倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制技术研究

对倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制难题,阐明了该地质条件下采空侧-顶板-实体煤帮综合护巷机理,针对性地提出了采空区侧“U型钢插顶插底+高强锚索补强+金属网挡矸护帮”、留巷顶板“槽钢桁架锚索+切顶锚索+单体柱撑顶”、实体煤帮“槽钢桁架锚索强力锚固”的综合控制技术;提出了布孔形式、布孔间距及角度、布孔深度、装药参数及封泥长度等爆破切顶参数。现场结果表明：9.5 m深度的切顶孔利于倾斜软硬交互岩层切顶留巷围岩控制,切缝侧顶板与实体煤帮稳定后的最终变形量约为192 mm与119 mm,保证了下工作面安全回采。     

下伏半采空型上层煤回采底板破坏特征与安全评价

在上层煤回采过程中,底板条件可能由于下层煤采空区而出现地层不完整的情况,底板条件的变化对上层煤回采中底板破坏影响明显。基于九龙矿15249S工作面微震监测数据,对底板事件活动性、顶底板比值、能量等多个参数进行统计、分析。研究结果表明：当下层煤为采空区时,上层煤回采时底板事件活动性强、扰动深度大;随着回采位置的前移以及下伏煤层条件的变化,底板与顶板事件频次之比发生较大变化,其变化规律与导水通道孕育形成等过程相吻合;下伏由采空区变为实体煤区域,底板破坏深度在0～5 m微震事件占比增长16.49%,5～20 m微震事件占比降低10.92%;上层煤层回采在接近下伏停采联络巷的过程中,大能量事件发育位置由浅部向深部延展。应用底板警戒层事件活动性、底板与顶板事件比值、距下伏煤层终采线距离、能量垂向密度参数构建底板安全评价体系,在下伏工作面停采位置前后为危险区,危险系数较高,可结合安全评价参数变化进行预警,加强水文地质观测。     

水力冲孔增透技术在提高煤层瓦斯抽采效率方面的应用

为解决突出煤层低透气性导致的瓦斯抽采达标时间长的问题,以山西某矿2号煤层煤巷掘进工作面的超前瓦斯预抽为工程背景,采用水力冲孔增透技术对前方煤体瓦斯进行强化抽采。结果表明,采取水力冲孔增透技术钻孔的瓦斯抽采浓度明显高于普通钻孔,平均单孔抽采纯量均保持在普通钻孔的3倍以上;煤巷掘进期间的钻孔瓦斯解吸指标K₁值明显小于未实施水力冲孔措施的指标,水力冲孔增透技术能有效提高煤层透气性,从而大大提高煤层瓦斯抽采效率。     

深井高承压水工作面底板注浆效果及突水危险性分析

工作面底板注浆加固是防治突水事故的关键技术之一,目前注浆效果评价多采用钻探、物探等方法,往往缺少定量注浆效果评价指标及注浆后底板突水危险性分析。为此,以赵固二矿14030工作面为背景,分析工作面底板含（隔）水层特征展布规律,提出注浆效果评价指标及阈值;基于FLAC3D流固耦合理论分析注浆后采动底板突水危险性。结果表明：注浆后物探低阻异常区范围明显减小/消失,工作面整体注浆效果良好;工作面注浆后钻孔涌水量的评价指标阈值为9.8 m3/h,工作面正常带和断层带钻孔注浆量与注浆前钻孔涌水量之比的评价指标阈值分别为1.81和6.31。流固耦合数值模拟显示注浆后采动底板破坏深度19 m,断层带承压水导升高度7 m大于正常底板5 m;断层影响下底板突水往往通过断层进入底板破坏带所致。     

自燃煤层放顶煤开采采空区“三带”划分研究

针对采空区遗煤氧化升温导致火灾现象,采用现场实测方法,研究采空区O₂、CO、CH₄浓度以及温度变化特征,结合遗煤氧化升温特性,对采空区发火趋势进行了预测。研究结果表明：当工作面推进超过80 m时,煤体已经充分压实,氧气浓度降低制约遗煤氧化升温反应,采空区进入窒息带,CO浓度稳定在18×10^-6;CH₄浓度变化随推进距离呈现连续增长趋势,略有下降后逐渐稳定,由工作面中部向两侧巷道纵向递减,最大CH₄浓度为1.15%;采空区各测点达到温度峰值呈现滞后性,工作面中部测点温度出现峰值时间早于回风巷早于进风巷,最高温度不超过21.2℃;采用氧浓度指标法确定氧化升温带为42.8 m,工作面最小安全推进速度0.658 m/d,在正常回采期间不会发生遗煤自燃现象。     

