浅谈煤与瓦斯突出矿井"U"型通风系统采煤工作面上隅角瓦斯管理

屯兰煤矿是煤与瓦斯突出矿井,瓦斯涌出量大,上隅角瓦斯治理困难。为解决这一通风难题,该矿采取沿空留巷抽采措施进行作业。实践证明,该技术解决了上隅角瓦斯积聚隐患,保障了矿井高产高效。     

煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论基础与关键技术

煤岩层赋存条件决定了煤矿深部开采条件下煤岩动力灾害的发生机理更趋复杂、防控难度显著增大,如何解决煤矿深部开采煤岩动力灾害防控问题,直接影响我国煤矿的安全生产和能源的有效供给。针对"煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究"这一科学命题,基于冲击地压"三因素"机理和煤与瓦斯突出的综合作用假说,从煤岩动力灾害防控理论基础、关键技术和防控实践等3个方面,梳理澄清了煤矿煤岩动力灾害防控中的一些模糊概念,建立了用于统一描述冲击地压和煤与瓦斯突出发生机理的广义"三因素"("物性因素"、"应力因素"及"结构因素")理论,确定了我国煤矿典型冲击地压的4种类型(煤层材料失稳型、煤层结构失稳型、顶板断裂型、断层滑移错动型),分析了影响冲击地压和煤与瓦斯突出的主要因素,从思想认知、原则方法及技术核心等方面凝练了煤岩动力灾害多尺度分源防控技术,提出了深部开采冲击地压巷道"三级"吸能支护思想与成套技术,开发了煤与瓦斯突出井上下联合抽采防控技术和超高压水射流"横切纵断"防治复合煤岩动力灾害技术,并在现场开展了应用试验。煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论与关键技术的建立与完善,为我国今后煤矿煤岩动力灾害的防治提供了科学依据。     

采场动压分布特征及高效瓦斯抽放技术研究

河南地区大部分煤矿所采煤层均属于三软煤层，煤层透气性差，瓦斯治理困难。现阶段河南区域煤与瓦斯突出矿井主要采用穿层钻孔及开采保护层作为区域防突措施，而低瓦斯矿井或临突矿井（低瓦斯矿井与煤与瓦斯突出矿井相邻）存在高瓦斯区时，仅仅用风排瓦斯很难达到治理效果，近些年煤矿发生瓦斯事故多数为低瓦斯矿井，所以低瓦斯矿井和临突矿井存在高瓦斯区域的工作面回采期间瓦斯治理尤为重要。根据采场“竖三带”和“横三区”理论，利用钻孔抽放效果考察法和工作突出预测指标法研究了采场围岩动压分布特征。在此基础上，通过优化动压区抽放钻孔设计，提高了瓦斯抽放效果。瓦斯抽放量提高了1.8倍，有效降低了工作面生产期间的风排瓦斯量，提高了生产效率，保证了矿井安全生产。     

基于深度学习的大采高工作面矿压预测分析及模型泛化

综采工作面矿压显现的分析与预测对于复杂地质条件下工作面顶板管理,保证矿井生产安全具有重要意义。采用关系型数据库储存液压支架工作阻力数据以及利用工作面推进过程中矿压显现的时序特性,采用SQL语言,运用长短时记忆网络(Long Short Time Memory,LSTM)深度学习方法,以红庆河矿31101大采高综采工作面矿压规律为研究对象,对工作面支架工作阻力、支架不平衡力、支架安全阀开启情况及初次来压与周期来压等矿压显现规律进行分析;基于建立的数据库,预测了红庆河大采高工作面矿山压力,预测结果表明LSTM方法较BP神经网络预测更具准确性。为进一步讨论本研究采用的LSTM网络模型的泛化能力,在采用布尔台42103大采高工作面、上湾矿12401大采高工作面少量矿压数据的前提下,使用迁移学习方法,对矿压数据进行预测检验,结果表明:LSTM模型具有很好的泛化能力,相比于不使用迁移学习方法,迁移学习可提高模型的泛化能力。最后,探讨了模型在3个大采高工作面矿压预测表现的差别,发现数据量本身对模型预测行为影响较大,增大数据量可弥补原始数据缺失等问题。在预测模型基础上设计了周期来压预警模型,集成形成相应矿压分析与预警系统,经工程验证判定预警系统分析效果良好。     

煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采技术的研究与应用

放顶煤开采期间，上覆岩层受到矿压的影响，形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，工作面采空区遗煤和围岩涌出的大量瓦斯飘浮在上方裂隙带区域，造成瓦斯聚集并向外涌出，形成了安全隐患，因此必须将该区域瓦斯抽出来；以往治理采空区瓦斯主要采用顶板裂隙高位钻场、顶板高抽巷等措施，但是这2种方法施工成本较高，且施工周期长，对生产接替影响较大。煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采采用大功率钻机+定向钻进技术，在裂隙带施工控制整个回采范围的长钻孔，减少采空区和邻近层瓦斯向工作面空间的流动，真正实现了“以孔代巷”，既节省了成本，又缩短了工期，还提高了采空区瓦斯抽采的连续性、稳定性，减少了采空区瓦斯向外涌出，提升了瓦斯抽采效果，促进了煤矿安全高效发展。     

基于二氧化碳致裂增透技术的低透煤层瓦斯治理

为解决马堡煤矿15~#煤掘进工作面瓦斯涌出量大、抽采效果差的问题,通过理论分析和现场试验的方法,分析了二氧化碳致裂增透机理,设计了煤层增透试验方案,并在二采区运输下山掘进工作面进行了应用。在巷道迎头实施二氧化碳致裂爆破后,2组钻孔内瓦斯浓度平均提高了3倍,巷道掘进期间回风流中瓦斯浓度由抽采前的0.79%降为爆破后的0.26%,下降了67%,瓦斯平均抽采纯量提高了2.39倍,平均抽采混量提高了0.87倍。研究表明,二氧化碳致裂增透技术是一种有效的煤层增透手段,可以改善高瓦斯低透煤层难抽采的现状,显著提高瓦斯抽采效果。