依据山东煤矿采掘智能化建设的技术、政策、思想基础,分析了智能化建设是山东煤矿安全发展、生存发展、人员稳定和山东煤炭工业高质量发展的需要,总结出煤矿采掘智能化建设实施中的成效和突出问题,提出了五项措施加快推进山东煤矿采掘智能化建设。
本文以塔山煤矿8222综采作业面为分析对象,利用井下实际测量和数值模拟分析的方法对井下切顶卸压无煤柱成巷中的围岩变形状况进行了研究。结果表明:围岩变形可分为变化区、稳定区和趋稳区三个区域,综采滞后工作面上80m范围的围岩巷道受力变形明显,稳定性差,在综采作业时需要重点进行防护。
为解决5105工作面煤壁易片帮的问题,通过对煤壁破坏机理和注水防片帮原理的具体分析,决定对工作面煤壁采用注水防片帮技术,结合该工作面的具体地质条件对注水防片帮技术的各项参数进行具体设计。结果表明:工作面进行注水作业后,煤壁整体的含水率平均增长16.9%,煤壁片帮的频率降低75%,解决了煤壁易片帮的问题。
虎龙沟矿81505综放工作面在回采期间出现端面破碎、局部冒落现象,降低了支架初撑力及工作阻力,严重制约着工作面安全高效回采。针对这一问题,通过现场考察研究,分析了工作面破碎原因,并结合实际情况,提出了合理有效的联合维护措施,有效防止端面破碎范围扩大及顶板下沉,提高支架支护效果,取得了显著成效。
以煤巷交岔点抬门支护工艺为研究对象,经过现场使用和矿压观测数据对比,煤巷交叉点支护采用U型钢异型梁抬门,可以加大巷道断面,提高支护强度,具有一定的借鉴和推广价值。
近距离煤层开采的煤柱底板巷道受上层工作面留设煤柱高支承压力作用的影响,会产生较大破坏变形。本文以西山晟聚煤业29102副巷为工程背景,分析了煤柱底板巷道围岩的力学效应,提出"U型钢棚+锚索+底板锚网索"的环形整体支护优化方案。通过监测,顶底板和两帮最大变形量分别为32mm和56mm,该方案较好地控制了煤柱底板巷道围岩变形。
针对常村煤矿2101工作面巷道底板变形量大的问题,通过FLAC^3D数值模拟分析,得出巷道的底板移近量数值和现场监测底板移近量几乎保持一致,且由巷道塑性区分布,可知底板破碎程度较大。基于此,提出在现有支护体系下,补充"反底拱+注浆+锚杆"的底板支护体,对巷道底板进行加固。
赵庄矿3310大采高工作面过断层时,通过关键钻探孔揭露情况进行断层分布预测和支架上抬设计,采用高强、高渗透性注浆材料,确定了合理注浆时机、注浆压力,在顺槽内进行了超前注浆加固。结果表明:平均单孔注浆量3.5t,注浆后工作面未发生冒顶,与未注浆区域相比,工作面推进速度由0.88m/d提高到2.5m/d,实现了工作面顺利过断层。
为了解决山西潞安矿业集团有限公司李村煤矿井下综采作业时因留设煤柱而导致的煤炭出采率低、巷道掘进量大、影响综采作业经济性的问题,本文提出了一种新的无煤柱综采作业方案。利用恒阻大变形锚索结合井下切顶护帮支护的方案解决了取消煤柱后产生的顶板下沉问题,目前该方案已在李村矿1201综采工作面得到了广泛的应用。
麻家梁矿14102巷在476~518m段受X4陷落柱影响,巷道掘进期间出现煤壁片帮、顶板下沉现象。通过技术研究,对陷落柱应力区巷帮及顶板采取"注浆+L型钢棚+柔模浇筑"联合支护措施进行维护,提高了巷道稳定性,顶板下沉量控制在0.2m以下,取得了显著成效。
