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。

巷道前方地质异常八点电源电法随掘探测响应

为可靠探查掘进巷道前方地质异常体情况,提出了八点电源随掘超前探测方法。从巷道迎头向后沿巷帮中线布置32道电极,电极间距5m。近工作面8个电极顺次做为点电源电极,采集整条测线单极-偶极装置视电阻率值。根据微分电测深探测原理,每个点电源所测得的视电阻率值可视为该点电测深结果,得到电测深曲线图和视电阻率成像图。巷道每掘进20m,将最后4个电极滚动布置到新测线前4个电极,再进行八点电源电测深数据采集,得到连续变化的电测深曲线和电测深成像结果。根据单极-偶极装置视电阻率响应公式计算了工作面超前方向地质异常球体的响应,研究结果表明:对同一地质异常球体,距离掘进工作面由远到近,电阻率响应越来越明显;低阻球体边缘到点电源距离不大于球体半径时,可以探查;高阻球体边缘到点电源距离不大于1/2球体半径时,可以探查;低阻球体的响应强于高阻球体。地质异常体半径越大,能够被探查出的超前距离越大。因此,超前0~50m范围地质异常探测精度高;超前50~100m范围地质异常探测可靠性低,适宜解释是否有较大范围的地质异常区。八点电源电法随掘超前探测能够可靠探测工作面前方地质异常的赋存情况,为工作面安全快速掘进提供地质保障。

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。

煤矿安全培训中强化安全意识的策略研究

为了提升煤矿从业人员的安全意识,本研究对煤矿安全培训不足之处进行分析,并调查煤矿企业员工的安全意识现状。分析结果显示,煤矿安全培训存在培训积极性不足、培训质量监控力度不足和安全培训方式不科学等问题。为了强化煤矿安全培训中的安全意识,该研究提出相应的策略。

立井排水管上部支座失效时各支座支撑力分析

立井中排水管由于膨胀力会使支撑水管的支座及其托管梁产生载荷变化,严重时会使上部支座脱离托管梁而失效,对井筒设备带来安全隐患,因此有必要对井筒排水管上部支座失效时各支座支撑力进行分析。通过理论分析得到了上部支座失效时各支座支撑力的计算公式,通过实例计算,得出当上部支座失效时,其他各支座支撑力增大,失效支座越多,其他各支座支撑力增加越大,上部首个有效支座支撑力增加较大,井底支座支撑力增加较小,其结果可为分析解决类似工程问题提供参考。

坚硬顶板切缝药包深孔预裂松动爆破技术研究

以安徽淮南张集矿为背景,采用数值模拟和现场试验相结合的方法进行坚硬顶板松动爆破关键控制技术的研究。数值模拟了切缝药包深孔松动爆破效果,进行了普通药包爆破与切缝药包控制爆破现场对比试验。结果表明:所提出的基于切缝药包定向断裂的巨厚坚硬顶板超深孔松动预裂技术,可以扩大爆破裂纹定向扩展范围,解决超深孔松动预裂炮孔爆破底部眼间距过大的难题,从而实现对爆破破裂面及坚硬顶板的垮落位置的精准控制,以及人为调控周期来压步距,使坚硬顶板能够及时、安全垮落,实现工作面的连续安全开采。

煤机设备不锈钢表面处理与耐磨性能研究

采用磷化和发黑处理的方法在煤机设备不锈钢表面制备了起减磨润滑作用的转化膜,研究了发黑处理时间对不锈钢表面转化膜形貌、物相组成和摩擦磨损性能的影响。结果表明:当发黑时间为20 min,30 min和40 min时,不锈钢表面可见清晰的晶界和尺寸不等的碳化物;当发黑时间为50 min和60 min时,晶界处厚度衬度明显增加。当发黑处理时间为20~60 min时,不锈钢表面物相主要由Fe,MnO_(2),FeO,(FeO)0.798(MnO)0.202和(FeO)0.664(MnO)0.338组成,只是不同发黑时间处理后物相的衍射峰强度存在差异。当发黑时间为20 min时,不锈钢表面的纳米硬度和弹性模量分别为8.54 GPa和285.8 GPa;随着发黑处理时间延长,不锈钢表面纳米硬度和弹性模量不断减小,在发黑处理时间为50 min时,摩擦因数最小、磨痕宽度约为353.0μm,具有相对较好的耐磨性能。

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。

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。

实心锚杆注浆加固技术在巷道支护中的应用

介绍了淮河能源集团与安徽省煤炭科学研究院联合研制的可注浆实心锚杆专利产品,同时介绍了该专利产品的注浆施工工艺,并在淮河能源集团煤业公司顾北矿试验巷道中得到了成功应用,最后通过综合检验手段对注浆效果进行了评价。实际应用结果表明,所研制的实心锚杆注浆加固成套技术是解决破碎岩体等复杂环境下支护问题的一种行之有效的方案。

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。

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。

X荧光灰分仪在煤灰分检测中的应用

煤炭灰分指标是决定选煤厂配煤方案制定的一个重要因素。传统的灰分检测方法耗时耗力,因此如何实现煤炭灰分的快速测定是十分必要的。文章以顾桥煤矿商品煤的灰分作为研究对象,利用X荧光灰分仪对煤炭样品进行标定,建立数据模型,实现对样品煤灰分的预测。通过与传统烧灰方法得到的数据对比发现,基于X荧光的灰分测定方法不仅操作过程简单,且预测精度较高,在煤炭火车装配中具有适用性。

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。

BP神经网络在顾桥煤矿煤炭发热量预测中的应用实践

煤炭发热量是动力煤煤质的重要衡量指标,其决定了煤炭销售价格,对市场非常重要。因此,如何实现发热量的精准预测十分必要。文章以顾桥煤矿商品煤发热量为研究对象,以灰分和全水分作为关键关联指标建立了煤炭发热量的BP神经网络预测模型。研究结果显示,BP神经网络模型具有较高的预测精度,且实现过程相对简单,能够满足工业生产需要。

自支撑模板喷注混凝土预留墙替换长壁综采煤柱技术

井工煤炭开采中,长壁综采工作面普遍留设煤柱并遗弃,造成煤炭资源浪费。为减少这部分损失,研究设计了宽巷掘进后,采用简易自支撑模板工艺,模板与煤壁夹墙喷射或浇注配制混凝土,施工1道高强度高密封人工钢筋混凝土预留支柱隔离墙,置换煤柱。实现长壁无煤柱综采,提高煤炭资源回收率。同时增强下一工作面沿空侧顶板支护强度,再次沿空掘进和采煤时,近于实体。

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。