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技术应用

一种适应松软高突煤层的深孔防喷系统应用与实践

李广培;阳骏;白爱卿;

为了解决瓦斯含量高、松软煤层、承压灰岩水等赋存条件下突出煤层群钻进过程中经常出现瓦斯或瓦斯与水异常喷出的难题,通过改进钻孔封孔工艺、孔口装置、气渣分离装置以及缓冲释压囊袋等,结合水力排渣工艺,利用气固分离停留时间原理,设计出一套新型多通道大口径快速降压装置、自动旋转气固分离排渣装置、具有大储存空间防喷囊袋组成的打钻防喷系统。应用实践表明,在高瓦斯、松软突出煤层、瓦斯与水共存、地质构造区等多种灾害叠加的条件下能够实现连续安全钻进孔深达到千米以上,取得显著的安全效益,为大面积区域超前抽采煤层瓦斯提供了新的治理模式。

2025 年 02 期 v.44 ;
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试验研究

基于水化学指标的淮南煤田潘谢矿区矿井水源识别研究

朱昌淮;党保全;陈聪;李浩;

快速分析突水成因和准确判别突水水源是矿井突水灾害治理的关键,应用深度神经网络理论,结合矿井含水层的水化学分析资料,选取8种特征离子作为矿井突水水源识别的判别因子,构成深度神经网络的输入状态空间,选取水源类别作为分标签,构成深度神经网络的输出状态空间,从而构建矿井突水水源识别的深度神经网络模型。以2 734组采样的水源样品作为学习样本对该模型进行训练,在训练集上可达到95%以上的识别准确率。利用文中方法对淮南矿区的水源进行了识别,结果表明,深度神经网络模型分类性能良好,预测精度高。

2025 年 02 期 v.44 ;
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技术应用

注浆充填技术在坑口电厂采空区治理中的实践与应用

贾继平;王道成;魏厚春;李赵岩;杨东亮;

在采空区上建设电厂,目前我国并无工程实践方面的先例,对此开展坑口电厂建设场地采空区治理工程,有利于为全国坑口电厂建设的选址及采空区治理工作提供重要的参考价值及示范意义。以黄陵矿业660 MW电厂建设场地采空区治理为工程背景,在综述项目区前期采空区具体勘察情况基础上,基于勘察区地质、采矿、场地等条件限制考虑,确定采用“孔口投骨料同步注浆”、“浆液中加入速凝剂”、“先施工帷幕后施工内部”的施工工艺的“注浆充填”治理方案,达到有效充填残留空洞及采动裂隙的目的。经工后质量检测表明,残留空洞及采动裂隙得到有效充填,总体治理效果显著,地基稳定性良好,也表明了注浆充填技术在治理矿山采空区塌陷方面的可行性和可靠性。

2025 年 02 期 v.44 ;
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试验研究

厚煤层大采高工作面大跨度切眼施工围岩控制技术研究

马伟;张宝鹏;

针对厚煤层大采高工作面开切眼跨度大、地质条件复杂、围岩支护难度大的问题,以陕西某矿S5205综放工作面开切眼为研究对象,基于压力拱法研究围岩变形规律。通过理论计算得出破坏深度,并采用工程类比法确定切眼支护方案,采用“顶锚索+帮锚杆+金属网”的支护方式。通过FLAC~(3D)数值模拟软件进行计算,顶板最终收敛量为27.5 mm,两帮移进量为19.2 mm,顶板未发生坍塌。采用十字测点法对切眼进行表面移进量监测,测得数据与数值模拟计算结果相近,结果表明该支护方案可以有效控制开切眼围岩的稳定。

2025 年 02 期 v.44 ;
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试验研究

向斜构造区厚硬顶板巷道冲击破坏机理研究

杨皓博;李晶昆;

针对向斜构造区厚硬顶板巷道围岩冲击变形破坏严重等问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,研究了向斜构造区厚硬顶板巷道冲击破坏机理,提出了巷道围岩卸支协同防冲控制措施,有效提升了巷道围岩稳定性。研究表明,向斜构造区厚硬顶板存在压应力集中区,形成矿井冲击震源层;向斜轴部巷道3~6 m范围内存在23.95~41.16 MPa的高静载应力集中带,静动载应力叠加巷道冲击破坏严重;向斜轴部巷道帮部围岩浅表裂隙发育,锚杆锚固性能差,顶板锚索动载抗冲性能差,冲击作用下易产生一定损伤;采用全断面卸压与深锚补强加固协同防冲控制技术,切断了巷道围岩应力以及动载应力波传递路径,提升了巷道围岩锚固抗冲性能,巷道围岩变形量降低63.57%~65.90%,大能量微震事件减少,小能量微震事件增加,巷道围岩稳定性增强。

2025 年 02 期 v.44 ;
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试验研究

基于数值模拟和现场监测的近距离煤层覆岩结构及支架载荷研究

张宏飞;

