【摘 要】
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同一煤层分层开采作为煤炭开采的一种重要采煤方法,广泛应用于各个煤矿的生产工作面。而如何布置下分层工作面、下分层工作面掘进及回采期间支护设计、通风管理、安全管理等成为下分层工作面开采的关键问题。煤峪口矿总结多次下分层工作面开采经验,分析形成了一套完整的多煤柱下近距离煤层开采技术,在实践中应用后取得了巨大成功。
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同一煤层分层开采作为煤炭开采的一种重要采煤方法,广泛应用于各个煤矿的生产工作面。而如何布置下分层工作面、下分层工作面掘进及回采期间支护设计、通风管理、安全管理等成为下分层工作面开采的关键问题。煤峪口矿总结多次下分层工作面开采经验,分析形成了一套完整的多煤柱下近距离煤层开采技术,在实践中应用后取得了巨大成功。
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针对低透气性煤层瓦斯抽采难题,提出CO2相变爆破增裂技术,通过对放置于钻孔中的液态CO2加热造成瞬间气化形成高压膨胀爆破,使煤岩体产生大量裂隙以达到卸压增透目的,提高瓦斯抽采效率,同时降低顶板压力,保障安全掘进。在常村煤矿1213回风顺槽采用CO2相变爆破增裂技术,并对爆破增裂孔及普通抽采孔瓦斯抽采参数进行对比,结果显示增裂孔瓦斯抽采浓度是普通预抽钻孔的1.3倍,瓦斯纯量是普通预抽钻孔的1.5倍,有效提高抽采效率,同时单进水平由每月90 m
为优化1301胶带顺槽掘进工作面的作业环境,根据巷道地质条件进行综掘面产尘特性分析,得出掘进工作面的主要产尘源;进一步通过CFD数值模拟软件进行掘进工作面粉尘分布规律的分析,确定降尘技术的重点区域为滞后掘进工作面50 m范围,基于上述分析结果进行降尘方案的设计,设计采用煤层预注水、综掘机载泡沫、转载点及皮带机喷雾降尘等降尘措施,并在降尘方案实施后进行粉尘浓度测试分析,降尘效果显著,优化了掘进作业环境。
为保障15310工作面回风顺槽掘进期间的安全,通过采用数值模拟软件进行顺层抽采钻孔直径、抽采负压及有效抽采半径的模拟分析,基于数值模拟结果和地质条件,计算确定掘进工作面风量和局部通风机型号,具体进行超前预抽钻孔和顺层钻孔参数的设计,并在抽采方案实施期间进行抽采数据的监测。结果表明:超前预抽钻孔+顺层钻孔相结合的抽采方案抽采效果显著,巷道掘进期间瓦斯平均浓度在0.44~0.51的范围内,保障了巷道的安全掘进。
为优化12054工作面的回采作业环境,通过Fluent模拟软件进行粉尘运移规律分析,分别得出采煤机在顺风割煤和逆风割煤时粉尘高浓度区域的分布规律,基于数值模拟结果,结合工作面采煤设备特征,设置工作面气水喷雾降尘系统包括滚筒处、滚筒前方和采煤机摇臂与刮板输送机间,并在喷雾系统实施前后分别进行溜槽区域粉尘浓度测试,已验证喷雾降尘效果。结果表明:喷雾系统实施后,工作面顺风割煤和逆风割煤时溜槽的降尘率分别达到60%~80%和40%~70%,降尘效果显著。
针对郭庄煤矿3308工作面皮带顺槽难支护的问题,根据矿井的实际地质条件,提出一种沿空留巷支护技术,从巷旁支护、待浇筑空间围护以及临时加强支护三方面进行设计,通过现场实际应用,结果表明:在使用沿空留巷支护后,巷道两帮的移近量在112 mm左右,顶底板的移近量在142 mm左右,保证了沿空留巷的稳定性,同时,减少回采巷道2300 m,可产生经济效益约1380万元。
为降低22116回风顺槽掘进工作面粉尘浓度,通过Fluent数值模拟软件进行巷道内风速分布规律和粉尘分布规律的模拟分析,基于数值模拟结果确定粉尘防治的重点区域为滞后掘进工作面20 m的范围,结合巷道地质条件,设计掘进工作面采用优化通风+综掘机喷雾+水幕的降尘方案,喷雾用水采用磁化水,并在防尘方案实施后进行降尘效果分析。结果表明:降尘方案实施后,综掘机司机处全尘和呼尘降尘率分别为83.7%和80%,降尘效果显著,优化了掘进作业环境。
针对晋华宫矿8714工作面在推进过程中出现的顶板垮落现象,结合工作面的地质条件,提出一种切顶卸压沿空留巷技术方案,对巷道顶板采用锚杆+锚索+钢筋梯+钢筋网的补强支护方案,并采取超前预裂切缝技术,通过实际应用,结果表明:由于巷道顶部和采空区一侧的应力相互叠加而造成巷道变形,在采用切顶卸压技术后,叠加应力得以消除,确保了巷道的支护安全。
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煤矿支护严重影响着煤矿安全生产与高效开采,很多研究集中在采掘设备上,对煤矿支架的智能化研究不足。鉴于此,本文从虚拟现实的概念出发,基于数字孪生和数据驱动的先进理念,构建了新型煤矿智能支护监控系统。将“ANSYS”与“Unity3D”2种软件进行有效耦合,提出了数字孪生和数据驱动耦合的液压支架智适应调整方案,该方法是一种虚拟现实技术在煤矿机械中的具体示范应用,可以指导完成在虚拟环境下综采工作面支护监测与动态规划。根据真实物理场景数据,在虚拟空间中对支架的调整进行演化,并根据演化结果指导真实场景,避免了支架调
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