“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。     

高瓦斯综放面预先爆破弱化坚硬顶煤试验

为了提高综放开采的资源回收率,大佛寺煤矿40301综放工作面进行了顶煤预先爆破弱化试验.基于该矿瓦斯富聚区坚硬特厚煤层特殊条件,在分析综放工作面坚硬顶煤预先爆破的弱化作用机理基础上,研究了高瓦斯综放面坚硬顶煤预先爆破弱化工艺巷的布置方式和爆破工艺参数,提出了现场试验方案.试验研究表明,工作面倾斜方向工艺巷通风状况良好,顶煤发生破坏和破断位置前移,顶煤垮落角有明显增加,顶煤垮落块度明显减小,放煤速度加快,工作面矿压显现有所减缓,同时煤层中的瓦斯也能提前得到一定释放.工艺巷沿倾斜布置的顶煤预先爆破弱化方式是提高高瓦斯坚硬特厚煤层综放工作面回采率的有效方法.     

深孔预裂爆破技术在综放工作面的应用

通过采用深孔预裂爆破技术,提高了工作面单产和回采率,解决了巨厚煤层综放工作面因为煤质硬及夹矸导致顶煤难放回采率低的问题,为工作面高产、高效创造了良好条件。     

特厚煤层综放工作面水压致裂技术研究

顶煤冒放性是决定特厚煤层综放工作面煤炭资源回收率和安全生产的关键因素,水压致裂则是提高顶煤冒放性的有效技术之一。以小庄煤矿40309工作面为研究对象,采用理论分析、理论计算,结合现场监测（钻孔窥视、微震和矿压监测）和现场调研,对特厚煤层综放工作面水压致裂技术的应用开展研究。研究结果表明：（1）顶煤大厚度夹矸和裂隙发育程度低导致工作面回采率低和端头长时间悬顶。（2）水压致裂能有效扩张煤（岩）体原生裂隙,破坏煤（岩）体结构;水压致裂提高了顶煤覆岩压力2.5%～6%,增加顶煤破碎程度;微震事件总能量和频次增加1.98倍和1.70倍。（3）采取水压致裂措施后,工作面端头悬顶时间缩短53.3%,工作面回采率增加1.9%。     

大柳塔矿活鸡兔井12煤下分层放顶煤工作面放煤效果研究

为了解决活鸡兔井复合区特厚硬煤上分层综采、下分层综放工作面在回采过程中存在工作面机尾段放煤效果差、采空区遗煤多的问题,根据复合区开采煤层的地质条件,对影响放顶煤工作面冒放性的主要因素进行分析,对工作面机尾段顶煤分别采取高压水力预裂、高压气体深孔预裂进行预先弱化的技术。通过在12下206综放工作面实施表明：高压水力预裂技术,预裂之后放煤效果有所提升,但效果不佳,顶煤回收率只有50%～70%左右。高压气体深孔预裂新技术可对顶煤实施预裂弱化,产生大量裂隙,增强顶煤的冒放性,顶煤回收率可达到85%左右,同时也可以释放上覆煤岩应力,防止回采过程中机尾段顶板突然垮落造成支架压死。固体产气预裂技术的应用,可以预先弱化坚硬顶煤,增强顶煤的冒放性,降低块煤率,提高采出率,同时减弱周期来压的显现强度,为放顶煤的安全生产提供有效的保障。     

煤层水力致裂对岩移的影响规律研究及应用

采用物理模拟试验研究煤层水力致裂对顶板破裂失稳的影响,物理模拟试验表明:煤层水力致裂后,直接顶台阶悬露的长度短于未煤层水力致裂时,压裂后直接顶较为破碎,没有强烈的顶板来压;压裂后,提前了老顶周期性破断失稳,缩短了老顶破断步距,弱化了坚硬顶板以缓解冲击矿压。在大阳煤矿进行了现场压裂试验,现场试验结果表明:压裂后顶板来压步距减少23.24%,改善了顶煤冒放性,减少了顶煤由于破碎不充分放煤形成拱结构,提高了工作面采出率,对煤层水力致裂弱化顶煤(板)具有重要的参考价值。     

特厚坚硬煤层深浅交替钻孔水力压裂弱化顶煤技术研究

为有效解决特厚煤层大采高放顶煤开采设计时，因顶煤坚硬并且工作面上方为采空区，导致矿压显现较小，放煤过程中煤块较大、冒放性差、回采率低等技术难题，在特厚坚硬煤层中采用深浅交替钻孔水力压裂弱化顶煤技术，并在金山煤业13101工作面进行工业性试验，通过FLAC^3D数值模拟以及现场监测等多种手段对水力压裂效果进行综合分析。结果表明：在特厚坚硬煤层中采用深浅交替钻孔水力压裂技术，钻孔孔壁四周出现大量微小裂缝以及多条贯穿大裂缝，可有效破坏坚硬顶煤层的完整性，使顶煤能够充分垮落和回收，并且缩短周期来压步距，减小压裂范围支架工作阻力，压裂后顶煤煤块大块最大粒度从800 mm左右下降到300 mm以下，放顶煤回采率提高11.3%,实现了工作面安全高效生产和资源的充分回收。水力压裂弱化特厚坚硬顶煤技术为相似工程设计提供了技术途径和方向。     

浅谈综放工作面回采技术与应用

介绍了综放工作面适用范围,浅谈了综放采煤法顶煤活动规律、放煤工艺和提高综放回采率的方法。     

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。     

综放开采工艺参数与顶煤回收率的试验研究

为了研究综放开采工艺参数与顶煤回收率的关系,以公务素煤矿1604综放工作面为背景,进行了顶煤回收率的相似模拟试验研究.研究结果表明:该综放工作面顶煤采放比在1:2.5左右、放煤高度在6 m左右、放煤工艺采用一采一放时,顶煤回收率最好.将该工艺参数应用于工作面后顶煤混矸率有所降低,顶煤回收率有了较大幅度的提高.     

