大采高综采工作面粉尘分布特征研究

为了掌握大采高综采工作面的粉尘分布特征,在采煤工作面布置测点进行粉尘质量浓度和粉尘分散度测定,并分析其浓度及特征粒径的分布规律,结果表明:采煤和移架作为工作面的主要尘源,移架的产粉尘质量浓度更大,呼吸性粉尘所占比例更高;工作面大于10μm的粉尘分散度最大,在粉尘中占主要比例。小于10μm的粉尘分散度为16.32%~41.16%;从采煤机到工作面进风口,粉尘中位粒径依次减小,呼吸性粉尘所占比例依次增加,主要粒径的分布范围更加集中,索太尔平均粒径依次减小,比表面积依次增加;采煤工作面工作人员的接触粉尘以粒径小于10μm的粉尘为主,所占比例为61.36%,中位粒径为7.68μm,主要粉尘粒径分布范围为1.74~20.39μm。     

矿井粉尘的分散度及其微观特征分析

采用滤膜采样、颗粒显微图像分析与统计的方法,测定了矿井不同作业工序条件所产生粉尘的分散度及微观特征。结果显示,在矿井不同的作业工序条件下,所产生粉尘的分散度及显微图片存在显著差异,意味着不同工序所产生粉尘的危害程度有所不同。对于不同的操作工序而言,大多粉尘试样的粒径频率直方图呈现单峰分布的形态,且所产生的小于10μm的颗粒占有较大的比例。综合对比四种作业工序可知,部分工作面打眼和锚杆支护作业所产生的粒径小于2μm的颗粒的比例占到27%。割落煤及掘进过程所产生的粉尘大多分布在2～5μm的粒径范围内,其比例分别为33.7%和42.44%。而通风排放瓦斯过程所导致的逸散粉尘的粒径主要在小于10μm的范围,且粉尘粒径小于5μm的颗粒所占比例差别不太显著。研究结果对于矿井各作业工序粉尘危害的评价及降尘方式的合理选取提供了一定的依据。     

矿井粉尘分散度实测研究

对平沟煤矿综采工作面粉尘分散度进行现场采样和试验分析,得出了综采工作面粉尘分散度的一些结论。在靠近尘源处粉尘粒径比较平均,这时大颗粒粉尘所占比重较大,靠近底板处以大颗粒粒径的粉尘为主。随着与尘源距离逐渐增大粉尘的粒径趋于稳定,逐渐以对人体伤害较严重的微细颗粒为主,说明微细颗粒不易沉降,在趋于稳定后粒径小于5μm的粉尘颗粒达到90%以上。     

沿空留巷顶板覆岩二次采动裂隙实测分析

地下煤岩体开挖会引起上覆岩层的断裂、位移进而造成煤层内瓦斯的溢出、裂隙水的流动甚至会造成地表沉陷等矿山灾害。为了研究厚松散层下沿空留巷上覆顶板岩层裂隙破断规律,使用ZXZ20(A)型矿用钻孔成像装置对云驾岭煤矿12307工作面回风巷与运输巷进行上覆顶板岩层破断状态与裂隙发育的观测。在12307工作面回风巷沿走向布置1、2、3号测点,运输巷沿走向布置4、5、6号测点,6个测点的钻孔施工时间段相同、观测时间段相同。观测结果表明：1号测点上方顶板岩层极为破碎,顶板裂隙发育由浅及深不断加剧,在3～9 m出现明显离层,在此区间可观察到6条离层裂缝;3号测点顶板岩层0～3.2 m存在发育充分的裂隙,3.2～6.6 m存在横向裂隙,且6.2 m处有离层现象;4号测点顶板岩层0～2.5 m岩层受到明显破坏,岩层内裂隙纵横交错,2.5 m以深裂隙逐渐减少,只存在原生裂隙;6号测点顶板岩层观测范围内并未发现大的裂隙,岩层整体发育较为完整。上述结果表明回风巷在一次采动后顶板覆岩主要破碎范围在2 m内,在留巷期间二次采动造成顶板覆岩破碎程度加剧,深部岩层同样出现破碎与离层,尤其在顶板上方4 m内离层较多。     

