深埋切顶自成巷道二次复用围岩稳定性研究

为研究深埋切顶自成巷道二次复用期间的围岩稳定性,通过数值模拟和现场实测对张北矿超前1615A工作面区段轨道顺槽围岩变形规律和应力分布特征进行了分析,结果表明:受切顶卸压及恒阻锚索补强支护的双重作用,留巷复用期间顶板较为稳定,主要表现为底臌和实体煤侧帮臌,围岩呈非对称性变形,变形速率沿工作面推进方向呈三段式规律,巷内单体支承压力呈4个分区特征;工作面靠近留巷侧15 m内及超前煤壁40 m内的区域受采动应力影响较为显著,呈“L”形分布特征,超前压力峰值位于“L”形角点处;留巷复用期间应重点加强控底、控帮和离层监测;研究成果可为类似工程条件下巷道围岩控制提供科学依据。

煤矿岩巷TBM掘进随掘地震信号特征及其应用

随掘地震超前探测技术可实现探掘平行,为巷道快速智能掘进场景下实时、精准地质保障提供了可能。随掘震源产生的是复杂、变频、连续信号,信号特征认知直接影响数据处理与成像精度,而目前针对岩巷全断面掘进机(TBM)随掘地震信号特征的认知仍不清晰,且暂时还没有针对性开展过信号处理与成像研究工作。针对上述问题,以谢桥煤矿瓦斯治理巷TBM随掘地震超前探测试验为例,分析了刀盘先导信号与岩壁接收信号的时间域、频率域及时频域特征:岩巷TBM随掘地震信号中不同振幅能量成分比例呈现金字塔形,但分布随机,不对称程度较高;机械运转信号能量较大,刀盘先导信号强度是岩壁接收信号的200倍左右;频率域变频特征明显;机械运转信号基础频率较低,刀盘先导信号频率成分主要集中在10~80 Hz与150~200 Hz,主频为36.99 Hz,岩壁接收信号频率成分主要集中在50~200 Hz,主频为137.97 Hz;刀盘先导信号较岩壁接收信号时频域能量团分布更为规则,多次震源激发现象明显,能量团之间的差异性特征表明了多次震源激发时振幅能量与持续时间的随机性。利用脉冲化算法与绕射叠加偏移成像方法对岩巷TBM随掘地震信号进行数据处理与成像试验,结果表明:(1)脉冲化等效单炮记录与利用常规震源得到的超前探测单炮记录特征一致性较强,同相轴清晰且连续性较好,可满足现场探测分析需要。(2)对探测范围内岩体情况的超前预报结果与实际揭露情况一致,说明岩巷TBM随掘地震超前探测可提供有效地质保障。

淮南矿区A组煤开采工作面底板破坏带深度确定

淮南矿区生产矿井已开采受深部高承压水严重威胁的A组煤,为了解决传统煤层底板采动破坏深度经验公式适用性差的问题;基于淮南矿区生产地质参数,利用统计软件SPSS分析了各类参数的偏相关性,优化了传统破坏深度计算公式,并将拟合公式应用于张集煤矿1612A工作面底板破坏的计算;基于数值模拟、微震监测对公式演算的准确性进行了验证。研究结果表明:煤层厚度等参数与破坏带深度具有相关性;通过拟合得到的新型计算公式计算工作面破坏深度达到27.33 m,与注水试验测得破坏带深度28 m、数值计算深度30 m相吻合;与利用现场监测的微震事件聚集分布得到的底板微破裂集中深度30~35 m相一致。

淮南潘集矿区奥陶系角砾岩发育特征及成因

为探讨华北板块南缘的奥陶系古岩溶成因,进一步为矿山岩溶水害防治提供基础研究和依据,以华北煤田南缘的淮南潘集矿区为对象,采用岩芯描述、观测统计、薄片分析等方法,对区内奥陶系角砾岩厚度、结构特征及分布规律进行系统研究,并探讨成因。结果表明,岩溶角砾岩距基岩面深度为350.4~1557.3m,呈三层状不等间距分布,平均厚度为4.9m、6.2m、7.8m;岩溶角砾段的角砾含量为30%~50%,粒径为3~90mm,主要为白云质灰岩、白云岩和灰质白云岩等岩屑,角砾岩屑中主要矿物成分为白云石颗粒,其次为微晶-隐晶质方解石,裂隙多被方解石脉充填;按成因可分为沉积间断期所形成的同生角砾岩和加里东运动抬升后经长期风化剥蚀及岩溶作用所形成的后生角砾岩,并提出对应的发育模式。

