摘要：在具有高瓦斯、高地应力、高突出危险性和低透气性煤层中,实施区域化卸压增透以消突,已成为实现煤矿可持续发展的重要举措之一.基于卸压增透消突技术在应用中遇到的问题,采用理论研究、RFPA2D-Flow数值模拟和现场测试相结合的方式,研究了穿层定向水力压裂裂缝起裂机理及扩展规律.研究表明,穿层水力压裂起裂取决于压裂孔的轴向和径向水平应力的大小、煤岩物理力学性质及最弱层里面等因素.单孔水力压裂可实现7～8 m的卸压半径,但外侧呈现应力集中带,不利于区域卸压增透,多钻孔定向水力压裂形成了一个接近圆柱形的压缩破碎区,并在压裂孔和定向孔中心线方向上产生了一条贯穿的裂缝面,较好地消除了非定向水力压裂应力集中的现象.结果表明,某矿2238副巷试验区域内煤层内瓦斯含量降低约42.3％,有效降低了煤与瓦斯突出危险性.

摘要：针对深部矿井不规则工作面采空区遗煤自燃问题,以21914工作面为例,结合其地质条件与采空区复杂环境,研究了不规则工作面防灭火关键技术.通过分析煤层自燃倾向性、采空区遗煤分布及工作面形态变化特点,构建了综合防灭火体系,有效降低了自然发火风险,为类似条件下的工作面安全开采提供了借鉴.

摘要：煤矿开采引起的地表变形会对地面基础设施造成严重破坏,以付家焉煤矿4号薄煤层开采为研究对象,提出了一种融合干涉合成孔径雷达(InSAR)技术,采用FLAC3D数值模拟和概率积分综合方法预测薄煤层开采引起的地表变形.结果表明,在数值模拟中利用InSAR历史形变数据反演岩石力学参数时,模拟估算的地表变形与InSAR数据和概率积分模型结果基本吻合,验证了模拟结果的可靠性.采用此方法预估付家焉煤矿4号煤层开采将发生0.68 m的沉降变形,综合预测方法有效提高了采动作用下地表变形预测精度,研究成果可为类似地质及采掘条件煤层开采地表沉陷预测提供参考.

摘要：开采过程中应力损伤—流动耦合作用引起裂隙演化规律,对准确、及时地预测和防治煤矿水害至关重要.以山西海天煤业为研究对象,提出了一种流固耦合模拟方法,用于模拟承压水上部煤层开采过程中底板岩层中裂隙的发育及其伴随的渗流运动,数值结果成功再现了开采过程中底板岩层的裂隙发育、渗透率变化及突水通道形成等过程.渗透最深的断裂带出现在采空区两侧下方,随着开采距离的增加迅速向下延伸,最终贯通至下伏承压含水层,形成水压和渗流速度急剧增大的贯通突水通道.研究得到下伏承压含水层突水机理,有助于提高煤矿水害的预测和防治水平.

摘要：煤矿井下围岩注浆加固技术是煤矿安全高效生产的重要保障之一,其注浆材料质量直接影响到注浆加固的效果.探究了一种新型矿用无机双液浆加固材料,分析了不同水灰比及双浆液配比下材料的流动度、稳定性、凝结时间及强度的工作性能参数,并通过对陕煤韩城矿业桑树坪2号井进行煤壁加固,探讨了该注浆加固材料的实际施工效果.结果表明,该材料在A浆水灰比为0.4,且A浆与B浆质量比为40.0∶1.0时,具有良好的流动性和稳定性,且早期强度较高,抗压强度可达到8.6 MPa,实际注浆效果显示其在放顶煤端头破碎煤壁注浆加固中施工便利,对加固放顶煤端头破碎煤壁应用效果良好,可有效预防煤壁片帮.

摘要：合理的窄煤柱留设宽度是保障采空区下方沿空掘巷成功实施的关键因素.以中达燕家河煤矿8213新切眼为研究背景,通过理论计算得出煤柱留设宽度的合理区间为大于30 m或小于7.8 m;利用数值模拟发现8213新切眼回采至140 m时应力达到峰值,说明留设7 m窄煤柱与原区段煤柱受载情况类似.工程实践应用表明,围岩顶板离层量变化较为合理,巷道支护效果良好.该研究结果对采空区下方沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定和冲击地压防治具有一定的借鉴和参考价值.

摘要：针对大水头煤矿分公司不规则孤岛综放工作面回采巷道合理护巷煤柱留设问题,基于极限平衡理论解析了工作面开采煤柱破碎区发育宽度,建立了 FLAC3D数值计算模型,探究了采空区侧向支承压力分布特征,研究了两侧采空的不同护巷煤柱留设宽度对回采巷道移动变形及裂隙发育特征影响,实测了不规则孤岛工作面回采期间巷道变形量.研究表明,大水头煤矿分公司工作面开采煤柱破碎区宽度为3.78 m,工作面侧向支承压力自煤壁开始依次表现应力降低区、应力增高区与原岩应力区,应力降低区宽度为14 m,初步确定工作面回采巷道煤柱留设宽度为3.8～9.0m.煤柱留设宽度较小时,因受侧向支承压力的影响,煤柱裂隙发育,承载能力较差;随着煤柱留设宽度的增加,其承载能力显著提高;但当其宽度为7 m时,煤柱内部出现了明显的应力集中区域,且由于高应力的作用,煤柱内部的塑性区与侧向采空区贯通.结合两侧采空下不同煤柱宽度巷道移动变形特征,确定最佳护巷煤柱宽度为6 m,实测工作面回采期间回采巷道最大顶底板移近量269 mm,两帮移近量270 mm,巷道收敛率较小,煤柱留设宽度合理.

