深部超长孤岛工作面覆岩垮落结构特征研究

为了解决煤矿采深加大、工作面加长后工作面岩层控制的难题，通过理论分析、相似模拟、现场测试及验证，对深部超长孤岛工作面覆岩垮落结构特征及相应的矿压显现规律进行了研究，结果表明|采空区老顶的破断形态与工作面长宽比密切相关，超长工作面条件下老顶往往形成竖向“X”形破坏，并求得了基本顶上方覆岩下沉挠度函数|通过建立相似模型，分析了覆岩垮落形态和下沉曲线与工作面长度的关系，认为随着工作面长度的增加，工作面倾向极易形成砌体梁结构，使得工作面倾向有可能存在两个或多个压力峰值。并以寺家庄矿15106超长孤岛工作面为例，研究得出其工作面中部老顶并非一次性折断，而是在倾向方向分区域折断，工作面存在多个压力峰值的现象，与理论和相似模拟分析相吻合，为研究深部超长工作面覆岩垮落结构特征提供了理论依据。     

开元煤矿低透气性本煤层超前卸压瓦斯抽放

通过实测对开元煤矿9404综放面利用工作面超前支承压力作用高效抽放低透气性本煤层瓦斯试验的效果进行了研究,结果表明:工作面前方的超前支承压力影响区是本煤层顺层瓦斯钻孔抽放量明显增大的区域,当工作面推进至距离瓦斯钻孔20～30m时,钻孔瓦斯抽放量开始明显增大;当工作面推进至距离瓦斯钻孔约7.6m时,钻孔瓦斯抽放量达到最大,钻孔最大抽放量平均达0.216m3/min。充分利用工作面前方的超前支承压力影响区提高本煤层瓦斯抽放量是治理低透气性煤层开采工作面瓦斯超限的重要途径。     

立井煤矿深埋长距离岩巷全断面硬岩掘进机施工技术研究

针对我国煤矿岩巷掘锚失衡、成巷效率低问题,采用理论分析、仿真模拟及现场试验的方法,开展了煤矿巷道全断面硬岩掘进机盾构法施工适应性及系统匹配性分析,提出了影响立井煤矿巷道盾构法施工效率的四个关键因素,包括设备出入立井、快速组装与运输、轨迹控制及快速支护。结合矿井现有条件,设计了井下大型硐室设备组装与拆卸平台,优化了施工工艺,形成了集掘、支、装、转、运、喷多工序协调统一的盾构施工技术体系。研究成果在阳泉新景煤矿岩巷掘进中首次成功应用,实现了最高月进尺608m,最高日进尺31.5m,创造了煤矿单次掘进、一次成巷3490m的水平,大幅提高了岩巷成巷效率,缩短了矿井准备周期,取得了显著技术经济效益。     

近距离煤层迎采动工作面沿空掘巷支护技术

针对近距离煤层迎采动工作面沿空掘巷巷道在掘进过程中受到上层煤遗留煤柱、上区段工作面超前支承压力、滞后支承压力及采空区侧向支承压力的多重扰动导致的维护难题，采用理论分析和数值计算方法分析巷道各阶段受力特征，制定相应支护方案。通过井下工业性试验与全过程矿压监测，验证支护方案合理性，确定各阶段扰动具体范围及煤柱塑性破坏范围，从而为下一工作面巷道布置提供依据。     

阳泉矿区复杂困难巷道支护技术研究及工程应用

针对阳泉矿区15~#煤层地质条件恶劣、应力高、巷道围岩变形大、复杂困难巷道比例高的问题,提出了高预应力强力锚杆支护系统。以地质力学测试为基础,研发高强度锚杆支护材料,采用高效的高预应力施工机具,通过大幅提高锚杆支护系统初始预紧力,实现支护系统的高刚度,保持巷道围岩完整性和稳定性。采用数值模拟方法,研究15~#煤层在采用沿顶板和沿底板不同布置条件下巷道围岩应力和塑性破坏情况。研究结果表明,高预紧力强力锚杆支护系统成功解决阳泉矿区不同类型复杂困难巷道支护难题,巷道变形破坏情况明显好转,并在阳泉矿区得到了大范围的推广和应用。     

超长工作面异常矿压显现与瓦斯涌出关系研究

基于寺家庄矿15106大采高超长孤岛工作面复杂构造条件下开采实践,从煤壁片帮、顶板垮落、瓦斯不均衡涌出等角度对超长工作面异常矿压显现与瓦斯涌出关系进行了研究探讨。研究认为:深井超长孤岛工作面矿压显现呈现典型的"双峰"分布,工作面中部老顶并非一次性折断,而是在倾向方向分区域折断,并呈铰接状态;工作面来压呈现整体性大周期来压与区域性小周期来压并存特点,从来压强度与范围来看,大周期来压是上覆上位坚硬厚岩层大范围失稳所致,小周期来压是工作面下位基本顶周期性破断造成;工作面推进过程中瓦斯不均衡涌出也呈现周期性状态,每次大周期来压时均伴随有瓦斯超限,且周期来压持续时间与瓦斯超限时间呈现一致性增减关系。研究认为寺家庄矿超长工作面回采工艺与煤壁片帮、瓦斯不均衡涌出、顶板大面积失稳之间存在联动关系,对现场安全回采具有指导意义。     

开元煤矿丘陵地貌开采沉陷规律研究

通过实测和模拟方法对开元煤矿丘陵地貌条件下开采沉陷规律进行了研究,结果表明:充分采动时地表下沉系数为0.78,水平移动系数为0.23,采动影响边界范围173 m,边界角为59°,移动角为73°,主要影响角正切为1.8。研究成果为开元煤矿保护煤柱设计确定采动影响范围、进行"三下"采煤地表沉陷设计、确定地表沉陷各项参数和村庄压煤开采设计提供了依据。