厚煤层不规则综放工作面开采技术与应用

在分析综采放顶煤开采煤炭资源损失主要原因的基础上,沿断层走向设计布置了不规则综采放顶煤工作面,创新了不规则综采放顶煤工作面开采添、撤综采支架和前、后部运输机溜槽的安全技术工艺,保证了不规则综采放顶煤工作面的正常生产,减少了大量三角煤的损失,提高了煤炭回采率,实现了安全高效生产。     

提高综放工作面端头煤层放出率的试验

为了提高综放工作面端头顶煤的放出率,进行了软厚直接顶(顶煤)条件下综放工作面端头区放煤的现场试验。实测研究了综放面端头区放煤条件下的矿压显现特征,优化了端头区放煤参数,并对放煤效果进行了实测分析。试验结果表明,软厚直接顶及顶煤具有较好的随动性和充填程度,利于端头放煤的安全高效实施。综放面端头区顶板压力很小,是工作面中部的6.54%。由于端头放煤后端头区顶板活动加剧,顶板压力增大了26.64%。综放面端头区放煤的顶板控制关键是"护"和"稳",改善端头支护系统的稳定性是端头区安全放煤的保障。根据综放面端头顶板的稳定性程度,合理确定了端头区的可放煤区域和双轮或三轮顺序不等量控制放煤工艺。     

基于PFC2D对煤柱工作面综放工艺优化分析

以王庄煤矿43M1煤柱工作面为例,通过采用PFC2D颗粒元程序对煤柱工作面开采时顶煤放出率进行模拟分析,进而优化综放工艺参数.得出双轮顺序顶煤放出率为84.6%;单轮顺序顶煤放出率为82.8%;单轮间隔顶煤放出率为79.5%,故选用双轮顺序放顶煤.放煤步距为0.8 m时,顶煤放出率85.22%;放煤步距为1.6 m时,顶煤放出率81.31%;放煤步距为2.4 m时,顶煤放出率74.47%,故选用一刀一放的放煤方式.经井下现场数据记录分析后,综放工作面的开采工艺采用单向割煤端部斜切进刀的方式将更利于生产.     

"两硬"浅埋深厚煤层顶煤顶板运移规律研究

为在浅埋深“两硬”条件下的特厚煤层实施综放开采技术,对坚硬顶煤顶板的破断、运移规律进行了现场观测和分析研究．通过理论分析,建立了顶板断裂的力学模型．利用深基点观测方法,在安家岭井工矿4101综放工作面设置矿压观测站,对工作面顶煤顶板的不同层位进行深基点观测,获得了顶煤顶板随工作面推进垮落和运移情况的数据,分析总结了该工作面顶煤顶板的活动运移规律．观测结果表明：4101工作面顶煤随工作面的推进随采随冒,顶煤顶板运移起始点距煤壁较近,顶煤距煤壁前方15m左右开始移动,顶板岩层移动距离约距煤壁前方10m,顶板运移滞后于顶煤的运移,且顶煤冒落时位移量不大．4101工作面顶煤可随采随冒,顶板能够及时垮落,不需对顶煤顶板采取人工处理措施．     

浅埋坚硬厚煤层预采顶分层综放技术研究

为有效解决神东矿区浅埋特厚坚硬煤层开采技术难题,以神东活鸡兔矿井1-2煤层为研究对象,针对浅埋坚硬特厚煤层试验采用上层综采下层综放开采技术,通过数值模拟、相似材料模拟以及理论分析等综合研究方法系统分析了上分层综采对下分层顶煤冒放性影响规律,提出了下分层综放工作面"上压下顶"有利于顶煤回收的"采大放小、高阻支架上下扰动"措施。通过试验应用与现场观测,结果表明:顶煤冒放性得到有效改善,支架后方顶煤充分破碎,工作面资源采出率达到87%,且下分层综放工作面压力显现缓和。     

特厚煤层大采高综放开采工作面的安全保障技术

通过对特厚煤层大采高综放面瓦斯分布、涌出规律及"三带"的研究,提出大采高综放面瓦斯等灾害治理新技术,为大采高综放面开采提供安全保障,改善作业环境,为实现大采高综放面安全、高产、高效提供技术支撑。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

大采高综放割煤高度合理确定及放煤工艺研究

为提高塔山矿石炭系特厚煤层顶煤采出率,运用数值分析、相似模拟分析、实测统计分析以及工业性试验等方法,研究了大采高综放开采工艺中最为关键的机采高度及放煤工艺问题。研究及实践结果表明,在塔山矿8105工作面的地质开采条件下,合理机采高度为4.0～4.3 m,合理放煤步距为一刀一放0.8 m,合理放煤方式为多轮间隔顺序多口放煤。     

斜沟煤矿提升顶煤回收率技术实践

面对日趋减少的煤炭资源,只有精采、细采,才能实现煤炭资源的最大产出率,而提升顶煤回采率就是最有效的措施。在斜沟煤矿23110综放工作面顶煤回采工程实践中,笔者科学合理地制定了提升顶煤回收率的措施:通过分析矿井实际生产条件,明确顶煤回采率的科学计算方式,从细化探煤工作、调整放顶煤工艺、部分端头过渡支架顶煤回收等方面入手,将斜沟煤矿23110综放工作面顶煤回收率提高到约86%,对类似条件的煤矿有一定的参考价值。