破碎煤岩体钻锚注一体化加固技术研究

锚注加固技术已经成为地下岩土工程中重要的围岩加固措施,其对于破碎煤岩体、软岩、沉降控制、注浆堵水等工程施工有非常显著的效果。根据多年从事注浆加固工作所积累的经验,提出了一种钻锚注一体化加固技术。结合国内煤矿钻锚注一体化加固工程实例,对煤矿破碎煤岩体的注浆加固效果进行了探讨,得出注浆加固能大幅提高破碎煤岩的完整性,使其承载能力增大,围岩最大主应力向煤壁移近,可有效控制巷道底鼓。     

“钻-切-压”定向水力压裂顶煤弱化技术应用研究

针对坚硬厚煤层综放开采条件下顶煤难冒放,安全可控性差的问题,提出了"钻-切-压"定向水力压裂顶煤弱化技术,并以榆神矿区神树畔煤矿为工程背景开展了现场试验,利用钻孔窥视、高频电磁波CT技术对压裂前、后顶煤体裂隙破裂及扩展状态进行了探测,统计分析了压裂前、后工作面顶煤回收率。工程实践结果表明,"钻-切-压"定向水力压裂顶煤弱化技术对顶煤裂隙的破裂及扩展效果显著,压裂后钻孔内顶煤裂隙发育比例增加23.5%,裂缝扩展贯通范围达到10m以上;致裂区域顶煤回收率得到明显改善,水压致裂段顶煤的日放煤量由3243t增至3433t,增加190t,提高5.5%;工作面顶煤回收率由66.16%增加至72.49%,较水压致裂前提高了6.33个百分点。该研究成果对坚硬难冒煤层综放开采回收率的提高具有重要的参考意义。     

“煤-岩-煤”弧形钻孔测压技术研究

针对矿井单一煤层难以实施岩石段封孔测压问题,提出利用定向钻机施工煤-岩-煤弧形钻孔,将测压钻孔分成3段,对第1段煤孔段和第2段部分岩孔段进行水泥浆封孔,封孔长度不少于50 m,将第2段部分岩孔段和第3段煤孔段作为测压室,形成了煤岩混合段的封孔,保障了测压气室的气密性,从而合理地避开了煤层的泄压范围。在晋煤集团成庄矿现场试验表明,利用煤-岩-煤弧形钻孔所测得的瓦斯压力与煤层顺层钻孔相比,压力值可提高20%左右,所测瓦斯压力值与实际瓦斯压力值更接近。     

定向顺层钻孔“钻-冲-护”一体化增透技术试验

针对松软低透煤层瓦斯抽采钻孔塌孔严重、瓦斯抽采效果差、抽采达标周期长、抽掘采衔接紧张等问题,基于现有装备,提出了定向顺层钻孔"钻-冲-护"一体化低透煤层高效促抽瓦斯技术,该技术在长平煤矿实践表明:大功率定向钻机施工煤段长度达到340 m,煤段水力冲孔后总返煤量260.46 t,扩孔孔径φ0.87 m。对冲孔方式进行考察,发现回转冲孔方式和交叉冲孔方式效率优于水平冲孔方式。未采取下筛管工艺抽采钻孔平均瓦斯浓度为25.05%;全程下筛管护孔抽采钻孔平均瓦斯浓度为49.10%,一体化工艺下抽采钻孔百米瓦斯纯流量比普通钻孔水力冲孔护孔后抽采钻孔百米瓦斯纯流量提高了约11倍,瓦斯流量衰减系数降低了9.4%。瓦斯抽采浓度提高约2倍,百米抽采瓦斯纯量由0.08 m³/min增至0.94 m³/min,瓦斯抽采效果明显,保障了矿井的安全高效生产。     

坚硬顶板磨砂射流轴向切顶防冲技术研究

为了探索煤矿坚硬顶板处理的新方法,引入坚硬顶板磨砂射流轴向切顶技术,通过开展工业性试验,确定了割缝、压裂的关键技术参数,并进行了防冲工程实践,采用水压仪、钻孔窥视和观测孔出水观测、微震监测、支架压力监测和煤体应力监测等方法进行了效果检验。研究结果表明,割缝参数为：割缝深度200 m,割缝长度300 m,割缝压力40～50 MPa;压裂参数为：压裂压力50～55 MPa,压裂时间20～30 min;割缝、压裂后有效促使了顶板岩层裂隙的产生和扩展,破坏了顶板的完整性,压裂半径10～20 m。相较于传统爆破切顶防冲技术,采用磨砂射流轴向切顶和爆破组合处理后,微震事件集中区域由超前工作面80 m转移至130 m,微震能量释放以小能量事件为主;周期来压步距明显降低,采动应力影响范围和应力集中系数明显减小,围岩活动强度和动载效应明显减弱,取得了良好的防冲效果。     

