跨采暗斜井工作面相关参数优化研究与实践

为了减少资源损失，需要在保护穿层暗斜井安全稳定的前提下，合理规划跨采工作面煤柱及终采线位置等相关参数。以山西神州煤业4102工作面为工程背景，通过理论分析上部煤层开采过程中的围岩应力分布情况和底板损伤状态，当穿层暗斜井位于上部正在回采工作面下方时，根据分析计算结果进行优化决策，确定了4102工作面跨采行人进风斜井延深段的布置方式。与原工作面布置方式相比，优化后该工作面可多回采出约2.2万t优质主焦煤，对于进入资源枯竭阶段的矿井具有可观的经济效益。     

大采宽工作面开采沉陷规律的FLAC3D模拟研究

为得到余吾煤业在大采宽开采条件下的沉陷规律,以便提出切合实际的防治措施,以余吾煤业S1202工作面为研究背景,运用FLAC3D对该工作面的开采沉陷进行模拟分析,得出了地表移动变形规律及其最大值。将FLAC3D模拟工作面停采时得到的地表最大下沉量和水平移动量与现场实测值作对比,结果表明两者相对误差较小,验证了模拟结果的准确性。对余吾煤业及其他矿区大采宽工作面的开采沉陷预测具有借鉴意义。     

王家岭综放厚煤层工作面窄煤柱护巷围岩控制技术研究

王家岭煤矿为保持回采巷道的稳定性、隔离上区段采空区瓦斯涌出,采用在每个工作面都设置20m的区段煤柱进行护巷的方法,存在着造成资源浪费较大、煤炭采出率较低以及造成工作面回采巷道矿压显现强烈等问题。为解决上述问题,基于王家岭煤矿20108工作面为实际生产地质条件,通过分析综放面侧向支承压力演化规律、井下实测煤柱应力、理论计算等方法确定窄煤柱的合理宽度为6.5m;并根据锚索网支护理论,对窄煤柱巷道进行非对称支护设计,结果表明,煤柱宽度为6.5m时煤柱能够保持稳定并且巷道的位移量较小,并且可以取得较好的经济效益,可以为相似矿井的研究提供依据。     

注浆技术在沿空掘巷围岩加固中的应用

针对沿空掘巷护巷煤柱两侧松散破碎区不起承载作用的现象,通过注浆加固的方法,将巷道侧煤柱松散破碎区的煤体加固,达到减小护巷煤柱宽度的目的。阳煤五矿8407工作面沿空掘巷煤柱宽为10 m,受煤柱两侧松散破碎区的影响,巷道变形量较大。在巷道侧煤柱松散破碎区内进行了注浆加固试验,通过注浆加固试验段巷道与未注浆加固段巷道变形量、围岩应力的观测对比可知:注浆加固试验段破碎区承载力明显大于未注浆加固段破碎区的承载力,巷道变形量明显小于未注浆加固段巷道变形量。     

工作面初采预裂爆破深度分析

在煤矿的开采过程中,工作面初采顶板悬顶面积较大的问题一直制约着回采的顺利进行,通过常规经验方法并结合关键层的理论知识分析了深孔爆破的炮孔深度,为深孔爆破提供理论依据。     

倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸及分区围岩控制研究

为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范围表达式,并通过“尖点突变”理论分析区段煤柱发生失稳突变的充要条件。采用FLAC^3D模拟不同尺寸煤柱的受力及围岩变形规律。研究表明：受到煤层倾角和基本顶关键块回转挤压的影响,煤柱内部破坏形式主要为剪切破坏,破坏区域主要集中在其上部偏向采空区位置;随着煤柱宽度的增大,在沿空掘巷小范围内上覆岩层压力由实体煤承担逐渐转向由煤柱承担;结合应力场、位移场和塑性区变化情况,最终确定煤柱的合理尺寸为15 m。通过分析不同采掘阶段沿空巷道围岩应力分布和演化特征,提出适合不同阶段的围岩控制方案。结合现场工程实践表明,15 m煤柱宽度及围岩控制方案能够满足巷道稳定性要求。     

基于安全高效支护结构体的堆喷技术研究与应用

针对煤矿井下作业环境的特殊性和现有支护技术的不足,提出了堆喷技术,确定了工艺参数,研发了堆喷外加剂(S2),揭示了S2强化堆喷料性能的作用机理,形成了一套完整的堆喷构筑矿用支护结构体的工艺方法,并应用于沿空留巷等工程实践。结果表明：(1)堆喷技术可以根据需要构筑支护结构体,不受空间断面限制,操作工远离危险区,安全高效控制围岩;(2)堆喷料潮拌及输料管路分段加水工艺,提前湿润物料,可以促进堆喷料水化作用、增强粘附性及和易性、降低粉尘和回弹率;(3)S2的促凝组分包括NaAlO₂、Al₂(SO₄)₃、NaF、Al(OH)₃和快硬硫铝酸盐水泥(SAC-42.5),增粘抗裂组分为硅灰(GS)、聚丙烯纤维(JB),提高了支护结构材料的凝结速度和抗压强度,且具有微膨胀特性;(4)现场堆喷标准试件的单轴抗压强度测试结果为1天12.0 MPa,3天18.1 MPa,7天27.5 MPa,28天42.1 MPa,90天42.3 MPa,具有高强承载能力,且后期强度不倒缩,强度增长过程分为三个阶段...     

工作面末采段深孔预裂切顶护巷技术研究

针对工作面进入末采阶段后,由回采作业引起的采区大巷围岩变形失稳现象,基于超前支承压力分布力学模型,运用极限平衡理论及半平面解法,理论计算得出超前支承压力峰值位置、影响范围及采区大巷处应力大小,分析大巷处应力增高主要是由于工作面上覆岩层较为完整,加剧了超前支承压力的向前传递而引起的.因此,提出采用深孔预裂爆破技术,利用爆...     

基于光纤光栅传感技术的锚杆受力方向及挠度研究

为了研究锚杆在锚固后其切向变形,通过光纤光栅传感器在锚杆受力后的波长变化情况得到其应变值;运用数学差分法及三角函数运算,求出锚杆受力的角度及挠度值,得到锚杆所受切向载荷的情况,为锚杆锚固后不能直接测量其受力状况提供了新的思路。