底板突水灾害大数据预测预警平台

针对淮河能源集团当前开采深部A组煤,受底板水害严重威胁而缺乏有效的智能化、全覆盖预警技术的问题,提出了构建基于水文、充水水源及底板破坏实时监测物联网的多源信息大数据智能预警云平台而指导矿区内突水灾害事故预防的技术思路。以张集煤矿回采A组煤的1612A工作面为工程背景,构建了观测水源、水位、水压、水质、水温等参数变化的水文监测物联网数据传输系统,实时数据采集、数据传输、数据分析处理。而针对底板破坏深度则构建了微震实时监测物联网,传感器拾取底板破裂信号通过井上、井下的光纤环网传输到地面数据信号处理终端,实时监测反演底板破坏、导水裂隙通道分布。将回采、地质和监测数据各类因素考虑在内,建立了基于神经网络和深度学习的预警模型,确定了煤矿安全评价的主控指标以及评判指标,搜集全国大量矿井数据对模型进行了机器学习训练。集成数据采集、管理配置、设备监测、中控大屏、多维分析和故障预警5个模块,由网络集成技术和数据整合技术实现无缝连接,建立了煤矿底板突水灾害大数据预警云平台系统。将学习后的预警模型嵌入系统,基于整合的多源数据进行底板突水危险性评估与预警,与微震数据互馈分析实时发布决策信息。最后,选定淮南等矿区内的5组矿井数据进行了评估验证,并对1612A工作面回采进行了预警分析。结果表明,选定的矿井计算预测结果合理;张集矿工作面发生突水灾害的概率较小,监测期内未发生预警信息;证实了大数据云平台在煤矿底板水害防治应用的可行性,为淮河能源集团开采A组煤预防底板水害提供了新的技术支撑。

深井高应力巷道围岩变形特征与修复加固技术

针对深井高应力巷道围岩松动范围大、变形剧烈,返修率高等问题,以丁集矿1232(1)工作面回风巷为工程背景,采用现场调研、理论分析和钻孔窥视的方法,分析了巷道围岩的变形破坏特征及影响因素,并基于一种无机复合注浆加固材料的研发,提出了以锚索补强加固顶板围岩为基础,采用预应力中空锚杆和预应力中空锚索分步注浆加固顶板,采用预应力中空锚杆分步注浆加固巷帮。工程实践表明,该套巷修加固方案可有效控制巷道围岩的变形,巷道加固效果显著。

断层破碎带注浆加固稳定性综合测试

断层破碎带岩性复杂、节理发育,为维护破碎带影响范围内巷道围岩稳定性,降低突水风险,常对其进行超前注浆加固。以淮南潘二煤矿F1断层为例,提出采用钻孔光纤及电法测试技术,对巷道掘进过程中断层破碎带注浆加固稳定性进行动态监测和分析。根据巷道掘进速度,定期采集钻孔应变和电阻率数据,分析了应变及电阻率分布特征及演化规律,指出断层破碎带注浆加固后场源变化特征与正常岩层区段具有明显差异性,表明注浆加固将有效改善破碎区段岩层物性。根据光缆应变分布及电阻率分布特征,结合巷道围岩地质属性,认为断层破碎带注浆加固后稳定性得到有效提升,断层活化变形程度较小。

基于微震与数值模拟的隐伏构造活化识别方法研究

利用微震监测技术可实现对采场内岩层破断、断层/隐伏构造活化强度识别预测,而利用数值模拟技术可以实现对构造活化区应力场的反演再现,二者互为补充,可实现隐伏构造活化过程中应力扰动-应力集中-局部微破裂-应力迁移等由内因到表象的全程捕捉。基于淮河能源集团张集煤矿1612A工作面生产地质条件及所构建的微震监测系统,分析了采场内微震事件的时空分布特征,探究了微震活动与断层活化之间的关系,提出了以微震数据为基础结合数值模拟反演的隐伏构造活化识别方法。结果表明:煤层采场内的微震事件具有典型的时间阶段性和空间区域性分布特征;结合震源参数确定F_(1611A76)~F_(1611A7677)断层邻近范围存在异常区域,疑似存在该系列构造的衍生断裂;通过数值模拟2种工况下的应力变化响应能量释放规律,反演得到该区域内存在未探明的隐伏构造。通过现场槽波踏勘等物探方法得到特定范围内存在典型异常破碎区,进一步验证了微震监测与数模结合识别隐伏构造活化的可行性及准确性。

