煤矿大断面托顶煤巷道变形机理及控制技术研究

为了解决煤矿大断面托顶煤回采巷道支护问题,以王庄煤矿7105工作面运输巷为工程背景,通过数值模拟分析了大断面托顶煤巷道裸巷平衡时围岩塑性区形态、位移及应力演化规律;基于普氏自然平衡拱理论,建立了两帮稳定时大断面托顶煤巷道顶板冒落拱力学模型,通过数学计算得到了分层冒落拱高度,运用两帮塑性区力学模型计算托顶煤巷道帮部塑性区宽度,结合数值模拟方法,设计了锚杆锚索联合支护参数和支护方案,并应用于工程实践。研究结果表明:巷道周边出现"蛙形"塑性区,顶板拉伸破坏区呈规则穹隆形,与巷道顶板普氏拱效应相吻合,托顶煤离层严重,冒落拱高度超过托顶煤厚度;两帮在该工况下塑性区发展有限,帮部较为稳定;在厚顶煤存在情况下,大断面托顶煤巷道变形特点是顶板最大,帮部次之,底板最小。现场监测结果证明,借助大断面托顶煤巷道顶板冒落拱力学模型、两帮塑性区力学模型理论计算,结合数值模拟比选的巷道锚杆支护参数和支护方案,能有效控制围岩变形,保持巷道稳定。     

大断面巷道围岩控制技术研究

1301工作面两回采巷道为大断面巷道,变形速度快,支护效果不够理想,顶底板和两帮变形速度和位移量都非常大。数值模拟分析了回采巷道围岩变形规律,分析结果表明:随着应力增高系数的增加,煤巷顶板下沉量和两帮移近量加剧,尤其是底板拉应力塑性区较大。巷道宽度一定时,随着巷道高度的增加,顶底板的塑性区保持不变,两帮塑性区增加,采取锚网索优化设计后,巷道围岩变形得到有效控制。     

基于3DEC的深埋软岩煤巷U型钢支架-锚网索耦合支护

以某矿三采区运输下山为工程背景,基于原锚网索支护巷道变形破坏特点和原因,提出了深埋软岩煤巷U型钢支架-锚网索耦合支护技术,并利用3DEC数值模拟分析其围岩应力、位移、塑性区等特征。结果表明:相比于原支护,巷道两帮及顶板浅部围岩应力明显增加,变形量、塑性区深度降低显著,顶底板移近量108.56 mm、两帮变形量61.39 mm、最大塑性区深度3 m,支护效果显著;现场巷道顶底板和两帮变形量为115.95 mm和67.00 mm,顶板离层基本为0,验证了支护技术的可靠性。     

大断面煤巷极限平衡区支护设计方法与应用

针对围岩强度较低条件下,大断面煤巷顶板易冒落、顶底板移近量和两帮内敛变形加大的问题,采用极限平衡法作为支护优化设计理论依据,通过数值模拟计算和现场围岩分析,优化了运输巷支护参数。分析比较了优化支护方案和原方案巷道围岩塑性区及位移分布特征,得出新方案更满足松散围岩条件下大断面煤巷支护强度及围岩变形要求,有效提高了巷道围岩整体稳定性。     

松软破碎厚顶煤大跨度切眼变形破坏特征与控制技术

安阳主焦煤矿大断面切眼常采用被动支架沿顶布置,围岩变形量大、易漏冒,工人劳动强度大。针对上述问题,采用数值模拟方法研究了裂隙发育、位移和应力分布与切眼跨度之间的关系,提出了围岩控制策略和支护方案。结果表明,随着切眼跨度的增大,围岩塑性区范围逐渐增加,顶板以剪切滑移或拉剪破坏为主,两帮以泊松效应膨胀拉伸—剪切破坏为主;顶板下沉量、巷帮内挤和底鼓量均逐渐增大;顶煤、直接顶和基本顶部分岩层逐层渐次移动,顶板部分区域出现较大的裂隙,冒落拱以上深部顶板发生整体移动;巷道顶底板中有害拉伸应力区域范围呈现拱形分布,且逐渐增大。根据切眼围岩变形破坏特征,提出了高强度、高刚度、高预紧力的强力支护和被动单体液压支柱补强的主被动联合支护方法。现场工业性试验表明,切眼围岩得到了有效控制,可为类似裂隙发育托顶煤大断面切眼围岩控制提供参考。     