摘要：为了降低1102工作面采动压力对相邻巷道1103轨道巷的影响,采取顶板精准定向预裂切缝技术实施卸压管理.通过对卸压原理、岩体内部爆炸载荷、冲击波影响范围及关键施工参数等进行研究,确定了合理参数,并对切顶段和不切顶段实施了实测对比.经实测表明,切顶后顶底板最大移近量降低了 389 mm,两帮移近量减少了 399 mm,抽检锚杆锚固力提升了 13～14 kN,整体合格率达到92％,切顶后围岩控制效果显著.

摘要：为解决甜水堡煤矿"三软"煤层巷道围岩变形量大、变形持续时间久等问题,通过现场观测、实验室试验和数值模拟的手段,掌握了围岩变形机理,明确了锚杆预紧力对巷道支护效果的影响,确定了合理预紧力.研究结果表明,甜水堡煤矿"三软"煤层巷道围岩含有超30％的黏土矿物,遇水易发生泥化变形,围岩强度低和承载能力弱是巷道变形大的主要原因.由数值模拟可知,锚杆预紧力为50、70、90 kN时,顶板下沉量分别降低21.3％、23.7％、12.1％;当预紧力超过70 kN时,继续增加预紧力会大幅减弱对围岩的控制效果,因此确定锚杆的合理预紧力为70 kN.工业性试验结果表明,通过改进支护体系将锚杆预紧力增加至70 kN后,巷道变形得到了有效控制.

摘要：研究区位于新密煤田东南部,发育可采煤层3层.在以往的地质勘查资料的基础上,对可采煤层的煤质特征进行了阐述,并对其煤炭洁净程度和清洁利用方向进行了划分.研究表明:研究区二1煤层和二3煤层洁净等级均为Ⅲ级(较好洁净煤),是很好的清洁动力用煤,并且可以作为炼焦配煤、固定床(固态排渣)、流化床和水煤浆气流床气化用煤;七4煤层洁净等级为V级(较差洁净煤),其原煤灰分高且洗选浮煤回收率太低,清洁利用均不适合,仅能作为一般动力用煤.

摘要：陷落柱是煤矿水害中的重要导水通道,陷落柱水害事故曾引起诸多特大水害.高河煤矿已发现陷落柱88个,部分陷落柱具有导水性.为研究高河煤矿陷落柱的导水性,收集整理了高河煤矿已揭露陷落柱的资料,将该矿井陷落柱分为不导水型、煤系导水型和奥灰导水型3种类型,总结分析影响陷落柱导水的影响因素,建立了陷落柱导水性影响因素的层次关系图.在此基础上,对高河煤矿影响陷落柱导水性的影响因素包括岩性因素、径流条件、压实情况及其子因素进行了逐一对比分析.研究发现,岩性对陷落柱不同层段导水性影响较大;褶曲形态影响了地下水径流,导水陷落柱多发育在径流带上;陷落柱尺寸越小发育高度越低,其压实作用越小,导水陷落柱多为隐伏陷落柱.研究结果可为该矿井防范陷落柱水害提供科学依据和理论支撑.

摘要：为了解决单元式超前液压支架在煤矿井下难以快速、高效搬移的难题,结合单元支架在井下实际使用场景,研发设计了一种能够适应高瓦斯矿井和薄煤层工作面巷道使用的无轨拖缆吊装式履带单元支架搬运车.详细阐述了单元支架搬运车快速起吊装卸系统及四履带转向系统的设计思路、机构组成、控制原理和工作过程等内容,其快速起吊装卸系统和四履带转向系统是单元支架搬运车能够保证快速、高效、可靠作业的关键技术,并且该设备已在我国某大型煤矿井下进行了工业性试验和实际作业试用,具有较好的推广应用前景.

摘要：以山西某矿21105运输巷为研究对象,在明晰运输巷原永久支护方案的基础上提出分区域超前注浆锚索代替单体支柱的支护方案,并采用现场试验的方式验证该方案的可行性.将运输巷自回采工作面往前150 m区域内划分为4个实验阶段,根据矿压监测结果确定不同阶段单体支柱和注浆锚索的使用方式.在运输巷距内设置5个测站监测巷道围岩变形量,结果表明,超前注浆锚索可有效控制围岩变形,各测站围岩变形量均在安全范围内,研究成果可为同类工况下其他回采巷道支护方案优化提供有益借鉴.

