顶板瓦斯抽采巷布置位置智能预测方法

顶板瓦斯抽采巷因具有大流量和连续抽采的优点,被广泛用于高瓦斯或突出矿井回采工作面瓦斯治理。如何确定合理的顶板巷布置位置,以高效抽采采空区卸压瓦斯,是保障工作面瓦斯治理效果的关键。为此,在深入分析顶板瓦斯抽采巷布置原则及其布置位置影响因素的基础上,提出了一种基于GA–BP神经网络模型的顶板瓦斯抽采巷布置位置智能预测方法;采用灰色关联分析法确定了GA–BP神经网络模型的预测指标,并设计开发了顶板瓦斯抽采巷布置位置智能预测系统。研究结果表明：(1)工作面的采厚、埋深、覆岩结构、煤层倾角、倾向长度等5个物理指标是顶板瓦斯抽采巷布置位置的主控因素,且其权重值排序由大到小依次为采厚、埋深、覆岩结构、煤层倾角、倾向长度。(2)随着遗传代数的增加,GA–BP神经网络适应度不断减小,且当遗传代数为60时其适应度变化基本稳定,表明GA–BP神经网络初始权重和偏置效果较好。(3)在当前训练样本数据集的前提下,基于GA–BP神经网络模型的顶板瓦斯抽采巷布置位置的预测结果与实际工况值的相对误差仅为0.43%～11.27%,在可接受的范围内。该研究可为顶板瓦斯抽采巷精准设计提供一定的参考。     

底抽巷合理层位布置的数值模拟

为确定合理的底板岩巷布置层位,结合煤层地质的实际,利用数值模拟软件对底抽巷与煤层相距20,10,5 m 3种情况下的围岩运移规律进行了模拟分析。结果表明,当底抽巷与煤层间距缩小至脱离细砂岩时,围岩出现位移偏离对称发育的现象;为保证施工安全,底抽巷顶板至少留有0.5 m厚细砂岩,保证与煤层间距大于7.7 m。同时,为了解底抽巷层位变化的影响,从钻孔施工费用、周期、单孔有效利用率、钻孔抽放浓度等方面进行了详细分析。经计算,当底抽巷与煤层间距由20 m降至8 m时,施工费用减少143万元,工期缩短209 d,单孔有效利用率增加18个百分点,经济性和实用性十分可观。     

九里山矿16071工作面底抽巷层位选择研究

基于九里山矿16071工作面采矿地质条件,通过现场观测得到了九里山矿底抽巷失稳变形破坏过程:喷体开裂、帮部错动外鼓、顶板下沉甚至冒落、整体收敛变形失修;并通过数值模拟方法从垂直方向、水平方向综合分析得到该工作面底抽巷的最佳层位选择:底抽巷距煤层底板的垂向距离为11 m;水平方向上内错工作面巷道5 m。     

王庄煤矿9101综采面走向高抽巷合理位置研究

为研究高抽巷的合理位置,以王庄煤矿9101综采工作面为工程背景,采用理论计算、数值模拟和工程类比相结合的方法,对高位抽放巷合理位置进行研究;通过研究上覆岩层裂隙发展规律以及与回风巷相对位置不同时高抽巷的围岩应力分布情况,提出两个高抽巷布置层位建议,分别为距煤层顶板24.95m和35.25m,并得出高抽巷与回风巷内错距离为20m。     

高瓦斯矿井综采工作面低抽巷布置及抽采效果分析

低抽巷是治理高瓦斯矿井综采工作面上隅角瓦斯的关键技术措施之一,为研究低抽巷在工作面顶板空间的最优布置,以华阳一矿15号煤层回采工作面为研究对象,通过理论分析及现场试验效果比较相结合的方法,分析低抽巷的合理空间及瓦斯抽采效果,最终确定低抽巷距15号煤层的合理间距为12 m左右,距回风巷的水平间距为10 m时,回风巷瓦斯浓度为0.39%,上隅角瓦斯浓度为0.40%,低抽巷是一种有效治理工作面上隅角瓦斯的技术手段。     

