松软突出煤层钻进困难的原因分析

在分析煤层深孔钻进困难原因的基础上，提出“钻穴”概念，分析了“钻穴”对钻进的影响。在分析“钻穴”类型及成因的基础上，建立“钻穴”内流体排渣模型，采用数学方法，分析钻孔深度和“钻穴”的关系。结果表明：在纯流体排渣情况下，松软、突出煤层的钻孔深度几乎与钻机动力大小无关，而取决于危害型“钻穴”的发生位置和“钻穴”的体积大小。基于对“钻穴”的新认识，提出流体与机械协同排渣的新观点，以此克服或减轻“钻穴”的危害，并发明了“双动力低螺旋钻杆”。     

刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Φ50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为 76 mm ,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。     

支承压力作用下深部井巷的变形规律

根据孙村煤矿深部开拓巷道的变形实测资料，本文分析了固定支承压力作用下围岩强度、开采深度以及应力边界条件对巷道变形速度的影响。本文认为，在其它条件相同的情况下，岩性在巷道变形中起决定性的作用。     

深部巷道围岩变形机理及对策

本文在分析孙村煤矿深部巷道围岩变形原因的基础上，阐明了深部巷道围岩变形是采深、岩性和采动影响共同作用的结果，提出了用有效载荷系数（ＫγＨ／σ）的大小，来反映原岩应力、固定支承压力作用下巷道围岩的流变速度，进而提出了对巷道围岩变形的对策。     

煤岩轴向应力恒定卸围压条件下力学参数的研究

分析了煤岩轴向应力恒定卸围压破坏时极限强度、峰值应变和破坏方式等力学参数，运用卸载破坏围压差的概念，反应不同初始卸载围压煤岩破坏的难易程度。通过对不同初始卸荷速率煤岩试件变形破坏力学参数的对比，研究开挖卸荷速率对地下工程的影响。     

跨采时底板巷道围岩变形预测

深部开采时巷道矿压显现剧烈，围岩失稳、巷道持续流变，所以实行跨大巷回采，使底板巷道处于卸压区。根据巷道围岩变形机理，提出了利用围岩有效载荷系数，预测跨采时底板巷道围岩变形量，并建立了两者间的关系。最后通过工程实例进行了验证，预测值与实际值相符，说明这种方法具有一定的实用价值。     

城郊矿煤样冲击倾向性指数的试验研究

利用 RMT-150B 伺服试验机对城郊矿煤样进行冲击倾向性试验,试验结果表明：测定冲击倾向性指数时煤样峰后变形特征与加载控制方式相关,测定动态破坏时间采用应力控制方式,冲击能量指数则采用应变控制方式;煤样的抗压强度与弹性模量、冲击能量指数、弹性能量指数和剩余能量指数呈正相关,而与动态破坏时间呈负相关,表明煤样抗压强度越高时发生冲击地压的危险程度越大;煤样的冲击能量指数与弹性能量指数,弹性能量指数与剩余能量指数均具有良好的正相关性;动态破坏时间与冲击能量指数具有呈良好负相关;剩余能量指标和弹性模量能否作为评判煤层冲击性等级划分有待进一步研究;城郊矿二2煤层煤样的动态破坏时间为306 ms、弹性能量指数为5.91、冲击能量指数为2.48、单轴抗压强度为8.86 MPa,依据规程模糊综合法评判二2煤层属于弱冲击类。     

坚硬顶板松软薄煤层刨煤机开采可刨性研究

依据目前国内外刨煤机开采实践,提出了煤层可刨性综合指标计算方法,将薄煤层可刨性划分为5类,即极易刨、易刨、一般、难刨和极难刨．根据曹窑煤矿坚硬顶板松软薄煤层地质条件和矿压显现规律,计算出薄煤层可刨性综合指标值,表明该薄煤层的可刨性属于一般类型．最后优化出了薄煤层刨煤机开采设备配套方案,为曹窑煤矿进行刨煤机开采提供了理论基础．     

易自燃煤层综放面支架快速撤出技术研究

根据义马耿村煤矿为易自燃发火煤层,综放工作面停采后撤架期间,采空区自燃发火严重的特点,设置撤架平巷,实行撤架平巷上、下方工作面支架平行撤架,提高撤架速度,缩短工作面末采期时间,有效地防止了综放工作面终采线的自燃发火.     

易自燃煤层综放末采期综合防火技术

义马耿村煤矿为易自然发火煤层,综放面停采前顶煤不放,采空区冒落的碎煤多。终采线附近采空区的碎煤和支架上的顶煤,易造成撤架期间采空区自然发火。所以采取向采空区黄泥灌浆、注浆和喷涂聚氨脂,以及实行局扇低风量通风等综合防火技术;同时设置撤架平巷,实行撤架平巷上、下方采面支架平行撤架,提高撤架速度,缩短采面末采期,防止了综放面终采线的自然发火。研究成果在义马耿村煤矿进行了推广应用。