硬厚砂岩顶板垮落引燃采空区瓦斯机制初步研究

高瓦斯煤层上部赋存硬厚砂岩顶板时,因顶板垮落引燃采空区内瓦斯甚至导致瓦斯爆炸事故时有发生。以夏阔坦煤矿下10煤层1007工作面开采为工程背景,采用室内实验和理论分析的方法,研究岩石摩擦效应引燃瓦斯的点火源、断裂岩层滑落失稳发生条件、边界支承条件和破断阶段对断裂岩层发生滑落失稳的影响。该工程地质条件下研究结论表明,坚硬砂岩摩擦过程产生的热量能够引燃瓦斯,与摩擦过程产生的火花束和高温岩粉流相比,高温热摩擦面更易引燃瓦斯,是主要点火源。顶板岩层初次破断后,岩层侧向破断尺寸与岩层厚度比值di/h常大于2.6;顶板周期性破断时,岩层侧向破断尺寸与岩层厚度比值di/h常小于2,顶板岩层周期性破断期间更易发生滑落失稳。边界支承条件对岩层滑落失稳发生影响较大,岩层破断时简支边界较固支边界更易发生滑落失稳,厚度大于11 m的岩层初次破断时、厚度大于4 m的岩层周期破断时,在简支边界处即可满足滑落失稳发生条件。当工作面上部为已采空区域,采场上部破断三角岩块是硬砂岩顶板垮落引燃采空区瓦斯的危险区域,可从顶板弱化和瓦斯治理两个方面开展防治工作。     

中厚煤层23303智能化工作面采煤工艺研究

为实现转龙湾煤矿高效安全生产1000万t目标,以兖矿能源集团股份有限公司转龙湾煤矿23303综采工作面为工程试点,23303综采工作面采用智能化三机协同控制系统后,工作面由原来的16人减员至5人,人均开采吨煤效率提升85%以上。     

坚硬砂岩失稳摩擦速度引燃瓦斯试验研究

为研究坚硬石英砂岩顶板冒落过程中摩擦引燃采空区瓦斯的作用机理,利用自主设计的岩石摩擦试验设备进行了不同速度下岩石摩擦试验,使用高清摄影机观察岩石摩擦所引起的火花现象,并对红外热成像仪实时收集的岩石摩擦所产生的红外辐射温度进行监测。根据试验结果可以得出:坚硬砂岩之间摩擦速度越快,坚硬砂岩摩擦做功越多,摩擦面所积聚能量越多,机械能转化为热能越来越快,可加快瓦斯与空气之间链式反应。当坚硬砂岩间摩擦速度V6.24m/s,不会引起箱体内瓦斯爆炸;反之,则会引起箱体内瓦斯爆炸。     

基于3DEC的采空区顶板垮落形成摩擦面位置分析

基于夏阔坦煤矿1007工作面生产实际,运用矿山压力理论,采用3DEC数值模拟软件,研究了因顶板失稳摩擦引燃采空区瓦斯的危险区域。结果表明,当采空区内顶板岩层发生"O-X"破断后,体积较小的弧三角岩块具有较高发生滑落失稳的可能性,弧三角岩块易沿倾斜破断迹线发生滑落失稳摩擦。从顶板运动控制层面防治岩层破断失稳引燃采空区瓦斯事故,应重点对工作面端部弧三角区域岩层进行处理,使其及时垮落,减小垮落步距。     

超大采高综采智能开采技术研究与实践

基于陕蒙地区煤层埋藏浅、厚度大,采用传统放顶煤开采技术劳动强度大及回采率低等问题,通过综采智能配套设备及智能控制系统开采的应用来满足超大采高开采需求的技术手段,在兖矿能源有限公司金鸡滩煤矿12-2上104综采工作面进行实践应用。实践表明：工作面人数减少至7人,具备年产1000万t能力,达到了减员提效、保安全的目的。     

坚硬砂岩剪滑失稳引燃采空区瓦斯机制研究

为研究坚硬砂岩顶板断裂失稳过程中因破断岩块之间的摩擦效应而引燃采空区瓦斯的机理,以汝箕沟煤矿32213(1)综采工作面为工程背景,采用理论分析与室内试验的方法,对顶板发生剪切滑动失稳过程中的摩擦闪温以及瓦斯反应过程进行了研究。结果表明:工作面覆岩发生剪切滑移失稳时,一定条件下剪滑失稳带内会形成高温摩擦面并引燃其内以及周边的瓦斯。坚硬砂岩间摩擦速度v6.0 m/s时,岩石内石英含量的高低对最高摩擦闪温影响不大;摩擦速度v6.0 m/s时,最高摩擦闪温与砂岩内石英含量呈正相关。摩擦速度越大,摩擦面热量密度越高,点火能量越大,瓦斯越易被引燃。     

坚硬砂岩顶板条件下采空区瓦斯运移规律

以夏阔坦煤矿1007综放工作面为研究背景,运用FLUENT软件模拟分析砂岩顶板条件下采空区瓦斯运移规律。随着工作面的推进,上覆顶板岩石垮落在采空区内,在垮落过程中质量大的岩块相互撞击摩擦,一方面会在采空区内产生高温摩擦点并伴随有摩擦火花产生,另一方面对于采空区多孔介质的渗透率影响较大,大量的岩块垮落在一起,为采空区内瓦斯气体自由逸散和混合提供了有利条件。通过模拟分析研究,尽可能避免瓦斯燃爆事故的发生,且对煤矿安全生产提供可靠的依据。