深部高应力大断面煤巷围岩控制技术研究

某矿1305工作面埋深超过850 m,工作面上、下平巷支护困难,在综合分析深部高应力、大断面、软弱厚顶煤复杂巷道围岩条件下地应力场分布规律基础上,通过FLAC3D数值模拟研究了高应力大断面厚顶煤巷道围岩变形破坏机理,提出了高预紧力支护、斜拉锚索顶板控制、两帮加强控制等围岩稳定性原理,为该条件下煤巷支护提供了理论依据。     

深部托顶煤巷道支护技术研究

针对新矿集团新巨龙煤矿-800 m水平托顶煤巷道围岩变形破坏严重的问题,通过现场调研,得出了该类巷道变形破坏特征,顶板变形破坏明显高于两帮。基于数值模拟,探讨了托顶煤巷道围岩的塑性破坏范围,提出了高强度锚网索联合支护,确定了支护参数,并将锚网索联合支护应用于现场,取得了较好支护效果,为此类托顶煤巷道的支护设计提供了借鉴。     

基于断面形状效应的厚顶煤巷道支护参数优化

针对厚顶煤矩形断面巷道顶板两侧肩角锚杆易剪切破断、顶煤易离层破碎等支护难题,以唐家会矿61201综放工作面运输巷为工程背景,通过数值模拟对矩形和直墙平顶肩角微拱形厚顶煤巷道应力分布特征进行了对比分析。结果显示:直墙平顶肩角微拱形厚顶煤巷道顶板两侧肩角无应力集中、顶帮煤体松动范围相对于矩形厚顶煤巷道均有所减小,尤其顶煤松动范围减小明显,说明直墙平顶肩角微拱形断面有利于厚顶煤巷道围岩稳定性控制。在此基础上,提出了相应的巷道围岩控制对策,并进行了支护参数优化,经过现场应用,不仅顶板两侧肩角未发生锚杆剪断现象,而且掘进期间顶板下沉量达到15 mm时就趋于稳定,回采期间顶底板累计移近量仅220 mm,两帮移近量仅150 mm,支护效果显著。     

特厚煤层大断面煤巷围岩稳定及其控制研究

为解决特厚煤层大断面煤巷变形剧烈、难支护等问题,通过运用FLAC3D数值模拟软件研究了顶煤厚度、巷道宽度对围岩稳定的影响,并根据围岩变形破坏特征提出了"两级支护结构体"控制系统——"大、小锚杆"协同控制体系;通过建立巷道顶板力学模型对围岩稳定进行了分析。现场试验结果表明:采用"两级支护结构体"控制技术,巷道顶底板相对移近量最大112mm,两帮相对移近量最大87mm,巷道围岩控制效果好。     

深部厚顶煤巷道围岩稳定性相似模型试验研究

针对深部厚顶煤巷道围岩控制难题,采用相似模型试验方法,分析了埋深、构造应力等因素对厚顶煤巷道围岩变形、围岩应力及支护结构的影响,揭示了厚顶煤巷道围岩稳定性规律:随着埋深增大,两帮及顶煤内应力峰值增大,围岩变形破坏程度增大;随着构造应力增大,围岩变形破坏程度增大,构造应力对顶煤稳定性影响显著,顶煤水平应力呈现出"两端低、中部高"分布形态,且应力峰值位置随构造应力增大向深部转移,下位顶煤、煤层与顶板交界面附近的顶煤破坏严重,最终发生"尖顶型"垮冒;顶板锚杆和穿过煤岩层交界面的锚索易被剪断。对于深部构造应力作用下的厚顶煤巷道,认为提高顶煤锚固体的抗剪能力尤为重要,提出采用"高强高预紧力锚杆及斜拉锚索梁"支护技术,以此增强厚顶煤锚固体的抗剪能力、提高两帮承载能力,顶煤和两帮稳定性的提高则有助于减小底臌量。研究成果成功应用于工程实践。     

