2025年 04期
基于强度理论的新窑煤矿巷旁煤柱稳定性分析及留设宽度研究
朱建涛;张一铭;随着矿井开采水平逐渐加深和煤炭需求量的增大，为了促进煤矿的安全、高效开采，资源节约和降本增效，针对巷旁煤柱合理留设尺寸的研究显得尤为重要。因此，以新窑煤矿4-3煤层24312工作面为研究对象，为解决新窑煤矿巷旁煤柱留设宽度依据不足的问题，基于极限强度理论，运用数值模拟、物理相似模拟等方法，对巷旁煤柱上覆弧形三角块的稳定性以及其合理宽度进行计算。研究结果表明，24312工作面煤柱上覆弧形三角块在受到3次扰动的情况下仍然可以保持稳定状态，通过回转变形失稳判别式得到其并未产生失稳，其状态仍然保持稳定，在此情况下对巷旁煤柱的合理宽度进行分析，并得到由25 m优化至20 m过程中整体保持稳定，由15 m继续优化时，煤柱开始产生裂隙，且发生横向位移，当煤柱尺寸为10 m时，煤柱上方覆岩产生裂隙，存在失稳危险。根据相似模拟实验与数值模拟分析所得，当宽度为15 m时，煤柱整体保持在稳定状态，此时满足矿井安全生产需求。
陕北矿区高硫粗煤泥螺旋分选前后硫分特征研究
白来平;姚雷;高博;袁雪;刘新辉;于伟;高硫煤是我国煤炭资源的重要组成部分，煤炭物理分选是燃前脱硫的重要手段，随着煤炭深加工工艺的发展，高硫粗煤泥的物理洗选降硫对整体煤质的影响越来越重要。基于此，选取一高硫粗煤泥为研究对象，采用筛分、浮沉分析方法研究了该高硫粗煤泥以及经螺旋分选机分选得到的精煤、中煤和矸石产品的硫分含量与分布特性。结果表明，螺旋分选机是高硫粗煤泥脱灰降硫的有效分选设备，硫分6.05%的原料煤经过螺旋分选后，可得到硫分为1.06%的精煤产品。随着粒度级的减小，原料煤全硫含量呈现先增大后减小趋势，主要赋存于0.5～0.25 mm粒级，分布率达到26.43%;且全硫含量与密度级关系密切，低密度级物料硫分含量低、高密度级物料硫分含量高。精煤、中煤产品硫分随粒度级的减小呈先降低后增加趋势，矸石产品各粒级硫分均较高。分选产品全硫含量均随密度级的增加均呈不断增大趋势，且在>2.0 g/cm~3密度时急剧增加，说明原煤中的硫分解离较充分，大部分赋存于高密度级物料中。
低渗透煤层水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术研究
张帅;针对屯兰矿8号煤层瓦斯含量高、低渗透性、瓦斯抽采效果差等难题，采用数值模拟和现场试验的方法，建立了水力造穴卸压增透瓦斯抽采数值计算模型，量化分析了内部因素和外部因素对水力造穴煤层卸压增透的影响规律。研究表明，内部因素中煤层瓦斯原始压力越大，水力冲孔的卸压效果越明显，而煤层原始渗透率越大，水力冲孔的卸压增透效果越好；外部因素中钻孔间距越小，水力冲孔的卸压增透效果越好，而钻孔直径对水力冲孔的卸压增透效果存在一个最优值。将水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术进行了现场试验，根据钻孔窥视和瓦斯抽采流量监测结果，水力造穴情况和瓦斯抽采效果良好。
彬长矿区近距离煤层上行开采可行性研究
张向阳;陈文;高丁丁;吴旋;为了分析彬长矿区近距离煤层在4号煤层局部采动影响下，4~上煤层开采的可行性。通过对大佛寺煤矿4号煤层开采的垮落带高度与4号煤层距4~上煤层的间距进行理论分析比较，并且利用3DEC数值模拟进行辅助验证。结果证明，4号煤层局部回采后垮落带高度最大为18.71 m,最小为13.36 m,垮落带顶部至4~上煤层最小距离为6.25 m,最大为20.29 m;数值模拟证明在对4号煤层进行局部回采后，4~上煤层底板位移在工作面中部区域位移最大，且伴随着煤柱宽度的增大位移量逐渐减小，4号煤层回采后4~上煤层能够保持较好的连续性。为彬长矿区今后煤层的上行开采具有指导意义，在高效与安全的同时提高煤炭开采效率，最大程度减小煤炭资源的损失与浪费。
栖凤煤业特厚煤层小煤柱沿空掘巷支护技术研究
