回采工作面地质构造精细化综合探测技术研究与应用

回采工作面内的地质构造及地质异常对煤矿的安全高产高效影响巨大,无计划揭露构造造成的人员伤亡和财产损失不可估量。为准确探明采面内构造,从物探和钻探角度出发,利用槽波地震勘探、无线电波透视、钻探及钻孔测井等手段,展开精细化综合探测。结果表明:槽波地震勘探和无线电波透视可以大体圈定采面内的异常范围,并对陷落柱进行初判;针对物探异常区域的钻探和钻孔测井能够对地质构造进行准确定性;最终通过精细化综合探测技术可以对采面内构造进行准确的预测预报,保证矿井的安全高效生产。

晋城矿区区域水害危险性研究

为了给晋煤集团旗下资源整合矿井不同煤层的安全回采提供依据和地质保障,对晋城矿区进行了深入的区域性水文地质情况研究,主要技术手段为沉积学的含、隔水层特性分析;构造学的褶曲、断层、陷落柱分布分析,富水性、积水性和水头压力分析;最终根据矿井主采煤层的水害危险性影响因素做出了相关的分区,包括:沁水块区、阳城块区、晋煤西区、构造区块、构造影响区块和晋煤东区,并针对不同区块的水害特点提出了相应的防治水措施,能够有效指导安全生产。

准备工作面走向断层探测技术的应用研究

走向断层的发育对煤矿准备工作面的布置和回采影响巨大,为准确探明地质构造,以山西华晋吉宁煤业2107准备工作面为试验现场,优选先进的SummitⅡEx防爆槽波地震仪,合理布置检波器孔和炮孔,开展槽波地震反射法勘探及相关研究。结果表明:选取1100 m/s的槽波速度、140Hz的槽波主频和115~150Hz的槽波频谱区间进行处理和计算,本试验共探测出2处反射异常界面,分别推断为2107准备工作面附近F7和F5断层的漂移,经钻探验证,探测效果良好,另外,2107回风巷已掘巷道的反射同相轴也十分清晰,间接证明了槽波地震反射法探测空巷的可行性。

槽波反射法在断层探测中的应用研究

断层构造是影响矿井采掘衔接和安全生产的重要因素之一,为了提前查明断层的赋存特征,避免回采和掘进过程中无计划揭露断层构造带来的人员伤亡和财产损失,选择赵庄二矿2301工作面为试验现场,展开槽波地震反射法勘探,通过探采结果对比,研究了该方法对断层构造精确探查的有效性。研究结果表明:以探测区域870 m/s的槽波速度进行分析和计算,槽波反射法探测出采面内存在一走向为南西向,延伸长度约207 m的反射界面,震相十分清晰,推断为断层构造,经过巷道掘进和工作面回采揭露,有效验证了该断层的存在,且走向近乎一致,位置偏差不大于10 m,因此,槽波地震反射法勘探对断层构造的探测效果良好,能够有效指导矿井的安全生产。

煤矿陷落柱槽波探查技术及应用

陷落柱是岩溶空顶塌陷的产物,也是影响矿井采掘衔接和安全生产的重要因素之一。为了提前查明陷落柱的赋存特征,避免工作面回采过程中无计划揭露陷落柱带来的人员伤亡和财产损失,针对典型矿井,制定标准煤岩样,展开室内试验分析,并选择合理的工程现场,展开槽波地震透射法和反射法勘探,最终,结合槽波速度法和能量法分析圈定陷落柱范围,通过探采成果对比研究该方法对陷落柱精准探查的适用性。结果表明:槽波透射法速度分析中,陷落柱的槽波速度与其裂隙发育情况和胶结程度密切相关,异常值难以准确界定;槽波透射法能量分析中,陷落柱的槽波振幅值衰减严重,可以依据衰减系数和相应计算方法,准确圈定陷落柱的发育范围;如果陷落柱与煤体交界面完好,与煤层夹角适合,槽波反射法速度分析可以准确划定陷落柱的边界。因此,槽波地震勘探对陷落柱构造的探测效果良好,能够有效指导矿井的安全生产。

