基于示踪气体释放和计算流体力学模拟的事故后矿井通风状况预测

在地下矿井发生意外事件后,快速确定矿井内部通风状态对于矿工和救援队伍做出有效决策至关重要。开发了一种将示踪气体和计算流体力学模型相结合的方法,用以在事故后预测矿井通风系统内部的流场。实验在一个实际的地下矿井中进行,使用SF6气体作为示踪气体分别测试了事故中最容易出现的四种通风状态下矿井巷道中的示踪气体分布,同时使用CFD对混合效应和扩散效应复杂的关键区域进行了精确预测。研究发现,模拟与实验的误差在大约在10%以内,加压风机的开关对巷道中的示踪气体分布几乎没有影响,而停止门的开启可以使得巷道中的示踪气体浓度下降2000ppb左右。因此在实际运行中因尽量采取措施确保停止门在事故后的开启。这项工作为事故后远程识别通风系统损坏的程度提供了参考。

下沟煤矿煤柱回收工作面冲击地压防治技术

冲击地压是世界范围内井工煤矿开采遇到的严重动力灾害,对煤矿安全高效开采构成严重威胁,我国是煤矿冲击地压最严重的国家之一,彬长矿区也是冲击地压在内多种灾害叠加区域。经过多年的探索和研究,我国在冲击地压理论及预防技术和装备方面取得了一定的研究成果,冲击地压得到了一定的控制,说明目前的防治措施具有一定有效性。但是,彬长矿区冲击地压事故仍时有发生,没有得到根本遏制。因此,开展煤柱回收工作面防冲技术研究及安全高效回采关键技术研究具有重要的现实意义。通过对下沟煤矿煤柱回收工作面进行简要分析,对防冲的治理工作提出一些看法。

孤岛工作面回采期间冲击危险性及防冲要求

由于前期矿井局部区域工作面布置不合理,滥开滥采,在矿井末期孤岛工作面形成应力集中区域已是必然。需要做到尽可能避免应力集中区,合理且有效地进行工作面布置,解决在工作面后期开采期间面临的诸多问题及灾害防治,如冲击地压防治、防灭火等。通过对孤岛工作面冲击地压显现、防治现状及影响因素进行分析,发现区段煤柱、底煤厚度、临近采空区等因素均对工作面开采期间冲击地压的产生有较大影响,对煤岩结构与动力灾害关系均做出危险性分析评价,对孤岛工作面回采期间冲击地压区域防范措施做出明确要求。

彬长矿区软底巷道变形特征及治理方案

针对彬长矿区蒋家河煤矿4号煤底板为铝土质泥岩及顶板易淋水的特点,在ZF1404工作面巷道采用锚网支护、π型梁配合单体液压支柱抬棚、单体液压支柱配合铰接梁超前、大断面处采用木垛充填等支护措施,同时加快工作面推进度、加强排水及巷道日常维护,有效地控制了软底巷道变形,提高了工作面生产效率,缓解了生产被动的局面。

基于彬长矿区测量数据服务的一体化研究

结合彬长矿区实际的测量工作,充分运用GPS、全站仪的特点,在井网的布设、解算中,利用GPS网内相对精度高的特点,控制近井点的相对点位误差;根据巷道贯通的特点,通过改变起算条件来消除起算数据误差。实践表明,全站仪布设导线网在高精度贯通中得到成功应用,其误差仅为10mm和18mm,解决了从数据采集到数据存储、数据传输、数据计算到结果输出一系列的问题,实现了矿山测量数据采集和处理一体化的目标,经现场应用收到了很好的效果。

彬长矿区综放工作面支护参数设计及矿压显现特征研究

厚煤层支护设计及矿压显现对安全生产有着重要的指导意义,本文以彬长矿区下沟煤矿1416工作面为研究基础,对工作面支护参数进行优化设计和矿山压力分布规律进行研究。分析了工作面矿压规律,并在生产过程中进行有效调整,确保工作面各项支护参数保持合理工作区间,以此来保证工作面安全生产。结合实际数据给工作面安全生产中的支护措施和设备参数调整提出了相应的优化意见。

