高压水射流在采矿工业中的应用

尽管在很大程度上仍然只有高压水射流可以取代机械采掘过程中的机械截齿,但水射流本身仍处于发展阶段。目前,水射流仅作为悬臂式巷道掘进机和截煤机截齿的辅助设备而有效地渗透到矿业市场。此文叙述高压水射流过去二十年的发展历史和现状,断     

高压大流量水射流扩孔技术在赵庄矿瓦斯抽采中的应用

针对赵庄煤矿瓦斯治理工作量大、瓦斯治理工作困难的现状,在井下底板巷道进行了高压大流量水射流扩孔治理瓦斯的试验。通过试验发现,所使用的高压大流量水射流扩孔装备能够有效地实现扩孔和排渣;扩孔后的瓦斯抽采效果较好。     

高压水射流扩孔技术的研究

从高压水射流的理论基础和煤岩的失效机理2个方面，对高压水射流扩孔的机理进行了研究。介绍了高压水射流扩孔技术的装备和工艺。对研究开发的高压水射流扩孔技术和装备进行了现场试验研究，取得了好的效果。高压水射流扩孔是提高钻孔抽排效果的一项经济可行的新技术。     

高压水射流掏槽防突技术参数数值模拟与试验研究

运用ANSYS有限元分析软件,综合分析不同巷道模型掏槽后的围岩应力和煤体位移变化情况,确定了高压水射流掏槽位置应距离巷道底板2/7处左右,掏槽孔径的大小为巷道底板长度的4/15左右,这样巷道围岩裂隙发育充分,且保持了围岩的完整性,有利于加快工作面的掘进速度。通过现场测试,验证了高压水射流掏槽前后煤层残存瓦斯含量显著降低,围岩电磁辐射强度波动较大,钻孔孔壁发生变形,表明掏槽后槽孔周边煤体裂隙发育,扩大了槽孔周边煤层瓦斯的释放范围,降低了突出煤层瓦斯压力梯度,消除了突出的危险性。     

邻近采空区工作面上端头矿压显现及控制技术

以余吾矿N2105工作面回采过程中沿空巷道矿压显现频发为工程背景,基于动静载叠加机理,分析了工作面上端头煤岩体失稳破坏诱发矿压显现机理,提出了采用一次锚网支护与锚网索支护+高压水射流巷帮卸压协同控制两种方案。数值模拟和现场实测结果表明,锚网索支护+高压水射流巷帮卸压协同防治能够在上端头处巷道围岩中形成强弱强的结构,对围岩稳定性改善以及矿压防治有很好的效果。     

大理石板材磨料射流切割参数

通过建立的一套直接注入式前混合磨料水射流系统,确定出高压磨料水射流切割20mm厚大理石板材的各种参数值,并对各参数进行了分析。该系统能够与国产50MPa普通高压泵配套使用,在无震、无爆、无尘巷道掘进中有广阔前景。     

高压水射流粉碎技术的现状

叙述了高压水射流粉碎技术研究和应用的发展过程，通过对高压水射流粉碎机理的分析，说明了高压水射流粉碎是一项高效、清洁、能耗低、具有潜在优势的新技术。分析了目前高压水射流粉碎技术在应用上的现状和存在的问题，提出了发展这项技术的建议。     

高压水射流煤岩钻进机理及效果影响因素分析

对高压水射流切割煤岩的机理进行了研究,并对高压水射流切割煤岩效果的影响因素进行了分析,指出煤岩在承受高压水射流打击时,水射流的工作参数和煤岩自身的物理性能对切割钻进的效果十分有影响,合理选择水射流切割参数能够很好地提高煤岩切割钻进的效率。     

高压水射流对煤的冲蚀机理研究

采用理论分析、实验测试和数值研究相结合的方法,对高压水射流冲蚀煤体机理进行了研究,为适用于煤层钻孔的高压水射流喷嘴及射流参数的选择奠定了一定的理论基础。同时论述了高压水射流对煤体的破坏作用、前期应力波的破坏作用及后期射流准静态压力和滞止压力梯度的破坏作用。     

