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深井大傾角破碎頂板軟煤大采高開采關鍵技術研究

作者:煤礦安全網 來源:煤礦安全網 發布時間:2019-10-09

一、項目背景

煤礦由于主采煤層埋藏深、傾角較大、煤層和頂底板強度較低,加之直接頂比較破碎,導致工作面推進過程中煤壁片幫、冒頂現象嚴重,而且對正常回采后頂板破斷和運移規律、支架的工況等諸多問題不甚清楚。因此,有必要對該礦特殊地質條件下大采高采場煤壁片幫、冒頂機理與控制技術進行系統研究,提高圍巖控制水平,最大限度的回收煤炭資源,實現礦井的安全高效開采,為該礦以及其它類似煤層礦井積累必要的經驗。

二、研究內容

該項目立足于現場工程實踐,結合理論計算和分析,以某煤礦A工作面為工程背景,綜合查閱分析各類相關資料文獻,通過理論分析、數值模擬和相似模擬等多種科研手段,結合現場實測,系統研究礦壓顯現和覆巖移動規律、采場圍巖控制技術、采煤工藝及經濟效益,逐步完善研究成果。主要研究內容有:

工程背景與煤巖力學參數測試;采場礦壓顯現與覆巖移動規律;支架與圍巖關系及設備的穩定性;工作面煤壁片幫與端面冒頂機理;“棕繩+注漿”柔性加固技術理論及其應用;煤礦生產提效建議方案。

三、主要創新點

1.通過“回彈儀、紅外成像、聲發射”等多手段綜合測試煤巖力學參數,揭示了深井大傾角條件頂板“四區式”破斷規律,優化了大傾角破碎頂板條件下合理工作面參數和推進速度。

2.建立了深井大傾角頂板破斷分區式支架動載荷計算方法,提出了大傾角破碎頂板軟煤層綜采專用支架“三段式”多參量設計方法,開發了大傾角工作面“支架雙調一配、采煤機前推持續供液、刮板輸送機壓戧柱+防滑頂鎬”綜合防倒防滑技術。

3.分析了大傾角破碎頂板條件煤壁和頂板穩定性影響因素,揭示了深井高地壓、強采動條件大變形煤壁片幫和柔性加固機理,開發了控制煤壁和頂板的“棕繩+注漿柔性加固技術”。

(a)不同直徑的注漿煤樣力-變形曲線

(b)不同直徑棕繩內聚力和內摩擦角

四、應用效果與效益

在實際生產中,該礦A工作面頂板破碎,傾角較大,煤壁片幫和冒頂現象嚴重,影響安全,制約產量的提高。該項目研究運用“棕繩+注漿”技術防治煤壁片幫,有效的控制了煤壁破壞,限制了冒頂事故,保證了工作面安全高效生產。

新技術實施后節省了大量人工處理煤壁片幫事故,并且提高了工作面產量,應用后第一年增加原煤產量13.8萬噸,新增利潤2484萬元。


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