单侧限压缩煤岩组合体的破裂机制研究

对深部煤层与周围岩体组成煤−岩系统的研究已成为深部开采的热门研究方向之一。借助L型模具开展岩−煤−岩组合体单侧限压缩试验,结合数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术及颗粒流PFC2D的计算数据分析单侧限压缩煤-岩组合体的试验强度、破坏特征及裂纹分布等规律。研究表明:(1)单侧限压缩煤岩组合体的主应变集中区域均处于试样煤层的临空侧。(2)单侧限压缩下两端岩层对煤层的共同约束随着煤层高宽比增大而减小,试样破坏由煤层临空面中部逐渐转移到煤层的端部。(3)单侧限压缩下组合体岩煤岩比例为1∶1∶1和1∶2∶1时,计算模型的破坏形态在煤层中部呈<状破裂,表现在临空面一侧。岩煤岩比例为1∶4∶1时,宏观破坏逐渐转移到煤层中上部,渐渐演变为剪切破坏。(4)计算模型微观裂纹主要位于临空面一侧,表现为张拉型裂纹,模型内部的张拉型裂纹数目是剪切型裂纹的4.5倍左右。

复杂采掘背景下煤炭开采技术探讨

煤炭开采对专业性与技术性要求较高,具有一定的危险。特别是在复杂的采掘背景下,如果不能灵活运用煤炭开采技术,不仅无法保证开采效率,还会造成一些安全事故。本文首先阐述了复杂的采掘背景对煤炭开采技术的具体影响,接着介绍了几项复杂采掘背景下的煤炭开采技术,最后结合工程案例探索了煤矿开采技术的应用方式。

下分层开采期间巷道布置及灾害治理

煤炭行业的开采工作已经进入到了老龄化阶段,对于较厚煤层应尽可能将煤炭资源全部回收。为了更加安全高效回收煤炭资源,延长矿井服务年限,维持矿井生产运营,提高矿井资源回收率等具有显著的经济效益和社会效益,对于开采工作中的防灾减灾、一通三防、顶板管理、冲击地压等将是下分层工作开展安全防范的重点,减少我国社会财产的损失及人身安全已经成了当务之急。结合下沟煤矿煤层易自燃的性质,以及上分层综放开采残留遗煤、采空区漏风等因素均会造成下分层开采防灭火难度大大增加,开展下分层综采工作面在复杂条件下开采可行性论证及安全高效回采关键技术研究具有重要的现实意义。通过对下分层开采期间灾害进行简要分析,并对灾害的治理工作提出一些建议。

浅谈煤矿机电管理存在的问题及完善措施

随着社会经济的发展,工业生产力提高,对煤矿资源的需求不断增加,煤矿机电管理的相关问题也逐渐受到广泛关注。在煤矿生产过程中,需要应用到各种电力机械设备,严格的管理工作是保证机电设备稳定运行的重要基础。对于煤矿机电管理而言,目前依然还存在部分问题,导致实际管理效果不足,造成机电设备运行和使用的稳定性不足,难以满足煤矿开采生产需求。基于此,根据煤矿工程生产需求,结合煤矿机电管理的特点,对管理中存在的问题及完善措施进行了全面探讨。

基于地质雷达探测的遗煤空区位置研究

针对于历史遗留问题造成的遗煤区空区位置难以确定的问题,以下沟煤矿ZF204工作面为背景,采用地质雷达探测、钻探、钻孔窥视相结合的方法,确定了遗煤空区及裂隙发育区、含水区的位置。地质雷达探测结果表明:巷道左帮0~10 m、迎头0~7 m、右帮0~15 m范围电磁波波形结构规则无杂乱现象,介质结构完整性较好,无明显的松散及富水异常,为稳定煤层区域;巷道左帮10~16 m范围处线扫描图颜色发生巨变,振幅呈现大量黑色区域,反射波形异常震荡信号明显,此区域为破碎或空洞区域,宽度范围约为4~6 m;巷道迎头7~17 m,右帮15~47 m范围扫描图颜色发生变化,但只是零星分布,且振幅图零星分布黑色区域,推测此处为裂隙发育含水区域;巷道左帮16~36 m、迎头16~37 m、右帮47~62 m范围电磁波波形规则无杂乱现象,为稳定煤层区域;通过在巷道迎头打钻孔及进行钻孔窥视,巷道左帮存在10 m开始有采空区,巷道右帮和巷道前方主要存在裂隙及裂隙含水区,基本验证了地质雷达探测结果的准确性。

综放工作面瓦斯抽采可行性分析及高位钻孔设计

为研究综放工作面瓦斯抽采情况,对陕西某高瓦斯矿井瓦斯抽采进行可行性分析,对抽采瓦斯的钻孔进行设计。结果表明,煤层预抽瓦斯、邻近层瓦斯抽采及采空区瓦斯抽采均具有可行性;ZF303工作面终孔位置布置在距煤层顶板3~60m之间。

