薄煤层无人工作面机械化开采技术分析与实践

从薄煤层机械化开采技术应用现状出发,分析了当前薄煤层开采中的关键技术,包括综采技术、刨煤机采煤技术、螺旋钻机采煤技术和煤锯采煤技术等,重点分析了国内外综合机械化无人工作面开采技术现状及其在我国的应用情况;并结合朔里煤矿实际条件,介绍了综合机械化开采技术及其配套设备、巷道布置系统和顶板管理技术在薄煤层开采中的具体应用,为选择符合不同地质条件下薄煤层开采的合理方法提供技术指导。     

综放开采采空区煤炭自燃特征及其控制研究

针对7201综放面煤层易自燃、回采过程中存在工作面过断层、工作面面长加大接面等影响正常回采速度的现实条件,在理论分析和实验研究基础上,确定了高温热源的位置,及时采取了优化配备工作面风量、顶板走向长钻孔压注阻化液、设置隔漏风墙、气雾阻化及煤柱预注阻化液等综合防治煤炭自燃措施,有效抑制了工作面采空区煤炭自燃,实现了易自燃煤层综放安全开采。研究结果对类似条件的综放安全开采有现实指导价值。     

急倾斜水平分层综放开采矿压显现规律

水平分层综放开采技术能够实现急倾斜厚煤层的安全高效回采。急倾斜开采工作面上覆岩层运动规律和采场矿压显现规律与缓倾斜煤层开采有显著区别。为了进一步研究急倾斜水平分层综放开采的矿压显现规律,本文以大台井-10水平3#、5#合并煤层放顶煤工作面为实验研究内容,提出-10水平石炭纪急倾斜近距离煤层联合开采的方案,应用相似试验和数值研究采用联合放顶煤开采条件下,3#、5#煤层在开采过程中的放煤规律、矿压显现情况、以及围岩等破坏的一般规律,揭示了第一分层和第二分时岩层垮落状态及应力分布特征,本文研究成果提高了煤炭的回采率,保证了安全条件下的高效开采,对指导合理支护参数的确定和现场工程实践具有一定的指导意义。     

极近距离煤层联合开采工作面合理错距研究

基于山西灵石某矿极近距离煤层联合开采过程中存在的安全和技术问题,采用FLAC3D数值模拟研究方法,分析了上、下煤层联合开采工作面不同错距下上工作面覆岩应力传递规律,并结合现场工程实践,得出上下工作面联合开采的合理错距。结果表明:上下工作面错距为20 m时上工作面煤壁前方垂直应力较大,应力集中系数为2.12;将上下工作面布置在26~35 m范围是保证安全开采条件下比较合理的错距,通过分析现场上工作面单体支柱压力数据,压力值普遍低于35 MPa,进一步论证了该错距范围的合理性。     

非对称开采条件下工作面“多向应力”变化特征研究

在非对称开采条件下,工作面受上覆岩层自重应力、超前支承应力、采空区侧向支承应力和回风巷煤柱应力等“多向应力”叠加影响,使得工作面应力呈“非对称”性。为研究非对称开采条件下工作面“多向应力”变化特征,基于微震监测、应力在线监测和理论计算,对母杜柴登煤矿30202工作面回采过程中所形成的非对称开采条件下的应力变化进行分析;并基于工作面所受应力条件和围岩体结构条件,分析了“多向应力”叠加显现机理。结果表明:30202工作面回采期间,煤柱支承应力沿走向分为应力升高区、应力明显降低区、应力缓慢降低区和应力稳定区,其应力峰值主要集中在工作面前方40 m左右,应力集中系数平均为1.61;在非对称开采阶段,在走向方向工作面超前支承应力影响范围较回采初期增加了100 m左右;在不考虑垂直应力影响的情况下,相邻工作面采空区的侧向应力对30202工作面倾向方向的影响范围为44 m,应力最大值为56.1 MPa。在“多向应力”耦合作用下工作面在回采过程中产生能量集聚,并在采动扰动下发生能量释放,满足了大能量事件发生的基本应力条件;同时在扰动条件下采空区发生高位顶板错动,以及围岩支护薄弱为大能量事件的发生提供了围岩结构条件。研究结果可为工作面非对称开采条件下采场矿压显现规律研究、顶板控制和巷道支护设计提供指导。     

