冲击矿压条件下煤柱破碎漏风治理技术研究

综采工作面煤柱破碎易导致采空区漏风及煤氧化自燃,尤其在长时间矿压影响下,巷道刚性喷浆层易开裂失效.针对红庆梁矿11303工作面巷道煤柱破碎治理难点进行分析,在采用常规喷浆封堵效果不理想的情况下,通过应用盖尼克塑性喷涂封闭新技术,有效解决了煤柱动压下反复破碎漏风问题.     

采煤工作面煤柱自然发火防治技术研究

针对130205工作面回风巷煤柱自然发火问题，以封堵煤柱内漏风裂隙、回风巷表面裂隙为出发点，针对性设计防灭火技术方案。具体在煤柱内注入凝胶实现漏风裂隙有效充填、煤柱靠近130203采空区注入三相泡沫应对采空区位置遗煤及煤柱表面破碎煤体氧化升温问题、在回风巷煤柱帮喷涂盖尼克塑性喷涂材料封堵采动裂隙，并详细设计防灭火技术措施。现场应用后，130205工作面回风巷煤柱漏风问题得以有效解决，煤柱内基本不存在高温点，表明现场使用的防灭火技术取得显著应用效果。     

无机防灭火材料在综放工作面遗煤氧化治理中的应用

小煤柱在综放面推采过程中受到超前应力及上一个面的采动作用后,煤岩体强度大大下降,煤岩体的透气性呈几何式增加,增加了采空区的漏风量,加速了遗煤氧化蓄热。针对小煤柱未加固过的、且出现瓦斯涌出及老采空区对工作面巷道漏风的部分,通过对煤柱内部注入无机防灭火材料,与煤体形成固结体,不仅可以加固破碎的煤体,更重要的是可以封堵煤柱中的裂隙,阻止风流进入采空区,隔绝含氧环境。     

罗克休泡沫材料在煤矿防灭火中的应用

罗克休泡沫材料具有膨胀率高、抗压强度大等特点,广泛应用于煤矿井下密闭、高冒充填、封堵煤层裂隙、构筑防火墙等,岱庄煤矿在1301工作面煤自燃倾向区域压注罗克休泡沫材料,有效封堵了煤柱裂隙漏风,避免了自燃事故发生,使安全生产得到了保障。     

综放孤岛工作面综合防灭火实践研究

陕西黄陵建庄煤矿4-2209孤岛工作面矿压显现剧烈,工作面支护难度大,推采速度慢。综采放顶煤回采工艺致使采空区遗煤量较多,煤柱受压破碎后导通相邻采空区,相邻采空区贯通导致遗煤范围扩大且漏风通道畅通,煤自燃隐患巨大,严重影响矿井安全生产。根据工作面初采初放期间、慢推及停采期间等不同生产时期防灭火治理需求,应用普瑞特系列新型防灭火材料对漏风通道进行了封堵,对采空区遗煤区进行了大范围覆盖降温冷却,回风流CO中浓度稳定且未超限,确保工作面安全顺利生产。     

水力压裂对沿空留巷的泄压效应研究

以潞安集团余吾煤矿的地质和开采技术条件为基础,运用数值模拟手段,同时建立2D和3D模型,分析水力压裂技术对留巷围岩应力分布及位移的影响规律。结果表明:对煤层顶板采用水力压裂后,压裂区域周围煤岩体采动应力重新分布,留巷围岩应力大小及位移明显降低。将煤柱上方顶板压裂至30 m时,随着煤柱上顶板压裂范围的增加,煤柱承担的压力逐渐减少,煤柱平均应力从未压裂时的27.2 MPa减小到26.5 MPa;同时留巷围岩位移逐渐减小,从未压裂时的108.6 mm降低到101.3 mm,泄压效果明显。     

注浆加固技术在治理瓦斯涌出异常煤体中的应用

通过对古书院矿653辅助回风巷破碎煤体采用注浆配合注浆锚索补强进行加固,还原破碎煤柱的整体性,有效封堵了煤柱体的裂隙,同时增强煤柱的抗压能力,解决了煤柱破碎和采空区瓦斯经破碎煤体涌出的问题,保证了古书院矿9号煤西翼通风系统的正常运行。     

坪湖煤矿658大工作面防火实践

由于受断层及采空区的应力影响,煤体围岩破碎、顶板不完整、裂隙多,易造成密闭、高冒巷封堵不严密,存在漏风等安全隐患,为此,对密闭、高冒巷进行注浆加固,防止漏风,消灭了煤炭自然发火事故,确保了矿井的安全生产。     

郭家河煤矿老巷围岩控制与充填防灭火技术

为解决郭家河煤矿1307工作面密闭墙及巷道围岩有裂隙、采空区遗煤氧化、有毒有害气体溢出、回风下山一氧化碳含量超标等问题,针对工作面条件,采用超高水材料充填技术,封堵了漏风裂隙,隔绝了氧气渗入通道,解决了煤矿遗煤自燃,有效支撑了巷道围岩,阻止巷道围岩裂隙进一步发育,保障矿井通风系统稳定可靠和生产系统正常运行。     