摘要：针对陕北矿区浅埋煤层大断面开切眼支护问题,以孙家岔龙华煤矿20202大采高综采工作面为工程背景,结合现场实际地质条件、理论分析和工程实践方法对开切眼支护技术进行研究.结果表明,开切眼围岩失稳变形的主要原因包括围岩应力集中、煤层自燃顶底板破坏和地表水弱化岩体强度,采用锚杆、锚索、W型钢带、钢筋编织网片的联合支护方式进行支护,同时结合十字布点法和顶板离层仪观测方法监测测巷道围岩位移.监测结果显示顶底板移近量低于50 mm,两帮移近量低于30 mm,联合支护取得了较好的支护效果,为类似复杂条件下开切眼支护技术提供借鉴.

摘要：为提高割煤效率,优化采煤机滚筒截齿排布设计,就双齿联合作用下截割参数对截齿破碎煤岩力学特性影响规律开展研究,针对截齿倾斜角、冲击角、截距及截割厚度等参数对截割载荷的影响,采用正交试验方法对模拟叶片截齿和端盘截齿进行分析,得出相关因素对截齿受力的影响规律,并运用极差和方差进行分析处理,为采煤机滚筒截齿优化设计提供了理论依据和数据支撑.

摘要：瓦斯抽采钻孔周围岩性对钻孔的变形失稳有重要影响.以温庄煤矿15103工作面为研究背景,利用UDEC数值模拟软件构建物理模型和数学模型,研究顶板不同岩性对抽采钻孔变形失稳的影响.结果表明,当顶板岩性为细粒砂岩、粉砂岩、泥岩、石灰岩、12煤时,钻孔围岩的最大水平位移数值和最大垂直位移数值逐渐增大;变形小、稳定性好的钻孔有利于瓦斯抽采.

摘要：长平煤矿位于黄土丘陵沟壑区,煤层赋存厚度大,工作面开采强度高,开采活动对地表影响明显.为研究长平矿区地表移动变形规律,基于六盘区6301工作面实测数据,分析了地表动态变形规律,采用多信息融合方法研究了地表移动参数与地质采矿条件之间的对应关系,获得了地质采矿条件对地表移动参数的影响机理.研究表明,该矿重型综放开采工作面岩移起动距为75 m,平均超前影响距为118 m,超前影响角为77.5°,最大下沉速度为42.44 mm/d,最大下沉速度滞后角为75.1°;获得了地表移动变形角,包括走向边界角、上山边界角、走向方向移动角、裂缝角、松散层移动角等地质数据,分析得出充分采动下沉系数为0.87,水平移动系数为0.22,主要影响半径190 m.研究成果对晋城矿区地表破坏控制与治理、矿井生产安全保障及生态环境修复具有一定的实践价值.

摘要：为掌握阜康矿区煤层群赋存条件下特厚煤层分层综放工作面瓦斯涌出量,采用分源预测法预测工作面下分层煤体、邻近层、放顶煤、割煤、采空区遗留煤瓦斯涌出量及其占比,为瓦斯治理工作提供了依据.研究结果表明,东翼+676～+730 m中大槽顶分层工作面回采期间,瓦斯涌出量占比从大到小依次为工作面下分层煤体45.63％、邻近层26.63％、放顶煤14.34％、割煤8.44％、采空区遗留煤4.96％,工作面最大绝对瓦斯涌出量为38.08 m3/min.采取针对性治理措施后,各瓦斯涌出源涌入工作面的瓦斯量明显减小,风排瓦斯量4.18 m3/min,工作面回风流风速为1.59 m/s,能够满足工作面正常生产需要.

摘要：针对上覆煤层采空区及煤柱影响巷道稳定性的问题,以某矿30503回风巷道为研究对象,采用数值模拟和现场观测的方法,分析了上覆煤层采空区煤柱影响下的巷道围岩应力分布及破坏规律,并探究了相应的巷道布置及围岩控制技术.结果表明,当回采巷道中轴线与煤柱中心线夹角为0°时,巷道两侧和顶部应力集中系数最低;随着巷道位置距离上层煤柱中心线的增加,巷道的最大和最小主应力方向会发生偏转,且其大小趋近于原始岩石的应力,而且侧压系数逐步增大,塑性区也随之偏转.综合考虑支护、维护和施工等因素,将30503回风巷道水平布置在2号煤层煤柱下部25 m,实验区段巷道的矿山压力显现比优化之前有所缓和,采用"锚杆+锚索+钢筋网+喷"的联合支护方式,进行针对性的参数设计,巷道稳定性显著提高.

摘要：某矿井主要通风机年耗电量2 300万kW·h,为降低主要通风机能耗,保证通风系统安全可靠,研发配置基于传感器网络的通风动态调控系统.通过实时采集气体、风速数据,对该矿作业面生产工况进行智能分析,自动调节主要通风机转速及风量,并在该矿110工作面和120工作面进行了为期6个月的应用实测.结果表明,该通风动态调控系统根据工作面采煤机运行工况、工作面有害气体浓度变化自动调节风量,避免过量供风,主要通风机能耗降低15.3％,年节约电费315万元.同时,实测数据表明,工作面甲烷、一氧化碳等有害气体浓度持续维持在安全范围内,验证了该技术的可靠性与实用性.