孤岛煤柱条件下冲击危险工作面终采线位置优化设计

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针对姚桥煤矿采区下山孤岛保护煤柱,工作面回采末期微震释放总能量、频次持续上升,现场冲击危险性增强的现象;基于理论分析和数值模拟分析了孤岛煤柱区应力分布形态及工作面开采前后煤柱区应力分布特征;结合工作面开采条件,优化了工作面终采线位置。研究表明:工作面回采前采区孤岛煤柱应力分布特征呈“马鞍形”分布,当工作面走向开采尺度大于920m时,煤柱区支承应力曲线由“马鞍型”逐渐向“单峰型”过渡,煤柱区应力集中系数从2.20升高到2.56。现场实践表明:工作面走向实际回采尺度900 m,比原设计停采线提前3
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针对有线随钻测量装置的中心通缆钻杆制造成本高、通缆接头易损坏等问题,研制了一种矿用电磁波随钻测量装置。该装置由专用工控机、测量探管、电磁传输探管等部件组成,以钻杆和地层为传输信道,并采用智能电源管理单元延长仪器工作时间。煤矿井下试验结果表明:电磁随钻测量系统工作稳定、测量数据准确、电磁传输可靠,且无需使用中心通缆钻杆,既提高了井下定向钻进的可靠性又显著降低了钻进成本,满足煤矿井下各类定向钻孔的随钻测量要求。
为实现掘进工作面煤与瓦斯突出风险快速、准确预警,借助工作面瓦斯涌出特征与突出“三要素”之间变化关系建立了含地应力系数、瓦斯体积分数及瓦斯涌出系数等参数的实时预警指标体系;将SVM、PSO 2种算法结合构建了PSO-SVM突出预警模型,界定了突出预警等级标签的划分原则;在此基础上融合Spark大数据平台开发了掘进工作面突出预警系统,系统包括模型管理、风险识别及Spark配置等8个模块。以贵州某矿掘进工作面监测监控系统为数据源,筛选其中1 059组预警指标及对应预警等级标签导入数据挖掘模型进行智能化学习及
针对煤矿小断面硬岩巷道传统爆破施工过程中打孔效率低,劳动强度大,安全性低的问题,研制了一种适用于小断面硬岩巷掘进用远控钻机,钻机由钻机本体与电控系统组成;钻机本体集主机、泵站、履带车体、附属部分等部件于一体,结构紧凑、体积小;电控系统包括操控台、遥控器、控制柜、传感器组和电磁启动器,可以实现钻机的远程控制以及状态监测。试验表明:该远控钻机布局合理,操作灵活,可实现远程控制并能实现钻机状态监测,为提高小断面硬岩巷道掘进施工效率,减少劳动强度,提升安全性提供了借鉴。
针对含软泥夹层灰岩顶板巷道围岩原位强度低、完整性差的特点,探讨了其变形破坏的内在原因,提出了“双层承载拱”加固机理及“锚-架-喷”协同控制技术;将矩形断面巷道优化为拱形断面,通过提高锚杆(索)的强度和刚度、施加高预紧力,在围岩体内部形成“深部承载拱”结构;同时在巷道中架设U型钢可缩性支架,使其在巷道表面形成“浅部承载拱”结构;最后采用混凝土喷层封闭巷道表面,防止围岩风化和遇水软化,充分发挥“双层承载拱”结构的承载能力,以实现巷道的长期稳定。现场实践表明:采用以“锚-架-喷”为基础的
为了防控复杂地质构造区煤岩动力灾害,以陕西彬长胡家河煤矿为工程背景,分析了复杂地质构造区工作面开采过程中的微震活动时空分布特征,研究了该条件下的煤岩动力灾害主控因素及发生机制,并提出了针对性的防控措施。结果表明:高能量微震主要发生在A3向斜轴部附近,高能量微震发生前,微震频次持续上升但能量表现为“平静”或下降趋势,可作为预测复杂地质构造区煤岩动力灾害发生的前兆信息;复杂地质构造区微震活动及动力显现的主控因素以构造应力为主导,同时受到回采扰动、多巷煤柱和采空区覆岩结构的耦合影响;工作面低速平稳推进配合超
针对长平煤矿四盘区43222巷在工作面推进过程中,巷道两帮煤体松动破坏导致煤体受力压缩,引起顶底板及两帮变形量增加,同时支护体系难以维护巷道稳定的问题,通过对巷道围岩注浆加固机理的分析,以及对43222巷受工作面回采扰动进行模拟研究,最后确定了注浆参数并给出了注浆方案。现场监测结果表明:注浆完毕后浆液充分进入节理裂隙之间,填实破碎区,且巷道变形得到控制,顶板下沉量稳定在80 mm,底鼓量稳定在63 mm,两帮移近量稳定在110 mm;围岩整体的稳定性得到提高,有效解决了松软破碎煤巷留设困难的问题,满足了下
煤体内发育的自然裂隙网络是气体运移的主要通道,裂隙网络的几何特征对煤层气流动特性的影响具有重要影响;采用Monte Carlo法生成随机裂隙网络图像,然后将二值化后的裂隙网络图像导入COMSOL中,通过图像函数功能将其转化为计算域;建立了煤层瓦斯流动的数值模型,分析了不同裂隙结构对煤层渗透率的影响。模拟结果表明:煤层渗透率随着裂隙长度、密度以及开度的增加而增大,随裂隙倾角的减小而增大;相比于裂隙长度和密度,裂隙开度对渗透率的影响最为显著。
为解决葫芦素煤矿临空巷道回采期间的冲击地压问题,采用理论分析方法,研究了煤层大直径钻孔和顶板预裂孔防冲机理。研究认为:巷道围岩极限平衡区可用弹黏体元件串联模拟,深部弹性区可用完全弹性体元件模拟;大直径卸压钻孔可以改变巷道围岩结构,实现弹性区内的完全弹性体元件向弹黏体元件的转变,为弹性应变能耗散提供了空间,使得集中应力向围岩深部转移,同时其在巷道周围形成的卸压保护带可以衰减动荷载应力波;顶板压裂孔可以原位改变顶板岩层的物理力学性质,降低顶板岩层的完整性和强度,耗散了动荷载应力波携带的能量,减小冲击地压危险。
为了研究高瓦斯矿井厚煤层工作面煤自然发火规律,以亭南煤矿4号煤层302工作面为研究对象,基于程序升温实验和分布式激光检测气体系统的方法,对煤自燃氧化特征、临界氧气体积分数及采空区自燃“三带”规律进行分析,得到高瓦斯矿井自燃“三带”特性。结果表明:亭南煤矿4号煤层下限氧气体积分数为8.0%,气体产物随氧含量降低总体呈现“滞后效应”;采空区氧化带在倾向上是不对称的,进风侧较宽,最大宽度为95 m;回风侧较窄,为77 m,与1#~4#煤矿采空区“三带”相比,302工作面采空区散热带宽度较大回风侧
为了科学、安全、高效地进行煤矿生产,提升贵州省煤矿安全整体生产水平,应用数据统计方法从“全省煤矿安全事故现状”、“煤矿企业性质及企业规模”、“煤矿瓦斯等级”、“煤层自燃性等级”、“煤尘爆炸危险性”、“煤矿水文地质条件”6个方面对贵州省煤矿安全现状展开分析,得出贵州省煤矿安全存在“乡镇煤矿、小型煤矿数量居高不下”、“瓦斯灾害严重,瓦斯隐患巨大”、“煤层自燃威胁较大”、“煤尘爆炸危险性较高”、“水害危险度略高”等主要问题。同时,针对贵州省煤矿安全存在的主要问题,提出