特厚煤层大采高综采综放适应性评价和技术原理

针对厚煤层综采(放)开采过程中遇到的技术难题,提出了大采高综采(放)开采面临的3个科学问题,建立了基于技术经济分析的厚煤层开采方法适应性评价指标体系与评价模型。基于液压支架与围岩的强度耦合、刚度耦合、稳定性耦合原理,建立了液压支架与围岩的耦合动力学模型及煤壁片帮的“拉裂-滑移”力学模型,提出了大采高综采(放)液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制法。基于大采高综放工作面顶煤冒放性与煤壁稳定性控制的矛盾,提出了增大液压支架的初撑力及优化液压支架架型结构等方法缓解2者之间的矛盾。通过开发厚煤层大采高综采(放)关键技术与装备,实现了厚煤层的安全、高效、高回采率开采。     

厚煤层大采高全厚开采工艺研究与应用

为解决厚煤层开采过程中资源浪费难题,实现安全高效生产,采用国产设备进行了厚煤层大采高全厚开采工艺研究与应用.在分析目前应用于厚煤层开采的几种采煤法的优缺点及适用条件基础上,确定了厚煤层大采高一次全厚综采的采煤方法;首次应用模糊综合评价模型和层次分析法对厚煤层大采高综采工作面进行了模糊综合评价.研究确定了厚煤层大采高工作面采用双向割煤、端部斜切进刀的工艺方式.分析大采高工作面初次来压、周期来压步距及对应矿压显现特点,为采用国产大采高工作面液压支架及其配套设备提供了可行性依据.实现工作面平均日产达6 300 t,最高日产过1.1万t,达到了国产厚煤层大采高综采机械在生产实践中实现安全、优质、文明和高效的目标.研究成果可为类似条件下厚煤层开采提供借鉴.     

深部卸压厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律研究

针对深部卸压开采后蹬空条件下厚煤层大采高综采工作面矿压难以控制的难题,根据丁集矿1282(3)工作面复杂的地质条件,通过对该工作面矿压显现特征及液压支架工作阻力现场观测研究,获得了深部卸压厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律,分析了厚煤层大采高综采液压支架的适应性,揭示了深部卸压厚煤层大采高综采工作面的顶板来压特征。     

特厚煤层综放工作面合理采高的确定

针对某煤矿大倾角特厚煤层大采高综放工作面为对象,对特厚煤层综采放顶煤开采条件下,通过数值计算方法,分析了不同割煤高度对工作面煤壁、顶煤的屈服破坏、位移特征、煤壁前方煤体垂直应力分布情况。综合对比了不同采高下的影响效果及顶煤位移情况,从而合理确定采高,达到矿井安全、高产、高效的目的。     

煤矿智能综采工作面安全高效开采适应性评价

为研究煤层赋存情况、地质构造特征、开采技术条件等因素对智能综采工作面的影响程度,掌握不同条件下智能综采工作面安全高效开采的适应程度,对神东煤炭集团多家矿井智能综采工作面开展实地调研,通过现场技术咨询及分析工作面地质条件、开采技术条件、装备水平及智能综采过程中存在的问题,确定煤层稳定性、工作面倾斜长度、断层影响程度是影响智能综采适应性的主控因素。由此归纳出煤矿智能综采适应性评价指标体系,基于模糊综合评价法,通过对评价指标进行量化,采用AHP法确定因素权重,建立了智能综采适应性评价模型,实现了对智能综采工作面开采效能和安全性的智能评价,可为工作面采前地理信息系统提供静态决策支持。     

东曲矿28804工作面高抽巷合理位置研究

针对东曲矿+860水平28804综采工作面瓦斯赋存量大和开采强度大的特点,提出以高抽巷为主的综合瓦斯治理措施,通过理论计算、28202高抽巷现场实践及瓦斯抽采经验,确定了28804综采工作面高抽巷的合理位置,并对比分析了28804工作面回采初期高抽巷瓦斯抽采效果,为今后+860水平高瓦斯综采工作面高抽巷的布置提供依据。     

特厚煤层大采高综放开采机采高度的确定与影响

为了确定大采高综放开采合理的机采高度,基于理论分析与数值模拟计算方法,研究了不同机采高度对支架工作阻力、顶煤冒放规律、煤壁稳定性的影响。研究结果表明：大采高综放开采机采高度的确定应充分考虑采放比、煤壁稳定性、矿压显现、顶煤采出率及设备投资等。支架所需支护强度、顶煤采出率、煤壁片帮程度与机采高度成正相关性,但并不是简单的线性关系。由于受顶煤赋存条件及采出率等因素影响,相同采高大采高综放开采煤壁片帮几率要高于大采高综采。大采高综放开采是煤炭开采技术的新突破,是实现特厚煤层安全高效开采的有效途径。     

