掘进工作面综掘机拐弯施工技术研究与应用

为了优化和改进煤矿开掘工作面综掘施工工艺,降低工人劳动强度,提高安全作业效率,以李雅庄煤矿3条不同巷道为研究对象,从巷道拐弯角度设计、使用综掘机尺寸、拐弯半径选择、运输出渣系统等因素,分析了不同巷道拐弯采用的综掘机拐弯施工工艺,有效指导了巷道综掘机拐弯期间的安全高效掘进。     

煤巷异常区域快速掘进围岩关键部位确定及控制

为了解决刘庄煤矿150802胶带顺槽快速掘进过程中巷道帮角局部变形严重的问题,通过FLAC3D数值模拟软件确定了巷道异常区域的关键部位.结果表明:巷道在帮角处产生较大剪切应力集中区域,高帮角的剪切应力集中值大于低帮角,巷道顶板的位移变形量大于两帮,通过数值模拟确定巷道支护的第一关键部位是巷道顶板的两个肩窝,其次是顶板,...     

蠕变破坏影响下残采煤柱宽度数值研究

为确定掘进巷道过残采区域时煤柱的合理宽度,采用理论计算及数值模拟,对不同宽度残采煤柱稳定性、应力分布及其内部巷道受蠕变影响后的变形破坏特征进行了分析,研究表明:当煤柱宽度为15 m时,微破裂隙贯通煤柱,确定煤柱临界尺寸为15m;残采煤柱经过二次蠕变破坏,巷道位移曲线可分为Ⅰ蠕变递增区、Ⅱ蠕变衰减区、Ⅲ稳定蠕变区共三个阶段,相应的巷帮应力曲线类型可分为马鞍型、几字型和孤峰型。     

基于弹性理论的煤帮极限平衡区宽度确定方法探讨

回采巷道开挖后,其围岩应力重新分布,两侧煤体在上方集中应力的作用下产生变形后形成极限平衡区,其理论宽度是合理确定巷道煤帮支护方案及其参数的重要依据,目前,计算煤帮极限平衡区的主要方法有:利用松散介质平衡理论建立煤帮应力平衡微分方程来求解极限平衡区宽度;或考虑工程扰动程度和煤体地质强度,运用非线性摩尔-库伦准则建立极限平衡区宽度方程。本文在总结现有研究成果的基础上,建立了回采巷道煤帮在高支承压力作用下体的力学计算模型,运用弹性力学理论分析了帮部任一点煤体的应力应变分量。基于弹塑性界面煤体在峰值支承压力发生片帮的柱条模型,确定该界面上发生最大水平拉应变的单元煤体位于距离底板0.65倍巷道高度处,进而提出了该单元煤体极限拉应变与煤帮极限平衡区及其破裂区宽度的理论计算公式。分析表明,煤帮极限平衡区宽度不仅取决于煤体的极限拉应变、泊松比及弹性模量,而且与原岩应力大小及巷道开挖后发生重分布的最大支承压力及煤帮弹性区宽度密切相关。具体表现为煤帮极限平衡区宽度随巷道埋深增大而不断增加,但随煤体弹性模量及其极限拉应变的增加却快速减小。在此基础上,利用所提出的理论公式计算了百良矿14501工作面运输巷350～400 m区段的煤帮极限平衡区和破裂区宽度,进而优化了巷道帮部锚杆支护参数,取得了良好的支护效果。结果表明,上述研究成果能够较好地进行深埋煤层巷道煤帮极限平衡区的预测分析。     

巨高巷道巷帮稳定机理及支护技术

以山西某矿5203轨道巷的巨高巷道为研究对象,采用对比分析方法,描述了巨高巷道巷帮水平位移和下沉特征及塑性区的分布特征。通过分析巷帮片帮力学模型、巷帮锚固墙的对深部围岩约束原理、巨高巷道金属支架腿部易产生压杆失稳等,最终采用高强锚杆、带、网、索支护方式加固巷帮并确定了合理支护参数。实践结果表明,巨高巷道巷帮稳定原理适用于巨高巷道巷帮支护。     

利用CAD模拟法确定综掘巷道直角拐弯抹角尺寸

为了减小煤矿井下巷道交叉点处控顶面积,确定不同型号的综掘机在不同宽度的巷道内拐弯抹角尺寸,为顶板管理提供依据。使用CAD绘图软件模拟各种型号机组对应不同宽度巷道拐弯抹角尺寸,探索其中的规律,形成作业标准指导现场施工。项目的实施为现场管理提供了依据,给机组司机拐弯作业拟定了施工标准,避免了抹角过大导致的控顸面积增大、支护材料浪费和抹角不够大造成的无法正常掘进、窝工现象。     

综采工作面动压巷道煤柱宽度优化及支护方法研究

针对李家楼煤业1206综采工作面动压巷道煤柱尺寸留设大及巷道变形严重问题,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法,研究了1206工作面动压巷道煤柱宽度优化及支护方法,确定煤柱宽度为10 m,并提出动压巷道顶板采用“锚杆+金属网+W钢带+锚索”联合支护,两帮采用“锚杆+金属网+钢筋梯子梁+煤柱帮锚索”联合支护方法。现场实践表明,巷道稳定性较好,实现了工作面安全高效开采,且多回收15 m区段护巷煤柱。     