斜沟矿23109材料巷掘进过采空区防灭火技术研究

山西焦煤西山煤电斜沟矿23109材料巷沿疑似自然发火密闭矿井采空区掘进,受采掘扰动以及通风等影响,容易导致邻近采空区内遗煤自燃同时增大采空区有害气体外溢量,制约材料巷掘进及后续采面煤炭安全回采。结合23109材料巷现场情况及邻近采空区分布情况,采用探测加综合防治的防灭火技术方案,具体为：(1)综合“长探+短探”方式进行探测,并以CO和C₂H₄作为煤层自燃指标气体进行火灾预警,避免巷道误揭火区、提高巷道安全掘进保障能力;(2)探测发现有CO、C₂H₄气体时,首先采用灌注阻化剂+注氮防灭火,若后续仍能监测到CO、C₂H₄等气体则改用注氮+灌黄泥浆进行防灭火。现场采用的防灭火技术效果显著,23109材料巷得以安全掘进,后续采面回采期间未监测到邻近采空区遗煤存在自燃发火问题。     

近距离煤层上行开采围岩应力分布及覆岩移动规律

为了研究近距离煤层群上行开采对工作面围岩应力分布规律及覆岩破坏演化特征的影响,采用PHASE 2D有限元软件建立数值模型,分析了近距离煤层群上行开采过程中工作面煤壁塑性区发展规律、覆岩垂直位移、工作面前方支承应力分布规律。数值模拟结果显示,工作面煤壁塑性区呈现上部宽、下部窄的特征,随着工作面不断推进,煤壁塑性区宽度也随之增大,其中下层煤和上层煤工作面煤壁塑性区最大宽度分别为4.23 m、2.85 m;下层煤和上层煤覆岩最大竖向位移都发生在模型中部,最大竖向位移分别为28 mm、62 mm;支承压力呈现出先增大再减小、最后趋于稳定的发展趋势,支承压力系数峰值为1.59。研究结果表明,在上行开采实践中,当下层煤完成开采后,上层煤的围岩塑性区和位移均有所增大,覆岩稳定性降低。     

近水平复合煤层露天矿中间搭桥内排运输系统优化

对于近水平复合煤层露天矿,为发挥其开采优势,开采工作线长度一般较大,从而导致内排运距较大。为解决该问题,提出在采场中部进行迈步式搭桥的内排方案,并针对保留端帮运输通路前提下的中间搭单桥、双桥2种开采方式分别建立了内排运距计算模型;利用成本补偿法,分别给出了2种搭桥方式所节约成本的计算方法;以某露天煤矿为例,分别计算2种方式的经济效益,并给出搭桥方案的适用条件。研究结果表明：当一次移设范围内剥离物总量大于桥体二次剥离量4.17倍时,经济上具备实施搭桥内排运输方案的条件;当该范围内剥离物总量超过桥体二次剥离量33.89倍时,搭双桥方案更具合理性,即该露天矿采用搭双桥方案经济效果明显;运距节省原则下,中间搭桥宜设置在最下1个排土台阶标高处,服务水平为最下部3个排土台阶。     

底板岩巷断面选择及支护设计研究

以某矿2106工作面和2107工作面联合布置,沿空留巷两进一回“Y”型通风系统通过共用底板岩巷进行回风为工程研究背景。在回采面推移中的采动影响对巷道围岩稳定性有着一定的负面影响,如何实现底板岩巷经受两次回采扰动后能对围岩有效控制,事关留巷通风及生产安全。文章通过对围岩物理化学性质、地质构造和原岩应力分布形式及巷道破坏特征分析,通过巷道轴线方向与围岩水平应力方向比确定底板岩巷断面形状;基于巷道围岩松动圈支护理论和软岩工程支护原则,提出了适合于岩巷的锚网+柔模连续碹联合支护技术,解决了软岩巷道经受两次采动影响后围岩变形大、支护困难等问题,具有良好的经济效益和应用前景。     

登茂通矿极近距离煤层下行开采可行性研究

为研究登茂通矿极近距离煤层下行开采的可行性,文章以2204工作面为背景,采用现场实测、理论分析和数值模拟相结合的方法研究了2号煤和3号煤下行开采的可行性。钻孔实测表明：2204工作面与下部3号煤层的层间距平均值为2.20 m,其结果大于理论计算下行开采工作面顶板不被拉断的最小层间距1.87 m,以及数值模拟下行开采可行层间距1.5 m,因此综合判定登茂通矿极近距离煤层下行开采具有可行性。