大口径钻孔套管的下放是施工过程中最重要的一个环节,关系到整个工程的成败。由于大口径钻孔套管粗且重量大,超过钻塔、钻机的承载范围,采用普通下管法无法实施,必须采用浮力器。本文以高家堡矿井地面直排孔为例,介绍大口径排水套管采用浮力器漂浮下沉的施工方法。
塔山矿试行小煤柱沿空开采,三盘区山4^#层8311综采工作面与8312综采工作面相邻,面间留设6m小煤柱。回采8311工作面的过程中,受采动及采空区压力影响,2312巷部分区域矿压显现明显,出现底鼓、顶板离层等较大安全隐患。探索采用面间煤柱对拉锚索+巷道切顶的方式控制2312巷道变形,增强面间煤柱抗压强度,减小巷道压力,取得了显著的效果。
针对玉溪煤矿中央辅运大巷出现的严重变形破坏问题,采用了"锚网索+U型钢闭合环+底板注浆"联合支护方案。从现场勘查情况来看,新返修支护方案实现了对巷道围岩变形的有效控制。
本文结合霍州煤电集团团柏煤矿11-101上覆含水采空区煤巷工作面地质条件,建立了有限元模型,对锚杆长度、预紧力等参数进行了支护设计和优化,根据优化参数,确定了最终支护方案,并在巷道内进行了相关试验。结果表明,支护方案取得了较优的效果。
阳煤五矿为保证8230进风巷覆岩长期的稳定性,对巷道原有支护进行优化。离层监测仪监测的深处覆岩距巷道表面垂高为5 m,故设计的锚索长度要超过5 m;在距工作面20m以外浅处覆岩存在一定的变形,需要采用锚索+锚杆+锚网的联合支护形式才可以最大程度地维持巷道围岩稳定性。优化后的支护方案效果明显,保证了安全掘进。
为解决潞宁煤业软弱破碎顶板巷道支护问题,以22115运输顺槽为研究背景,基于锚杆桁架成拱理论,提出采用顶板锚杆桁架管理破碎顶板,运用FLAC3D对巷道控制效果进行数值模拟。应用结果表明:22115运输顺槽破碎顶板采用锚杆桁架联合支护技术后,巷道顶板和两帮相对位移为99.2mm和80mm,巷道断面收缩率为4.59%,巷道稳定性较好。
立井冻结法施工中防片帮孔的圈径和孔间距设计直接影响到掘砌时的安全和掘砌速度。运用计算的方法,根据单管冻结管冻土扩展半径计算公式及冻土入荒最佳距离,理论计算出防片帮孔最佳开孔间距,冻结施工时能够很好地控制冻土入荒径距离和井帮温度,做到井筒掘砌时多挖"糖心",安全快速施工。
本文以煤矿的工程地质模型为研究背景,采用相似材料模拟的试验方法,研究近距离下行工作面过断层开采时煤层顶板垮落规律及其应力变化情况。研究发现:过断层前,断层活化程度小,断层基本保持稳定,过断层后,断层活化程度加剧,顶板出现"随采随断"现象;在推进过程中,越接近断层带,顶板应力集中越明显。
为了加快综采工作面过断层速度,提高断层破碎带处顶板稳定性,保证工作面液压支架支护效果,降低机械设备故障率,大同煤矿集团燕子山矿通过技术研究,对8210工作面采取导硐法过F2断层,并采取了"注浆+恒阻锚索+迈步式锚索吊棚"等联合支护措施对导硐顶板进行支护,通过实际应用,取得了显著成效。
巷道变形、顶板下沉不同程度制约着生产,KZL-300型顶板离层在线监测系统在综采工作面顺槽的使用,为掌握巷道与工作面矿压规律提供基础数据,使矿压观测准确高效。
基于N1206回风顺槽在构造应力区出现顶板破碎、支护难度大、支护失效率高等现象,为了保证巷道安全快速掘进,提高破碎顶板支护效果,潞安集团余吾煤业有限公司掘进队通过技术研究,决定对N1206回风顺槽应力破碎区顶板采取锚棚联合支护技术,解决了传统锚杆支护扰动破坏严重、主动支护效果差的难题,取得了显著成效。
