曲线拟合与分段函数组合法在瓦斯抽采量预测中的研究与应用

为减少矿井煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等事故的发生,将井下瓦斯及时抽出是必要的,因此对瓦斯抽采量进行准确地预测愈发重要。在神经网络法、多元线性回归法等预测方法的基础上,根据瓦斯抽采量在时间效应下变化波动大的特性,提出了曲线拟合与分段函数组合法。此方法以瓦斯抽采量衰减为界将瓦斯抽采分为前、后2个阶段,根据实测数据作抽采纯量随时间变化曲线并对变化曲线进行拟合,根据拟合曲线列出预测瓦斯抽采量的计算公式,用于对抽采量进行预测。分别对九里山矿、古汉山矿进行后段抽采量预测与实际的比较,其中九里山矿得到后段预测值的最小相对误差为0.63%,最大相对误差为2.34%,古汉山矿得到后段预测值的最小相对误差为0.09%,最大相对误差为3.23%。表明曲线拟合与分段函数组合法对井下瓦斯抽采量预测是可行的,对井下瓦斯治理具有重要的意义。

焦作矿区底抽巷穿层钻孔瓦斯抽放浓度控制技术研究

为研究焦作矿区底抽巷穿层钻孔瓦斯抽放浓度的控制技术,以单组钻孔的总冲煤量为指标,考察了瓦斯抽放浓度与冲煤量的相关性规律,验证了冲煤量应控制到合理程度;以窥视钻孔不同位置围岩破碎程度不同为切入点,分析了不同位置穿层钻孔的瓦斯抽放浓度及其与破碎程度的关系;以大数据为依托,对比了喷浆段与未喷浆段瓦斯抽放浓度,验证了喷浆加固可降低瓦斯抽放浓度的衰减,提高了瓦斯抽放效率。

探究复合支护技术在煤矿巷道支护中的应用

煤矿巷道是我国煤矿资源开采过程中的重要组成部分,对于煤炭资源的运输以及采矿人员的人身安全都会产生明显的影响。因为我国各地区的地质条件存在明显的差异,煤矿巷道的支护技术也存在明显的不同。基于此,文章选择焦作矿区工程作为研究对象,探讨了复合支护技术在煤矿巷道支护中的具体应用,简单对比了复合支护技术与传统支护技术的优势,并结合焦作矿区巷道附近的地质状况,针对巷道复合支护设计过程中的相关要点进行分析,旨在通过分析,探究复合支护技术在煤矿巷道支护中的应用。

赵固二矿千米定向煤钻孔区域瓦斯治理关键技术研究

针对中硬高承压水煤层瓦斯治理周期长、突水威胁严重等问题,利用千米定向煤钻孔超前预抽代替底板抽采岩巷进行区域瓦斯治理,同时研制出基于煤层深孔定点密闭取心的瓦斯含量测试装置,解决了瓦斯防突措施效果检验参数难以测定的问题。该技术经在河南能源焦煤公司赵固二矿试验,实现了对600 m煤巷条带煤层瓦斯的均匀抽采控制,完成了超长区段一次性整体评价,保证了煤巷安全掘进,成为赵固二矿深部煤层区域瓦斯治理的新技术,可为类似地质条件的煤层区域瓦斯治理提供参考。

无线电坑透技术探查矿井老旧空巷效果研究

为了研究矿井老旧空巷的探测效果,采用高密度无线电坑透技术,利用其自身技术成熟、抗干扰能力强、施工便利等特点,克服井下干扰信息混杂、施工环境复杂等困难,优化探测效果。结果表明:应用高密度无线电坑透技术能够准确探明工作面存在的老旧空巷的分布及坍塌情况,避免误揭空巷造成设备损坏、人员坠落、有毒有害气体中毒等事故的发生,为安全、顺利生产保驾护航。

极复杂地质条件下地质异常综合探查技术应用研究

矿井在针对地质异常体探测方面多采用无线电坑透法、槽波地震等单一方法进行探测,但受到施工环境、条件的影响,单一物探结果的精细度、准确率均有待提高。利用无线电波坑透仪和槽波地震仪等地质构造探测设备,对地质条件极复杂工作面内部的地质异常体进行综合探查,对比综合解释,实现优缺互补,通过钻探或工作面回采实践,鉴别地质异常综合探查技术在极复杂地质条件下的实际应用效果。

矿井地质异常体综合探测技术应用研究

以锤击激发为震源短排列滚动式反射波地震法和精细无线电坑透法2种探测技术为基础的矿井地质异常体综合探测技术,具有现场操作方便灵活、施工效率高、探测全面、结果准确率高等特点,大幅度提高了工作面井下物探工作效率,有效解决了传统放炮震源地震勘探技术难以在矿井应用的技术瓶颈,通过分析了反射波地震法探测技术和精细无线电坑透法探测技术的方法、原理,阐述了矿井地质异常体综合探测技术中的关键技术与创新点。以实例说明,矿井地质异常体综合探测技术效果良好、结果可靠。

