冬季进风井筒风流紊乱防控技术

针对我国煤矿冬季进风井筒容易出现风流紊乱且难于及时预防、调控的问题,结合矿井实例,对进风主井风流紊乱控制方法进行了分析,确定了通过调节供暖热风量从而减小井筒间自然风压的技术方法,并研究开发了一套能够便捷、有效防控风流紊乱的技术系统。系统通过合理布置传感器,对进风井筒风温、风速进行实时监测的同时,采用变频控制器和PLC对热风机组风机转速和电控阀门状态进行调节,并利用工业环网和工控机实现远程监控,进而实现便捷调节井筒热风量、防控其风流紊乱的目的。现场试验效果表明,当进风井筒风量明显减小时,利用该系统进行调控,在30 min内即可改变进风风流状态,提高进风井筒供暖效果的同时,有力保障了通风系统的风流稳定性。     

平舒煤业煤层瓦斯赋存规律及应用

基于瓦斯地质学理论,探讨了平舒煤业的瓦斯赋存规律,分析了地质构造、煤层埋深、煤层厚度、围岩性质、水文地质等因素对煤层瓦斯赋存的影响。结果表明地质构造是平舒煤业瓦斯赋存的主控因素,井田内相间分布的NW向褶曲构造造成瓦斯的条带状赋存特点,小断层和隐伏陷落柱对局部瓦斯赋存有较大影响。在此基础上进行了煤层瓦斯涌出量预测,针对瓦斯涌出来源建议矿方采取加强本煤层抽采、邻近层抽采等瓦斯综合抽采措施,确保矿井安全高效生产。     

动压巷道离层变形特征及支护技术研究

为了对比分析不同支护方式下围岩离层变形过程的差异,以铜川矿区复合顶板动压巷道为例,在同一回采巷道内分别设置工字钢棚试验段和锚杆支护试验段,采用巷道矿压在线监测系统实测两种支护方式下围岩离层变形的动态过程,探究不同支护方式下的围岩变形机理,为确定合理的巷道支护方式提供依据。实测结果表明:主动支护和被动支护时动压巷道离层变形过程有本质区别,在锚杆支护地段深部与浅部围岩以同步变形为主;而在工字钢架棚支护段,深部与浅部围岩的位移量差别较大,出现了较大的离层空间,棚式支护不能满足围岩变形要求。根据试验巷道围岩支护体的信息反馈结果,动压巷道应该采用主动支护方式,据此采用高预应力强力一次支护理论进行了动压巷道支护方案优化设计,改进后的支护方案能够满足动压巷道的支护要求。     

神府矿区采煤对地下水循环的影响——以窟野河中下游流域为例

以窟野河中下游地区为例,通过野外调查和水化学特征分析,总结了神府矿区地下水循环模式：第四系潜水和侏罗系烧变岩潜水主要受地形控制;延安组碎屑岩含水层分5个含水层段,主要受地层倾向控制,沿河道相由东向西流动。进而提出了采煤对地下水影响机制：浅部煤层开采破坏了潜水含水层之下黏土层的隔水性,含水盆地汇水面积减小,泉流量减小或干枯;同时采矿造成的人为“溯源侵蚀”袭夺了相邻水文地质单元的地下水,矿井水补给量增加,蒸发量减小;深部煤层开采进一步破坏黏土隔水层,导致潜水含水层消失,使得地表径流转换为地下径流,地下水完全依赖5-2号煤层底板径流。     

千米深井高地压软岩巷道沿空留巷工程案例

结合朱集东矿深井高地压高瓦斯煤层群条件介绍综采工作面沿空留巷工程案例。采用“三高”锚杆+锚索梁初始支护、锚索梁+注浆超前加固、工字钢梁+铰接顶梁辅助支护、膏体材料泵送充填构筑墙体,有效控制了深部沿空留巷帮部及顶板剧烈变形,在960 m埋深条件下成功留巷2 059 m。巷道掘进至扩刷复用全过程中,帮部以扩容鼓出变形为主,变形量为110~450 mm,顶板以弯曲下沉为主,变形量为257~450 mm,底板以剧烈底臌为主,底臌量为1 311~2 500 mm,墙体以发育竖向裂隙为主,变形量为61~90 mm。取得局部地段卧底即满足复用的良好围岩控制效果。     

