【摘 要】
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庞庞塔矿10-704工作面正巷采用窄煤柱沿空掘巷,工作面回采期间,巷道变形严重,直接影响到工作面的快速推进。本文采用现场调研、理论分析、工业性试验的方法,调研分析了试验巷道生产地质条件和变形破坏特征,揭示了沿空巷道煤柱变形失稳机理,指出动载大小、承载时间、煤柱尺寸以及支护结构是影响煤柱承载性能的关键因素,据此开发了厚煤层沿空巷道窄煤柱强控技术,包括实煤体帮刷扩和局部强控技术、窄煤柱帮锚索梁强控技术,现场应用验证强控技术的优越性,具有重要的研究意义。
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庞庞塔矿10-704工作面正巷采用窄煤柱沿空掘巷,工作面回采期间,巷道变形严重,直接影响到工作面的快速推进。本文采用现场调研、理论分析、工业性试验的方法,调研分析了试验巷道生产地质条件和变形破坏特征,揭示了沿空巷道煤柱变形失稳机理,指出动载大小、承载时间、煤柱尺寸以及支护结构是影响煤柱承载性能的关键因素,据此开发了厚煤层沿空巷道窄煤柱强控技术,包括实煤体帮刷扩和局部强控技术、窄煤柱帮锚索梁强控技术,现场应用验证强控技术的优越性,具有重要的研究意义。
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受急倾斜煤层采动应力分布特征特殊性影响,底板跨采巷道矿压显现特征和承载结构明显区别于一般巷道,以代池坝煤矿31345工作面底板跨采巷道+320 m东大巷补强加固工程为背景,通过力学模型和数值模拟分析急倾斜煤层回采前后,+320 m东大巷围岩变形和次生应力转移范围,结果表明:跨采巷道在处于原岩应力场不利条件下,工作面回采又导致其处于垂直应力降低和水平应力增高的非等压受力状态,巷道围岩稳定性控制难度较大。针对性提出了以高预紧力、高压注浆、高强固结和及时注浆全锚为核心的预应力全锚支护技术方案,后期开展了工业性试
为解决3202工作面瓦斯含量高的问题,根据工作面的地质及瓦赋存情况,确定工作面采用地面钻孔+高位钻孔+定向长钻孔的瓦斯抽采方案,通过分析各项抽采措施的主要抽采参数及设计原则,具体进行各项抽采参数的设计,并在各项抽采措施实施期间进行瓦斯抽采浓度和抽采纯量的监测分析,同时进行回风巷和上隅角瓦斯浓度变化规律分析。结果表明:各项抽采措施抽采效果显著,瓦斯抽采方案实施后,工作面上隅角和回风巷的瓦斯浓度分别在0.11%~0.33%和0.06%~0.27%的范围内,远低于规程规定的限值,有效解决了工作面瓦斯含量高的问题
为避免31101工作面回采期间出现悬顶过长的问题,确定在工作面采用水力压裂技术对顶板进行预裂,通过理论分析进行水力压裂裂缝起裂机理的分析,结合工作面顶底板岩层特征,具体进行水力压裂方案的设计,压裂钻孔设计为3类,分别对顶板不同层位进行压裂作业,并在压裂方案实施后进行矿压显现规律分析。结果表明:水力压裂方案实施后,基本顶初次来压步距由55 m缩短为35 m,周期来压步距由20 m缩短为15 m,有效减少了矿压显现。
针对低透气性煤层瓦斯抽采难题,提出CO2相变爆破增裂技术,通过对放置于钻孔中的液态CO2加热造成瞬间气化形成高压膨胀爆破,使煤岩体产生大量裂隙以达到卸压增透目的,提高瓦斯抽采效率,同时降低顶板压力,保障安全掘进。在常村煤矿1213回风顺槽采用CO2相变爆破增裂技术,并对爆破增裂孔及普通抽采孔瓦斯抽采参数进行对比,结果显示增裂孔瓦斯抽采浓度是普通预抽钻孔的1.3倍,瓦斯纯量是普通预抽钻孔的1.5倍,有效提高抽采效率,同时单进水平由每月90 m
为优化1301胶带顺槽掘进工作面的作业环境,根据巷道地质条件进行综掘面产尘特性分析,得出掘进工作面的主要产尘源;进一步通过CFD数值模拟软件进行掘进工作面粉尘分布规律的分析,确定降尘技术的重点区域为滞后掘进工作面50 m范围,基于上述分析结果进行降尘方案的设计,设计采用煤层预注水、综掘机载泡沫、转载点及皮带机喷雾降尘等降尘措施,并在降尘方案实施后进行粉尘浓度测试分析,降尘效果显著,优化了掘进作业环境。
为保障15310工作面回风顺槽掘进期间的安全,通过采用数值模拟软件进行顺层抽采钻孔直径、抽采负压及有效抽采半径的模拟分析,基于数值模拟结果和地质条件,计算确定掘进工作面风量和局部通风机型号,具体进行超前预抽钻孔和顺层钻孔参数的设计,并在抽采方案实施期间进行抽采数据的监测。结果表明:超前预抽钻孔+顺层钻孔相结合的抽采方案抽采效果显著,巷道掘进期间瓦斯平均浓度在0.44~0.51的范围内,保障了巷道的安全掘进。
为优化12054工作面的回采作业环境,通过Fluent模拟软件进行粉尘运移规律分析,分别得出采煤机在顺风割煤和逆风割煤时粉尘高浓度区域的分布规律,基于数值模拟结果,结合工作面采煤设备特征,设置工作面气水喷雾降尘系统包括滚筒处、滚筒前方和采煤机摇臂与刮板输送机间,并在喷雾系统实施前后分别进行溜槽区域粉尘浓度测试,已验证喷雾降尘效果。结果表明:喷雾系统实施后,工作面顺风割煤和逆风割煤时溜槽的降尘率分别达到60%~80%和40%~70%,降尘效果显著。
针对郭庄煤矿3308工作面皮带顺槽难支护的问题,根据矿井的实际地质条件,提出一种沿空留巷支护技术,从巷旁支护、待浇筑空间围护以及临时加强支护三方面进行设计,通过现场实际应用,结果表明:在使用沿空留巷支护后,巷道两帮的移近量在112 mm左右,顶底板的移近量在142 mm左右,保证了沿空留巷的稳定性,同时,减少回采巷道2300 m,可产生经济效益约1380万元。
为降低22116回风顺槽掘进工作面粉尘浓度,通过Fluent数值模拟软件进行巷道内风速分布规律和粉尘分布规律的模拟分析,基于数值模拟结果确定粉尘防治的重点区域为滞后掘进工作面20 m的范围,结合巷道地质条件,设计掘进工作面采用优化通风+综掘机喷雾+水幕的降尘方案,喷雾用水采用磁化水,并在防尘方案实施后进行降尘效果分析。结果表明:降尘方案实施后,综掘机司机处全尘和呼尘降尘率分别为83.7%和80%,降尘效果显著,优化了掘进作业环境。
针对晋华宫矿8714工作面在推进过程中出现的顶板垮落现象,结合工作面的地质条件,提出一种切顶卸压沿空留巷技术方案,对巷道顶板采用锚杆+锚索+钢筋梯+钢筋网的补强支护方案,并采取超前预裂切缝技术,通过实际应用,结果表明:由于巷道顶部和采空区一侧的应力相互叠加而造成巷道变形,在采用切顶卸压技术后,叠加应力得以消除,确保了巷道的支护安全。