综合物探技术在地质构造复杂工作面的应用

地质构造是影响煤矿安全生产的主要因素,为提前探明其赋存特征,避免工作面回采过程中无计划揭露构造带来的人员伤亡和财产损失,针对典型矿井的构造复杂工作面,利用槽波地震勘探和无线电波透视展开综合探测。结果表明:无线电波透视技术,对陷落柱、断层的反应效果良好,但纵向分辨率不高;槽波地震勘探技术,对主要地质异常(包括陷落柱、断层、煤体破碎区、应力集中区等)有明显反应,且横向和纵向分辨率均较高,但难以辨别异常性质;结合槽波地震勘探和无线电波透视,再综合地质资料分析,可对构造复杂工作面的不同地质异常进行合理的推断和解释,能够有效指导矿井的安全高产高效。

槽波地震透射法在断层探测中的应用研究

针对地质构造对工作面的采掘衔接和安全回采重要的影响,利用槽波地震勘探技术,布设不同观测系统,对两相邻相似工作面展开透射法探测,综合研究断层的槽波波场响应特征。结果表明:1)观测系统中检波器和炮点轴线与断层走向的交角应控制在45°~90°,才可保证探测质量;2)槽波地震透射法对断层的探测效果良好,能有效指导矿井的安全生产。

槽波地震透射法在陷落柱探测中的应用研究

陷落柱是我国华北型矿井的主要地质构造之一,对煤矿的安全生产构成严重威胁。为了准确探明陷落柱的发育形态和影响范围,选择合理的试验现场,展开槽波透射法探测,综合研究陷落柱的地震波场响应特征。结果表明:当槽波射线穿越陷落柱时,其能量衰减严重,艾里相位清晰程度下降,且不连续,最终结合相应的计算方法,能够准确圈定陷落柱的赋存位置,对矿井的安全高产高效意义重大。

“横切-纵爆”复合卸压机制研究与应用

为实现赵庄煤业1311工作面高强度复合顶板顺利垮落,避免大面积悬顶诱发强矿压灾害,分析了“横切-纵爆”复合卸压机制,即爆破裂纹二次扩展半径r在压裂损伤长度R和暴轰裂纹半径a0的基础上大幅增加,提升了顶板预裂效果;在1309工作面工业性试验的基础上,合理确定了“横切-纵爆”卸压工艺参量,并开展现场应用。结果表明:“横切-纵爆”复合卸压工艺,能够增加钻孔轴向裂隙和钻孔径向裂隙密度,应用区域巷道顶板离层量较低;“横切-纵爆”卸压工艺能够有效破坏了顶板完整性,降低了巷道围岩应力集中程度,对强矿压灾害起到防治效果。

SF6示踪气体漏风通道检测技术应用

对于煤层自燃、易自燃矿井,及时掌握采空区的漏风通道对于自然发火的防治尤为重要。通过SF6示踪气体技术对古书院矿9#和15#煤之间的漏风通道进行检测,同时对15#煤二盘区西翼工作面沿线采空区密闭墙进行了漏风情况排查,找出了漏风严重的密闭墙,并提出了封堵漏风通道措施,为降低采空区自然发火概率提供了保障。

大采高综采面矿压显现规律及煤柱宽度优化研究

针对复杂地质条件下大采高综采工作面矿压显现及煤柱留设问题,以赵庄煤矿3号煤层5302工作面为研究对象,通过现场实测方法,揭示复杂地质条件下软煤层大采高开采的矿压显现规律及工作面合理煤柱宽度。研究结果表明：工作面基本顶初次来压步距为15.4~25 m,平均为21.4 m;来压期间支架平均工作阻力为5842.175 k N。基本顶周期来压呈分段局部来压,来压步距一般在5.3~13.7 m左右,平均为8.9 m;来压期间支架工作阻力平均为5588.23 k N。根据数值模拟及现场观测数据确定5302工作面合理净煤柱宽度不应小于40 m为宜。

切顶卸压沿空留巷预裂切缝技术参数在亿欣煤矿的应用

以亿欣煤矿XV1306工作面为工程背景,通过现场工程地质条件分析,参照山西地区以往预裂切顶合理参数,并现场试验分析作用效果,确定亿欣煤矿XV1306工作面合理的预裂切顶参数为预裂切缝角度为15°、孔深10 m、切缝孔间距为500 mm的关键参数,在亿欣煤矿XV1306工作面成功应用。

自动化采煤控制系统设计

针对目前国内综采工作面自动化程度低的问题,提出了一种自动化采煤控制系统总体设计方案,重点阐述了该系统自动化采煤控制工艺及其实现方案。该系统采用RS485双总线通信模式,通过支架控制器将采煤机位置、液压支架状态等参数实时上传至端头服务器,端头服务器将参数上传至集控计算机进行显示,集控计算机通过端头服务器向支架控制器发送控制命令,完成对液压支架动作的双闭环控制,同时集控计算机向采煤机控制器发送控制命令,自动控制采煤机摇臂高度,从而实现工作面自动化采煤。