深井高应力软岩巷道修复加固技术研究

针对深井高应力软岩巷道围岩松动范围大、变形剧烈、难支护的技术难题,以顾桥矿1127(1)运输顺槽底板巷为研究对象,采用现场调研、理论分析和钻孔窥视的方法,对该巷道围岩的变形破坏特征及影响因素进行了分析,并对巷道围岩的松动破坏范围进行了实测。结果表明,地质构造、临近巷道掘进扰动及支护参数设计不合理是巷道围岩变形破坏的主要原因;在临近巷道开挖扰动下,巷道顶板及两帮围岩的最大松动破坏范围分别为5.2 m和2.2 m。根据该巷道大变形特点,基于锚索集中布置强承载特性,结合数值模拟分析,提出了“锚索集中布置补强+浅部围岩中空锚杆注浆+深部围岩中空锚索注浆”修护加固方案。工程实践表明,该套巷修加固方案可有效控制巷道围岩的变形,巷修加固效果显著,为类似条件深井高应力软岩巷道支护和变形修复提供了参考。

煤矿开采动力灾害事故分析及防治对策研究

为进一步研究煤矿开采动力灾害发生的机理,预防和减轻煤矿开采动力灾害事故,通过对3起煤矿瓦斯、煤岩动力灾害事故相关技术参数和现场勘察分析,结合张集矿1152(3)回风巷顶板应力转移测定结果,分析了煤岩层结构特征、断层构造带、多因素耦合、采掘应力重新分布与动力灾害发生的关系。研究表明:原岩地应力和构造地应力的共同作用是产生能量积聚,地应力集中的主导因素,构造破坏带两侧一定范围弹性能富积,应力集中,特别容易发生动力灾害事故。坚硬顶板是应力传递转移的载体,完整顶板会加大集中应力的形成及加剧事故的扩大,掘进工作面前方5~10 m为采动应力集中区。在软硬交替煤岩结构条件下,局部地段软弱煤体受压变形弹性能积聚,加之煤体耦合富积瓦斯,降低了始突能量,采掘作业应力重新分布,易诱发煤岩或煤与瓦斯动力灾害事故,且大多数形成二次或多次集中应力(能量)卸放转移,造成能量扩展叠加,导致动力灾害范围或危害性扩大。做好地应力、瓦斯压力、钻屑指标法等冲击动力参数指标测定,通过开采保护层卸压或预裂爆破人工切断坚硬顶板,避免应力集中并切断应力传递途径,可达到减少冲击动力事故发生的目的。

槽波地震探测技术在淮南矿区中的应用

为了查明淮南矿区工作面煤层、巷道掘进前方构造发育情况,开展了槽波透射法及槽波超前探等多种探测方法应用,获得工作面槽波能量成像以及反射成像剖面,并对结果进行解释与生产验证。应用结果表明,槽波透射勘探实现了煤层内部构造成像,巷道超前探测预测了前方断层位置。因此,槽波探测技术给工作面回采提供了地质保障。

煤矿皮带机安装调试常见故障处理技术

在我国的经济发展的过程中,煤矿企业扮演着重要的角色。煤矿皮带机作为煤矿企业在发展过程中的重要运输设备,皮带机能否良好的运行对于煤矿企业的采煤工作效率、煤矿企业未来发展有着重大的影响。因此,煤矿企业的相关工作人员应高度重视皮带机的安装调试工作,以避免在皮带机运行过程中出现故障和问题。在皮带机正式投入运行之前,开展皮带机的安装调试工作有助于排除皮带机可能存在的安全隐患,保证皮带机能够安全良好的运行,提升工作效率与工作质量,延长皮带机的使用寿命。

深井软岩巷道穿厚煤层碎裂顶板区围岩控制技术

针对深井软岩巷道穿厚煤层碎裂顶板区围岩控制技术难题,通过现场调查,分析工程破坏特点,结合钻孔窥视分析结果,得出巷道围岩变形失稳原因为破碎岩体降低了内层锚网的支护性能,未能与围岩形成统一承载体,围岩松动圈扩大及变形不均匀致使U型棚支护性能降低,支护阻力不足,围岩扩容膨胀,发生破坏。提出通过超前预注浆和组合金属骨架实现破碎围岩改性、围岩应力优化,形成稳定的承载结构,进而实现破碎岩体的二次承载,强化内层锚网支护效果,做到内锚有效、外架可靠。以此提出"超前预支护+内锚外架联合控顶+锁腿控帮+喷注补强+底板控水卸压"联合的组合控制技术,形成了锚固体与注浆围岩互相强化,强控顶、辅以控帮治底的联合支护体系;现场开展了工程实践,并取得了较好的支护效果。