同盘区厚煤层大采高开采工艺对比

经过现场实测对厚煤层大采高综采与综放开采两种回采工艺在矿压显现强度、回采进度、经济效益等方面进行了综合对比,分析了大采高综放开采工艺在布尔台煤矿4-2煤层的应用效果。通过对比分析,开采同一盘区条件下的厚煤层,综放开采要在顶板维护效果、经济效益方面明显优于大采高综采。     

我国采煤自动化工作面现状与发展趋势分析

基于我国采煤工作面自动化技术发展现状,探讨了现有的薄及中厚煤层自动化开采模式,分析了其关键技术、存在的问题,研究了在厚煤层大采高综采或巨厚煤层大采高综放工作面实现自动化开采的可行性,认为基于信息技术和高强度开采为主要特征的厚煤层大采高自动化工作面将是我国煤炭工业未来的主要发展方向。     

天裕煤矿厚煤层充填综采工艺研究

为有效开采“三下”呆滞厚煤层,保障安全高效生产,结合天裕煤矿的工程地质构造、煤层赋存条件等,提出采用厚煤层充填综采法。通过充采工作面的合理布置,采用伪斜仰采的方式开采,工作面采用“采二充一”的方式连续作业,利用膏体充填材料进行架后充填,充填体平均强度达7.1MPa,地表下沉量仅为5mm,经济效益显著。     

特厚煤层大采高综放自动化开采技术与装备

针对我国西部矿区坚硬特厚煤层综放自动化开采技术难题,研究了大采高综放工作面液压支架与围岩耦合作用关系,分析了坚硬特厚煤层顶煤冒放结构及液压支架合理工作阻力确定方法,研发了液压支架与围岩智能耦合控制系统及自动化放顶煤控制系统,实现了大采高综放工作面自动化开采。基于坚硬特厚煤层大采高综放液压支架与围岩耦合作用关系,建立了坚硬顶煤冒放的"悬臂梁"模型及顶板岩层结构失稳的"组合悬臂梁"模型,揭示了大采高综放工作面合理机采高度确定方法及合理液压支架工作阻力确定方法。通过分析两柱强力液压支架的承载特性,创新设计了大采高综放液压支架三级高效强扰动放煤机构,研发了综放液压支架智能耦合控制系统,实现了对液压支架姿态与受力状态的实时监测。基于大采高综放工作面分段多窗口多轮放煤工艺的时序控制自动化放煤逻辑关系,研发了自动化放煤控制装置,实现了坚硬特厚煤层大采高综放工作面安全、高效、高回采率自动化开采。     

我国大采高综采技术及围岩控制研究现状

在分析大采高综采技术特点的基础上,指出大采高综采是我国厚煤层实现自动化、信息化、智能化开采的首选采煤方法。分析了国内外大采高综采的发展历程及现状,认为我国少数矿区大采高综采单产水平、工效已经达到世界领先水平,受煤层松软、倾角大、采深大、地质构造发育等复杂地质条件及装备制造水平低的影响,我国大采高综采技术整体水平与国际领先水平相比仍有很大差距。总结了"砌体梁"、"组合悬壁梁-铰接岩梁"、"煤壁压杆模型"等围岩控制理论与技术研究成果,总结得到了我国大采高综采技术的发展特征,采高不断加大,最大采高8.5 m,工作面宽度不断加大,最宽达420 m,松软、大倾角、浅埋、高瓦斯等不同煤层赋存条件下大采高综采工作面已实现安全高效开采。提出了大采高综采技术未来发展方向与需要解决的问题,认为综采压架事故呈上升趋势,在支架围岩关系及合理支架工作阻力确定方法、煤壁片帮机理及控制措施,矿压和微震综合预警等方面仍需开展精细化研究。     

复杂地质条件下大采高综采技术可行性研究

针对阳泉矿区在复杂地质构造条件下,应用大采高综采工艺的可行性缺乏科学严谨论证的问题,以阳煤一矿已回采的8310和8303工作面为背景,通过理论分析、数值模拟和现场实测对大采高条件下围岩灾变机理及特征进行了研究,认为阳泉矿区大采高综采受工作面顶板结构、煤层强度、构造和仰采角度等因素影响较大;然后以待采的81303工作面为例,对其工作面开采技术条件进行了分析,认为81303工作面采用大采高开采合理的采高应控制在5.5 m以下;受工作面煤层强度低、厚度大、倾角大、顶板破碎以及地质构造发育等不利因素影响,81303工作面大采高一次采全高的适应性较差。     