新型防超限装置焦作矿区施钻效果分析

构造煤发育地区,施钻期间易导致喷孔,瓦斯会大量涌出,若采取措施不当,会导致巷道瓦斯浓度超限,采用防喷装置阻止瓦斯和煤渣涌出具有重要作用。利用研制的新型防超限系列装置在九里山矿进行了应用,该套装置重点改进了密封设计、煤水计量及质量等。现场应用效果显示:施钻工程量明显减少,每米冲煤量显著提高,初始抽采瓦斯浓度基本在30%以上,将近70%的钻孔初始抽采瓦斯浓度超过50%,抽采瓦斯纯量也较实施前提高了1倍,预抽周期可缩短1/2,能够显著提高钻孔施工和瓦斯抽采效率。

直流电法勘探技术指导巷道安全掘进效果研究

利用井下直流电法勘探技术探查巷道前方岩层的赋水性分布状况,划分掘进头前方岩层附近的相对贫、富水区域,分析物探范围内巷道掘进的水患威胁性,为巷道的安全掘进提供依据。

基于围岩破坏特征的穿层钻孔“三堵两注”封孔效果研究

针对单一低透气性煤层底抽巷穿层预抽钻孔存在抽采浓度衰减快、有效抽采时间短的问题,采用理论分析及数理统计相结合的手段,考察了底抽巷围岩变形特征与穿层钻孔抽采衰减规律并分析了其相关性,认为巷道成型、钻孔施工等一系列过程中存在后期发育的围岩裂隙,提出了基于巷道围岩变形的“三堵两注”封孔工艺,探讨合理的二次注浆时机。结果表明:首次注浆后抽采浓度随围岩变形逐渐衰减,与常规“两堵一注”封孔工艺抽采效果类似;二次注浆进一步封堵钻孔围岩后期发育的裂隙,抽采浓度较注浆前显著提高。以中马村矿3901地区为例,确定穿层钻孔合理二次注浆封孔时机应为巷道围岩变形稳定,即钻孔施工后约2个月,为类似矿井安全高效开采提供借鉴。

焦作矿区严重突出煤层极限状态卸压抽采实验研究

为了进一步加快卸压抽采,针对低透气性、严重突出煤层瓦斯区域治理工作的需要,通过大量的实验室模拟和分析,研究了中马村矿强吸附煤层不同吸附平衡状态下的瓦斯解吸规律。结果表明:同一煤样平衡压力越高,吸附瓦斯量越多,在同一时间段内进行解吸时,解吸速度越快、单位时间解吸量也越多;加快煤层瓦斯解吸需要具备一定的卸压空间,缩短瓦斯运移的通道;煤样粒度越大其孔裂隙内的游离瓦斯量越多,越不利于释放。

单一低透气性煤层底抽巷穿层钻孔“三堵两注”封孔方法研究应用

针对常规支护条件下,焦作矿区底抽巷成巷后以及穿层抽采钻孔(水力冲孔增透)施工前后巷道不同位置处(顶板与肩窝)围岩变形规律,在中马村煤矿3900底抽巷开展考察,分析了底抽巷围岩破坏的影响因素及裂隙发育特征,并结合不同施工参数条件下穿层钻孔抽采浓度衰减规律,确定了底板岩巷围岩变形特征与穿层钻孔抽采衰减规律的相关性。提出“三堵两注、分段注浆”囊袋注浆封孔工艺,确定合理二次注浆封孔时机,并在中马村煤矿3901中间底抽巷进行工业性试验,可延长钻孔抽采寿命、提高抽采效率,为突出矿井底板岩巷穿层钻孔抽采模式下,进一步提高瓦斯治理效果、消除薄弱环节,实现安全高效开采提供借鉴。

煤巷掘进水力掏槽防治煤与瓦斯突出技术

通过理论研究和工业试验,确定了水力掏槽新掘进防突措施,并提出了适合焦作矿区的防突措施参数,系统评价了水力掏槽防突措施的有效性、适应性和安全性.研究结果表明:水力掏槽防突措施是高压水通过水枪产生高流量的稳定射流破碎前方煤体形成槽硐,槽硐周围煤体得到充分卸压,释放出大量瓦斯,煤体物理力学性质发生改变.当卸压槽具有足够面积时,在巷道周围形成卸压和排放瓦斯的煤带,解除突出危险性.2 000 m严重突出地区巷道掘进表明:正常掘进期间未发生一次突出,巷道安全掘进速度提高2倍以上.