深埋特厚煤层大采高综放工作面覆岩运动规律及支架选型研究

大采高综放开采技术是特厚煤层开采的发展方向之一,而液压支架的选型是实现工作面安全高效生产的关键。针对龙固矿2301大采高综放工作面地质及生产技术条件,通过相似模拟,获得了工作面上覆岩层运动规律,在此基础上结合FLAC3D数值模拟和理论分析,确定了工作面支架的支护强度为1.46MPa及支护阻力为15000kN,并选取工作面支架型号为ZF15000-23/43正四连杆低位放顶煤液压支架。通过现场实测分析了工作面支架工作阻力的分布规律,应用表明ZF15000-23/43支架处于较好的位态,对2301综放工作面具有较好的适应性。研究成果对类似条件下液压支架的选型提供参考依据。     

《国家级安全质量标准化煤矿评定考核办法(试行)》解读

随着煤炭开采新设备、新技术、新工艺的不断推广应用,煤炭生产条件发生了很大的变化,需要加快完善与新要求、新任务相适应的煤矿安全质量标准化工作体系,以利于继续开展安全质量标准化创建工作。     

基于瓦斯涌出量预测的近距离煤层群开采顺序优化选择

随着中厚煤层资源的枯竭,近距离薄煤层群开采成为我国资源的重要补充。煤层群开采时合理的采掘部署是防止工作面瓦斯集中涌出的关键,本文通过分析近距离煤层群开采时各回采顺序下工作面瓦斯涌出量,建立了以工作面瓦斯涌出量预测为基础的近距离煤层群开采优化模型,利用计算机编程实现了模型的可视化操作。该模型通过对比分析全部种回采顺序方案,选择整个回采期间瓦斯涌出量最均衡的方案为最优方案。对翔升煤矿进行了实例分析,结果显示合理的回采方案可以使工作面最大瓦斯涌出量大大减小,使整个回采期间工作面瓦斯涌出量趋于均衡。为煤层群开采优化技术中的瓦斯环节提供了理论依据。     

高分子复混溶胀胶体材料防治半前进式工作面煤炭自燃技术的研究

高分子复混溶胀胶体材料具有固水性强、脱水缓慢、脱水后遇水可再生、与煤粘附性强、能形成焦化层、流动性和渗透性好及无毒、无味、无腐蚀、高温无烟等特性。长期以来 ,半前进式工作面防治煤炭自燃技术措施中 ,一直未采用高分子复混溶胀胶体材料。徐州矿务集团公司张集矿在自燃煤层的 74 2 3工作面半前进式开采中 ,采用了高分子复混溶胀胶体材料封堵沿空留巷漏风、喷洒覆盖采空区遗煤、封闭联络巷道等为主的综合防灭火技术与措施 ,取得了良好的效果 ,采空区漏风率降到 4 .35 % ,工作面开采期间杜绝了煤炭自燃隐患的出现 ,因此 ,高分子复混溶胀胶体材料防治半前进式工作面煤炭自燃技术是成功的     

煤矿冰冷低温辐射降温技术工程纪实

高温热害治理技术是国内深井采矿领域需要解决和完善的关键性问题. ××煤矿是一个具有50多年开采历史的老矿,现采至-800水平,垂直深度超过1200米,是全国开采最深的煤矿之一.随着采深增加,岩温逐渐升高,再加上季节性气候影响,该矿井下工作条件极为恶劣.夏季井下采煤工作面进风温度已经超过30摄氏度,工作面风温有时甚至达到35摄氏度.在这种高温环境下坚持生产的矿工,身体健康会受到很大影响,并容易发生事故.据国外测定,矿井内温度超过标准(26摄氏度)1摄氏度,矿工劳动生产率降低百分之六至八.     