沿空留巷顶板稳定性分析及其控制

 根据沿空留巷上覆岩层的后期活动规律，将顶板变形视为“给定变形”，建立顶板力学模型，采用变分法，推导顶板下沉量计算公式。依据具体的地质力学参数，验证力学模型的合理可行性，并研究分析顶板下沉量与各影响因素之间的定量关系。通过分析表明，在直接顶弹性模量较大时，巷旁支护阻力的变化对顶板下沉量影响不大；在直接顶弹性模量较小时，巷旁支护阻力对顶板下沉量影响较大。直接顶厚度在3~11.5m范围内变化时，随着直接顶厚度增加，顶板下沉量明显减小。当巷内和巷旁支护阻力较高时，顶板下沉量随着直接顶弹性模量增大而明显增大；当巷内和巷旁支护阻力较小时，直接顶弹性模量的变化对顶板下沉量影响较小。顶板下沉量与巷道宽度、煤层厚度、巷帮塑性区宽度、顶板旋转角度成线性增大的关系，与巷帮煤体残余强度、充填体宽度成线性减小的关系，与巷帮煤体弹性模量成反比例关系。根据各影响因素与顶板下沉量之间的关系，提出巷内支护采用“分期联合支护”，巷旁采用“超前复合加固”等控制沿空留巷顶板稳定性的措施。     

顶板高抽巷在鸡西矿区的应用

鸡西矿区通过采用顶板高抽巷抽采技术,实现了对绝对瓦斯涌出量大于30 m3/min的采面的安全高效回采。顶板高抽巷在瓦斯抽采中所起的作用越来越大,已占鸡西瓦斯抽采总量的32%以上。     

大面积冒顶工作面分析与控制

基于大采高工作面易发生冒顶问题,依托大同某矿大采高工作面,结合现场的反馈情况,提出开挖补巷处理工作面大面积冒顶,采用数值模拟分析巷道的合理位置及冒顶对巷道的影响。研究结果表明:同样支护条件下巷道距冒顶工作面5 m和8 m处支护效果相差不大,变形都不严重,补巷的合理位置应为距冒顶区5～8 m处;通过改变顶板的稳定性来模拟冒顶的严重程度,顶板稳定性较差时巷道变形破坏情况较为严重,冒顶越严重,巷道越易产生变形、破坏。     

基于工作面顶板巷“一巷两用”的试验及应用

在煤巷掘进过程中为防治煤与瓦斯突出,以及防止工作面回采期间瓦斯超限,采用顶板巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;在工作面回采期间将顶板巷作为高抽巷抽采瓦斯。在恩洪煤矿122908工作面的试验及应用结果表明:顶板巷穿层钻孔可有效消除煤巷掘进工作面突出危险性,瓦斯含量基本控制在8 m3/t以下;掘进进度由平均不足30 m/月提高到平均48 m/月,月进度提高60%;工作面回采期间高抽巷瓦斯抽采浓度为10%~17%,抽采纯量为2.32~3.56 m3/min,上隅角瓦斯浓度在1%以下。通过优化设计,实现了顶板巷"一巷两用"的目的。     

基于工作面顶板巷“一巷两用冶的试验及应用

在煤巷掘进过程中为防治煤与瓦斯突出,以及防止工作面回采期间瓦斯超限,采用顶板巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;在工作面回采期间顶板巷作为高抽巷抽采瓦斯。在恩洪煤矿122908工作面的试验及应用结果表明:顶板巷穿层钻孔可有效消除煤巷掘进工作面突出危险性,瓦斯含量基本控制在8m3/t以下;掘进进度由平均不足30 m/月提高到平均48 m/月,月进度提高60%;工作面回采期间高抽巷瓦斯抽采浓度为10%~17%,抽采纯量为2.32~3.56 m3/min,上隅角瓦斯浓度在1%以下。通过优化设计,实现了顶板巷"一巷两用"的目的。     

大同矿区矿井通风排放粉尘的实验研究

为了分析矿井通风排放粉尘的特性以及其对大气污染和人类健康的影响,选取大同矿区两组生产矿井,采集通风排放粉尘样本作为研究对象,对通风粉尘的粒径分布、粉尘粒子的形貌特征和重金属元素种类及含量等进行实验分析对比,实验发现,两组样本中粒径为10~75μm的粉尘所占比例最高,重金属元素Mn在重金属元素分析中所占质量百分比最大,而对人类呼吸系统影响最大的粉尘粒径为0~10μm,其所占比例在综合防尘较差的矿井明显高于实施综合防尘的矿井。