炮掘圆弧巷道程序化施工工艺

文章重点阐述了巷道拐弯掘进的程序化施工工艺,提出了精确计算半径、弧长、方向线等有关主要参数控制巷道拐弯技术,为巷道拐弯掘进的现场施工提供理论技术指导。     

煤矿综掘巷道拐弯连续施工技术

煤矿巷道在综掘机掘进过程中，有时需要连续拐多个弯，而且拐弯距离、角度大小不同，这给综掘巷道连续施工带来很大困难。通过探究，将一个大角度拐弯巷道分解成若干个小角度拐弯巷道，从而实现综掘巷道连续拐弯施工的目的。     

基于OpenGL的矿山巷道建模算法应用研究

分析了在应用OpenGL对矿山拐弯巷道三维建模时遇到的问题,拐弯巷道曲面上点的空间分布规律,提出了一个简单的实现拐弯巷道的三维模拟算法,从而能够方便快捷的建立起矿山巷道三维模型。     

巷道结构对突出流体冲击特性的影响性试验研究

突出流体的动力冲击效应是煤与瓦斯突出灾害的主要致灾因素之一。为进一步认识该过程中煤-瓦斯两相流的冲击动力致灾机制，开展不同巷道布置形式下的突出物理模拟试验，分析突出过程中冲击力时空演化特征、冲击力特征参数及其致灾毁伤等级分布。研究结果表明：在直巷中，气流及稀疏两相流阶段冲击力的演化趋势随距突出源区距离的增加而愈发复杂；冲击力随着固-气比的增大而增大，峰值冲击力在稠密两相流阶段；冲击力衰减过程中存在起伏现象，表明突出能量的释放是阶段完成的；尾部结构对直线段的冲击力有巨大的影响，表现为直角L型>T型>圆弧L型；随时间的推移，直巷道中部逐渐发展成为严重灾害区，巷道致灾范围逐渐扩大，且主要向突出源区方向扩展；在拐弯巷道中，冲击力演化受气相的影响远大于固相；拐弯巷道内有灾害集中区的存在；冲击力在巷道内呈现出齿状的分布，尤其在拐弯巷道中呈现强-弱相间的分布特征；直角L型的动力致灾力度和致灾面积都大于圆弧L和T型；重灾区主要分布在直巷道中前部和拐弯巷道，同时，在直巷道尾部和拐弯巷道部分地域有安全区的存在；直角拐弯结构和平角分岔结构都存在能量集中释放从而导致冲击动力致灾增强的机制；弧形结构...     

高瓦斯综放工作面区段煤柱合理尺寸确定

为确定区段煤柱的合理尺寸,从保持煤柱稳定性所需宽度条件入手,建立煤柱两侧塑性破坏区理论计算公式。结合现场实测数据,提出留设煤柱宽度27、30、33 m 3种方案;利用FLAC^3D数值软件分析了下区段工作面回采时煤柱及巷道的应力场及塑性变形特征。研究结果表明,当区段煤柱宽度为27 m时,煤柱两侧应力集中现象明显,塑性破坏深度包络帮锚杆全长且巷道边缘处于应力增高区,不利于巷道稳定;当煤柱宽度达到30、33 m时,巷道围岩情况明显改善。综合考虑3个“有利于”原则,确定常村矿2207工作面区段煤柱合理宽度为30 m。     

基于地质雷达探测的遗煤空区位置研究

针对于历史遗留问题造成的遗煤区空区位置难以确定的问题,以下沟煤矿ZF204工作面为背景,采用地质雷达探测、钻探、钻孔窥视相结合的方法,确定了遗煤空区及裂隙发育区、含水区的位置。地质雷达探测结果表明：巷道左帮0～10 m、迎头0～7 m、右帮0～15 m范围电磁波波形结构规则无杂乱现象,介质结构完整性较好,无明显的松散及富水异常,为稳定煤层区域;巷道左帮10～16 m范围处线扫描图颜色发生巨变,振幅呈现大量黑色区域,反射波形异常震荡信号明显,此区域为破碎或空洞区域,宽度范围约为4～6 m;巷道迎头7～17 m,右帮15～47 m范围扫描图颜色发生变化,但只是零星分布,且振幅图零星分布黑色区域,推测此处为裂隙发育含水区域;巷道左帮16～36 m、迎头16～37 m、右帮47～62 m范围电磁波波形规则无杂乱现象,为稳定煤层区域;通过在巷道迎头打钻孔及进行钻孔窥视,巷道左帮存在10 m开始有采空区,巷道右帮和巷道前方主要存在裂隙及裂隙含水区,基本验证了地质雷达探测结果的准确性。     

