岳城煤矿15煤大巷底鼓机理分析及控制技术研究

针对岳城煤矿15煤底板软岩巷道底鼓严重的问题,采用实验室实验、数值模拟和现场监测等方法,研究了巷道底板矿物成分及蠕变特性对底板变形破坏的影响,揭示了15煤巷道底鼓机理,并提出了加固支护对策。研究结果表明,底板泥岩中矿物成分占比分别为黏土矿物高岭石约80%、石英约17%,为高岭石型泥岩。利用FLAC^(3D)数值模拟软件中的Burgers-Mohr蠕变本构模型,模拟分析了巷道底鼓量与巷道跨度、底板泥岩厚度、顶底板强度之间的关系。随着巷道底板泥岩层厚度的增加,底鼓量呈现出先增加后减小的趋势,当底板泥岩厚度约为10 m时,巷道底鼓量达到最大值;随着巷道跨度的加大,巷道最大底鼓量呈现出负指数增长趋势,且最大垂直变形量出现在巷道中轴线处。同时,巷道硬顶软底的特殊地质条件对巷道底鼓起到了重要作用。据此,提出了“降低巷道跨度+让压起底+底板加固”的控制技术,确定起底时间为掘进后90 d,底板加固采用“底角锚杆+底板锚索+反拱梁+混凝土封闭底板”的联合控制方案,并进行了现场工业性试验,取得了较好的实践效果。

岳城煤矿下组煤采动卸压影响效果研究

针对岳城煤矿下组9#煤层采动对3#,15#煤层卸压影响不确定的现状,在9#煤层不同区域选取不同的卸压角进行钻孔施工,并对孔内瓦斯抽采流量数据进行了动态分析。分析结果表明,钻孔内抽采流量、瓦斯纯量和瓦斯浓度均沿工作面倾向方向变小,工作面回采前后钻孔瓦斯抽采流量变化幅度较大,表明工作面回采对9#煤层具有卸压影响,应当在卸压区内配合合理的强化抽采措施。

矿用智能矸石分选机器人的应用

针对岳城洗煤厂人工分选煤矸劳动强度大、人工效率低等现状,引进了煤矸智能分选机器人设备,并在破碎车间输送带进行了现场应用。应用结果表明:采用分选机器人设备后,矸石的拣出率平均在90%以上,误拣率基本控制在5%以下,且机器人抓手能够拣出的矸石粒度范围更宽,能耗更低,智能化程度及效率高,能够减少次生煤泥的产生,具有很好的环保效益和推广价值。

煤矿分层开采工作面立体式瓦斯抽采技术及应用

为解决煤矿分层开采下分层回采过程中工作面上隅角或回风巷瓦斯超限的难题,通过分析采煤工作面瓦斯治理要求,研发了分层开采井上下立体式瓦斯抽采技术,其涵盖地面井预抽、工作面顺层钻孔抽采和采动区地面井抽采、高位钻孔抽采及采空稳定区瓦斯抽采。根据准备煤量、回采煤量,以及不同回采时期,提出了具备接续的综合立体式瓦斯抽采实施方法及技术体系。该技术在山西晋城岳城煤矿的应用结果表明:采用综合立体式瓦斯抽采优化布置后,采动区地面井平均抽采瓦斯流量为1.15万m^(3)/d,平均抽采瓦斯浓度为44.5%,工作面推至地面井附近时抽采瓦斯纯流量显著增大,地面井在采煤工作面回采阶段抽采瓦斯总量约为245.5万m^(3);同时,井下高位钻孔单孔平均抽采瓦斯浓度为80.61%,平均抽采瓦斯纯流量为1.33 m^(3)/min,平均运行时间约60 d,平均单孔抽采瓦斯总量为11.65万m^(3);采动稳定区埋管平均抽采瓦斯纯流量为0.29 m^(3)/min,抽采瓦斯总量约为200.8万m^(3)。在立体式联动抽采瓦斯措施下,回采过程中回风巷的瓦斯浓度在0.50%以下,工作面回风巷瓦斯浓度平均降幅为58.8%,上隅角瓦斯浓度平均降幅为56.0%,保障了煤矿生产安全。

煤矿掘进巷道带式输送机拉线急停开关运行探讨

为更好地保障煤矿带式输送机拉线急停开关的正常稳定运行,介绍了拉线急停开关的工作原理,总结了其常见故障,分析了引发常见故障的原因,并提出了一系列解决这些常见故障的方法。分析认为,做好拉线急停开关的定期维护与日常检查工作,可有效地保证带式输送机安全运行。

薄煤层综采工作面智能化开采技术研究

针对A矿9号薄煤层工作面劳动强度大、设备操作困难等问题,应用了薄煤层综采工作面智能化控制技术,并在现场进行了工业性试验。试验结果表明:工作面采用智能化开采后,三八制每班可回采5刀左右,工作效率提升25%;工作面保留2名巡视人员和2名远程操作人员,有效降低了工人劳动强度,提升了现场工作效率。

坚硬顶板采煤工作面深孔爆破卸压技术应用

针对岳城煤矿坚硬顶板端头悬顶面积大、巷道维护困难等问题,提出了工作面顶板深孔爆破卸压技术,结合现场条件确定了钻孔参数、爆破参数,并进行了现场试验。试验结果表明:深孔爆破卸压后,工作面端头处支架工作阻力显著下降,工作面周期来压压力逐渐放缓,说明深孔爆破卸压有效改变了顶板上方围岩的应力分布,减小了端头悬顶面积。

刮板输送机变频电机一体化驱动改造

为有效解决综采工作面刮板输送机驱动维护工作量大、谐波干扰严重等问题,对其驱动电机进行了变频一体化改造。现场效果表明:改造后的变频一体化电机能够实现变频一体机加减速时间在0~1800 s连续可调,保证刮板输送机启动平稳,具备任意设定加减速时间和断链自动停机保护等功能,实现了大型电机真正意义的"软启动"。

矿井压风系统无人值守自动控制改造

针对岳城煤矿空压机设备老化、无法远程监控和信息共享等问题,对压风系统进行了自动化控制改造,对控制系统、视频监控系统和上位机软件进行了深化设计,并进行了现场试验。结果表明,改造后的系统能够实现压风作业的自动化控制、数据采集、信息传输、故障报警、信息归档、报表生成等功能,达到就地自动化启停压风机、远程监测、远程控制压风机无人值守的目的。

掘进工作面智能配套装备升级改造

针对井下掘进工作面系统人工效率低下、智能化程度低等现状,提出了针对带式输送机、转载机等配套设备的自动化升级改造措施,并在现场进行了工业性试验。试验结果表明:改造后系统能够实现相关设备的远程开停、集中控制和故障报警功能,工作面出煤效率明显提高,达到了减员提效的目的。

新型矿用巷道修复机研发与应用

为有效解决岳城煤矿人工巷修费时费力,安全难度大等问题,设计了一种新型矿用多功能巷道起底装备。该机集起底、破煤、扩帮、搭台、装卸功能于一体,可以对煤矿井下巷道底板鼓起及巷道变窄进行破碎、挖掘、装卸、卧底清运、刷帮等修复作业,大幅减小工人劳动强度。