兴隆庄煤矿综放面火灾防治技术

由兖州矿业 (集团 )公司兴隆庄煤矿和煤炭科学研究总院重庆分院共同完成的“兴隆庄煤矿无煤柱综放面火灾综合防治技术的研究”,在通过了专家的技术鉴定以后 ,最近又荣获了山东煤矿科技进步一等奖。此项课题是原煤炭工业部的重点科研项目。课题组人员经过将近两年的研究及现场试验考察 ,掌握了兴隆庄煤矿无煤柱综合机械化放顶煤开采工作面自然发火的规律 ,最终发现了其发火危险性最大的地点是工作面上顺槽相邻采空区及工作面周边巷道顶部的松动煤炭。在此基础上 ,他们建立了均压、堵漏、连续监测和注氮措施 ,以及相应的管理制度 ;提出了针对…     

回采工作面瓦斯涌出量预测的神经网络方法

回采工作面瓦斯涌出量受煤层瓦斯含量、工作面产量和采煤方法等各种因素的影响 ,笔者通过研究得出 :回采工作面瓦斯涌出量与煤层的赋存条件和开采条件之间是一种非线性关系 ,但目前还难以用精确的数学建模来求解。因此 ,提出了一种应用BP人工神经网络模型和算法 ,建立工作面瓦斯涌出量预测模型 ,从而预测不同开采条件下回采工作面瓦斯涌出量。实际应用表明 ,模型精度能满足要求。笔者还对隐含层神经元数目对步长影响作了讨论。     

煤田火区影响下工作面安全开采评估方法研究

为有效解决煤田火区对下覆工作面安全开采威胁程度的评估难题,基于多孔介质理论,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,建立了采空区与上覆煤田火区之间的三维几何模型,模拟了O2、CO和CO2浓度场分布,研究了煤田火区与工作面之间复合裂隙群中气体的流动规律,推导出火区下采煤工作面不受火区影响时的最小安全相对静压计算公式,提出了受限流场条件下的上覆煤田火区气体对工作面安全开采影响程度评估方法。运用该评估方法将煤田火区下工作面安全开采威胁程度划分为安全、一般安全和危险三个等级,并在神华乌海能源公司部分矿井得到成功应用,为煤田火区下工作面能否安全开采提供了科学理论依据。     

回采工作面采空区瓦斯封存量计算模型研究

为准确计算煤炭开采过程中回采工作面采空区瓦斯封存量,基于采空区上覆煤岩层运移及裂隙分布发育规律,分析回采工作面采空区瓦斯封存量主要影响因素,建立回采工作面采空区瓦斯封存量计算模型,并对其进行计算验证。结果表明:回采工作面采空区封存瓦斯量主要受煤岩瓦斯赋存地质条件和开采技术条件2个方面因素影响;根据采空区上覆煤岩层垮落规律,采空区瓦斯封存量可分为压实稳定区瓦斯封存量、自然堆积区瓦斯封存量、承压影响区瓦斯封存量和采空区内遗煤瓦斯残存量4部分;用建立的模型计算某煤矿N2413综采工作面采空区瓦斯封存量,计算结果与实际结果之间相差13.5%,误差在合理范围之内。     

尖角煤柱影响下旋采面冲击地压危险分析与防治

为预防复杂开采条件工作面冲击地压灾害,以尖角煤柱与旋转开采耦合条件工作面为研究背景,从冲击倾向、地质构造、地应力、坚硬顶板、旋转开采与尖角煤柱等角度分析冲击地压发生的影响因素,基于数值模型研究工作面采动应力演化特征,得出工作面冲击危险区域及程度,并提出相应的防治措施。结果表明:连续的尖角煤柱具备较高的应力集中条件且会产生应力累积效应,工作面冲击地压危险区域主要集中在旋转之前和旋转中,其中旋转开采部分运输巷受断层、矿界煤柱与旋转开采影响具有强冲击危险,旋转开采部分轨道巷受尖角煤柱与旋转开采影响具有强冲击危险。工作面旋转区、尖角煤柱区分别采用降低开采扰动强度、静载卸压的方式防治冲击地压的发生。     