煤层群开采自燃“三带”分布规律及防灭火技术研究

为防止近距离煤层群工作面回采后相邻采空区气流互通引起采空区遗煤自燃，以李家壕煤矿31114综采工作面为工程背景，采用现场实测结合数值模拟的方法，对本煤层进风侧、回风侧及上覆采空区氧浓度分布规律进行测定，依据氧浓度分布规律划定了本煤层采空区自燃“三带”分布范围，并给出了工作面安全回采的最小推进度。同时，利用Fluent软件模拟得到煤层群开采上覆采空区氧浓度分布规律，划定了上覆采空区火灾重点防治区域，该区域位于工作面后方50m范围内的上邻近层工作面遗留煤柱，依据遗留煤柱破碎漏风易发火的特征，提出采用地面封堵、隅角封堵、遗留煤柱注浆相结合的综合防灭火技术。     

采空区遗煤高温氧化区域辨识与综合治理

通过对杨柳煤矿10414工作面推进受阻期间大范围采空区内部及周围受压破碎煤柱处遗煤、漏风供氧、环境蓄热和时间4个因素辩证分析,判断采空区及围岩处的煤炭疑似高温氧化区域的空间位置,辨识遗煤氧化蓄热的发展程度,从而针对性地实施防灭火钻孔,灌注液态CO2,三相泡沫以及高分子胶体等防灭火介质,最终使高温氧化区域得以快速治理。     

区段煤柱渗透性分析与防火效应研究

煤柱宽度大小不仅影响巷道的稳定性,而且对煤柱漏风也有重要的影响。针对4103轨道巷煤柱条件,采用理论分析、数值计算与现场观测验证相结合的方法,分析稳定性前提下煤柱宽度与其渗透特性的关系,提出预防煤柱自燃的合理煤柱宽度计算公式。理论分析表明:煤柱的最小宽度与其渗透特性以及漏风压差成正比,煤柱的透气性系数越大,需要阻止煤自燃的煤柱宽度越宽;煤柱两侧漏风压差越大,控制漏风引起煤柱自燃所需的煤柱越宽;从维持巷道稳定、控制巷道围岩变形在合理范围内,以及防止煤柱漏风诱发自燃的综合结果看,煤柱宽度至少7 m。现场巷道变形监测、煤柱漏风测试和煤柱自燃征兆信号监测结果表明:轨道巷两帮移近量随观测时间延长而增大并渐趋稳定,最大为98 mm;煤柱总漏风量24.67 m3/min;煤柱内温度和气体未发现明显异常。由此可见,考虑煤柱自燃提出的7 m宽煤柱实现了预计的支撑、堵漏与防火的目的。     

深埋倾斜特厚煤层窄煤柱护巷机理与围岩控制

我国中东部地区采深大、巷道变形和冲击风险大,窄煤柱沿空掘巷技术可改善巷道围岩环境。为掌握窄煤柱护巷机理并形成针对性围岩控制技术体系,以800 m埋深倾斜特厚煤层3 m窄煤柱沿空掘巷为背景,开展了理论分析、现场实测及数值模拟研究,结果表明：(1)该巷围岩破碎程度及变形煤柱侧比实体煤侧严重,煤柱破碎程度及变形采空区侧比巷道侧大,尽管埋深大,但已稳定采空区承担较大覆岩载荷,高应力已充分向深部岩体分流;(2)巷道变形非对称,实体煤侧顶板下沉量比煤柱侧大,巷帮以浅部变形为主,煤柱帮上部和实体煤帮中部变形较大;(3)采空区是掘巷卸荷后主要的形变通道,利于形变能向采空区缓释、降低冲击风险;(4)卸压区形状由掘巷前三角形扩展为掘巷后平行四边形,掘巷后应力集中区转移至实体煤帮右上方实体煤岩体中;(5)窄煤柱一次和二次剪切破坏的交界面及掘巷右上方实体高应力区为围岩关键控制区,据此提出基于煤柱多重塑性破坏区发育规律的煤柱加固和高应力区精准卸压联合的围岩控制技术体系。研究可为邻近工作面以及其他类似深埋倾斜特厚煤层开采提供理论支撑和科学依据。     

采煤工作面囊袋封堵漏风技术

采煤工作面采空区漏风是导致煤氧化自燃的重要原因之一。为了解决龙王沟煤矿61601工作面在推采过程中存在两巷垮落困难,导致采空区漏风严重的的问题,提出了囊袋充填塑性材料技术;对塑性材料进行了配比实验,封堵漏风性能及塑性实验研究,得出了塑型封堵材料的最佳配比参数,证明了其具有良好的密封性及可塑性。现场应用结果表明,囊袋塑性封堵漏风技术达到了较好的封堵漏风效果,采空区氧气浓度最大降低了8%。该技术方案的实施,有效防治了采空区煤自燃,保证工作面安全回采,为后续工作面的开采也提供了宝贵的技术和经验。     

