【摘 要】
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针对潞安矿区典型矿井余吾煤业N1105工作面实际情况,采用COMSOL软件中的固体力学和流体流动模型耦合的方式,模拟对比了煤矿本煤层普通钻孔与造穴钻孔的抽采效果.数值模拟结果显示:与普通钻孔相比,水力造穴钻孔的单孔最大抽采纯量是普通钻孔的2.1倍;抽采100 d后,抽采总量是普通钻孔的1.6倍;普通钻孔瓦斯含量由9 m3/t下降到8 m3/t以下的有效影响宽度为2.5 m,造穴钻孔下降相同幅度的有效影响宽度为5m,为普通钻孔的2倍.通过对比数值模拟结果与余吾煤业N1105工作面具有代表性的5个顺层普通钻孔
【机 构】
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华能煤炭技术研究有限公司,北京100070;潞安化工集团有限公司,山西长治046204
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针对潞安矿区典型矿井余吾煤业N1105工作面实际情况,采用COMSOL软件中的固体力学和流体流动模型耦合的方式,模拟对比了煤矿本煤层普通钻孔与造穴钻孔的抽采效果.数值模拟结果显示:与普通钻孔相比,水力造穴钻孔的单孔最大抽采纯量是普通钻孔的2.1倍;抽采100 d后,抽采总量是普通钻孔的1.6倍;普通钻孔瓦斯含量由9 m3/t下降到8 m3/t以下的有效影响宽度为2.5 m,造穴钻孔下降相同幅度的有效影响宽度为5m,为普通钻孔的2倍.通过对比数值模拟结果与余吾煤业N1105工作面具有代表性的5个顺层普通钻孔抽采量现场观测曲线,验证了数值模拟结果趋势的准确性.
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为减少陷落柱对煤矿安全生产的危害,对陷落柱进行加固注浆是有效手段之一.基于马道头8105面陷落柱的治理,通过陷落柱边界和富水性探查,采取“边治理、边回采”的原则,在疏水降压的基础上,利用化学浆和水泥浆对陷落柱进行封堵,并进行钻探和物探验证,确保治理效果,从而保证了安全回采.
为解决4303工作面110工法无煤柱开采条件下,受上覆近距离自燃煤层、“Y”通风及多源抽采环境影响,采空区存在自然发火的问题,基于瓦斯与火平衡防控的思想,在煤自燃监测预报为基础上,采取了留巷喷浆、压注水溶性胶体、柔模混凝土充填等多源堵漏措施,并应用了采空区注氮、灌注三(两)相泡沫等综合防灭火技术.现场应用表明:以“堵”与“隔氧”相结合的控制措施,使采空区氧化带宽度缩短了70 m,采空区氧化带内CO控制在0.005％以下,工作面及其回风流的空气中未检测到CO,有效防控了采空区遗煤自然发火隐患.
深部高瓦斯沿空留巷工作面具有瓦斯涌出量大、透气性差、抽采难度大特点,针对各瓦斯源,提出了多元立体抽采技术.通过本煤层钻孔预抽瓦斯、高位钻孔抽采戊组邻近层卸压瓦斯、裂隙带高位钻孔抽采和下向拦截钻孔抽采丁组煤卸压瓦斯等手段,有效控制了工作面瓦斯浓度.瓦斯抽采效果考察表明,回采面推进对邻近层卸压瓦斯抽采有关键影响,高位裂隙带瓦斯抽采钻孔层位为11.3～14.75倍采高时有最佳瓦斯抽采效果.通过瓦斯源头控制的立体抽采技术,实现了工作面安全高效回采.
为研究15206工作面重复采动对上部采空区及岩层的影响,通过数值计算分析了重复开采下的覆岩变形特征,结果表明:开采15206工作面使得上部采空区裂隙带上延15 m,覆岩裂隙总体明显保留,下部煤层开采覆岩裂隙的发展趋势仍按照上部煤层初采的覆岩裂隙趋势发展;上下煤层水平错位开采在错距30 m时会在采空区一侧顶板处形成倾斜的拉应力集中区,最易发生拉裂隙贯通延伸至地表形成地裂缝;重复采动的影响效应取决于上下煤层采空区顶底板裂隙带的空间分布状况,有交叉重叠区域则会导致采空区之间岩层裂隙贯通,扩大初采裂隙带.