巷道掘进机高压水射流辅助切割试验的经验

应英国煤炭局(NCB)重点开发委员会(Major Development Committee)的邀请,多斯科国外工程公司(Dosco OverseaEngineering)开始了一项备有高压水射流辅助切割装置(HPWAC)的悬臂式巷道掘进机的试验。该项试验的目的在于获得试验样机的可用方案,并打算检验高压水射流切割对掘进机作业的预期效果。为确定水压、喷咀规格、数量、流速以及截齿类型的     

向斜构造区内动压巷道围岩水射流防冲技术研究

针对砚北矿区向斜构造区内2502采区内巷道围岩动压显现频发难题,通过现场调研、实验室测试和理论分析的方法对动压巷道围岩冲击机理进行了研究,基于此,阐释了水射流防冲机理并进行了现场工业性试验。研究结果表明：煤样经过饱和水软化处理后,冲击倾向性由强冲击转变为弱冲击|采动引起的动载荷和巷道围岩内积聚的静载荷叠加作用是导致围岩诱发冲击的根本原因,且可划分为动载荷主导型和静载荷主导型2种类别|水射流防冲技术能够在巷道两帮内形成弱结构区,有效地转移和释放两帮内原有高集中静载荷,进而实现对于巷道两帮和底板的冲击防治目的。现场实施水射流防冲技术后电磁辐射信号平均值由49.7mV减小至15.6mV,同时巷道两帮和顶底板移近量均控制在5%以内,有效保证了巷道围岩的应力环境和支护控制效果。     

峻德煤矿倾斜煤层开采沿空侧巷道诱冲机理研究

针对峻德煤矿倾斜煤层开采期间沿空侧巷道冲击地压频发的问题,采用现场调研、微震监测、物理相似模拟和数值模拟相结合的方法开展了研究,结果表明：倾斜煤层工作面开采期间靠近沿空侧巷道的覆岩关键层更容易破断产生剧烈动载扰动;随着煤层倾角减小,沿空侧巷道煤柱帮应力集中程度减小,实体煤帮应力集中程度增大,应力集中由煤柱帮内向实体煤帮内转移;在动静载叠加作用下导致巷道两帮煤体失稳破坏诱发冲击地压,且不同倾角煤层冲击启动区域不同。研究结果对倾斜煤层工作面后续回采阶段卸压防冲工作具有一定的指导作用。     

塔然高勒矿区深部开采冲击地压防控实践研究

近年来,随着我国煤炭开采战略西移,冲击地压现已成为鄂尔多斯地区影响最为严重的煤矿灾害。以鄂尔多斯煤田塔然高勒矿区红庆梁煤矿为背景,针对塔然高勒矿区深部开采条件下的冲击地压防控进行了系统研究。研究表明:塔然高勒矿区深部开采处于"弱胶结覆岩+高强度煤体"的地质条件下,深部开采冲击地压是由于高强度开采导致坚硬的煤体内积聚大量弹性能而产生的,提出了降低煤体强度、控制推采速度、优化区段煤柱尺寸、加强支护相结合的冲击地压防控策略,红庆梁煤矿综合采用钻孔卸压、控制推采速度和加强回采巷道支护等措施,现场微震监测数据证实了冲击地压防控的有效性,实现了矿井的安全高效开采。     

煤矿薄煤层定向钻孔水害探查技术研究

从保德煤矿水文地质条件出发,研究了矿区奥灰水突水危险性,计算了8号煤层底板安全隔水层厚度和突水系数。采用薄煤层定向钻探工艺对保德煤矿81312工作面胶带运输巷道和81313工作面辅助运输巷道底板以下岩层及10号煤层进行水害及隐伏构造探查,探明了8号煤层底板岩层地质构造及富水性,形成了区域薄煤层定向钻孔水害探查方法。研究表明,利用定向钻孔的一孔多用功能超前预抽10号煤层瓦斯,可为矿区安全开采提供保障。     

松软煤层宽煤柱沿空巷道高应力显现规律及机理研究

结合藻渡煤矿N2103工作面发生的高应力显现规律,分析了高应力与工作面采动之间的联系;综合钻屑法和数值模拟法,共同分析了采动应力的影响区域,认为巷道经历的实体煤掘进阶段、极限平衡区阶段和采空区阶段3个阶段中,应力集中由超前支承压力和侧向支承压力共同作用;结合工程实践分析,造成高应力显现的力源主要来自于采空区侧向和超前采动应力的叠加影响,还受到工作面上方顶板的运移、垮断影响。基于理论分析及现场实测结论分析可知,藻渡煤矿N2103工作面回风巷动压载荷是由超前开采动应力、采空区侧向应力形成的宽煤柱弹性区的集中静载荷和采空区边缘覆岩活动引发的集中动载荷叠加而成。     