煤炭开采技术与施工安全分析

在煤炭开采过程中,选择合适的开采技术可以提高开采效率。同时,煤矿要做好煤炭开采全过程的施工安全控制工作。本文首先阐述我国煤炭开采技术的应用现状;之后结合我国煤炭行业的实际情况,探索了煤矿现阶段应用的开采技术,分析了煤炭开采技术与工艺的选择方式;最后结合煤矿运营经验,从多个角度探讨了煤炭开采施工安全控制措施。

ZF2822工作面原巷道充填技术创新研究

ZF2822工作面掘进期间需过原来401采区西二水平ZF2815至ZF2820工作面老巷,安全风险大,为确保ZF2822工作面安全掘进和回采,采用超细高包水对ZF2815至ZF2820工作面老巷进行充填。

单轴压缩条件下含层理煤岩力学特性的细观研究

层理是煤层的主要构造标志,通过CT扫描与扫描电镜开展层理的观察,采用室内试验及PFC2D程序,构建含不同层理倾角的煤岩试样,对其进行单轴压缩试验,研究其在不同层理倾角条件下的强度、破坏模式及裂纹分布情况。研究结果表明:1)在单轴压缩条件下,试样的抗压强度试验值与计算值均随着层理倾角的增大呈现出先减小后增大的规律,近似为“V”字形,当层理倾角为0°时均取得最大值,当层理倾角为60°时均取得最小值。2)当层理倾角为0°时,试样破坏模式为脆性破坏,高速弹射出大量碎屑,表现出很强的冲击能力;当倾角为30°,45°与60°时,试样破坏模式为剪切破坏,破裂面与层理面平行;当倾角为90°时,试样破坏模式为劈裂破坏,破裂面与轴向力方向呈小角度。3)当层理倾角为0°与90°时,试样裂纹主要集中于加载端部与试样中部,且其发展方向与加载方向呈一定夹角,其中以张拉型裂纹为主,含少量剪切型裂纹;当倾角为30°,45°与60°时,裂纹主要沿层理面发展,以张拉型裂纹为主,含少量剪切型裂纹。

易自燃厚煤层综放开采综合防灭火技术

针对蒋家河煤矿ZF1406工作面生产过程CO含量的变化情况,分析了工作面产生CO的原因,采取了优化工作面通风系统,减少采空区漏风、回风巷超前50m对巷帮及上下隅角洒水降温、加快工作面推进速度、加强工作面顶煤回收、减少采空区遗煤以及注胶、黄泥灌浆、注氮等综合防灭火措施,使得CO含量明显下降,保证了工面的安全顺利回采及设备搬迁,取得了巨大的经济效益,对彬长矿区类似矿井易自燃厚煤层综放开采有一定的借鉴意义。

极限自稳平衡圈理论在巷道围岩控制中的应用

结合彬长矿区蒋家河煤矿二采区水仓工程地质特征,基于"底板—两帮—顶板"之间相互影响关系,运用巷道围岩极限自稳平衡圈理论,按照"治顶先治帮、治帮先治底、结合部是关键"原则,提出了"高强度锚网索支护+全断面注浆加固+帮顶喷射混凝土封闭围岩+底板锚索拉底+底板钢筋混凝土封底"综合支护方案。现场试验表明,支护方案安全可靠,能够有效控制巷道围岩破坏变形。

高应力永久巷道综合加固技术浅析

根据蒋家河煤矿回风大巷的埋深,围岩特性等地质状况,分析了巷道变形的原因,提出了回风大巷综合加固方案,并进行实施。经实施后有效控制巷道进一步变形,保证了安全生产。

复杂条件下软底巷道变形特征及治理方案

结合彬长矿区蒋家河煤矿软底巷道变形破坏特征,分析了巷道变形破坏原因,并提出了高强度支护方案;通过现场应用,表明高强度锚网支护能够有效控制巷道围岩破坏变形。

区段煤柱聚能失稳关键因素及控制技术

针对综放工作面区段煤柱失稳问题,以蒋家河煤矿ZF211工作面25 m宽区段煤柱为工程背景,通过理论分析、数值模拟以及现场试验的方法分析了煤柱极限能量与侧向应力之间的函数关系,提出了煤柱弹性区失稳判据,研究了塑性区范围以及承载宽度对煤柱弹性区极限能量的影响。结果表明:区段煤柱弹性区极限能量与侧向应力呈二次正相关关系,侧向应力整体呈"上凸型"对称分布,能量大小随塑性区范围的增大而增大;极限弹性能密度随塑性区范围和煤柱承载宽度的增大而增大;煤柱弹性能呈"双峰型"分布,随着塑性区范围的增大而增大;提出了煤柱局部冲击和煤柱大范围连锁冲击2种聚能失稳形式;给出了相应的控制技术并在现场进行了应用,工程实践表明防治效果良好。