极软双突厚煤层大采高综采孤岛工作面综合防突技术

 本文介绍了神火集团梁北矿在极软双突厚煤层条件下大采高综采一次采全高孤岛工作面的综合防突技术,通过试验模拟和摸索实践,我们找到了梁北矿这种复杂条件下的综合防突措施,实现了高应力孤岛工作面的安全回采,为复杂条件下突出厚煤层矿井安全高效开采和大采高综采一次采全高技术实践提供了可靠的支撑。     

大采高工作面长钻孔高压脉动注水技术研究

大采高综采工作面机械化程度高、开采强度大,在煤层开采过程中片帮垮落较严重,采煤工作面配风量大,风速较高,工作面粉尘扩散严重。为从根本上解决大采高工作面的粉尘,长平煤矿采用了大采高工作面长钻孔高压脉动注水技术。根据井下现场实际条件对高压脉动注水方式进行了试验与研究,最终选择适合长平矿厚煤层大采高工作面的煤层注水方式。     

综采成套技术与装备集成配套设计创新与实践

基于液压支架与围岩的耦合作用原理,分析了综采工作面围岩与液压支架的"能量积聚-耗散-释放-传递-响应"过程,通过对液压支架的内生能量与外生能量进行统一换算,可以得出基于能量原理的综采支架工作阻力计算方法。系统阐述了不同薄煤层开采方法的适用条件及薄煤层自动化集成配套关键技术与装备,分析了中厚煤层年产千万吨综采装备配套模式及关键技术,研究了厚煤层超大采高工作面综采装备关键技术及集成配套设计,论述了特厚煤层大采高综放开采技术的适用条件,分析了不同综放液压支架架型及配套方法,提出了大型矿区综采装备系列型谱及全生命周期管理系统。     

大倾角大采高综采关键技术研究与实践

在分析大倾角厚煤层大采高综采现状的基础上,结合高庄煤矿3上509综采工作面最大倾角28°、大采高开采现状,进行了大倾角大采高综采的工作面设备防倒防滑、端头与超前支护、工作面防治水等方面关键技术的研究,在实际生产中取得了很好的技术经济效果,为类似条件下的开采技术革新提供了参考.     

坚硬顶板大采高工作面压架事故及支架阻力分析

针对大同晋华宫煤矿坚硬顶板大采高综采工作面生产过程中发生压架事故的情况,深入分析压架事故的类型和原因,并基于大采高综采工作面覆岩结构特征,采用理论分析方法,分析得到了坚硬直接顶关键层的悬顶长度的计算方法及其影响因素;对大采高坚硬顶板综采工作面支架工作阻力的确定进行了载荷估算法的修正算法;并根据修正结果及地质条件,计算得到了402盘区工作面支架的合理工作阻力为12 184 kN,支护强度为1.22 MPa,同时确定了合理的支架架型;通过工业性试验,实测分析了所选支架的适应性,结果表明了理论分析计算结果和所选架型的合理性,保障了402盘区大采高综采工作面的安全高效开采。     

大采高开采高位关键层运动致灾机理研究

大采高工作面采场强矿压灾害与上覆高位关键层的赋存状态及破断运动密切相关。研究与实践表明：特厚煤层综放开采或特大采高综采工作面顶板高位关键层横“O-X”破断、竖“O-X”破断以及悬而未断都将显著影响采场矿压,导致工作面易出现强矿压灾害或冲击地压灾害等动力现象。结合部分工程案例,阐述了大采高开采高位关键层在不同破断形式或悬而未断条件下的致灾机制,并提出了高位关键层致灾防控技术,为西部类似大采高开采条件下的工作面安全高效开采提供借鉴。     

纳林庙煤矿二号井6-2#煤层合理采煤方法研究

针对6-2#煤层的赋存条件,结合国内外厚煤层开采技术发展现状,通过顶煤的冒放性分析、综放开采专家系统评价和类似条件开采对比,分别对分层开采、综放及大采高整层开采的适应性进行了分析比较,研究认为采用大采高综采更有利于矿井高产高效,实现一井一面、年产3.0M t的生产目标。