急倾厚煤层综放开采顶煤超前预裂爆破技术

急倾厚煤层综放开采中顶煤充分软弱化才能有效放出,但充分实施超前预爆弱化顶煤工艺有潜在危险,为实现安全高效综放开采,确定合理预爆工艺参数,提高顶煤破碎度,基于现场煤层赋存环境与开采条件分析,采用数值模拟和钻孔窥视等方法,剖析了顶煤预裂爆破后顶煤应力分布规律与顶煤破碎程度。结果表明:爆破松动范围为1.2m,爆破孔排距为4.5～5.0m,节理裂隙网络分布与演化符合S形分布规律,煤层透气性得到提高,工作面矿压显现不剧烈,超前支承压力分布范围向工作面内移,应力集中区域范围明显减少,实现了安全开采。     

综放工作面超前支承压力分布及顶煤破坏规律研究

以金地煤矿39107特厚煤层综放工作面为工程背景,采用现场钻孔应力实测和钻孔电视窥视相结合的方法,对该工作面回采巷道两侧煤体应力随工作面推进的变化规律和工作面超前顶煤破坏规律进行了研究。结果表明,主运巷工作面侧超前支承压力在工作面前方40 m左右开始显著增大,峰值点在工作面前方15~20 m处,其影响范围和应力集中系数均较辅运巷大;主运巷和辅运巷的煤柱侧支承压力相差不大;工作面超前10 m主运巷上方顶煤各个方向裂隙发育较辅运巷更显著,其上方3 m以下顶煤纵横裂隙同时发育,3 m以上逐步汇成一条纵向裂隙,直至煤岩分界线,岩体裂隙发育较少。     

急倾斜特厚煤层综放面超前预裂爆破顶煤弱化技术

针对神华新疆能源有限责任公司碱沟煤矿急倾斜特厚煤层综放工作面顶煤弱化的问题,运用理论分析和现场实测相结合的方法,分析了超前预裂爆破技术的基本原理,介绍了+564mB3+6工作面设备和采煤工艺。根据现场+564mB3+6工作面的实际情况,提出了采用超前预裂爆破顶煤弱化技术,确定了超前预裂爆破的技术参数。现场试验结果表明,采用超前预裂爆破顶煤弱化技术效果显著,顶煤变形明显,裂隙发育广泛,达到降低顶煤力学强度和断裂韧性的效果,大大提高顶煤的放出率,从而有利于急倾斜特厚煤层综放面的安全高效回采。     

特厚煤层顶煤深孔预裂爆破技术研究

针对潘津煤矿二采区23-25号煤层赋存条件,提出采用深孔预裂爆破的方式来弱化顶板;基于断裂力学、爆炸动力学分析了顶煤深孔预裂爆破原理及煤体爆破破坏分区特征;根据前人的研究成果及煤体力学特征,合理地对炸药类型、不耦合系数、封孔系数及起爆方式等爆破参数进行分析,利用数值分析软件ANSYS LS_DYNA确定了最优不耦合系数为1.25,封孔系数为0.25;依据确定的最终参数计算得到爆破下顶煤破碎区半径、裂隙区半径分别为0.836 4、3.942 6 m,弹性震动区半径约5.6 m,并确定炮孔间距为8 m。基于工作面的工程地质条件,提出了两巷超前预裂深孔爆破的顶煤预裂方案,该方案应用于工程实践后,能有效地弱化顶板,提高回采率。     

综放工作面超前预裂爆破解决两道隅角悬顶问题的研究

为了解决综放工作面两道隅角坚硬顶煤悬露不垮的问题,结合西川煤矿4号煤层1113综放工作面实际情况,采用超前深孔预裂爆破法处理坚硬顶板措施,对预裂爆破的钻孔布置、参数及爆破工艺进行了分析。实现了工作面两道顶煤顺利垮落,提高了顶煤回收率、减小了悬顶面积及初次及周期来压步距,达到了工作面安全生产的目的。     