目前,深部采空区治理多采用地面垂直钻探技术,与定向钻探技术相比,前者工程量大,有效注浆段小,探查治理成本高,特别是城市近郊地区,涉及临时用地问题,协调难度大.结合工程实例,从定向钻孔的工艺参数、轨迹控制、注浆过程控制、效果评价等方面综合分析,结果表明,定向钻探技术在深部条带采空区探治过程中应用效果良好,能够满足工程需要,技术经济效果明显,对类似工程提供一定的指导和借鉴.
针对千米深井工作面坚硬基本顶难垮落的问题,以邢东煤矿2129千米“孤岛”工作面厚层坚硬基本顶为工程背景,探析了其基本顶在深部应力环境和工况条件下难垮落的原因,提出了在深井工作面采用水力压裂切顶卸压的顶板控制技术,并结合工作面实际采动影响得出了水力压裂的设计方案及施工工艺,实现了工作面“卸压-推进”连续配合作业;同时,运用数值模拟及现场矿压实时监测对卸压效果进行了分析与评价.研究发现,在千米深井厚层坚硬顶板的工作面实施水力压裂进行切顶卸压技术效果明显,有效实现了厚层基本顶分层分次逐渐垮落,降低了工作面顶板的
垂直气垫输送机气室半径的大小涉及到输送机输送能力和气室出口压力,同时,也是背压力计算的一项关键参数.合适的气室半径不仅可以提高输送量,还会对气室出口压力有增强作用.利用理论分析和数值模拟的方式分别研究了垂直气垫压带输送机气室半径对计算背压力和气室出口压力的影响规律.结果 表明,随着气室半径的增大所需的背压力减小,而气室半径对出口压力会产生影响,最后得到最优气室半径为350 mm.研究成果为垂直气垫压带输送机气室的优化奠定了基础.
针对野川煤矿3#煤顶板岩层与工作面初采特点,分析顶板岩层水力压裂的分层弱化与初次垮落特点.通过观察基本顶及老顶岩层结构和强度,确定水力压裂钻孔长度和单孔压裂次数.研究结果表明:采用S孔和L孔分别多次压裂方法可有效弱化、分层顶板,顶板分层、分区域、分次及时垮落,保证工作面初采安全;压裂钻孔间距10 m,水压10～20 MPa.与爆破强制放顶方法相比,水力压裂初次放顶法更为安全、环保、健康、友好.
针对某煤矿回采工作面,结合瓦斯运移规律及瓦斯浓度数据,预测回采工作面瓦斯风险级别.为分析瓦斯运移规律及瓦斯积聚区,通过FLUENT软件建立U型通风模型,模拟回采工作面瓦斯分布情况;为预测瓦斯存在的风险级别,通过监测到的瓦斯浓度数据实现时间序列计算模块,利用C#和MATLAB混合编程技术建立预测模型.结果 表明:靠近进风巷下隅角附近采空区瓦斯浓度梯度小,上隅角拐角处瓦斯浓度梯度大;回采工作面发生瓦斯积聚的区域为上隅角附近.可见瓦斯关键监测点在工作面上隅角附近,瓦斯浓度预测模型可使用监测数据预测出未来数据.根
对微震信号的初至时刻的拾取是对微震分析的关键,在现场采集到的微震信号中往往含有大量的噪声,会造成对信号初至时刻的识别误差.基于STA/LTA算法、AIC算法和数字滤波器、小波去噪以及EMD分解去噪等相关降噪方法对含噪信号的拾取效果进行了分析,提出了在不同信噪比的环境下拾取初至时刻的最优算法,对于信噪比大于30 dB的信号可以直接计算初至时刻;对于信噪比在10～20 dB的信号可以使用降噪后的信号来拾取初至时刻;对于信噪比小于10 dB的信号可以使用降噪后的信号与AIC法相结合来拾取初至时刻.同时,根据现场