特厚煤层综放工作面变宽煤柱段巷道掘进期间围岩矿压显现特征分析

为了掌握大同煤矿集团有限责任公司塔山煤矿特厚煤层综放工作面变宽煤柱段巷道掘进期间围岩变形破坏特征,采用现场实测、数值模拟及理论分析方法,分析了变宽煤柱段巷道掘进期间围岩矿压显现规律,研究了变宽煤柱段巷道围岩应力场及煤岩体能量分布特征,揭示了特厚煤层变宽煤柱段巷道掘进期间巷道矿压显现机理。研究表明:特厚煤层变宽煤柱段巷道掘进期间伴随有声响、震动、冒顶、片帮等强矿压现象,主要发生在煤柱宽度22.4～47.9 m段;侧向应力及煤体能量集中分布于距采空区边缘30～40 m处,呈"带"状分布,随着煤柱宽度的增大,巷道围岩侧向应力及围岩积聚的能量曲线表现出先增后减的趋势,在煤柱宽度约35 m时应力和能量均达到最大值,分别为24.27 MPa和7.29×10~5 J;巷道掘进使砌体梁结构的力学平衡状态受到破坏,引起围岩应力的快速动态调整,当煤岩体中的静载荷与采掘活动引起的动载荷叠加值超过煤岩体的承载极限时,煤体中集聚的大量弹性应变能以动能形式释放从而引起巷道矿压显现。     

特厚煤层综放开采倾向大比例试验平台研制与应用

综放开采是我国特厚煤层高产工作面最主要的采煤方法,其中放煤方式是影响顶煤回收率的重要因素.为了提高特厚煤层综放开采顶煤回收率,基于综放开采顶煤放出散体介质流运移规律和特征,针对现有放顶煤试验平台工作面方向放煤试验较少、相似比例小、支架个数少、放煤口大小无法控制等问题,研制特厚煤层综放开采倾向大比例试验平台,相似比1:10,含有19个放煤口模拟装置,可实现工作面方向不同放煤方式、不同放煤口大小、不同煤层倾角、不同顶煤厚度、不同煤矸粒径等条件下的放煤试验.采用该平台能够对不同放煤方式下放煤漏斗形态发育特征和各放煤口放出量特征进行研究,可通过多次试验,探寻合理的放煤方式,从而提高矿井资源采出率以及生产效率.以此平台对塔山矿8222工作面"分段四级一次"放煤方式成功进行了物理模拟试验.     

煤矿采场智能岩层控制原理及方法

煤矿采场智能岩层控制是智慧矿山及智能化开采的重要组成部分,是由“试误岩层控制”向“精准岩层控制”、由“静态岩层控制”向“动态岩层控制”发展的关键路径,是当前和今后一个时期采场岩层控制领域的重要发展方向之一。明确了采场智能岩层控制的内涵:即运用现代信息技术、人工智能技术及方法等,以采场智能装备系统为载体,实现开采全过程的采场围岩自动化、智能化控制。采场智能岩层控制分为3个关键环节:开采过程中的环境及设备运行数据的感知与汇集、动态分析与状态判别、实时决策控制与反馈。分析了矿山数据的构成、感知汇集方法及利用方式,矿山数据的主要用途为:岩层控制效果与事故灾害特征评价的大数据关联分析、为人工智能模型提供学习样本及分析对象、作为动态数值计算的反演分析参照对象、作为数据可视化与开采实景虚拟的信息来源。给出了采场智能岩层控制的动态分析与状态判别、实时决策与控制的技术路径,提出了采场智能岩层控制的关键科学问题:① 环境及设备运行数据的感知汇集方法与技术;② 矿山数据实时快速分析方法与技术;③ 采场智能岩层控制的关联分析与模型;④ 矿山数据可视化与开采场景虚拟构建;⑤ 基于大数据的快速动态数值计算原理及算法;⑥ 采场智能岩层控制“感知-分析-控制-反馈”全过程算法集成与系统构建。结合工程实际介绍了基于支持向量机和动态数值计算的采场智能岩层控制初步应用。     

瓦斯压力对煤样冲击倾向性的影响试验研究

以深部高瓦斯矿井复合动力灾害为研究背景,以瓦斯压力对煤样的冲击倾向性的影响为研究目的,以RMT-150C型岩石力学试验机为载体,研发含瓦斯煤岩单轴压缩条件下受载变形破坏实验装置,并结合XL2101C程控静态电阻应变仪组成含瓦斯煤单轴压缩实验系统,进行含瓦斯煤的冲击倾向性指标测定试验。试验结果表明:煤样在充气过程和吸附瓦斯过程均存在扩容现象,煤样体积随瓦斯压力的增大而增加,吸附过程煤样体积变化分为两个阶段:加速变形阶段和平缓阶段;随着瓦斯压力从0增加到2 MPa,煤样的动态破坏时间增加547.64%,煤样的弹性能量指数、冲击能量指数和单轴抗压强度分别降低85.29%,96.24%和58.78%,综合评价结果为冲击倾向性降低。     

特厚煤层连续群组放煤方法初始顶煤放出规律研究

为了阐明特厚煤层群组放煤条件下初始顶煤的放出规律，采用理论分析和数值模拟的方法，研究了放煤口宽度对顶煤放出体形态特征、煤岩分界面演化以及两者空间关系的影响规律。结果表明，在顶煤厚度12 m条件下，随着放煤高度与放煤口宽度之比(δ值)的增大，放出体偏心率呈增大趋势，当δ值增大到一定程度后放出体偏心率逐渐趋向于一个稳定值。随着放煤口宽度的增大，单次顶煤放出量和放出效率均有显著提升，初始煤岩分界面影响范围不断增大，而其边界斜率呈降低趋势；放出体与煤岩分界面相切段的高度和范围不断增加，更有利于顶煤的充分放出，顶煤放出体与相邻煤岩分界面的相切特征可作为评估连续群组放煤顶煤放出效果的有效方法。