中国煤矿水害基本特征及其主要影响因素

对于底板奥灰水带压开采矿井,在采掘过程中针对其隐伏导水构造的探查与治理是矿井防治水的重点。以黄玉川煤矿6上煤二水平辅运大巷掘进过DF6断层带水害探查与治理工程为例,采用钻探、化探、放水试验等方法,查明DF6断层带为多个断层组成的阶梯式断层带,断层带富水并受到底板奥灰水的补给;采用超前钻探结合帷幕注浆的方法,施工了15个注浆治理钻孔及3个检验孔,对6上煤二水平辅运大巷顺利掘进前方DF6断层带进行治理,治理效果良好,有效保障了6上煤二水平辅运大巷过断层带时的掘进安全。

     

深井回采巷道底鼓变形与支承压力关系分析

为了研究深井回采巷道底鼓变形与支承压力之间的关系,以铜川玉华煤矿2407工作面回风巷道为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的方法进行分析研究。通过建立巷道底板等效载荷力学分析模型,推导出在支承压力作用下巷道底板最大底鼓量的表达式。通过FLAC^3D模拟软件模拟计算得到不同煤柱宽度条件下巷道煤柱侧及煤壁侧的垂直应力分布,从有效避开采动影响的角度考虑,当煤柱宽度为25 m时,支承压力对巷道底鼓变形影响最小。现场观测结果表明:在采动影响下巷道两侧帮部塑性区呈不对称分布,煤柱侧帮部塑性区范围比煤壁侧帮部塑性区范围大。研究成果可为相似地质环境下巷道底鼓的分析提供参考。     

临空区煤柱内布置巷道的顶板动压危险分析与控制对策

针对砚北煤矿2502采区250204上工作面回风顺槽与已回采的250205上工作面留设20 m煤柱,将造成250204上工作面回采期间冲击危险性增大和巷道掘进维护困难的现状,通过模拟分析留设不同宽度煤柱及煤柱卸压前后的应力云图和煤体支承压力曲线,确定了250204上工作面安全回采的巷道布置方法和新掘巷道留设煤柱的合理尺寸,实现了巷道的安全施工,为以后采区的布置和煤柱的留设提供了参考。     

强冲击大采高综采工作面超前支护技术

通过对纳林河二号煤矿31102工作面回风巷超前支护段强矿压作用机理及回采过程中微震监测系统、超前应力监测系统、地面沉降观测数据的综合分析,总结了临空巷道回采期间超前支护段巷道变形机理及覆岩运动规律。结合现场矿压规律和微震监测数据分析结果,将超前支护前300 m划分为高、中、低频区和稳定区,针对不同区段采取“四位一体”支护设计。现场实施后巷道变形得到有效控制,实现了安全高效回采,对类似矿井大采高临空巷道超前支护有一定借鉴意义。     

大采高采场切顶卸压小煤柱护巷技术研究与应用

为解决大采高工作面强动压影响工况条件下小煤柱沿空掘巷维护难题,以阜生煤矿1102大采高工作面1106沿空掘巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,研究采空区侧顶板断裂对小煤柱护巷围岩稳定性的影响。建立了沿空掘巷侧向顶板断裂及煤柱载荷计算模型,得到煤柱载荷与采空区顶板断裂角呈线性递增的关系;基于切顶卸压沿空掘巷原理,提出采用切顶方法来减小煤柱载荷,达到卸压效果;计算得到1106工作面沿空掘巷煤柱宽度为8.0 m,对切顶卸压效果进行了数值模拟分析,认为经切顶处理后小煤柱及巷道煤帮侧应力峰值减小了23%,巷道顶底板及两帮变形得到了有效的控制;对切顶卸压小煤柱护巷技术进行了现场评价,现场应用结果表明切顶后的巷道顶底板移近量最终稳定在377 mm,两帮变形量稳定在242 mm左右,处于可控范围,巷道维护效果良好。切顶卸压小煤柱护巷技术的应用,实现了大采高工作面的安全高效开采。