保德煤矿综采工作面坚硬顶煤破坏特征研究

为了查明保德煤矿8#煤层坚硬顶煤内节理、裂隙的分布特征,及裂隙的变化和顶煤破坏随工作面推进的发展过程,在88203工作面前方布设两个观测孔(煤孔S1和煤孔S2),采用LB钻孔数字摄像仪探测,记录节理、裂隙的发育、发展情况。观测结果表明:煤壁前方下位顶煤(0~2.19 m)的原生节理裂隙比较发育,上位顶煤(2.19~3.83 m)比较完整;采动超前支承压力超前作用距离10~13 m,产生压裂破坏和新裂隙。支承压力对顶煤具有一定的预裂功效,但效果不明显。     

特厚煤层大采高工作面支承压力分布规律研究

随着厚煤层一次采全高高度的增加,工作面超前支承压力特征势必与普通工作面不同。尤其对于特厚煤层而言,超前应力影响范围、围岩破碎程度等会表现出不同的特征。文章以山西某矿特厚煤层12302工作面为背景,通过现场监测得出,超前支承应力影响范围为45 m左右,在超前工作面20 m附近达到峰值,围岩移近量及破坏程度远大于普通采高工作面;通过钻孔窥视得出特厚煤层大采高工作面回采巷道超前工作面20 m范围内靠近工作面侧顶板较为破碎,靠近煤柱侧及中央破碎位置主要位于巷道留设的顶煤中。该研究结果对特厚煤层大采高工作面巷道支护及顶板管理提供科学的指导。     

孤岛工作面冲击地压综合防治技术与实践

冲击地压严重威胁煤矿的安全生产,是开采过程中的灾害之一,在济三矿53下01(南)孤岛面地质开采环境特征的基础上,提出治理冲击地压的综合防治措施。制定以钻屑法为主,微震和应力在线监测相结合的监测方案,对冲击危险区域制定了超前顶板预裂压及大直径钻孔卸压相结合的治理措施。结果表明,应力集中区域为超前工作面30~60m左右,40~60m应力开始升高,15~20m时应力达到最大值。这一结果对类似工作面冲击地压防治具有重要借鉴与指导意义。     

复杂条件下急斜厚煤层高阶段综放开采超前预爆破

对苇湖梁煤矿B₁₊₂急倾斜煤层工作面的赋存环境和开采技术的复杂性、爆破参数及工艺优化,爆破效果等进行了综合分析;成功实施了52 m高阶段煤体超前预裂爆破,有效弱化了煤体;最后采用RSM-SY5松动范围检测仪和YS(B)钻孔光学窥视仪检测了爆破效果,并对爆破后支架的前后柱压力进行了监测,结果表明爆破效果显著,为后续102 m和18 m高阶段煤体的安全开采提供了技术借鉴.     

坚硬顶板预裂爆破的数值模拟研究

为确定磁窑沟矿10~(-2)煤层坚硬顶板弱化方案,运用LS-DYNA动力分析软件分别建立岩体多孔爆破模型、含自由面岩体爆破模型,分析了多孔爆破的破坏区域和爆破在自由面附近的有效应力变化规律,认为多孔爆破产生的应力波在相邻两孔中间叠加,引起应力剧增,使岩体破坏,能增加岩体破坏范围;爆破钻孔距自由面垂直距离5m时,应力波在自由面附近反射叠加,但不会导致岩体破坏。根据数值模拟结果,确定了合理的爆破参数,提出了坚硬顶板的预裂爆破弱化方案。     

基于采空区瓦斯运移规律的抽采钻场设计

为了对高瓦斯工作面采空区抽采钻场进行设计,使采空区及工作面上隅角瓦斯得到有效控制,通过数值模拟分析了采场覆岩结构及裂隙发育规律;根据模拟结果利用实验室试验分析了抽采钻孔在不同位置时采空区瓦斯的运移规律,得出终孔位置距煤层顶板上方30m左右,距回风巷水平距离10～20m时抽采效果最佳;且终孔高度应根据工作面覆岩结构形态有所区别,靠近回风巷的钻孔高度应控制在规则冒落带上部,靠近工作面中部的钻孔应布置在裂隙带内。     