槽波反射法在工作面大断层上下两盘延伸发育探测中的应用

晋城某矿井2313工作面下巷揭露了1条断距为18 m的正断层,但延伸情况不清,对工作面安全回采将产生影响。基于槽波反射和透射法原理,并通过现场实际调研,采用双巷观测系统布置方式,合理设计了以双边巷道槽波反射探测为主,工作面整体槽波透射探测为辅的观测系统,对2313工作面大断层的上下盘反射界面及延伸情况进行探测,高精度控制了断层上下盘的延伸发育情况。结果表明:通过工作面2条巷道的双向反射分别探测出了断层的上下盘向工作面延伸发育情况,反射结果与槽波透射衰减系数CT图的异常反应位置较为吻合,且最终钻探验证断层上下盘位置偏差不大于10 m。因此通过观测系统的合理布置,针对工作面走向型的大断距断层,可以探测出其上盘与下盘的2个反射界面,从而更为精确地掌握断层的赋存情况。

液压支架乳化液高压反冲洗过滤站自动控制系统开发

针对液压支架乳化液的污染问题,为满足煤矿自动化生产对乳化液清洁度日益提高的要求,开发了乳化液高压反冲洗过滤站自动控制系统,提出了乳化液反冲洗过滤站控制参数的优化方法。在实验室进行性能测试,实验结果表明,系统工作稳定,运行可靠,压差检测精度达到了0.1 MPa。该系统可有效提高乳化液反冲洗过滤站的自动控制水平,减少乳化液的浪费,为液压支架提供清洁的乳化液动力。

新型水泥注浆材料配比室内试验分析

对于松散、整体强度极低的软岩巷道,采用锚注支护是一种经济、有效的措施,而确定注浆材料及适宜的浆液配合比是其中一个非常重要的环节。在室内试验中进行了注浆浆液的配比研究,通过分析初选浆液水灰比对浆液性能的影响,得到浆液的最优水灰比为0.6;在该最优配比下分析矿物掺合料偏高岭土、粉煤灰、熟石灰和石膏对浆体性能的影响,最终确定各矿物掺合料的量:偏高岭土:5~15%、粉煤灰:5~10%、熟石灰:5~10%、石膏:3~6%。

综合矿井物探技术在陷落柱探测中的应用

为了精准探明陷落柱发育位置和影响范围,避免其对煤矿的生产衔接和安全回采造成影响,综合震法勘探和电法勘探对陷落柱的响应特征,利用"槽波地震勘探"和"无线电波透视"展开联合探测。结果表明:无线电波透视技术,可对陷落柱的横向发育范围进行准确定位,其场强曲线呈"V"型衰减,但纵向分辨率不高;槽波地震勘探技术,对主要地质异常(包括陷落柱、断层等)均有明显反应,且横向和纵向分辨率高,但较难判别异常性质;综合震法勘探和电法勘探,可对陷落柱进行准确定位,特别是"串珠型"陷落柱,对矿井的安全高产高效至关重要。

成庄井田地下水补径排特征及奥灰顶部隔水层特性研究

为了给晋煤集团成庄煤矿带压煤层的回采提供依据和安全保障,特对其地下水补、径、排特征及奥灰顶部隔水层特性进行了深入研究,主要技术手段包括野外地质调查、工程试验和室内试验等,结果表明:成庄井田处于延河泉域主径流带,地下水由东北面接受补给,向西南方向排入延河泉,另外,在无地质构造影响下,其奥灰顶部约35 m岩层渗透性能差,可作为相对隔水层,最终,结合改良后的突水系数公式,对成庄井田带压煤层进行了开采安全性评价。

非导水陷落柱采动裂隙发育深度研究

为了探索采动对构造内岩体的影响,以晋煤集团成庄煤矿为试验现场,通过对比正常煤层与含非导水陷落柱煤层的底板采动破坏情况,综合研究构造的采动裂隙发育规律。结果表明:正常煤层与含构造煤层底板采动破坏深度的理论、模拟与工程探测结果均在19 m和31 m附近,结果吻合且可靠,即非导水陷落柱的采动裂隙发育深度约为正常煤层的1.7倍。