不同含水率及黏土含量下松软煤体力学特征试验研究EI北大核心CSCD

运用自行研制的型煤制样设备,借助RMT–150B岩石力学试验系统对不同含水率及黏土含量下松软煤体的力学特征开展试验研究。结果表明:(1)在试验含水率(1.59%~6.50%)范围内,相同黏土含量下的松软煤体均存在一个临界含水率,在该含水率水平时,煤体的抗压强度最高、弹性模量最大;(2)黏土含量由4.00%增加到19.36%过程中,各含水率下的松软煤体抗压强度和弹性模量均呈先增后减的变化趋势,极高点黏土含量皆在11.68%左右;(3)其他条件相同时,随含水率的增大、黏土含量的增多,松软煤体脆性降低而延性增加,泊松比逐渐增大;(4)松软煤体颗粒间液桥力随含水率的变化是煤体宏观力学行为演化的主要原因,适量的黏土颗粒能够作为胶结物进一步强化煤体。研究成果对松软煤层的安全高效开采具有重要的理论意义和工程应用价值。     

潘北矿回采工作面提高上限的采煤方法论证分析

因潘北矿11014工作面提高上限开采出现综采压架事故,为给该工作面选择合理采煤方法,经对工作面准备期预测资料和形成工作面后实际资料的研究对比,结合淮南矿区工作面提高开采上限的实际经验,采用计算机数值模拟和理论分析方法对该工作面选用的回采工艺进行技术论证,提出该工作面不适合采用综采。同时,着重分析了高档普采和炮采的利弊和采用炮采的安全保障措施,论证表明：对该上提工作面矿压显现规律还没有较好掌握,顶板控制技术不成熟,采用综采存在较大的压架风险;采用高档普采,因回采工艺本身所限,也易发生顸板事故;从安全、技术及经济因素综合分析,认为该工作面宜采用单体液压支柱配合铰接顶梁的炮采工艺。     

深井煤矿TBM掘进巷道围岩扰动特性监测研究

以张集煤矿TBM掘进采煤工作面高抽巷为研究对象,采用基于布里渊背向散射的分布式光纤传感技术(BOTDR),监测TBM掘进扰动下围岩的变形、扰动特性。通过在试验巷道前方和侧方施工监测钻孔,安装分布式传感光纤,使传感光纤与围岩变形协调。在TBM掘进过程中,通过监测和分析监测光纤的应变分布特征及其动态变化过程,获得了TBM掘进过程中对围岩的扰动特性。TBM掘进时对掌子面前方的岩石扰动影响范围为5~7 m。在围岩深度4~12 m范围内出现压应变,而在围岩深度12~18 m的范围内出现拉应变,巷道围岩未出现明显的大范围破坏。相较于传统的钻爆法施工,煤矿岩巷TBM法施工掘进效率更高,对围岩扰动更小。     

动压巷道多次扰动失稳机理及开采顺序优化研究

应用计算机模拟、现场实测和理论分析综合研究方法,分析了煤层群开采条件下的张集煤矿1113(1)工作面轨道巷多次扰动失稳机理,并对煤层群邻近层多工作面回采顺序进行了数值计算,再现了不同开采顺序下的底板动压回采巷道围岩力学环境。研究表明：目前采用的邻近层交错同采方式,1113(1)工作面轨道巷失稳的力学本质为,本工作面回采活化了已破坏的上覆层间似连续-非连续-散体结构,加剧了工作面前方受多重采动影响的轨道巷浅部高应力环境下的大范围持续强变形,突出表现为巷道底鼓强烈;回采顺序显著影响煤层群回采巷道围岩稳定性,下行开采下伏回采巷道受扰动程度最低,巷道变形及围岩破坏范围最小;邻近层对应同采,下伏工作面轨道巷受上覆工作面底板聚压影响区高应力、巷道开挖、本工作面开采扰动等多重因素叠加作用,巷道围岩破坏范围最大、变形最严重。煤层群开采采区设计中应尽量采用下行开采,同时避免或减少巷道受多次采动影响。     