鲍店矿综放面防灭火技术达到国内领先水平

兖州矿业 (集团 )公司鲍店煤矿和西安矿业学院矿山应用技术研究所共同研究成功的一种“综采放顶煤工作面沿空顺槽综合防灭火技术”,解决了国内缓倾斜中厚煤层采用放顶煤工艺生产的煤炭自燃发火问题 ,其中的注凝胶隔离段、注惰化阻化剂阻化松散煤层、煤炭自燃监测等技术的研究达到了国内领先水平 ,最近已经由专家通过了技术鉴定。据了解 ,由于综采放顶煤技术的特殊性 ,以往常规开采中有效的防灭火技术并不完全适应放顶煤开采。在我国已经采过的 2 2 0个综采放顶煤工作面中发生过 1 82次自燃火灾事故 ,其中顺槽火灾为 1 1 6次 ,占 63.7%。因此…     

近距离薄煤层群上保护层开采邻近层卸压瓦斯抽采模式探究*

为研究近距离薄煤层群上保护层开采期间邻近层卸压瓦斯对回采工作面瓦斯涌出的影响,进而有效杜绝保护层开采过程中工作面瓦斯积聚或超限等事故,结合煤岩体破碎前“应力-裂隙-渗透率”间关系,建立卸压瓦斯三维渗流模型。采用Flac3D软件,以新维煤矿煤层条件为工程背景,研究保护层开采过程采场渗透率沿纵向分布规律,确立下保护层C3煤层处于三维增渗区、C7与C8号煤层处于水平增渗区。基于此,提出“近场定向钻孔全覆盖抽采与远场穿层钻孔层间卸压抽采结合”的瓦斯治理技术模式,并开展现场试验,结果表明:试验工作面回风瓦斯浓度降低44.4%,绝对瓦斯涌出量降低52.3%,该模式可显著提高卸压瓦斯的治理效果,为类似工况下的保护层开采提出1种新的瓦斯抽采模式,具有一定的指导及借鉴意义。     

近距离煤层联合开采采空区自然发火规律及防治技术研究

为了解决近距离煤层上、下回采工作面联合开采易引起采空区遗煤自燃的安全问题,通过实验室实验、现场测试和数值模拟等方法,系统研究了山西华苑煤业有限公司9号与10号近距离自燃煤层回采工作面联合开采采空区自然发火的相关问题,包括煤层赋存与煤质特征、煤自燃特性与自燃标志气体及指标优选、联合开采工作面布置与开采参数、采空区漏风检测、采空区气体分布与自燃"三带"划分。给出并实施了束管监测预报、限定工作面最低推进速度、喷洒阻化剂、注氮防灭火和凝胶灭火等综合防灭火技术措施,实现了近距离自燃煤层联合开采的安全生产,对类似条件有一定的参考价值与借鉴意义。     

近距离煤层群工作面采场围岩失稳机制与控制技术

为探讨近距离煤层群工作面采场围岩失稳机制和开发相应的控制技术,采用理论计算、数值模拟和实验室试验综合方法,研究煤层群开采围岩采动应力场分布。阐明松散煤体注水加固的力学机制,并开发现场厚坚硬顶板深孔预裂爆破、深浅孔联合注水、新型采煤工艺综合技术措施。研究结果表明:在煤层群开采条件下,上下工作面相互影响程度剧烈,将下伏煤层工作面布置在上覆煤层开采后的卸压区内,可避免上煤层遗留煤柱高集中应力的影响,降低下伏煤层工作面原始应力水平。用设计的深孔预裂爆破工艺,能避免关键层断裂后对下伏煤层作面的动压冲击。提出的工作面低压短时间浅孔注水和2巷超前长孔预注水工艺,能提高松散煤体抗剪强度,增加煤体稳定性。     

基于双重卸压效应的煤层气开发模式的研究

为解决突出煤层群开采条件下的煤层气开发技术难题,以神华宁煤矿区的乌兰矿为工程背景,基于下伏煤层开采形成的双重卸压效应、煤层气与煤炭协调开发的时空接替,通过理论研究与工程实践,提出了基于双重卸压效应的煤层气开发模式,形成了突出煤层群开采条件下的煤层气综合立体开发技术体系,显著提高了突出煤层群矿井瓦斯治理水平和安全效益。