煤矿软岩支护技术的探讨与分析

软岩巷道的支护一直是困扰我国煤矿的难题。软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高应力的岩体之总称,软岩分为地质软岩和工程软岩。本文主要对软岩巷道支护技术进行了探讨。     

松散破碎煤层巷道围岩承载机理研究与应用

针对枣园煤业松散破碎煤层巷道的支护难题,提出了松散煤层巷道围岩内外承载结构模型;研究了内外承载结构协同承载机理,分析了内外承载结构的承载性能,通过改善破碎围岩的力学性能和增加内承载结构的厚度,可有效提高内承载结构的承载能力,利用FLAC3D对内外承载结构的承载作用进行了定性的模拟分析。根据该控制原理,在枣园煤业23081机巷进行了工业性试验,巷道围岩变形得到了有效控制,巷道维护满足生产需要。     

煤焦共生煤层沿空巷道分阶强化支护技术

为解决某矿煤焦共生煤层沿空巷道长期维护的难题,结合此类巷道围岩易片帮、完整性差、变形剧烈等特征,分析了巷道变形破坏机理,认为巷道围岩特性、顶板岩层赋存、邻近巷道影响、毗邻工作面回采等是造成该巷道难以维护的主要因素;提出了分阶强化支护的技术思路及以超前预注浆、喷层防片帮、高强锚杆支护、分阶支护等技术为主的煤焦共生煤层沿空巷道分阶高强支护体系。现场实践表明,巷道成巷100 d内,两帮移近量接近200 mm,顶板下沉量接近40 mm,巷道围岩整体趋于稳定。     

大变形软岩巷道架注锚组合承载修复技术

为解决某矿水平运输大巷反复破坏需多次维修的支护难题,经过现场调研和围岩组分测定试验,分析该巷道的变形破坏主要受巷道围岩强度低且层理发育、水理作用、围岩的扩容性和流变性等因素影响。提出了此类软岩巷道的架注锚组合承载修复技术:采用U型钢棚支护并进行U型钢棚壁后注浆,构建巷道浅部完整的承载结构,在此基础上,采用锚索加强支护构建具有一定厚度和强度的承载结构,维护巷道的长期稳定。该矿水平运输大巷修复5个月后,顶板最大下沉量230 mm,两帮最大移近量280 mm。工程实践表明,依据该修复技术制订的参数科学合理,巷道修复效果良好。     

深部岩巷混杂纤维混凝土力学特性研究及应用

针对车集煤矿深部岩巷在高地应力作用下混凝土喷层开裂剥离严重的问题,分析了深部岩巷混凝土喷层的破坏机理;通过理论分析和力学实验,研究了混杂纤维混凝土力学性能增强机理,实验结果表明了按一定比例混杂化学纤维可有效提高混凝土的力学性能;确定了混杂纤维混凝土的配比和喷浆工艺。现场实践表明,混杂纤维混凝土喷层支护效果良好,改善了车集煤矿深部岩巷混凝土喷层开裂剥离严重的不良局面。     

余热余压空气梯级利用的双涡流管有机朗肯循环综合性能分析与优化

为充分利用工业生产中的余热余压空气能量,同时降低ORC系统冷凝热损失,该文提出一种双涡流管ORC系统(ORC coupled with double vortex tubes,DVT-ORC)。利用热源涡流管将放热后的余热余压空气分离成冷、热空气,冷空气用于工质冷却,热空气作为二级蒸发器的热源且换热后其余压用于驱动气动增压泵;利用工质涡流管将透平乏气分离成冷、热气流,热气流经气动增压泵升压再循环,冷气流进入空气冷却器冷却。以150℃、0.6 MPa的空气为初始热源,R245fa为工质,建立热力与经济的多目标优化模型,分析双涡流管冷流比和透平排气压力对系统综合性能的影响;采用遗传算法进行优化,确定系统最优工况。结果表明：当热源涡流管冷流比大于0.3时,DVT-ORC输出功大于基本ORC输出功,工质涡流管与空气冷却器的(火用)损失之和较基本ORC系统冷凝器的(火用)损失最大可减小1 240.32 kW,单位电力生产成本较低,DVT-ORC系统热力性与经济性提升。系统最佳运行工况在透平排气压力为0.300 7 MPa、工质涡流管冷流比为0.873 8、热源涡流管冷流比为0.894 2时,对应...