煤矿智能化建设目标和总体框架的研究与设计

为了推进煤矿智能化转型升级,提升煤矿安全生产水平,增强煤矿企业的核心竞争力,对煤矿智能化建设目标和总体框架进行了研究,提出了煤矿智能化建设“四横四纵”总体框架,并详细介绍了智能化的生产系统、高速安全的传输网络系统、智能支撑平台、智慧协同管控系统的煤矿智能化主要系统建设以及安全可靠的运行保障体系、严谨全面的标准规范体系、统一完备的煤矿智能化工作机制以及创新实用的产学研用机制的煤矿智能化体系与机制建设。     

浅埋深煤层房采区下综采工作面动压控制技术

为解决浅埋深煤层房采区下综采工作面受动载矿压影响的问题,以石圪台煤矿31201工作面为研究对象,在现场观测、微震监测及预测预报、矿压预测预报的基础上分析动载矿压事故发生的机理。结果表明:采场上覆采空区及集中煤柱受采动影响导致应力集中是动载矿压事故发生的基本原因,在矿压观测及微震监测的基础上采用钻探的方法探测集中煤柱分布范围,通过采取集中爆破的措施,从而达到上覆岩层阶段释放能量、动压分次化解的目的,该措施的实施确保工作面顺利通过上覆集中煤柱区域,避免综采工作面发生动载矿压事故。     

房式采空区集中煤柱诱发动载矿压机理及防治

针对神东矿区石圪台煤矿31201工作面出上覆房式采空区集中煤柱回采动载矿压问题,利用现场实测和理论分析方法,通过分析超前支承压力作用下小煤柱保持稳定时的临界弹性核宽度、动载荷作用下工作面覆岩结构及支架载荷,对动载矿压的发生机理及防治措施进行了研究。结果表明：出集中煤柱期间,下煤层工作面覆岩的回转运动使上覆集中煤柱支撑宽度减小,若超前支承压力导致该部分集中煤柱及前方大面积小煤柱失稳,超前失稳煤柱覆岩的运动将使工作面覆岩受到动载荷作用,破坏工作面覆岩承载结构的稳定性,从而诱发动载矿压;提出了提前爆破集中煤柱的防治措施,并确定了爆破时工作面与集中煤柱间应满足的安全距离,在现场应用效果显著。     

工作面跨巷道开采的安全岩柱厚度与加强支护技术

为保障大采高工作面跨石门巷道开采过程中的生产安全,通过理论分析建立了大采高工作面跨巷道开采的力学模型,并定义了工作面与石门巷道之间的安全岩柱厚度;根据分析结果设计了石门巷道的支护方式和工作面跨巷道开采的进度安排,同时对开采过程进行了矿山压力监测。研究结果表明：合理的安全岩柱厚度由工作面底板破坏深度、石门巷道顶板破坏高度和承载岩柱厚度3部分组成,石门巷道的分区段加固方式可以最大限度地节约支护成本,大采高工作面跨巷道开采过程中的支架工作阻力没有发生异常变化,表明石门巷道加固达到了预期效果,实现了大采高工作面跨石门巷道的安全开采。     

敏东一矿矿压显现特征及其机理研究

由于敏东一矿工作面矿压显现特别剧烈,对煤矿的安全生产构成严重威胁,设计2种支架阻力监测方案观察敏东一矿矿压显现特征,结合敏东一矿具体矿压实测数据,对工作面周期来压期间动载系数和周期来压步距的关系进行研究,得出动载系数与周期来压步距呈指数函数关系并且随周期来压步距的增大而增大。同时通过监测观察到工作面中部支架工作阻力大于工作面两端头支架工作阻力的矿压显现特征,经过理论分析和数值模拟,认为产生此特征的主要原因是顶板岩层的损伤程度不同。工作面中部支架区域定义为危险区,应特别注意提高中部支架初撑力,从而减少片帮几率,保证工作面安全生产。     

综放开采顶煤放出规律三维数值模拟

综放开采中支架上方顶煤在矿山压力作用下破碎成散体,其力学特性与均质岩体相比有较大差异。基于离散元的三维颗粒流程序（PFC3D）能真实地反映顶煤放出过程,建立了综放开采顶煤放出的三维数值模拟模型,进行了不同采放比、放煤步距和放出体形态等的模拟。初始放煤过程中,顶煤颗粒会形成稳定的速度场及二次松散区域;顶煤放出体呈现出支架限定的类偏转椭球体,放出体轴偏角随放煤时间增大呈指数关系减小,放出体高度随放煤时间增大呈幂函数关系增大;顶煤放出体切割煤矸分界面所形成的漏斗面是一个中心轴朝采空区偏移的三维漏斗曲面;不同采放比与放煤步距下,顶煤采出率随工作面的推进呈现出典型的渐进稳定效应。     

大采高伪斜综采工作面基本顶初次来压规律研究

以担水沟煤矿4101综采工作面为对象，运用UDEC数值模拟、理论计算和矿压显现现场实测等方法，分析了大采高伪斜开采工作面“支架—围岩”系统稳定性影响因素，研究了4101工作面基本顶初次来压规律。结果表明：大采高伪斜开采4101工作面基本顶初次来压呈现明显的分段来压特征，避免了整个基本顶同时破断来压对工作面的大范围影响，但工作面下端头与小断层区域顶板产生应力集中现象，矿压显现相对强烈，应重点加强顶板的管理与控制。