突出煤层巷道掘进隐伏构造微震超前探测技术应用研究

介绍在突出煤层巷道掘进过程中,通过布置传感器实时采集微地震信号,利用微震监测技术超前探明了掘进巷道采动影响区顶底板的隐伏断层(构造)空间状态及其影响范围,从而实现对地质异常区域进行及时微震预警,通过采取科学合理的针对性安全技术措施,保证突出煤层巷道掘进施工安全。     

改变沿煤层掘进巷道的布置增强矿井自身防治瓦斯灾害能力

通过对瓦窑坪煤矿下水平掘进工作面瓦斯涌出量的解析，指出了传统的沿煤层掘进巷道的方法在防治瓦斯灾害方面存在的弊端。提出，采用巷道沿煤层底板掘进的方法以控制瓦斯涌出量，并对其可行性进行了研究。结果表明，这种方法能增强矿井自身防治瓦斯灾害能力，是一条既合理又经济的有效途径。     

煤层静压注水技术在三软煤层掘进巷道防止片帮、冒顶的研究与应用

介绍了三软煤层巷道掘进片帮的主要原因、静压注水技术原理以及在防止煤巷片帮冒顶方面的作用及静压注水工艺及其技术参数的确定,结合工程实例介绍了注水后的围岩变形监测及取得的经济和社会效益.     

煤层静压注水技术在三软煤层掘进巷道防止片帮、冒顶的研究与应用

介绍了三软煤层巷道掘进片帮的主要原因、静压注水技术原理以及在防止煤巷片帮冒顶方面的作用及静压注水工艺及其技术参数的确定,结合工程实例介绍了注水后的围岩变形监测及取得的经济和社会效益.     

突出煤层深孔水力致裂驱赶与浅孔抽采消突研究

通过三角形布置水力致裂钻孔、互为卸压孔和观测孔、深封孔短封孔长度等保障了突出煤层掘进头超前深孔水力致裂驱赶的安全性.采用现场试验观测了水力致裂的裂缝扩展与瓦斯驱赶范围,分析了水力致裂前后突出危险性指标、打钻难易程度、迎头瓦斯体积分数、瓦斯抽采效果和消突效果的变化.在水力致裂导致的孔隙水压力和瓦斯驱赶作用下,水力致裂结束后立即钻区域抽采孔较困难;4h后打钻就非常容易,很少出现吸钻、喷孔、煤炮声等现象.薛湖矿4条煤巷掘进的实践表明该技术区域消除了突出危险性.突出煤层掘进节省了10个区域孔的工程量和施工时间,区域消突瓦斯抽采时间减少8.3h以上.     

掘进面沿顶钻进消突力学模型及配套钻具研究

对于掘进具有突出危险性的高应力易塌孔煤层,面临着掘进工作面消突困难问题.为解决煤巷掘进工作面快速掘进这项技术难题,提出沿顶钻进区域性消突方法,通过建立沿顶钻进力学模型,从力学的角度分析沿顶钻进施工后,掘进工作面煤孔解放层周围应力变化情况,验证该方法的可行性;研制高强度、高韧性钻具,完成配套的沿顶钻进工艺装备,为现场工业性试验提供完备的技术和装备支持.研究结果表明,沿顶钻进能够有效避免塌孔,有利于煤体应力释放,是解决掘进工作面难以施工钻孔、快速消突的有效技术手段.     

突出矿井煤层群开采首采保护层区域消突技术实践

以突出矿井谢桥煤矿为例,介绍了煤层群开采首采保护层卸压瓦斯抽采工程设计和被保护煤层卸压瓦斯抽采效果.实践表明,谢桥矿1242(1)保护层开采实践证明,在11-2煤层有效保护范围内的13-1煤层,可充分消除其突出危险性,并有利于被保护层瓦斯治理;经保护层开采后,不仅能最大程度消除高瓦斯突出危险煤层的瓦斯事故隐患,而且极大地提高了巷道掘进速度,从而缓解了工作面接替的紧张局面,有效提高了生产效率.保护层开采区域消突技术是防治煤与瓦斯突出最经济、有效的技术措施.     

九里山矿突出煤层巷道掘进防突技术

突出煤层煤巷掘进防突直接关系到煤矿的安全生产和采掘接替.在长期的生产实践中,煤矿科研工作者进行了深入地研究,试验了不同的防突技术措施和工艺,并在不同时期取得了较好的效果.通过焦作矿区九里山矿15011工作面巷道掘进期间的瓦斯防治技术实践,阐述了煤巷掘进防突技术在焦作矿区的应用与发展,并对焦作矿区的煤巷掘进防突技术进行浅要的分析与展望.     