以南屯煤矿七采区中部边角煤开采技术难题为研究背景,通过理论分析、数值模拟等方法,分析了不同推进方向对孤岛边角煤复采上覆岩层支撑压力的变化规律。研究结果表明:73上03(西)工作面回采前受周边已采工作面的影响,煤体应力集中系数最高达原始应力的1.8倍;选择背向七采上山进行回采,可确保工作面的安全回采。
为解决浅埋极近距离老空区条件巷道的顶板控制难题,本文以1301N工作面上下顺槽为例,根据煤层间距和巷道不同位置,初期提出采用锚(索)网带+工字钢棚进行支护,根据现场矿压观测采取间隔架棚措施,后期结合矿压资料,提出锚网带+锚索桁架梁支护方案。以上两种方案均实现了安全高效掘进,可为类似条件巷道支护提供借鉴。
凤凰山矿XV1216巷受临近采面回采影响,巷道变形严重,传统的修巷方式不能满足正常的采掘接替。本次巷修确定采用综掘机及配套的装运设备进行施工,提高巷修机械化水平。通过制定详细的施工方案,从工艺、工序上减少了施工过程中的不安全因素,且提高了巷修质量及进度,满足了生产使用,为类似巷道快速修巷提供了解决方案。
采用FLAC3D模拟12504工作面胶带运输巷在工作面前方30m和邻近工作面后方30m范围的垂直应力和围岩变形量,对沿空巷道失稳机理进行分析。通过运用锚网索+梯子梁支护、留设合理煤柱尺寸、高水速凝材料注浆加固煤柱、单体支护+π梁钢加固顶板等措施来提高沿空巷道稳定性,巷道围岩变形量监测结果表明,巷道围岩控制技术有效提高了沿空巷道稳定性。
本文将皇联煤矿15141工作面回采巷道出现的大变形、非对称破坏作为研究对象,对巷道出现的变形破坏特征进行了现场勘查,得到了巷道围岩变形破坏特点,使用理论分析和数值模拟方法对导致巷道不稳定的具体原因进行了研究,设计采用"高阻让压锚杆+锚索+注浆"复合支护返修方案,取得了较好的稳定性及控制效果。
复杂的地质条件会给煤巷的快速掘进和支护造成不利影响,为实现在复杂地质条件下快速掘进目的,从采取生产工艺改革、支护参数优化、合理科学安排施工工序等方面进行研究实践,实现了复杂地质条件下安全、高效、快速掘进,月进尺达646m。
施工切眼导硐后,采用掘进机后退式分段对采煤工作面进行斜切扩帮作业,该方案能够避免重复支设单体液压支柱、安装皮带机和跑道,减少了对顶板围岩的破坏,降低了职工劳动强度,充分发挥了掘进机快速灵活掘进的优点,相较于传统钻爆法扩帮,提高了安全系数和掘进工效。
以云岗矿6306工作面为研究对象,采用均压通风技术进行了该工作面综合防灭火的治理实践。基于63上06-l工作面通风系统的实况,采用采空区或火区增加并联通风网路等多种方法来实现工作面与采空区风压分布,控制了均压范围内的风压差,减少了采空区漏风。实践效果表明:均压通风技术及相应的配套措施能有效地控制CO浓度,取得了较好的防火灾效果。
以马脊梁矿火灾事故为研究对象,分析火灾事故处理的关键环节与技术要点,结合典型火灾事故救援阐述了高瓦斯区处置火灾事故的过程方法,包括密闭、注惰性气体、注浆、局部通风、抽放、全风压通风联合排放瓦斯等。
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