煤矸石中炭的浮选回收利用研究

对某堆存煤矸石中残存的煤(固定碳品位为28.92%)进行了系统的浮选实验研究(矿物学分析、磨矿细度试验、浮选药剂试验,以及开路、闭路流程试验),重点考察了常用3种调整剂(石灰、硅酸钠及六偏磷酸钠)对该煤矸石中煤浮选精矿品位和回收率的影响,最终获得固定碳可作为动力原煤使用,大大提高了该煤矸石的利用价值,实现了煤矸石的资源化利用。     

司马矿选煤厂浮选尾煤中回收精煤的研究

针对司马矿浮选尾煤灰分低,且销售价格低、销售不畅、占用大量工业场地等问题,对浮选尾煤的特性进行充分分析的基础上,综合现有先进选煤工艺分析比较,给出司马选煤厂尾煤回收的建议。     

配煤入洗选煤厂中煤炭发热量的预测研究

发热量是动力煤主要计价指标;对于单一矿区的煤,可通过测量煤炭灰分、水分预测发热量。但配煤入洗时煤质特性不均一,难以简单地建立模型预测。本文基于配煤入洗中的发热量可加性原则,分别建立单一煤炭的发热量预测模型,然后根据配煤比例加权平均获得最终公式,从而利用灰分、水分等指标预测配煤产品发热量。     

高低硫煤配煤系统技术改造

针对辛置洗煤厂入洗高低硫煤人工配煤,准确度低,不及时,经常出现精煤硫分波动,造成销售损失,提出改造配煤系统方案.改造后,保证了配煤硫分达到要求指标(＜10 %).     

煤炭转化中的煤炭液化技术

随着社会、经济的快速发展,在未来几十年内中国的石油消费量将大大增加,石油供应的缺口将越来越大,中国作为富煤贫油的国家,采用液化技术是实现煤炭高技术转化和实现煤炭工业可持续发展的重要途径。     

煤与瓦斯(CO_2)突出矿井揭煤技术

介绍了海石湾矿井借鉴煤与瓦斯防突技术,实现煤、气、油共生突出矿井上山安全揭煤的方法。     

榆木桥煤田聚煤古构造及含煤性

通过聚煤古构造的研究,分析了影响榆木桥煤盆地含煤段形成时的控制作用,探讨了含煤段与含煤性及煤田构造形态与聚煤古构造的关系,对煤矿开采及煤田外围普查、预测具有指导作用。     

火石咀煤矿选煤厂选煤工艺设计

分析了火石咀煤矿选煤厂的煤质及可选性,对选煤厂整体工艺系统进行了分析,确定采用块煤斜轮重介+中块原煤三产品旋流器重介+末煤不入洗的工艺流程,并对各工艺特点进行了详细分析,经过生产实践,表明该流程具有灵活性强,流程简便、生产环节少,分选效果好等特点。     

超化矿西煤场平煤器的改造

随着矿井的不断升级改造,原平煤器已满足不了生产需要,针对平煤器的特点进行了液压、电控改造,改造后的平煤器自动化程度较高,使用效果较好。     

强化煤质管理 提高煤炭质量

杏花煤矿通过建立严格的煤质管理机制,实行三级煤质管理体系,制定整改措施,加强井下采、掘段队煤质管理,增加综合煤炭回收率,提高煤炭质量,提高洗煤产品回收率,增加了企业收入,树立了企业产品品牌。