深部煤柱留巷"卸-支-注"协同控制原理及实践

针对深部煤柱留巷围岩控制难题,在分析煤柱留巷围岩破坏机制的基础上,建立煤柱留巷力学模型,分析支护力、采动应力、煤岩体力学属性与莫尔圆间的相互关系,提出深部煤柱留巷"卸-支-注"协同控制原理。通过对煤柱上方支承压力进行人工调控,降低支承压力峰值和转移应力峰值位置,使其远离煤柱留巷,降低煤柱留巷的采动应力;对破碎围岩进行强力支护,增加巷道围岩的支护力,提高煤柱留巷围岩自承载能力;对煤柱留巷破碎围岩进行注浆改性,提高煤柱留巷围岩内聚力和内摩擦角等力学参数,有效改善煤岩体力学属性,使煤岩体由极限平衡状态过渡至弹性安全状态。通过协调"卸压-支护-注浆"三者的时空关系,使留巷结构体形成合理的能量耗散机制,使留巷结构体由不稳定状态转变为稳定状态。现场应用结果表明:采用"卸压-支护-注浆"协同控制技术后,煤岩体强度提高34.45%,锚索受力降低50%以上,煤柱留巷两帮移近量降低40.79%,顶底板移近量降低69.80%。"卸压-支护-注浆"协同控制技术有效改善了煤柱留巷的围岩力学属性和应力状态,实现了对王坡矿深部煤柱留巷围岩稳定的有效控制。     

构造破碎区沿空掘巷偏应力分布特征与控制技术

以黄岩汇煤矿15111轨道巷为工程背景,采用数值模拟、实验室试验及现场实测等方法,研究了构造破碎区沿空掘巷围岩偏应力分布特征及控制技术。结果表明:随着煤柱宽度的增加,巷道围岩偏应力峰值及峰值位置均有较大变化,偏应力峰值变化幅度由大到小为煤柱帮(20 MPa)、顶板(4.6 MPa)、底板(2.6 MPa)、实体煤帮(2.5 MPa);峰值位置变化幅度由大到小为底板(4.25 m)、顶板及煤柱帮(3 m)、实体煤帮(0.25 m);沿空掘巷巷道开挖引起的偏应力在15 MPa以上,在其作用下围岩发生大范围剪切破坏,构造破碎区围岩易崩解破碎,更加剧了巷道失稳,支护不合理时容易出现顶板冒落、煤帮垮塌和强烈的底鼓现象。据此,提出了包括高密度长锚索控制顶板稳定、大直径短锚索替代帮部锚杆、设置帮角加强锚杆及破碎煤体的锚注加固在内的综合控制技术。现场应用表明该技术能有效控制巷道变形,实现构造破碎区沿空巷道的稳定性控制。     

无煤柱开采采空区漏风防治技术研究

针对新登煤矿22采区无煤柱开采的方式下存在22051采空区与邻近采空区大面积漏风问题,通过分析22051采空区漏风途径,提出了封堵22051副巷,将22031与22071机巷调整为均压通风的方式改善通风现状,对22051停采线气体进行束管监测分析,验证了漏风治理效果。束管监测结果显示：22051采空区停采线北部通过封堵已达到有效治理,停采线南部因机巷漏风造成氧气浓度回升,对切巷下口采空区侧20 m、实体煤侧10 m范围内的机巷实施了喷浆封闭巷道,进一步减少漏风。     

煤柱回收开采综合防治煤炭自燃技术研究及应用

通过综合分析河南煤化集团鹤煤公司三矿煤柱回收开采过程中煤炭自然发火的原因及防治技术,因地制宜采取了注入阻化剂、封堵采空区漏风、采面开区均压通风和注氮稀氧等综合治理技术,并建立了严格的监测预报制度,确保了煤柱工作面的安全掘进和回采,较好地解决了复采地区自然发火事故多发的技术难题。     

沿空掘巷注浆加固技术在平煤十一矿的应用

为了保证深部留窄煤柱沿空掘进巷道的安全生产,研究深井沿空掘巷围岩失稳特性,动态监测围岩变形全过程,采用间歇注浆加固技术和注浆管长短结合,解决了巷道窄煤柱帮收敛变形严重问题,改善了窄煤柱煤岩松散破碎结构,确保了矿井安全生产。     

盘区大巷煤柱回采工作面邻近老空区漏风检测及防治技术

针对井下二盘区大巷煤柱回采工作面邻近老空区,通过SF_6示踪气体漏风通道检测技术查找煤层之间漏风通道,对存在漏风的密闭墙进行了封堵,实施均压技术优化了通风系统,进一步减少了采空区漏风,保证了煤柱工作面的安全回采。