综采面缩采工艺的实践

重点介绍了综采工作面在受地质条件影响的情况下，工作面缩采的前提条件下，种类及技术参数的确定，最后阐述了缩采后工作面的布置，回采工艺及注意事项。     

充填采煤液压支架受力分析与运动学仿真研究

根据充填采煤液压支架结构原理及控顶作用,建立了支架顶梁的力学模型,分析得出了顶梁受力情况及3排立柱受力之间的关系;运用Pro/E软件对支架进行三维建模和运动学仿真分析,模拟出主要部件的运动过程,得出各主要部件在工作过程中的运动特征曲线,并对支架参数进行了校核.基于以上分析结果设计制造了ZZC8800/20/38型充填采煤液压支架,支架前、后排立柱受力分别是中立柱支架受力的4.1倍、4.6倍.该支架在平煤十二矿成功应用表明受力分析及设计是科学合理的.     

充填采煤液压支架充填特性理论研究及工程实践

固体充填采煤液压支架既具有传统支架掩护采煤所需要的基本功能,又具有掩护充填所需要的特殊功能,是实现采充一体化的关键设备。针对其掩护充填的特殊功能,提出充填特性的概念,并分别从支护强度、后顶梁支护强度、运动特性、夯实力、夯实离顶距以及地质条件适应性6方面具体阐述了充填特性的基本内涵。架型结构、地质条件、充填工艺是影响充填特性的主要因素,其中架型结构直接决定充填支架的充填特性;煤层厚度、煤层顶底板、煤层倾角、煤层埋深等地质条件影响充填特性的发挥;充填工艺则通过改变离顶距及夯实力大小、改善对不同地质条件的适应性3方面影响充填性能的保障。具体工程实践中则通过工作面布置优化、结构设计优化、充填工艺优化、实时在线监测等措施保障充填性能的发挥。济三矿ZZC10000/20/40型六柱正四连杆充填采煤液压支架的工程应用验证了本文的研究成果。     

跨采下山维护技术与矿压显现规律

龙固煤矿720下山采区采用轻型支架放顶煤采煤法。为增加工作面推进长度，减少下山保护煤柱损失，7201综放工作面跨上山回采。对在跨采条件下运输下山及轨道下山的稳定性进行了分析，表明两条下山及车场受采动影响的区域未加固前不能保持稳定。通过FLAC数值模拟，对两上山受采动影响的区域进行了分类，并确定了加固方案。工程实践证明，该方案成功地解决了跨采时下山维护的难题。     

“采选抽充采”集成型煤与瓦斯绿色共采技术研究

在总结综合机械化固体充填采煤技术研究进展的基础上,提出实施"采选抽充采"集成型煤与瓦斯绿色共采的现实需求与意义,并着重阐述了高瓦斯低渗透煤层开采技术、井下煤矸分选技术、混采工作面开采技术,提出了"采选抽充采"共采技术的基本原理。结合平煤十二矿存在的埋深超千米辅助提升困难、主采煤层瓦斯含量高与渗透率低、上覆煤岩体不具备常规保护层开采条件以及依靠开采"建筑物下"压煤保障矿井产量的开采条件,介绍了该矿"近全岩保护层开采→煤矸井下分选→瓦斯卸压抽采→充填与综采混合开采"的集成型共采技术的主要系统设计及工程应用效果。研究表明:"采选抽充采"集成型煤与瓦斯共采技术实现了高瓦斯低渗透煤层安全高效开采以及矸石直接井下回填,拓展了保护层与充填开采技术,提高了矿井资源采出率,延长了矿井服务年限。     

固体充填材料保障系统研究与应用

针对"三下"压煤工作面所采用的综合机械化固体充填采煤技术,分析了合理充填材料的选择、连续高效地将煤矸石等充填物料运输至工作面技术——垂直投料系统。济宁花园煤矿应用效果表明该系统可以解放"三下"压煤,提高矿井资源采出率,大大增加矿井服务年限。将掘进矸石直接于井下处理,减轻了矿井辅助提升的压力;解决了矸石等在地面堆放造成的环境污染与破坏问题。     

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.     

充填采煤面收作眼围岩变形控制技术研究

为解决充填采煤面收作眼断面大、难支护及撤架困难等难题,采用理论分析和FLAC3D数值模拟方法研究了收作眼围岩变形破坏规律,提出了滑架通道锚(索)网加强支护、"井"字型木垛封闭灌浆的临时支护和收作眼空间注浆永久支护相结合的围岩控制技术方法,优化设计了"井"字型木垛形成的混凝土墩柱支护参数。结果表明:混凝土墩柱间排距均为2 000 mm时,墩柱承载能力可满足临时支护的要求。该技术在淮北矿业集团杨庄煤矿进行了应用,通过监测工作面上方垂距约为80 m的巷道变形,其巷道累积下沉量仅为60 mm,表明收作眼围岩变形控制效果显著。     

特厚煤层巷道顶板离层关键影响因素模拟研究

煤岩层离层破断是采掘过程中特厚煤层巷道顶板失稳的前兆。研究顶板离层的关键影响因素,控制现有顶板离层数值和离层区域再生数量是降低离层破断进而有效避免顶板失稳的基础工作。综合现场调研、数值模拟、正交试验及理论分析方法,对特厚煤层巷道顶板离层监测原理、离层影响因素分类、离层模拟方法及关键离层影响因素进行了详细分析:1)离层的影响因素分为3大类(支护参数类、煤矸性质类和巷道结构布置类)和15小类;2)详细比较有限元和离散元中离层的模拟计算方法,确定块体镶嵌系统式离散元软件模拟离层;3)基于UDEC软件和正交试验设计方法,对15个离层影响因素创建的50个数值模型进行模拟和计算分析,得出3大类影响因素程度序列图以及影响离层的6个关键影响因素。     

深部煤矿井下智能化分选及就地充填技术研究进展

我国已探明2 000 m以浅煤炭资源储量中埋深超过千米的储量占53.3%。深部矿井开采处于高应力、高地温、高岩溶水压、高瓦斯以及强烈开采扰动("四高一扰动")的复杂环境,面临着巷硐及采场围岩突变、煤与瓦斯突出等灾害加剧、煤炭提升效率低等难题。科技部于2018年立项开展"深部煤矿井下分选及就地充填关键技术装备研究与示范"的研究,旨在创新与发展深部煤矿井下分选及就地充填理论、技术、装备、标准及工程建设体系。本文紧密围绕深部煤矿充填开采岩层控制,超大断面密集硐室群围岩连锁破坏失稳,井下受限空间煤矸精确分离3个关键科学问题,在系统阐述深部煤矿井下智能化分选及就地充填技术总体框架基础上,详细介绍了目前取得的最新进展。具体包括:深部煤矿井下智能分选及就地充填技术框架体系、井下矸石少量化选择性回采、煤矸全粒级水介精确分离、超大断面硐室围岩失稳机理及控制、深部充填开采岩层控制与新汶矿业集团新巨龙煤矿工程示范建设等6个方面。研发的深部煤矿井下智能化分选及就地充填技术及装备体系可为我国深部煤矿高效生产与绿色矿业发展提供新的技术支撑。