王瑞杰;针对栖凤煤业工作面区段煤柱留设尺寸较大、巷道变形加剧、围岩控制困难等问题，结合51503工作面的实际开采条件，采用理论分析与数值模拟相结合的研究手段，将51501工作面与51503工作面之间的煤柱尺寸确定为8m宽。同时，为尽可能控制沿空巷道掘进期间围岩的稳定，提出采用“锚杆(索)金属网+喷浆封闭加固”联合支护方案，并在现场进行了工业性试验。应用结果表明，沿空巷道掘进期间，围岩整体变形量较小，小煤柱的留设宽度处于合理范围内，不但能够满足工作面的生产安全要求，还能提升煤炭的资源回采率。
鄂尔多斯地区粉煤灰基膏体充填料配比试验研究
李强强;王文才;杨俊峰;杨少晨;为了确定条带膏体充填法的合理膏体充填料，针对“粉煤灰+水泥”“粉煤灰+水泥+PA贝福剂”以及“粉煤灰+胶结料”3种模式的充填料浆，通过膏体流动性试验、泌水试验以及膏体强度试验，本着安全和经济的原则，确定使用“粉煤灰+水泥+PA贝福剂”的膏体充填材料，且确定了其合理的配比。现场应用表明，该种充填材料具有较好的技术效果和经济效益，值得推广。
巨厚煤层覆岩裂隙演化规律及扩展机理研究
彭宝山;张建功;谭立;师为战;刘志腾;王昊;为探索深埋巨厚煤层地质条件下覆岩裂隙发育及“两带”发育特征，以准东二矿为工程背景，采用数值模拟和物理相似模拟相结合的研究方法，揭示巨厚煤层综放工作面覆岩裂隙演化规律及扩展机理，并以此为依据确定“两带”的发育高度。结果表明，覆岩裂隙场呈梯形分布，垮落带内裂隙相互贯通、交叉形成复杂裂隙网络，裂隙带内侧以竖向裂隙为主；局部拉应力集中导致接触断裂萌生微裂隙，随着工作面推进距离增加，微裂隙逐渐扩展并相互贯通。相似模拟结果表明，覆岩裂隙发育呈现随开采空间增大逐渐向高层位发育趋势，在走向方向裂隙呈现“萌生—张开—增大—减小—闭合”的演变过程；相似模拟和数值模拟得到垮落带最大高度分别为92 m和96 m,裂隙带均发育至地表，两种研究方法所得“两带”发育规律基本一致。
千业煤矿综放工作面过空巷道围岩控制技术研究
吕孟伟;基于千业煤矿110101综采面的工程地质条件，采用理论分析及数值模拟相结合的方法，对工作面过空巷时工作面前方围岩应力演化特征展开研究。结果显示，当工作面推进至空巷前方5 m时，工作面前方围岩垂直应力峰值最大，并趋于稳定；而水平方向，高应力更集中于工作面前方下侧区域，煤岩体在高叠加应力作用下将加剧变形。同时分析工作面前方基本顶偏应力第二不变量的分布特征。结果表明，基本顶J_2值峰值约在工作面推进至离空巷10～15 m处，此时基本顶畸变能最大，破断趋势最大。为保证工作面过空巷期间的稳定性，提出了“锚杆+网+木点柱”空巷围岩控制方案，并优化过空巷措施，经现场监测显示，该围岩控制方案及措施能保障工作面过空巷的稳定性。
水胶比对沙漠砂混凝土力学性能和孔结构的影响
白杰;为探讨水胶比对沙漠砂混凝土力学性能和孔结构的影响，利用力学性能和核磁共振试验相结合的方法，结合灰色关联熵分析孔隙结构参数与抗压强度之间的相关性。结果表明，随着水胶比的增加，抗压强度呈递减趋势，水胶比为0.42时最优；混凝土孔径分布曲线呈现3～4个峰，主峰幅值随水胶比增大而减小；结合灰熵关联度可知，无害孔>少害孔>多害孔>有害孔；水胶比的增加导致内部流动的水增大，其内部产生较多孔隙，促使局部孔隙率增大，进而削弱其力学性能。
小煤柱巷道切顶卸压控制技术研究——以石港煤矿为例
王天帅;为解决强采动小煤柱沿空巷道围岩变形破坏严重、维护困难的问题，以石港煤矿15210回风巷为研究区，采用双向聚能爆破切顶卸压技术，基于数值模拟和现场工业性试验对强采动小煤柱巷道掘进切顶卸压控制技术关键参数进行了研究，提出了“切顶卸压+锚索联合支护”的协同控制方案。试验结果表明，切顶高度为8 m,切顶角度为15°,煤柱宽度为3 m时，切顶卸压效果最好，研究成果证实了“切顶卸压+锚索联合支护”协同控制方案对强采动小煤柱巷道掘进围岩变形控制具有良好的效果。