三软不稳定煤层深孔注水防尘与注浆防片帮技术

为降低综放工作面煤尘浓度及控制煤壁片帮,针对白坪煤矿三软煤层情况,对工作面煤层进行了深孔注水防尘与注浆加固煤壁。首先采用ZDY-3200钻机施工60～80 m深的注水孔;然后在注水孔周围6 m内使用ZBQ-6/2.5型钻机施工深9 m、间距0.6～1.2 m、排距0.8～1.0 m的煤壁注浆孔;选用MRB125/31.5型注水泵用12～14 MPa压力对煤层注水压裂,再用5～8 MPa压力反复间歇式注水。现场应用效果表明,采用该技术能够使煤层水分由4%增至5%～6%,回风巷煤尘平均质量浓度269 mg/m3降至108 mg/m3;工作面煤壁片帮范围由占煤壁总长的50%～70%减少到10%～30%,有效地解决了煤壁片帮问题。     

煤矿顶部隔水性能多尺度评价

为了确保煤矿开采的安全,基于水文地质特征分析设计了煤矿顶部隔水性试验。根据研究区的实际情况,从隔水层和含水层2方面分析了研究区的水文地质特征,基于井下压水试验设备的特点,选择单回路测试装置在煤矿顶部开展压水试验,根据压力—流量曲线的类型及特点,测试了煤矿顶部的隔水性。测试结果表明,Q18钻孔附近的前27.5 m段存在2段非层流现象,分别为521.2～526.7 m和532.2～537.7 m,而其他3段的透水率在0.42～0.63 Lu,具有较弱的透水率,压水试验说明煤矿顶部的透水率较弱,但是隔水性能较好;在渗透系数计算结果中,煤矿顶部的渗透系数在0.000 430 8～0.000 687 4 m/d,说明测试段的透水性极弱,而隔水性较强,保证了煤矿生产的安全。     

基于FLAC3D数值模拟的钻孔变形特征及围岩稳定性研究

为了对钻孔变形特征及围岩稳定性进行研究,采用FLAC^3D数值模拟软件,建立了卸压开采数值模型,采用多维耦合数值模拟方法,研究了开采煤层顶板垂直应力随工作面推进的运移规律以及钻孔的挤压安全系数分布规律和剪切滑移量分布规律,分析了钻孔破坏的影响特征。研究得出:随着工作面的开采,上覆煤层产生了同步的位移,且岩层移动范围比下层煤开采范围大;随着开孔位置距离煤层顶板的偏移,当钻孔避开了顶板5~11 m挤压失稳区,钻孔挤压破坏危险区域也相对随之缩小,提高了钻孔开孔位置高度,有效减少了钻孔危险区范围。研究为钻孔的合理布置提供技术支持。     

特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度综合确定方法

为解决特厚煤层综放开采大煤柱尺寸下煤炭资源损失量大、沿空掘巷小煤柱合理宽度确定方法单一、研究结果与工程实际存在较大差距的问题,本文以扎赉诺尔矿区灵东煤矿为工程背景,提出了基于JW-6型地下高频电磁波CT系统、钻孔应力监测系统、数值模拟等多手段下特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的综合确定方法,并依据此方法分析了灵东煤矿特厚煤层综放开采侧向支承压力分布规律及演化规律、煤柱承载及变形特征,以此确定了灵东煤矿特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度为6.0～9.0m。工程实践结果表明,该综合分析方法确定的特厚煤层综放开采小煤柱宽度合理,回采期间巷道围岩变形量绝大部分控制在300mm以内,变形量小,满足工作面安全生产需要,提高了煤炭资源回收率。该研究成果对特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定具有重要参考意义。     