九里山矿突出煤层巷道掘进防突技术

突出煤层煤巷掘进防突直接关系到煤矿的安全生产和采掘接替．在长期的生产实践中，煤矿科研工作者进行了深入地研究，试验了不同的防突技术措施和工艺。并在不同时期取得了较好的效果．通过焦作矿区九里山矿15011工作面巷道掘进期间的瓦斯防治技术实践，阐述了煤巷掘进防突技术在焦作矿区的应用与发展，并对焦作矿区的煤巷掘进防突技术进行浅要的分析与展望．     

煤层注水防突最优润湿时间试验研究

煤层注水就是通过钻孔将压力水注入煤体,使煤、瓦斯和水之间产生复杂的三相耦合作用,以降低煤炭开采时煤尘生成量并防止煤与瓦斯突出.煤矿采用煤层注水防突措施后,何时进行采掘作业,长期以来缺少可靠的判断方法.针对此问题,在实验室通过测定煤层注水后不同润湿时间下预先吸附瓦斯煤样的解吸速度,根据煤、水充分润湿后水与煤体中孔隙的毛细作用和抑制瓦斯解吸效应最强原理,以第一分钟瓦斯解吸速度V1及解吸速度衰减系数k t作为研究指标,在特定试验条件下,计算得到超化、古汉山和寺河等煤矿煤样的最优润湿时间,分别为6.44,7.00,10.41 h.最后,结合各煤样的注水相关参数,论证证明最优润湿时间确定方法是可行的,该方法对煤层注水防突技术参数优化具有重要的指导意义.     

Rockburst mechanism in soft coal seam within deep coal mines

A number of rockburst accidents occurring in soft coal seams have shown that the rockburst mechanism involved in soft coal seams is significantly different from that involved in hard coal seams. Therefore, the method used to evaluate rockburst in hard coal seams is not applicable to soft coal seams. This paper established an energy integral model for the rockburst-inducing area and a friction work calculation model for the plastic area. If the remaining energy after the coal seam is broken in the rockburstinducing area is greater than the friction work required for the coal to burst out, then a rockburst accident will occur. Mechanisms of ‘‘quaking without bursting" and ‘‘quaking and bursting" are clarified for soft coal seams and corresponding control measures are proposed as the optimization of roadway layouts and use of ‘‘three strong systems"(strong de-stressing, strong supporting, and strong monitoring).     

煤层裂隙探测的地震波形分类技术研究

研究了煤层裂隙探测的地震波形分类技术原理,即根据地震资料,在一定时窗范围内统计地震波的几何形状、频率、能量变化快慢及各种地震属性,从而在剖面上和平面上划分各种地震属性特征总和相近的区域,通过钻孔和已知裂隙资料的标定,探测煤层裂隙.利用地震波形分类技术对淮南潘三矿煤层裂隙的探测结果表明,这种方法行之有效,可以为矿井瓦斯危险性预测提供科学依据.     

松软煤体中锚杆支护锚固体形成机理分析

通过对松软煤体锚杆支护稳定性影响因素分析,利用数值模拟方法研究了松软煤体中锚杆作用机理,进而分析了松软煤体中锚固体形成条件.结果表明,高预紧力锚杆支护作用下,树脂端锚体与松软煤体间的错动、滑移及在应力重新分布过程的锚杆滑脱与护表构件失效是松软煤体中锚杆支护失效的主要原因;松软煤体进行单根预紧力锚杆锚固后,锚杆轴向应力、附加应力场及位移场随预紧力提高而增大,但附加应力场(锚固体)成型范围受预紧力限制,即随着预紧力(40 kN→60 kN→80 kN)增加,自由段两端附加应力场(锚固体)会出现"一定程度叠加→较大叠加范围→不能相互叠加"的过程,整体锚杆自由段轴向应力分布均匀;多根预紧力锚杆支护产生的附加应力场相互叠加形成锚固体,松软煤体强度特征是形成锚固体的首要条件,可控条件为松软煤体强度与锚杆(较小)预紧力的匹配、增加锚杆长度与支护密度.     

软煤层巷道支护数值模拟研究

针对新义煤矿11011工作面回采巷道煤层松软、围岩变形大、现有微拱工字钢支护难以满足生产安全需要的问题,利用FLAC数值模拟软件分别对微拱工字钢和外扎腿U型钢支护下的巷道位移矢量特征、应力特征及塑性区范围进行了分析．结果表明,外扎腿u型钢支护,能有效地改善围岩的应力状态和控制围岩的变形量,适合该矿软煤层特征;通过对12011皮带运输巷进行的工业性试验的实测变形数据分析表明,外扎腿u型钢支护,降低了顶板与两帮收敛速度与位移,提高了软岩巷道围岩强度和自承能力,维护了巷道围岩的稳定性,支护效果良好,能满足新义煤矿安全生产的要求,可为类似条件下的巷道支护提供参考．     

“三软”煤层回采巷道钻孔卸压参数研究

回采巷道围岩控制一直是"三软"煤层开采高产高效的制约因素之一.根据永华一矿的地质条件,针对传统支护方式无法解决"三软"煤层回采巷道支护的难题,采用理论分析、现场试验的方法,提出了钻孔卸压与U型钢支架耦合支护技术.即通过在巷道U型钢支架之间打卸压钻孔,为巷道围岩变形留设变形空间,降低围岩应力,达到巷道稳定的目的.试验表明,U型钢支架耦合支护和钻孔卸压能够有效地控制巷道围岩变形,支护效果良好,为"三软"煤层回采巷道围岩控制提供了实践和理论依据.     

