统爆破方法施工开切眼存在难度大、安全威胁大、防突困难、片帮飞矸严重、人员站位定位困难等问题,创造性提出2种施工方法。采用钻机从下至上钻孔再逐级扩孔施工先导钻孔准确定位形成下煤通道,再从上往下进行扩刷,初始伪俯斜布置,之后切换为真倾斜,为急倾斜中厚煤层开切眼施工提供指导和借鉴意义。

低透气煤层高压气水混压增透驱替瓦斯技术研究

针对煤体纳米级孔隙内瓦斯难以解吸抽采的难题,首次提出了低透气煤层高压气水混压增透驱替瓦斯技术,研究指出高压气水混压增透驱替原理主要包括压裂裂隙的形成、水分竞争吸附置换瓦斯和高压空气驱替提高运移效率并解堵3个核心部分。研发了高压气水混压增透驱替瓦斯技术配套工艺及装备。在绿水洞煤矿K1煤层进行了现场试验,试验结果表明:矿井的平均单孔瓦斯抽采纯量从2.43 L/min提高到6.45 L/min,增加了2.65倍,平均抽采浓度从31.3%提到47.6%,增加了16.3%,煤层瓦斯含量降低了25.14%~80.62%,取得了显著的效果。

55～65°急倾斜煤层综采面机械系统可靠性分析研究

从传统生产技术与管理模式出发,采用系统管理思维,运用马尔科夫可修复系统原理对急倾斜煤层综采机械系统进行分析,剖析工作面液压支架、端头支架、采煤机、刮板输送机等存在的不可靠因素,通过采取具有预防性、针对性技术保障措施与科学组织管理,成功实现55~65°急倾斜煤层联采工作面跨石门对接连续开采。

基于急倾斜煤层钻孔的大直径扩孔钻头研究

针对急倾斜煤层大直径钻孔采用大型机械施工造价昂贵、效率低下,采用普通钻机施工需多次更换钻头进行反复扩孔的问题,自主研制了一种"刮刀扩孔钻头"和"截齿扩孔钻头",能够充分利用煤层松软易碎的特点快速钻进形成大直径钻孔,提高了钻进效率,降低了工人劳动强度。

高压钻杆送水器的研发与应用

绿水洞煤矿属于煤与瓦斯突出矿井,煤层特点为单一低透气性,无保护层可采,预抽煤层瓦斯是主要防突措施,为增加煤层透气性,在对原水便轴结构和使用分析基础上,自主研制出适用水力割缝拥有自主知识产权的高压钻杆送水器,具有耐高压、密封效果好、使用寿命长,且结构简单、装拆和维修方便、操作安全等特点,该装置推广应用前景广泛。

“十五”双供介重介选煤新工艺密度自动控制系统设计

针对双供介重介新工艺的特点,利用先进的控制手段及适合于新工艺要求的控制方法,设计出了满足新工艺要求的密度自动控制系统,实践证明,用新的控制理念及控制方法,完全可以为双供介重介新工艺的运行提供一个高度自动化平台。

集中应力区巷道围岩控制技术研究

本文以李子垭煤矿25011采面、北西运输石门及23082煤层探巷特殊的位置、采掘服务关系、采动集中应力关系为研究对象,提出了集中应力区围岩多介质耦合支护技术,成功解决了综采工作面末采及采动影响带来的集中应力叠加,巷道收敛变形,支护失效等难题,具有较高的推广应用价值。

矿井高压高浓度裂隙瓦斯及硫化氢快速治理技术

在分析国内外矿井硫化氢治理技术现状的基础上,结合龙门峡南矿煤层底板茅口灰岩构造裂隙十分发育且积存高压高浓度瓦斯及硫化氢的问题,采用综合探测技术、探抽防喷技术、层面纵向裂隙环状抽放技术、横张裂隙即埋即注封堵技术,攻克了高压高浓度裂隙瓦斯及硫化氢治理技术,成功解决了煤矿井巷施工裂隙气害快速治理的难题。

提高底板穿层钻孔预抽条带煤层瓦斯效率研究与实践

为实现煤巷掘进工作面区域防突措施由顺层钻孔向穿层钻孔预抽的调整,同时避免增加治灾工程量导致采掘接替紧张加剧的局面,在保障防突效果的前提下研究缩短防突工程施工时间和抽采达标时间的方法。绿水洞煤矿在煤与瓦斯突出危险区域通过合理布置底板瓦斯抽放巷和底板穿层抽采钻孔、配套采取快速水力冲孔增透措施,改进施工工艺、装备,优化生产组织,并实现了第一评价单元(前500m条带区域)抽采达标和有效消突,保证了煤巷安全快速掘进,解决了矿井采掘接替紧张的问题。

复杂构造急斜综采面矿压显现影响因素分析

为了解绿水洞煤矿复杂地质构造综采面矿压显现影响因素,分析了地质构造、推进速度、支架支护阻力及片帮等对顶板控制的影响因素,得出了复杂地质构造综采面在开采过程中的顶板来压显现规律,为复杂地质构造下综采技术的成功应用提供了科学依据。

浅谈急倾斜松软煤层综采工作面下出口支护技术

南二井开采的K1煤层平均倾角45°-48°,属急倾斜煤层,煤层松软,巷道设计为异形断面,采用锚杆、锚索、金属网、喷浆及金属支架联合支护。采面下出口在巷道掘进支护的基础上增设有端头支架及单体支柱进行加固。因采煤工作面运输巷和回风巷服务时间较长,下出口在回采期间容易出现顶板下沉,同时在应力作用下容易破碎,影响安全回采。因此,南二井针对采面下出口支护技术开展研究,如超前补充施工走向锚梁、快速移动下出口端头支架、提前对掘进期间垮冒存在的空洞进行充填、调整割煤工艺等。采用上述方式加固后,采煤工作面下出口得到有效控制,在回采期间未出现下出口顶板冒落、端头支架移动困难等现象,为矿井安全回采提供了条件。