甘庄煤矿14号煤层受上部8号煤层开采影响,矿压显现强烈。为确定下部煤层开采时支架的工作阻力,运用理论分析、数值模拟和现场实测的方式对近距离煤层下部煤层开采的顶板结构及工作面支架载荷展开研究。研究表明,11号煤层开采后底板损伤深度为4.3 m, 14号煤层顶板属于承载层部分损伤类型;理论计算得出14号煤层开采后工作面支架阻力为7 043.24 kN;数值模拟结果显示下部煤层开采至100 m后,顶板塑性区与上煤层采空区形成周期性贯通,回采期间最大支架阻力为6 611.5 kN;现场监测的支架最大阻力为6 769 kN,均小于支架额定工作阻力,研究对于指导近距离煤层开采时的支架参数设计和优化开采方案具有借鉴意义。

2025 年 02 期 v.44 ;
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问题探讨

华阳一矿小煤柱孤岛工作面回采巷道围岩支护优化研究

任超鹏;

巷道围岩体的控制工作一直以来是煤炭企业要解决的关键技术性难题,小煤柱孤岛工作面回采巷道受工程扰动影响较大,伴随着巷道围岩的局部应力集中、裂隙发育明显、煤柱承载性较差等问题,使得巷道围岩的整体形变量较大。针对上述情况,以华阳一矿12062工作面下巷为研究对象,根据巷道围岩钻孔窥视的整体裂隙发育情况,采用锚索补强支护+架棚(π型钢+单体支柱)支护的联合支护形式来控制巷道围岩的整体变形,同时给出具体的支护方案。回采巷道现场实际应用效果表明,12062工作面下巷巷帮及顶底板最大形变量分别为460 mm和378 mm,巷道围岩的实际形变量完全可以适应井下的安全生产需求,围岩支护优化效果明显。

2025 年 02 期 v.44 ;
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技术应用

一种多元数据融合的煤矿安全态势预测系统

董博;李旭;史云;党恩辉;乔佳妮;冯港归;

煤矿井下智能化系统由通信、传感、调控等众多大大小小、同时运行的子系统组成。可有效地协同综采自动化系统,实现工作面自动化、智能化开采,尽可能降低安全事故发生的可能性,保障工作面安全高效开采。本研究结合传统采矿工艺,运用大数据、人工智能等先进信息技术,构建多元信息融合系统,对采煤工作面的安全监测监控、设备运行工况、开采过程以及人工测量等的多数据来源、多异构数据进行融合分析,对采煤工作面进行区域定性和定量的分析、评价及预测,反演出区域安全状态,同时将本系统应用于韩家湾煤矿。结果表明,本系统的应用改变了传统的信息融合为计量方式,有效降低了开采过程中因工作面环境恶劣造成设备或人员损伤的风险和停工停产损失,保障矿井安全高效生产。

2025 年 02 期 v.44 ;
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技术应用

一种强突煤层钻孔施工综合防喷系统研究与应用

张亮;

在井下钻孔施工环节,软分层和泥岩易导致塌孔,引发瓦斯突然喷出,其突发性和强度难以预测。里必煤矿在瓦斯治理方面主要依靠定向钻孔抽采,而钻孔施工过程中出现的喷孔具有显著的突发性特征,且瓦斯涌出量大。针对喷孔的突发性、人员响应不及时以及未能及时对负压进行调整等问题,里必煤矿研究了一种强突煤层区域防突措施孔综合防喷系统。该系统具有多项创新,如:孔口两道直连抽放;防喷箱泄压缓存;双层气水分离;防喷密封装置;排碴箱强化抽放;孔口实时监控瓦斯;孔口负压动态调整;钻杆单向逆止阀防喷;孔口收集器装置;瓦斯喷孔缓冲气囊。在井下钻场进行了效果试验,试验期间,该系统在井下钻场试验中,实现了高瓦斯抽采能力,单次喷出煤量和瓦斯量控制良好,钻场及回风流中的瓦斯浓度始终低于0.15%,极大提升了安全保障,实现了瓦斯“零超限”、煤层“零突出”的目标。

2025 年 02 期 v.44 ;
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试验研究

多裂隙煤体巷道强化控制高效锚固支护技术研究

张聪;

以马兰煤矿2309运输顺槽为研究背景,基于2309运输顺槽位于多裂隙煤体内难以支护的特点,提出了多裂隙煤体巷道强化控制高效锚固支护技术,采用UDEC模拟了不同采动应力下工作面顺槽围岩位移及变形情况,给出了2309运输顺槽围岩锚网索支护参数设计,并进行了现场实践。现场实践结果表明,在强化控制高效锚固支护技术作用下,巷道两帮和顶板的变形量较小,支护效果好,可以有效地控制多裂隙煤体巷道的变形。研究成果对解决相类似地质条件下巷道的支护问题有一定的借鉴意义。

2025 年 02 期 v.44 ;
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