天体引潮力对煤与瓦斯突出的作用机制

为获得天体引潮力和煤与瓦斯突出的相互关系,从天体引潮力对地质灾害的影响角度出发,以Mohr-Coulomb准则和牛顿第二定律为理论基础,采用理论分析、数值模拟和统计分析的方法对其进行研究。结果表明:煤与瓦斯突出与天体引潮力之间存在一定的相关性,引潮力对突出的发生具有一定的推动作用,两者都表现出时间上周期性和空间上地区差异性,且在引潮力作用最强时,突出发生的频率高,作用最弱时,突出发生的频率低。数值模拟结果也验证了天体引潮力对突出的发生具有一定的推动作用。研究结果为进一步认识煤与瓦斯突出机制提供了新的研究方向。     

潘三矿12418综采面坚硬顶板深孔爆破技术实践

针对潘三矿12418综采工作面厚砂岩坚硬顶板条件,开展了深孔预裂爆破强制放顶技术研究。研究成果表明:强放措施实施后,工作面初次来压及周期来压步距显著减小,缓解了工作面回采期间的矿压显现;矿压观测成果显示工作面呈现明显的"大、小"周期来压现象,实施两顺槽超深孔预裂爆破可减轻工作面"大压"显现;选用的煤矿瓦斯抽采药柱从传爆性能、爆破效果及现场操作等均能较好的满足了超深孔爆破的要求;液压支架工作阻力由6400kN提高到10800kN,极大地满足了工作面安全高效生产需要。     

综采工作面准确快速对接技术的应用

通过对综采工作面对接技术的研究和在淮南张集煤矿的实践,总结出了切实可行的综采工作面准确快速对接技术.应用此技术可提高综采工作面煤炭资源的回收率,促进矿井的高产高效建设.     

高压预注浆在急倾斜煤层综采面过断层组中的应用

过异常区工作面顶、帮及底安全管理是急倾斜综采工作面的难题,结合工程实际,采用下套管带压注浆封孔、施工钻孔注浆、反复扫孔高压预注浆,实现对断层组范围破碎围岩改造及区域加固等技术,有效加固急倾斜综采工作面围岩,实现了安全高效回采。     

深井高地压软岩巷道锚注支护研究与实践

针对煤矿巷道岩性破碎状况,采用全长锚固锚杆和注浆锚索实现多种形式的全锚技术工艺,可以及时施加预紧力,为围岩提供支护阻力,提高围岩整体性和强度以及自承能力,增强控制围岩变形能力,取得较好的支护和经济效果。     

高预紧力均布承载型锚杆力学响应及应用

预紧力作为锚杆支护的关键参数之一,对主动支护起着决定性作用,国内外研究表明提高锚杆预紧力可降低冒顶事故的发生,为有效提高锚杆预紧力、降低断锚、失锚的现象发生。研发了滚动式减摩垫片和拉压分离型螺母,综合采用实验室试验、理论分析、数值计算,研究了滚动式减摩垫片、拉压分离型螺母转矩-预紧力转化关系,研究了普通螺母、拉压分离型螺母预紧过程中力学响应特征。研究表明：普通锚杆预紧过程中,约有60%转矩被锚杆螺母与托盘之间的摩擦所消耗,使用滚动式减摩垫片可将摩擦消耗的转矩降低至25%,转矩-预紧力转化率提高2倍左右;普通锚杆螺母内螺纹副应力沿着远离挤压面轴向呈指数衰减,螺母内前3圈应力值较大,该范围发生明显的应力集中,为锚杆杆体断裂的危险面,使用拉压分离型螺母后螺纹副应力呈均匀分布,消除了应力集中现象,螺纹变形协调;集成滚动式减摩垫片、拉压分离型螺母等发明了高预紧力均布承载型锚杆,可将预紧力提升至2.5倍,杜绝锚杆易从螺纹段断裂的现象,在淮南矿区朱集矿得取得良好的应用效果。