时空效应下不同孔径超前钻孔有效排放半径研究

为解决煤矿在施工过程中局部防突问题,进行现场实测并结合数值模拟计算,研究瓦斯排放钻孔影响半径在不同排放时间和不同超前钻孔直径影响下的变化规律。研究结果表明:对于同一孔径的钻孔,在一定时间内影响半径随着时间的增加而增加,不同直径的钻孔呈不同的函数关系;对于不同的孔径,影响半径随着钻孔直径的增加而增加,研究结果可为矿井作业中治理煤与瓦斯局部突出提供重要参考。

九里山矿底板岩巷施钻瓦斯涌出规律研究

以焦作矿区九里山矿为例,通过实测堆煤瓦斯涌出量及钻孔下风侧距离钻孔不同距离断面上的瓦斯体积分数,研究底板岩巷施钻期间瓦斯涌出来源、涌出量及其变化规律。结果表明:堆煤瓦斯释放量相对较低,通过正常通风不会导致瓦斯体积分数超限;正常施钻期间,钻孔瓦斯涌出量相对较高,距钻孔不同距离,瓦斯体积分数不断变化,整体呈现出逐渐降低的趋势,但在距离钻孔下风侧2 m的位置上,仍然可能导致瓦斯体积分数超限。

高通风阻力矿井通风系统优化与改造研究

针对九里山矿南风井系统通风阻力大、16采区部分用风地点风量紧张的问题,对矿井通风参数进行了技术测定,提出了3种通风系统优化改造方案,通过对各方案进行网络解算并进行技术经济比较,认为采用增加西总回风并联巷道并将南风井风机角度下调至25°后,在满足各用风地点风量的情况下,南风井系统通风阻力大幅度降低,风机能耗也进一步降低,风机整体运行工况稳定、可靠、高效,且能满足2022年12月以后生产系统发生较大变化后安全生产需要,该优化改造方案具有显著的安全经济效益。

多频无线电坑透技术在煤矿地质构造探测中的应用

为了提高煤矿地质构造的探测效果,基于传统无线电坑透法原理及施工布置,利用多频同步施工工艺,提出了一种兼顾穿透距离与结果分辨率的多频无线电坑透技术。结果表明:多频无线电坑透技术可以一次探测采集多个频率的坑透数据,彻底解决穿透距离与结果分辨率之间的矛盾,兼顾“穿透距离远”与“结果分辨率高”,有效避免勘探工作频率过高、工作面过宽等原因造成的数据缺失问题或勘探工作频率过低造成的探测精度不足问题,大幅度提高现场施工效率、探测成功率和物探成果分辨率,优化地质构造的探测效果。

沿空留巷工作面“一进两回”通风方式下采空区漏风规律研究

为了正确判断“一进两回”通风方式下工作面采空区风流流动方向,指导矿井加强采空区瓦斯管理,以古汉山矿1604综采放顶煤工作面为研究对象,通过在工作面开切眼下部煤壁及运输巷沿空留巷外段分别释放SF_(6)气体,考察确定工作面漏风及瓦斯运移规律,并结合通风阻力变化及风量测定结果,分析采空区漏风随工作面推进的动态变化过程。研究结果表明:工作面风流分别自沿空留巷上帮及开切眼下部漏入采空区,并由开切眼上部涌入工作面,留巷初期总漏风量约占进风量的15%;沿空留巷漏风加大了采空区瓦斯涌出量及涌出范围,工作面检修期间采空区瓦斯涌出量占工作面总瓦斯涌出量的75%;沿空留巷段漏风通道随工作面推进整体呈增大趋势,但漏风量在留巷阶段初次来压前达到峰值,而后受巷道风流阻力变化影响,留巷段分风量、漏风量均呈缓慢下降趋势。

双模网络并行电法探水技术指导矿井水害防治

结合国内外矿井工作面探水技术和设备的发展情况,分析了直流电法、瞬变电磁等现阶段常用探水技术在原理、应用等方面的技术难点和局限性。介绍了矿井双模网络并行电法探水技术的原理、现场施工和资料解释方法,重点阐述了网络并行电法探测工作面岩层赋水性的关键技术与创新点,以实例说明,双模网络并行电法探测技术效果良好、结果可靠。

沿空留巷下综放工作面采空区瓦斯运移及抽采特征研究

以古汉山矿1604综放工作面为研究对象,采取风量测定法及示踪气体法相结合的手段,分析了沿空留巷及“Y”型通风条件下采空区漏风及瓦斯运移规律,并结合抽采浓度及流量变化,分析了高位巷瓦斯抽采特征及影响因素,提出了针对性优化措施。结果表明:沿空留巷段漏风加大了采空区瓦斯涌出量及涌出范围,采空区瓦斯为工作面瓦斯涌出主要来源,漏风作用进一步增大了采空区瓦斯治理难度;高位巷布置在裂隙带下部,在一定程度上改变了采空区风流流动方向、削弱了采空区瓦斯涌出强度,但持续增大高位巷抽采流量,抽采纯量提高有限,当抽采流量在20~25m^(3)/min时,抽采浓度整体较高;采取有效措施减少沿空留巷段漏风并合理控制高位巷抽采流量,将有效降低漏风对抽采瓦斯的稀释作用,提高抽采浓度,实现抽采效率和效果最大化。