锚杆支护钻机现状与发展趋势

我国煤巷掘进通常采用井工开采,巷道支护先后经历木支护、工字钢刚性支护、U形钢拱形可缩性支护和锚杆支护技术的发展历程,通过多年的实际应用验证以及相关的理论计算,锚杆支护技术已被大范围地应用于煤矿巷道支护,锚杆支护的工具也由单体式钻机逐步发展到智能化机载式钻机。主要对锚杆支护过程中的各种钻机以及未来锚杆支护领域中的智能化钻机进行阐述。     

坚硬粘土层对薄基岩综放工作面矿压显现的影响

为了研究坚硬粘土层的存在对薄基岩综放工作面矿压显现的影响,以司马矿1101工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法对薄基岩工作面覆岩结构和矿压显现规律进行研究。结果表明:粘土层的存在,在一定程度上承担了上覆沙土层的载荷并和薄基岩组合形成较稳定的结构,随着粘土层厚度增加支撑压力峰值向前转移,缓减了矿压显现强度,保证了1101工作面初期的安全开采,取得良好的经济效益。     

基于采煤机摇臂销轴载荷数据卡尔曼最优估计的煤岩识别方法

采煤机的煤岩识别技术是实现智能控制的基础,现有煤岩识别方法对现场环境及检测设备要求较高,实际综采工作面难以满足所需的必要条件。针对上述问题,提出了一种基于采煤机摇臂销轴载荷数据卡尔曼最优估计的煤岩识别方法,在不增加外部附属仪器设备的基础上,采用摇臂销轴传感器替换现有销轴感知煤岩载荷,可较好地适应环境。通过测定位于摇臂与连接架连接处摇臂销轴传感器的应变数据,采用卡尔曼最优估计算法对载荷数据进行降噪处理,使采煤机在截割煤岩等不同工况下的载荷区间相互分开,通过判断实时载荷处于的区间实现煤岩识别。构建随机载荷信号,利用卡尔曼最优估计算法、最小均方（LMS）自适应估计算法、变步长LMS自适应估计算法对相同信号进行降噪处理,结果验证了卡尔曼最优估计算法对载荷信号降噪处理的可行性与优越性。在某综采实验平台上进行煤岩识别验证,以空载、截割煤壁、截割岩石3个阶段对煤壁侧上端摇臂销轴沿采煤机牵引方向的载荷进行分析,结果表明：载荷数据未经卡尔曼最优估计算法处理之前,截割煤壁与截割岩石状态下的载荷区间存在重合部分,无法准确完成煤岩识别;载荷数据经过卡尔曼最优估计算法处理后,空载、截割煤壁、截割岩石3种工况下的...     

基于钻屑量法的煤巷松动圈范围研究

煤巷松动圈测试是确定瓦斯抽采钻孔始封深度、保证钻孔密封效果的关键,目前所用松动圈测试技术存在操作设备价格昂贵、测试过程相对复杂的不足。针对该问题,采用数值模拟手段分析了煤巷松动圈形状及分布特征;在此基础上,利用钻屑量法对试验工作面的煤巷松动圈进行了测试,根据不同钻孔施工过程中每米钻屑量的变化特征,确定出试验工作面煤巷松动圈的范围为8 m;最后,为了确保试验矿井瓦斯抽采效果,提出瓦斯抽采钻孔始封深度应不小于煤巷松动圈范围。研究成果对指导煤矿瓦斯抽采工作有积极意义。     

基于TRIZ创新方法的巷道降尘装置改进设计

基于发明问题解决理论（TRIZ）创新方法改进设计了巷道降尘装置,提升装置的降尘效果和效率,为从事煤矿开采的工作人员提供更加良好的工作环境。从TRIZ创新方法的基本工作原理出发,使用过程化预测方式尝试升级降尘装置的待创新结构,实现最终降尘装置的改进设计。使用模拟试验平台模拟分析改进的降尘装置的性能。分析结果显示,改进设计的降尘装置对于巷道之中的不同位置粉尘均具有较好抑制效果,装置使用时间增加能够使得粉尘质量下降;同时还能综合性地提升巷道中的降尘效率,获得较好降尘效果。     

近距离煤层群底层开采覆岩结构及运动规律研究

针对崔家寨矿近距离煤层群开采,应用关键层理论并结合离散元数值模拟,研究了底层1#煤层首采面采场覆岩结构及运动规律。结果显示:E12101工作面基本顶初次来压步距为59 m,周期来压步距为24 m。上覆5#、6#2层煤的开采,起到一定的卸压作用,应力向底层传递较快,随着工作面的推进,工作面前方水平应力有增大的趋势,而垂直应力会减弱,工作面超前支承压力影响范围为30 m左右,在工作面前方10 m左右较强烈。     

回撤通道末采围岩稳定性分析与控制技术研究

针对工作面末采期间回撤通道矿压显现剧烈的问题,通过现场监测、数值模拟,研究了塔拉壕煤矿3101工作面回撤通道区域应力演化规律及围岩塑性破坏特征,结果表明:(1)在末采期间,工作面超前回撤通道20 m范围内影响剧烈,围岩失稳严重;(2)在工作面距主回撤通道20 m到贯通期间,主回撤通道区域应力分布从"非对称双峰值"状态逐步加强,最终演化为"对称单峰"状态,辅回撤通道区域应力场数值增加,状态基本不变;(3)末采期间,主回撤通道围岩塑性区逐步扩展,辅回撤通道围岩塑性区变化不明显。因此,基于顶帮协同控制的原则,提出预防性的主回撤通道补强支护方案,并配合末采期间围岩稳定性控制措施,现场应用效果良好。     

高强综放开采覆岩破断与瓦斯涌出微震响应规律及应用

为了解决高强度综放开采条件下的工作面卸压瓦斯治理问题,本文以王家岭矿12302综放工作面为研究对象,采用微震监测技术对工作面推进过程中产生的微震事件进行监测记录,配合工作面瓦斯涌出量监测,对工作面在推进过程中上覆岩层的破断情况和裂隙演化进行了分析,得出了微震事件发生与瓦斯涌出定量的表征关系,然后对工作面高位钻孔布置参数进行了调整,并对调整后的钻孔抽采效果进行了检验。研究结果表明：12302工作面周期来压步距在21 m左右,采动覆岩裂隙带主要分布在采空区顶板两侧,高度在55 m左右。工作面瓦斯涌出量和微震事件的频次呈线性相关,拟合公式为y=4.82+0.003 7x,可以根据此公式和监测所得的微震事件频次来预测工作面的瓦斯涌出量。调整布置参数后的高位钻孔瓦斯平均抽采浓度为7.9%和抽采纯量为1.16 m³/min,表明抽采效果较好。