新景矿15123底抽巷瓦斯抽采效果研究

为考察新景矿15123底抽巷钻孔的瓦斯抽采效果,通过现场测试和数值模拟分析,对钻孔抽采前后,钻孔瓦斯抽采量及有效抽采半径进行了研究。研究结果表明,钻孔连抽40d后,钻孔有效抽采半径可达0.7 m,连抽70 d后,钻孔有效抽采半径可达1.2 m,预计连抽150 d,钻孔有效抽采半径可达3 m左右,在此基础上,对钻孔布孔方式进行优化。     

近距离高瓦斯煤层群倾向高抽巷抽采卸压瓦斯布置优化

倾向高抽巷作为一种治理卸压瓦斯的重要方法,其布置参数与抽采效果的匹配关系需要合理确定。针对典型的近距离高瓦斯煤层群开采条件,对采空区上覆岩层裂隙演化规律进行了研究,揭示了倾向高抽巷最佳布置位置在竖直方向上15倍采高、水平方向深入工作面约35 m处。据此,在24202工作面回风巷,以40°仰角起坡且垂直于回风巷轴线向顶板方向施工60 m,再沿倾向水平施工8 m来布置高抽巷。实际治理效果表明,单个倾向高抽巷的抽采半径为55~60 m,开采过程中有4~5个高抽巷处于瓦斯抽采活跃期,有效抽采总距离为500 m,平均抽采瓦斯总量25.22m3/min,占抽采总量的62.24%,实现了卸压瓦斯高效治理。     

高瓦斯工作面高抽巷合理位置与抽采效果研究

为了研究高抽巷合理的布置位置,根据淮南矿区13-1煤的实际开采条件和上覆岩层特征,采用理论计算、相似模拟试验和现场施工观测等方法,研究分析了高抽巷合理的布置层位和对瓦斯抽采效果的影响。结果表明:13-1煤工作面垮落带高度约是采高的4倍、裂缝带高度约是采高的16倍,高抽巷合理布置层位约为距煤层顶板42m,利用相似模拟材料试验结果来确定高抽巷布置层位更为合理。     

单一煤层高位瓦斯抽采巷道布置位置研究

以常村煤矿2103工作面为工程背景,在煤层开采方向,通过分析煤层基本顶的受力状态,建立基本顶岩梁断裂前夕的力学模型,求解出基本顶的周期垮落步距;利用垮落步距,引入渗透率公式,重新建立力学模型,求解岩梁内部渗透率的分布状况,并按照渗透率分类标准,将高位瓦斯抽采巷道布置在煤层透气性较好的区域。在煤层倾斜方向,建立二维模型,确定出剪切破坏带的边界,通过分析将瓦斯抽采巷道布置在剪切破坏带以外。最终确定将瓦斯抽采巷道布置在轨道运输平巷上方27.03 m,与轨道运输平巷内错29.82 m的掘进方案。给出了高位瓦斯抽采巷道实际测得的瓦斯抽采量和巷道的变形特征,表明所设计的高位瓦斯抽采巷道的位置合理,能够保证煤矿安全生产需求。     

突出矿井底抽巷抽采瓦斯效果分析

以贵州嘉龙煤矿11703运输巷掘进为工程背景,本矿为突出矿井,煤层瓦斯含量高、压力大,为防止掘进过程中产生瓦斯突出危险,运用底抽巷对煤层瓦斯进行治理,结果表明,底抽巷瓦斯抽放效果及消突效果明显,为煤巷安全掘进提供了有效保障。     

六家矿煤巷底臌控制措施的FLAC~(2D)模拟分析

煤巷受掘进或回采影响,顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内移动,巷道底板向上隆起的现象称为底臌。目前普遍认为,随着支护技术的发展,已能将顶板下沉和两帮内移控制在某种程度内,然而对防治底臌仍缺乏经济而有效的办法[1]。强烈的巷道底臌不仅增加大量维修工作,增大维护费用,而且还影响矿井安全生产。因此,研究巷道底臌机理及其防治措施一直是软岩巷道支护的重要课题。     