三软不稳定厚煤层瓦斯突出区域预测方法与应用

针对三软不稳定厚煤层建立适用的瓦斯突出区域预测方法在实践中具有重要的意义,通过对矿井瓦斯地质特征和瓦斯赋存规律的研究,采用单项指标法、综合指标法、瓦斯地质统计法以及瓦斯地质法4种方法相结合,对矿井煤与瓦斯突出进行了综合区域预测,最终建立了以瓦斯含量为主要指标的煤与瓦斯突出区域预测瓦斯地质方法,并将井田划分为突出危险区、威胁区和非突出区.     

软煤应变强度硬化冲击灾变

煤与瓦斯突出软煤层不具冲击倾向性,但在深部开采中却发生了软煤层冲击灾变动力现象.为探索软煤冲击灾变的成因,通过文献研究和工程案例实证分析,证明了软煤层冲击灾变现象的客观存在;通过煤样无侧限单轴压缩试验和冲击倾向性测定,得知试验煤样无冲击倾向性,极限载荷后单调应变强度软化;模拟工程背景现场与掘进工作面和采煤工作面中部相同的边界约束和加载条件,开展单自由度边界承压试验,考察灾变全程应力、应变、声发射特征,研究软煤冲击灾变机理.结果表明:单自由度边界条件下加载,3个煤样均出现应变强度软化-硬化-灾变过程,甚至反复软化-硬化;经应变强度硬化,灾变前煤样抗压强度均超过冲击倾向性的阈值条件;定义了应变强度软化、应变强度硬化系数,灾变前应变强度硬化系数分别为1. 26,1. 53,2. 25,应变强度硬化程度比较显著;软煤在单自由度约束条件下承压,应变硬化达到煤样冲击破坏强度条件时,可发生类似硬煤的冲击灾变,合理解释了现场软煤层冲击灾变的成因.深部高应力条件下,煤与瓦斯突出软煤掘进和开采,要对应变强度硬化导致煤层冲击灾变引起重视;工程上,这种冲击灾变的强度一般不高,但其可诱导煤与瓦斯突出或瓦斯异常涌出,危害性很高.     

松软煤层穿层钻孔水力压裂实验研究

分析了煤层水力压裂增透的原理,设计了两个穿层钻孔(一个压裂对象为构造软煤,另外一个为软煤的坚硬顶板)的压裂方案,在淮北矿业(集团)有限责任公司临焕煤矿进行了现场试验,采用压裂后钻孔瓦斯抽采浓度与流量等指标考察压裂效果.试验表明,水力压裂对松软煤层效果甚微.针对这一问题,提出了对松软煤层的坚硬顶板进行压裂以达到对该煤层卸压增透的目的,现场结果表明松软煤层顶板压裂能大幅增加松软煤层的渗透率,增强瓦斯抽放的效果.     

Top coal caving mining technique in thick coal seam beneath the earth dam

It is important to study the mining technology under structures for raising the coal resources recovery ratio. Based on the geological and mining conditions, the top coal caving harmonic mining technique in thick coal seam beneath the earth dam was put forward and studied. The 5 factors such as the panel mining direction, panel size, panel location, panel mining sequence and panel advance velocity were taken into account in this technique. The dam movement and deformation were predicted after the thick coal seam mining and the effects of mining on the dam were studied. By setting up the surveying stations on the dam, the movement and deformation of the dam were observed during mining. By taking some protective measures on the dam, the top coal caving mining technique in thick coal seam beneath the earth dam was carried out successfully. The study demonstrates that harmonic mining in thick coal seam is feasible under the dam. The safety of the earth dam after mining was ensured and the coal resources recovery ratio was improved.     

坚硬顶板松软薄煤层刨煤机开采可刨性研究

依据目前国内外刨煤机开采实践,提出了煤层可刨性综合指标计算方法,将薄煤层可刨性划分为5类,即极易刨、易刨、一般、难刨和极难刨．根据曹窑煤矿坚硬顶板松软薄煤层地质条件和矿压显现规律,计算出薄煤层可刨性综合指标值,表明该薄煤层的可刨性属于一般类型．最后优化出了薄煤层刨煤机开采设备配套方案,为曹窑煤矿进行刨煤机开采提供了理论基础．