巷道尺寸及布置对围岩稳定性的影响分析

为了分析巷道尺寸及布置对围岩应力、塑性区及变形特征的影响,采用理论分析及数值模拟的方法分析了在不同断面尺寸及不同巷道轴线与最大水平主应力方向夹角的围岩应力及变形特征。研究表明:巷道断面尺寸及巷道轴线与最大水平主应力之间的夹角对巷道围岩的应力及变形特征有很大影响。其中跨高比的减小对巷道帮部的影响很大,使得应力集中程度及范围明显增大,应重点防护。巷道轴线与最大水平主应力之间的夹角增大会造成水平主应力在巷道两侧分布不对称,巷道顶底板的应力集中程度有所增大,且巷道变形明显。     

倾斜中厚煤层错层位外错式巷道布置及相邻巷道联合支护技术

基于倾斜中厚煤层沿空掘巷与支护技术展开研究。首先通过构建力学模型,依据基本顶最大弯矩确定基本顶的断裂位置及断裂形式,计算得在距离煤柱帮17.57 m处基本顶达到弯矩最大值23.02 MN·m,并进一步确定断裂线位于实体煤上方;结合"内外应力场"理论,确定在当前覆岩力学环境下"内应力场"范围为15.89 m;综合考虑煤柱的空间关系,分析巷道围岩煤柱尺寸,确定窄煤柱水平错距为7.37 m,竖直错距为2.40 m;综合以上分析确定区段煤柱留设尺寸范围为7～12 m,通过FLAC^3D数值模拟软件对不同煤柱尺寸的应力场、塑性区分布进行计算分析,对掘进和回采两个阶段下不同煤柱尺寸条件下稳定性进行研究和验证,最终确定窄煤柱的合理宽度为8 m。然后根据倾斜中厚煤层错层位外错式巷道布置形式所具有的立体化空间形式,提出错层位外错式区段间相邻巷道联合支护技术并对其技术特点进行理论分析;基于围岩松动圈支护理论,通过计算确定区段间相邻巷道联合支护参数并利用FLAC^3D数值模拟软件对区段间相邻巷道联合支护方案和矿方原支护方案进行模拟,分别从支护应力场、塑性区分布和围岩相...     

晋北煤业巷道掘进过程中围岩松动圈范围确定

为测量晋北煤业巷道掘进过程中松动圈的范围,并确定松动圈的类别,该矿井围岩松动圈测定仪器采用的是KMT型矿用数码钻孔成像测试仪,对开采过程中的围岩松动圈范围进行测定。测定结果显示:巷帮最大松动圈尺寸2.10 m,巷顶最大松动圈尺寸1.75 m,巷道围岩属于Ⅴ类不稳定围岩。所以巷道在支护设计中应选择拱形断面,采用组合拱理论确定锚杆支护参数。     

厚煤层沿空掘巷合理煤柱宽度研究

为确定厚煤层沿空掘巷合理的区段煤柱留设宽度,文章以寺家庄煤矿15119工作面回风巷为工程背景,通过数值模拟与现场实测的方法,分析了不同区段煤柱留设条件下沿空掘巷巷道围岩的变形特征,确定了合理的沿空掘巷区段煤柱留设尺寸,主要结论如下：1）数值模拟结果显示,巷道顶板靠近煤柱一侧的下沉量明显大于靠近实体煤一侧的下沉量、巷道左帮和巷道右帮靠近顶板的移近量明显大于左帮靠近底板的移近量;2）数值模拟结果显示,随着区段煤柱留设宽度的增加,沿空巷道的顶板下沉量、左帮移近量和右帮移近量逐渐减小,且其减小幅度也逐渐降低,并最终确定15119回风巷沿空掘巷的区段煤柱留设宽度为8m;3）现场监测结果显示,随着观测时间的不断增加,15119回风巷巷道顶板下沉量不断增加,最终测站1和测站2的巷道顶板的下沉量稳定在55mm左右。     

矩形巷道围岩卸压槽合理间距的确定

通过对矩形巷道围岩受力及"四区"的分析,确定了卸压槽围岩的破碎区与塑性区宽度公式。经分析可知,卸压槽破碎区与塑性区宽度随着应力集中系数增大而以非线性方式增加,并在卸压槽最深处存在最大值。确定了卸压槽合理间距公式,并将其应用于袁庄矿4111工作面回采巷道。监测结果表明,卸压槽间距为2 m的回采巷道帮部位移量较卸压槽间距为8 m的回采巷道大大减少,卸压效果显著。     

基于胶轮车运输需求的回采巷道设计优化

为满足采煤工作面胶轮车运输设备、物料及人员的需求,设计工作面巷道时,充分考虑胶轮车运行空间、拐弯最大半径、最大承重,在巷道硐室布置方式、巷道断面尺寸、底板固化细节处理等方面进行方案调整和优化,满足工作面安装、撤除及日常生产期间需求。     

浅谈无极绳绞车拐弯装置安装方法

无极绳绞车在煤矿运输中有着效率高、安全性能好、运输工序简单等优点,然而在煤矿生产过程中,巷道受地质条件的影响,经常要求有拐弯巷道,而无极绳绞车一般适用于直线巷道,对于拐弯巷道必须配备相应的拐弯装置方可使用。拐弯装置安装的合理性直接决定着无极绳绞车能否正常使用,在安装拐弯装置的过程中必须注意安装方式。