宁东矿区坚硬煤岩体工作面综合卸压技术回顾

宁东矿区坚硬煤岩性质顶板造成工作面基本顶悬空面积增大、支架不接顶倾倒、煤壁受压片帮、巷道收缩变形等一系列动力灾害;综合回顾了宁东矿区坚硬煤岩体顶板综合卸压技术发展现状,以金家渠煤矿综采工作面初采期间强制爆破坚硬顶板、羊场湾煤矿采用煤帮大直径钻孔+煤帮爆破钻孔卸压和顶板深孔预裂、金凤煤矿在运输巷采空区侧采用爆破技术进行定向预裂预留巷道、梅花井煤矿对其回风及运输巷采取水压预裂的方式提前切裂超前段顶板为研究对象,探讨爆破及水力压裂两种方式下的围岩弱化、应力转移、诱导矿压破煤的机理及现场试验过程,分析致裂后的岩层结构形态、矿压分布特点,进而探索出一套适合宁东矿区坚硬煤岩体的卸压技术及施工工艺。     

深部岩巷穿越“煤-石灰岩”岩层钻爆技术研究

结合阳煤五矿皮带运输巷的实际情况,针对遇到的"煤-石灰岩"组合断面巷道,提出新的爆破方案。通过对掏槽形式的数值模拟,分析其爆炸能量的传递,提出了双楔形掏槽;以光面爆破为基础,对巷道不同层位的周边眼及辅助眼进行优化;现场观测方面,采用了爆破振动测试技术和现场直观测量。最终确定了"双楔形掏槽+合理调整周边眼及辅助眼"的爆破方案,炮眼利用率可达90%左右,有效地提高了进尺,保证了岩巷高速高效掘进。     

坚硬顶板条件下煤岩体冲击失稳特征与信息研究

基于坚硬顶板条件下煤岩冲击倾向性的细观特征分析,对坚硬顶板条件下煤岩冲击失稳前后特征与信息进行研究。分析了不同冲击倾向性煤岩体表面细观形貌特征,探讨了煤岩冲击动力失稳发生前后煤岩体内细观结构特征及有机显微组分的变化,深入认识了煤岩冲击动力失稳机理及煤岩体冲击倾向性。     

煤岩体化学加固技术研究

本文介绍了用于防治综采工作面和巷道顶板冒漏及煤壁片帮的煤岩体化学加固技术的施工方法与主要设备，并结合煤炭体化学加固作用分析，重点介绍了几种典型的工程实例。     

煤岩体化学加固技术研究

本文介绍了用于防治综采工作面和巷道顶板冒漏及煤壁片帮的煤岩体化学加固技术的施工方法与主要设备，并结合煤岩体化学加固作用分析，重点介绍了几种典型的工程实例。     

严重突出煤层穿层钻孔“钻冲筛运”一体化瓦斯治理技术研究与应用

鹤煤公司八矿地质构造复杂、断层褶曲发育,尤其井田深部断层多,并且煤层透气性低且松软,打钻塌孔、喷孔严重,瓦斯抽放效果不好,给煤炭开采和瓦斯综合治理带来了困难。针对鹤煤公司八矿穿层钻孔瓦斯治理技术措施进行井下现场探索与研究,通过在3205底抽巷经过多次技术方案论证、实践,摸索出一套钻冲筛运一体化整套技术流程,并分析高压水力冲孔瓦斯涌出特征、有效影响半径。通过采用高压水力冲孔、振动筛选、转载装运,提高了水力冲孔效果和效率,改善了工作环境。     

“钻—抽—注”一体化减尘技术在汾西太岳煤业的研究与应用

针对太岳煤矿在工作面生产过程中瓦斯涌出量大、煤尘较大的现状,提出“钻—抽—注”一体化减尘技术措施及工艺流程,通过对切眼前方钻孔瓦斯流量和瓦斯浓度的研究,确定了钻孔短路的范围,确立了停抽钻孔和注水钻孔的范围。通过现场测定并采取相关措施后,有效降低了回风侧煤尘浓度,减轻了煤尘对工人的危害,保证了安全生产,起到了一孔两用的效果。     

低透气性高瓦斯煤层钻冲一体化卸压抽采技术研究与应用

为了消除低透气性高瓦斯煤层的突出危险性,以安阳矿区龙山煤矿25051下底抽巷为研究背景,对穿层水力钻冲一体化增透技术的施工工艺及增透效果进行了研究。工业性试验表明,钻冲一体化卸压增透作业可提高煤层的瓦斯抽采效果,从而解决低透气性煤层开采过程中的瓦斯问题。     

