斜井突水涌砂机理及井壁破裂修复技术研究

针对煤矿斜井井壁破裂修复治理技术难题,以陕西榆林金鸡滩煤矿副斜井井壁破裂导致严重突水涌砂灾害治理工程为例,在充分分析副斜井井壁破裂机理及水砂来源的基础上,采用了临时木垛支撑结合斜井帮部注浆治理的抢险措施,后期采用U型钢棚永久加固结合壁后帷幕注浆的整体修复措施。修复结果表明:抢险治理措施有效控制了井筒涌水量与携砂量,减缓了斜井顶板与底板变形速率,为后期整体修复赢得了时间;整体修复措施使井筒涌水量由72 m~3/h减小至3.8 m~3/h,携砂量维持在0.1%以下,地表塌陷坑不再发育。井筒修复完成后,没有发生其余不良地质现象,修复效果良好,保证了井筒的正常服役,为类似灾害的治理提供了借鉴。     

特厚坚硬煤层超大采高综放首采工作面智能化技术

基于榆神矿区浅埋深、煤层特厚坚硬的赋存条件,针对超大采高综放开采首采工作面智能化开采所面临的难题,提出相应的解决对策,提高工作面自动化、智能化程度,减少工作面人员数量和劳动强度。讨论了超大采高综放工作面液压支架结构形式对智能化开采、支架-围岩"小结构"支护系统稳定性和顶煤冒放性的影响,认为两柱掩护式液压支架、整体式二级护帮板结构更适合超大采高综放工作面。针对顶煤冒放成拱问题,分析顶煤成拱形态和破拱措施,提出尾梁"小拱小摆、大拱大摆"的智能化摆动策略,提高顶煤冒放性和放煤效率。针对现阶段超大采高综放开采首采工作面顶煤冒放运移规律掌握不足、煤矸识别技术尚不成熟的情况,阐释了煤岩分界模糊段概念,将待放出顶煤分为纯煤段和煤矸分界模糊段,并提出纯煤段采用无需人工干预的智能化记忆放煤,煤矸分界模糊段采用人工干预反馈式放煤,在减少人员劳动量的同时保证顶煤采出率和降低含矸率。建立在线灰分检测智能评价和人工现场及时评价相结合的放煤效果综合评价系统,通过放煤键盘和反馈评价器及时、精准地控制放煤过程并给予反馈评价。针对采放不协调问题,提出和分析分区段成组放煤措施,提升放煤效率,促进采放协调。超大采高综放首采工作面智能化技术研究可为相似条件综放工作面提供参考和借鉴。     

斜井穿越风积砂层水砂突涌注浆治理研究

陕西榆林金鸡滩煤矿副斜井井筒表层广泛分布厚层风积砂,由于短时间内载重运输车的重复碾压,导致斜井底板破裂,发生水砂突涌灾害,严重威胁矿井安全。针对金鸡滩煤矿副斜井水砂突涌灾害治理难题,工程前期采用水泥注浆治理,起到了很好的固砂减水效果,但是并未完全封堵涌水通道;后期通过补注化学浆液,成功封堵了残存涌水通道。结合工程实践与模型试验,分析了斜井底板破裂原因、注浆治理效果及不同种类浆液的固砂堵水机理。现场治理效果与模型试验结果表明,水泥浆液主要以树根状劈裂脉固砂为主;化学浆液以劈裂和渗透堵水为主,在封堵残存涌水通道上更具优势,因此两种类型浆液配合使用效果更佳。本文研究结果可为该类水砂突涌灾害注浆治理提供试验依据和参考。在充分分析现场工程现象的基础上结合现场模型试验,对水泥浆液和化学注浆的扩散特点以及固砂堵水机理进行了研究。结果表明水泥浆液主要以树根状劈裂脉固砂为主,并不能完全封堵涌水通道;化学浆液以劈裂和渗透堵水为主,在封堵残存涌水通道上更具优势。并提出了两种类型浆液配合使用效果更佳的观点。     

特厚硬煤超大采高综放小采放比开采技术与支架优化设计

为实现金鸡滩煤矿9~13 m特厚硬煤层的安全、高效和高回收率开采,采用理论分析和数值模拟等方法对不同割煤高度顶煤回收率和煤壁稳定性进行了分析,基于顶煤回收率、煤壁稳定性与割煤高度的对应关系提出了“以采为主,以放为辅”的超大采高小采放比技术。研制了ZFY21000/35.5/70D两柱掩护式强力超大采高放顶煤液压支架,基于抗冲击立柱、高效放煤机构等优化设计解决了超大采高综放易冲击、煤壁易片帮和硬煤易成拱的难题。超大采高小采放比综放开采是特厚硬煤提高回收率、实现高产高效的有效方式。     

超大采高综采工作面回撤通道支护技术研究

为实现榆神矿区8.2 m超大采高工作面大型设备安全高效回撤,以金鸡滩煤矿12^-2108工作面回撤通道为工程背景,采用理论计算、数值模拟和现场矿压实测的方法,研究工作面末采阶段基本顶周期来压规律与顶板断裂位置,得出末采阶段基本顶周期来压步距19.3 m,工作面推进距主回撤通道7.9 m时受动压影响剧烈,在贯通前2 m处来压结束,运用停采等压技术证明工作面与回撤通道贯通时无须等压,同时确定基本顶下一次周期来压断裂位置位于主、辅回撤通道中间煤柱约4.8 m处,工作面最终实现了无来压贯通。基于采场矿压规律研究,回撤通道创新性地提出采用恒阻大变形锚索+钢带十字链接按A,B、C三个不同应力分区支护整体受力的新设计方法,通过现场实测应用得出：C区域的锚索伸长量大于B和A区域,越靠近工作面侧锚索下沉量越大,位于回撤通道中部（C区）靠近回采侧恒阻锚索最大延伸量达到180 mm,而垛式支架撤出后大断面巷道一侧邻空成悬臂梁,此时恒阻大变形锚索完全受力,回撤通道顶板整体向采空区倾斜的现象,证明支架撤出过程中恒阻锚索能够保持顶板临时稳定性,保证了顶板没有出现冒顶现象,底板、抹角、帮角基本没...     

大倾角工作面回采技术研究

通过"93下05综采工作面回采过程控制表",可以提前预测工作面的落差、倾角、面长变化情况,以便于在回采过程中能及时有针对性地采取调面措施,有效地对刮板运输机上窜、下滑进行控制,同时还能够抑制支架的歪斜。     

井筒出水涌砂灾害机理及防治

井筒发生出水涌砂灾害,将严重威胁整个矿井安全。以近年来我国发生的典型井筒水砂灾害为背景,系统分析了井筒发生水砂灾害的原因、影响因素、过程及危害,提出了井筒水砂灾害防治措施,可为井筒水砂灾害防治提供借鉴。     

异形工作面停采技术研究

随着矿井的逐步开采,部分采区接近开采尾声,从而造成异形工作面的相继出现,异形工作面在停采过程中常常出现停采线不垂直上、下顺槽的情况,这样将会对工作面的顺利停采造成一定的困难。针对南屯煤矿13下00(西)综采工作面在停采过程中出现的问题,总结了解决问题的具体措施,对于不断完善类似工程的安全生产技术具有指导意义。     

异形工作面回采技术研究

异形工作面在回采过程中会遇到诸多困难。如工作面长度随推进逐步变化期间,溜槽、支架安装、撤除工艺等。该文针对南屯煤矿33下15(西)综采工作面回采过程中出现的问题,总结了解决上述问题的具体措施,对于不断完善类似工程的安全生产技术具有指导意义。