基于数字体散斑法煤样内部三维应变场的测量

煤岩内部三维应力应变场的测量对冲击地压、气体吸附及煤与瓦斯突出的机理研究具有重要意义,但在实验室中很少有方法能够直接测量煤岩内部三维应力应变场。采用新近发展的数字体散斑法与微焦点工业CT相结合的方法分别测量了单轴压缩和CO2气体吸附过程中煤样内部的变形,由变形获得煤样内部的三维应变场。研究表明,煤样内部天然结构可以作为携带变形信息的散斑结构,用于变形测量。通过单轴压缩煤样内部等效应变及体积应变的可视化,直观地显示出试件内部应变局部化区域孕育发展的过程,煤样的变形破坏具有明显的应变局部化特征,应变局部化区域与煤样最终破坏断裂区域位置一致。利用DVSP法测得了煤样吸附CO2过程中的三维应变场,并与应变片测量结果进行了对比,两者具有较好的一致性。通过体积应变的分布图直观揭示出煤样在吸附气体过程中存在膨胀区与压缩区,由于非均质性造成内部变形不均匀。     

基于固体充填开采的井筒保护煤柱留设方法研究

为解决固体充填开采工业广场煤柱时井筒保护煤柱的合理留设问题,根据井筒破坏特性,对充实率、井筒保护煤柱尺寸等充填开采条件下影响井筒失效主控因素进行分析,提出了基于充实率控制的井筒保护煤柱留设原理;以此为基础,分析了垂直剖面法、科瓦尔契克概率积分法及ABAQUS数值模拟法等井筒保护煤柱留设方法,并提出了剖面法设置煤柱边界,理论计算与数值模拟相结合逐渐缩小边界的充填开采井筒保护煤柱综合留设方法及设计流程,并将此方法应用于百善煤矿充填开采回收工业广场煤柱,得到不同充实率条件下井筒保护煤柱范围划分.结果表明,固体充填开采充实率控制在80％以上,以留设半径154 m井筒煤柱计算,至少可安全解放出煤炭174.5万t.     

浅埋煤层综采工作面地表移动规律研究

为了控制煤层开采对东胜地区脆弱的生态系统的破坏,获得该地区综采工作面地表移动变形规律,采用在综采工作面上方建立地表移动观测站的方法,经过多次观测获得数据并进行处理分析,结果表明:地表刚开始移动就表现出突然性、剧烈性的特点,下沉值急剧增大,并很快达到最大值,迭到充分采动;工作面停采后,地表短时间内达到稳定状态.在开切眼附近煤柱侧50 m、采空区侧100m为集中变形区域,该区域内地表变形值超过建筑物Ⅰ级损坏标准.概率积分法预计参数取值为下沉系数0.71,水平移动系数0.40,左拐点偏移系数0.07,右拐点偏移系数0.37.     

浅埋煤层综采工作面采空区自燃危险区域判定技术

为了解决浅埋煤层大采高综采面漏风严重,采空区自燃危险区域范围难以判定的问题。以柠条塔煤矿N1201综采面为例,采用采动裂隙相似模拟实验、SF6气体漏风通道检测技术、采空区两道预埋束管监测技术以及Fluent数值模拟等多种监测和应用手段,综合分析浅埋煤层大采高综采面采空区自燃危险区域。研究结果认为综采面因漏风严重,采空区距离工作面5~500m以深的采空区均属于自燃危险区域范围,尤其是2个顺槽的自燃危险性更大;同时也证明了采用多种监测技术相结合的方法判定浅埋煤层综采面采空区自燃危险区域范围的正确性。     

矿井主要通风机工变频自动切换技术

根据煤矿主要通风机不允许停车的特点,通过研究电动机并网和PLC控制方法,形成主要通风机工变频自动切换技术,给出了相应的软硬件设计思路和方案;最终实现了不停车情况下备用通风机设备自动投入和工变频供电回路自动切换的功能,提高了整个系统的安全可靠性和自动化程度。