高突煤层穿层钻孔“钻-冲-割”耦合卸压技术及应用

为提高高突煤层穿层钻孔的瓦斯抽采效果,针对单一水力化卸压增透技术的局限性,结合水力冲孔与水力割缝的技术优势,提出了穿层钻孔钻-冲-割耦合卸压技术,采用数值方法研究了其耦合卸压效应,并在相关矿井进行了现场应用。研究表明:穿层钻孔钻-冲-割耦合卸压后,周围煤体受到强烈扰动,卸压范围增加,塑性区增大,瓦斯流动通道增多;现场试验结果显示,采用该技术措施后,预抽单位长度煤巷瓦斯的穿层钻孔数减少了32.5%、钻孔长度减少了42.9%,煤巷掘进速度提高到100 m/月以上。     

水力冲/压一体化卸压增透机理研究

单一的水力压裂、水力冲孔技术存在有效利用周期短、效率低、影响范围小、容易引起局部应力集中等问题。为此,提出了冲/压一体化卸压增透技术,该技术利用水力冲孔冲出大直径空洞为煤体移动提供膨胀变形空间,同时又利用水力压裂技术迫使煤体运移、破碎煤体,两者的有机结合,相互补充,能够更有效地扰动煤体,降低应力集中,打破瓦斯吸附与解吸的动态平衡,可大幅度提高煤层透气性。     

冲(钻)孔灌注桩缺陷注压浆补强处理技术

结合工程实践，阐述了冲（钻）孔灌注桩桩身缺陷及桩端持力层注压浆补强处理施工技术要点及体会。     

坚硬顶板工作面支架前方切顶卸压技术研究

针对青龙煤矿21606工作面上部坚硬顶板难以垮落造成工作面支架支撑压力过大的问题,运用理论计算、数值模拟、现场实测的手段,分析了工作面切顶前后的覆岩运移特征及切顶后的工作面支架来压情况,开展现场工业试验,验证了支架前方切顶技术卸压效果。结果表明：采用切顶技术能够切断坚硬顶板之间的联系,根据强制放顶断裂力学模型计算出了切顶后的第1层基本顶的初次断裂步距为27.3 m,第2层基本顶的初次断裂步距为50.3 m,相较于未切顶条件下,分别减小了4.3 m、8.3 m;采用数值模拟分析了上覆岩层的运移规律,得出最佳切顶高度为15 m;切顶后工作面支架平均支撑压力由36 MPa减小为26.5 MPa;切顶后工作面基本顶在开采50 m后完全破断;根据来压规律,得出切顶技术实施间距为50 m。支架前方切顶卸压技术对减少工作面的煤壁片帮、增加采空区侧顶板垮落量、降低工作面支架压力等方面都有较好的效果。     

坚硬顶板切顶卸压无煤柱开采技术研究

为解决唐山沟煤矿留煤柱开采存在的巷道掘进率高、煤炭资源浪费严重、留设煤柱造成应力集中存在安全隐患等问题,采用数值模拟和现场试验的方法,对坚硬顶板条件下切顶卸压无煤柱开采技术的切顶高度、切顶角度、爆破钻孔间距等关键参数进行研究。数值模拟结果表明：采用双向聚能爆破技术可以起到顶板卸压作用,而且随着切顶高度的增加,其切顶卸压效果更为明显;切缝存在明显的角度效应,不但能够影响采空区顶板垮落,还能够影响应力增高区分布。现场爆破试验表明,当钻孔间距为600 mm时,爆破孔贯通效果最好,对围岩的破坏最小。采用切顶高度6 m、切顶角度15°、爆破钻孔间距600 mm的技术参数,在唐山沟煤矿8820工作面回风巷进行沿空留巷现场试验取得了良好效果。     

松散煤岩体下掘进支护技术研究

破碎松散煤岩体中掘进,利用打设超前支护和超前固化顶板的方式,能够防止因工作面漏顶带来的支护困难。采用超前支护和顶板固化后,给永久支护赢得支护时间,有利于对顶板的有效控制。     

“压裂-固化-预抽”一体化揭煤技术研究

基于盐井一矿K_4煤层具有的高瓦斯、低透气性、松软破碎、严重突出危险等特性,针对石门揭煤施工时存在揭煤速度慢、穿过煤层时间过长、冒顶严重、煤与瓦斯突出危险性更大等问题,研究采用"压裂-固化-预抽"一体化揭煤新技术,分步有序实施高压水力压裂、石门固化、预抽瓦斯等"三位一体"的综合防突措施,从根本上防止煤与瓦斯突出事故发生,有效缩短石门揭煤周期,提高石门揭煤效率,真正意义上实现了快速安全揭开石门,从而形成一套安全、高效、实用性强的石门揭煤技术。