中压水力割缝增透技术研究与应用

中压水力割缝是利用25~35 MPa水射流对煤体进行切割、冲刷,改变钻孔周边煤体的应力分布,扩大煤体裂隙,实现对煤体的卸压增透。通过在丁集矿1351(1)运输底抽巷进行应用,与邻近巷道进行同条件效果对比,效果考察分析表明,中压水力割缝平均单孔出煤量是静压水冲孔的2.5倍,中压水力割缝后单元抽采浓度是静压水冲孔的1.6倍,计算百孔抽采纯量是静压水冲孔的2.2倍,增透效果良好,抽采效果提升明显。

淮南矿业集团安全生产可视化系统设计与实现

针对煤矿井下安全生产存在各类管理盲区、职工违章操作、事故频发等问题,淮南矿业集团利用先进的视频智能分析技术、融合通信技术、移动应用技术等,设计安全生产可视化系统。结果表明:该系统能够有效提升企业的安全管理水平,降低事故发生率,为智能矿山的建设积累了宝贵的经验。该系统在国内煤矿的井下安全管理中应用前景广阔。

蹬空及沿空巷道矿压研究与治理

综采工作面过蹬空及沿空巷道时,巷道超前段矿压显现明显,两巷内挤、底鼓量较大,严重影响转载机、运输机机头、端头支架通过。运用Flac3D数值模拟软件,根据张集矿1216(1)综采工作面工程状况,分析两巷围岩矿压分布特点。得出巷道沿空侧帮部中、上部受力较大,巷道帮部中、上部和巷道底板位移量较大。因此,采取在巷道沿空侧帮中、上部,超前布置走向锚索槽钢加固措施,减少巷道围岩变形量,保障转载机、运输机机头、端头支架顺利通过。

下伏采动影响孤岛煤柱面沿空掘巷围岩控制研究

基于1322(3)孤岛煤柱面回风顺槽地质条件,采用数值模拟对1322(3)回风顺槽沿空掘巷受下伏13416工作面采动影响原因进行了分析,提出了针对性的围岩变形控制对策,设计了1322(3)回风顺槽沿空掘巷锚索网支护参数,取得了较好的支护效果。

一起煤矿电雷管爆炸原因分析及防治对策

针对的是一起煤矿放炮员在井下抽取电雷管过程中,造成雷管意外爆炸事故。通过现场勘查、模拟试验、对照相关国家和行业标准送样检测,从外力撞击,漏电电流、杂散和射频电流、静电电流进行综合分析,判定事故的主要原因为抽管过程中摩擦产生静电,风筒布电阻超过规定造成静电不能有效泄放,达到电雷管脚壳型放电引爆电雷管的能量,引发雷管意外爆炸。建议设置固定抽管地点,安装静电释放装置,洒水增加空气湿度,穿戴防静电服等可有效减少静电产生,保障安全生产。

大倾角综采工作面旋转开采技术研究

新庄孜矿66308大倾角综采工作面进行旋转开采,是在研究66310和66211工作面旋采的基础上根据工程实际进行设计施工,有效避开了大断层、大构造的影响,延长了工作面可采走向长度,提高了综采的适应能力。其成功回采为淮南矿区其他矿井类似工作面的回采积累了宝贵的经验和技术,为实现高产高效矿井打下了良好的基础。

综采工作面过两巷实见断层超前煤壁注胶加固

张集矿 1415(3)综采工作面过两巷实见断层,遇到断层附近煤层突然变厚,工作面采高突然增大。若采用常规过断层方法,工作面推进至断层面附近煤层顶板时,易发生片帮、掉顶,甚至煤壁两端头出现倒架。这样拉移支架困难,回采不能顺利进行,严重影响工程进度。采用两巷端头超前煤壁注化学材料,加固工作面端头煤壁的方法,使松软破碎的小煤块能够胶结在一块形成稳定煤体,从而煤层顶板结构稳定,有利于工作面顺利推进。注胶后煤体力学特征显著改变,松散破碎的煤体迅速胶结为一体形成稳定顶板。