综放工作面初采期顶煤深孔爆破弱化试验研究

为解决兴隆庄煤矿3306工作面初采阶段顶煤整体性强、冒放性差、顶煤放出难的问题,在工作面回采前实施顶煤深孔预裂爆破、开切眼顶煤与顶板截断爆破试验。深孔预裂爆破提高了顶煤裂隙发育程度,降低了顶煤破碎块度,顶煤冒放性得到增强;开切眼中的顶煤、顶板截断爆破在顶板岩层中形成裂隙自由面,促使顶板提前弯曲、断裂,缩短初次来压步距。通过上述方法,初采阶段顶煤放出率由45%提高到75%,直接顶和基本顶初垮步距分别减小40.4%和36.6%,实现了顶煤的强制冒放和初次来压前的充分放出,有效提高了综放工作面初采阶段的顶煤采出率。     

综放开采煤层支承压力分布规律现场实测分析

依据谢桥矿1151（3）综放面开采地质及技术条件，采用钻孔应力计对工作面回采过程中煤柱和工作面煤层及巷帮侧向实体煤的应力进行观测。研究分析表明，在非对称开采条件，回采期间工作面及巷道周围煤层应力分布规律明显不同，煤柱和工作面煤层沿走向在工作面前方存在支承压力峰值，但巷帮侧向实体煤沿走向在工作面前方并不存在应力峰值，其峰值在采空区后方，而煤柱和巷帮侧向实体煤沿倾向均存在应力峰值，邻近工作面煤柱及工作面煤层应力均处于降低区。     

隆德煤矿浅埋上下煤层协调同采技术研究

为了确定隆德煤矿浅埋深1-1煤与2-2煤协调开采合理安全间距，采用CT探测技术及钻孔应力监测系统两种测试方法开展了上下煤层同采应力实测研究。研究得出：CT探测确定了2-2煤层大采高工作面超前采动应力范围最大为59.5m，1-1煤工作面顶板在采空区后方47.5m开始垮落，并影响下方2-2煤工作面应力分布|钻孔应力计实测确定了2-2煤层工作面超前应力影响距离最大50.7m，应力峰值超前于工作面6m，应力集中系数1.23，而2-2煤层工作面不受间隔煤柱宽度20m的相邻工作面以及间隔顶板岩层厚度54m的上覆1-1煤回采影响|采用了3种方法综合确定了隆德煤矿上下煤层协调同采合理滞后距离为138.4m。数值模拟研究表明，安全间距50m以内拉应力贯穿整个层间距，从而验证了隆德煤矿上下煤层协调开采安全间距138.4m的安全性。     

厚煤层综放工作面旋转回采技术研究

 依据朱仙庄871综放工作面地质条件和旋转回采技术参数,利用数值模拟和现场钻孔电视的方法,对厚煤层综放工作面旋转回采技术进行了深入地研究,揭示了旋转段围岩力学特性。拐角处围岩应力集中较大,旋转拐角处煤体以及上覆一定范围内的顶板裂隙高度发育。     

深部首采关键保护层预抽钻孔高效封孔技术研究

为提高深部首采关键保护层预抽钻孔的封孔质量及抽采效果,基于淮南矿区谢桥矿B组煤首采6煤层瓦斯地质条件,理论分析了钻孔围岩应力场、裂隙场的分布规律及合理封孔位置,现场试验了“囊袋式两堵一注”与“聚氨酯+水泥浆”两种封孔方法的应用效果,获得了提高穿层、顺层预抽钻孔封孔质量的关键影响因素及封孔参数。结果表明:“囊袋式两堵一注”封孔方法瓦斯抽采效果较好,穿层预抽钻孔的封孔效果在0~15m范围内随封孔长度增加而提高,若继续增加封孔长度,封孔效果提高不明显;顺层钻孔封孔范围为5~18m,从保证封孔质量、降低经济成本两方面综合确定封孔深度为13m。