采动影响下底板瓦斯抽放巷稳定性研究

针对某矿底板瓦斯抽放巷受上部煤层采动影响破坏严重的现象,采用UDEC数值模拟对9#煤层开采过程中底板瓦斯抽放巷的稳定性进行分析,研究了采动影响下支承应力在煤层底板中的传播规律、底抽巷应力场、塑性区分布和围岩位移变化情况。通过采用锚杆锚索联合支护的方式,顶底板和两帮位移量明显减小,取得了较好的支护效果,保证了采动后底抽巷的抽采效果。     

底板岩巷水力冲孔防止煤与瓦斯突出的数值模拟

通过建立实体模型,运用FLAC3D软件对水力冲孔进行数值模拟,结果显示水力冲孔使应力峰值向深部转移,并且使煤体得到卸压;通过对不同孔径、不同埋深、不同煤层厚度进行冲孔模拟,并对这些不同条件下的垂直应力及位移分布规律进行了分析总结。     

杜儿坪矿瓦斯抽采水封巷道技术研究

结合杜儿坪矿瓦斯抽采的基本情况,针对目前抽采工作中存在的一些问题,对水封巷道抽采技术进行了实施和研究。实施结果表明,从预抽采效果的各项考察指标来看,水封巷道技术起到了很好的密封效果,抽出了高浓度瓦斯;从施工工艺上看,水封巷道技术无须封孔,可以节省大量的封孔材料和抽采管道,在技术上是可行的,具有较大的推广价值。     

软岩巷道围岩稳定性的FLAC3D数值模拟研究

软岩巷道的变形和位移,对于整个结构的稳定性具有重要的影响。通过有限差分方法(FLAC3D)对围岩变形、破坏过程进行分析研究。分析了岩体支护前后围岩变形及应力状态,对巷道围岩的稳定性和初级支护结构的安全性作出了综合评判,并得出一些非常有益的结论。     

FLAC3D数值模拟技术在瓦斯抽放中的应用

利用FLAC3D数值模拟技术,分析了平沟煤矿0908综采工作面煤壁前方卸压带、集中应力带发生的应力、应变及位移等,发现了顶板初次来压时煤壁前方应力变化情况及变形规律,找出了在卸压带煤层透气性增大的原因,为卸压带瓦斯抽放提供了科学的依据。     

基于FLAC3D的深部软岩巷道变形破坏机理及加固技术研究

针对深井软岩巷道出现的顶板下沉量大、两帮收敛严重以及底鼓等大变形现象,以山东兖矿集团赵楼煤矿-900 m井底车场巷道为支护工程背景,着重分析了原支护方案下该深井巷道出现的大变形及失稳破坏机制。基于上述认识提出了锚杆锚索+二次锚注耦合支护方案,利用FLAC^3D数值软件从位移场和应力场两个方面分析该支护方案的可行性,数值模拟和现场监测表明,该支护方案取得了良好效果,是一种有效抑制巷道围岩大变形的支护方法。     

FLAC3D在巷道支护中的模拟分析

FLAC3D以有限差分法为理论基础,其内置的Mohr-Coulomb模型以弹性增量法则、Mohr-Coulomb屈服条件和塑性修正为理论背景,通过计算机实现对材料力学特性的模拟.其适合于巷道支护模拟分析.利用FISH语言动态模拟巷道掘进过程,数值分析巷道支护效果.     

高抽巷负压对采空区瓦斯涌出和自然发火的影响

为了使瓦斯高抽巷达到最佳的抽采效果,通过数值模拟,得出郑煤集团某矿顶板瓦斯高抽巷正常抽采期间的最优抽放负压,以期为具有自然发火的高瓦斯矿区顶板瓦斯高抽巷抽放参数的合理确定提供科学依据,从而实现矿井瓦斯防治和防灭火工作的协调统一。