【摘 要】
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针对林盛煤矿复杂地质条件下工作面智能化开采遇到的技术难题,结合矿井生产实际及智能化系统运用过程中出现的通信网络架构、三机协调控制、采煤机定位等问题进行分析,提出了使用千兆工业以太网、基于采煤机编码器和支架红外传感器的融合定位算法等整改措施,取得了良好的效果,为提升矿井的生产效率和安全生产水平起到了至关重要的作用.
【机 构】
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辽宁能源煤电产业股份有限公司,辽宁 沈阳 110014
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针对林盛煤矿复杂地质条件下工作面智能化开采遇到的技术难题,结合矿井生产实际及智能化系统运用过程中出现的通信网络架构、三机协调控制、采煤机定位等问题进行分析,提出了使用千兆工业以太网、基于采煤机编码器和支架红外传感器的融合定位算法等整改措施,取得了良好的效果,为提升矿井的生产效率和安全生产水平起到了至关重要的作用.
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为确定大采高工作面超前液压支架工作阻力,以2021工作面为研究背景,采用现场工程地质调查、理论分析计算、数值模拟分析等方法,对不同超前液压支架工作阻力下的工作面巷道破坏情况及顶板位移情况进行了研究.研究结果表明:超前液压支架工作阻力大于0.3 MPa时,巷道顶板破坏高度、两帮破坏深度及顶板下沉量均未发生明显变化,因此2021工作面应选择额定工作阻力不小于0.3 MPa的超前液压支架.
多段压裂水平井是非常规天然气开发的重要技术,但水平井多段压裂投入成本较高,不合理的布井和不合理的压裂施工方案都可能导致煤层气井无法产生经济效益.因此,为了降低煤层气多段压裂水平井投资风险,文章采用数值模拟的方法对影响煤层气多段压裂水平井产能的地质因素和工程因素分别进行正交试验.研究结果表明:影响煤层气多段压裂水平井产能的地质主控因素为储层渗透率和含气量,工程主控因素为水平段长度和裂缝半长.研究结果对快速评价煤层气多段压裂水平井适应性和制定合理的压裂施工方案具有重要意义.
针对古城煤矿N1305工作面生产地质条件,采用数值模拟技术研究不同放煤工艺下顶煤的回收情况.结果表明:工作面采用单轮间隔放煤比单轮顺序放煤顶煤回收率高7％,采用0.8 m放煤步距顶煤回收率较1.6 m放煤步距的顶煤绝对回收率高3.22％,相对回收率高5.06％,为相似条件下工作面回采放煤参数的选择提供一定参考依据.
研究顶煤放出率的影响机理及提高方法对于煤矿的经济效益和安全生产具有重要意义.针对13101综放工作面顶煤回收率低的问题,采用现场观测、理论分析结合的手段,研究分析顶煤放出率的影响因素,研究表明:煤体强度、裂隙节理、顶板条件对于顶煤的放出率起着决定性作用,通过采用水力压裂弱化顶板与选择合理的放煤步距、采放比和控制合理的放煤频率相结合的现场实施方案,使得13101综放工作面顶煤放出率极大提升.
回采面采空区遗煤自燃发火易引发瓦斯爆炸等事故,威胁矿井安全生产.文章分析了二氧化碳防灭火机理,研究了采空区注液态二氧化碳装备的技术工艺和相关工况参数,并在大平煤矿3111回采面采空区现场进行了应用.结果表明,灌注液态二氧化碳后,采空区进风侧氧化自燃带宽度比未采用任何措施时减少了10 m,回风侧减少了19 m,煤炭自燃防治效果显著.
煤矿采空区遗煤自燃容易造成瓦斯爆炸等严重事故.为及时掌握采空区煤炭自燃情况,文章利用束管监测方法测定了采空区煤炭自燃产生的气体成分和含量,得到了气体含量随时间的变化规律,认为以该工作面当前的推进速度不会发生自燃.通过对采空区煤炭自燃情况的准确预判,为保障矿井安全生产提供了有力支撑.
窄煤柱可提高煤炭采收率、提高矿井经济效益.但由于煤柱留设宽度小、在邻近采面采空区侧向压力以及本采面采动压力作用下容易出现巷道围岩变形量过大的问题,围岩控制难度高.5303回风巷采用8m窄煤柱护巷,针对巷道围岩受力、围岩特征及变形特点,提出综合使用锚网索喷方式支护围岩,采用注浆对窄煤柱进行加固,通过水力压裂以及底板卸压槽方式降低顶板压力及围岩应力影响.现场应用后,5303回风巷围岩变形量整体较小,窄煤柱保持稳定,采用的支护措施可满足回风巷使用需求.
文章针对S1301工作面回风巷原有支护无法有效控制巷道围岩变形的问题,基于原方案进行优化设计,并进行优化支护设计数值模拟和现场试验,模拟确定优化支护方案顶板和两帮平均支护应力较原始支护方案分别提升0.07 MPa和0.22 MPa,监测结果确定优化支护方案能有效控制巷道围岩变形量,顶底板移近量和两帮变形量由原来的358.6 mm和465.7 mm分别减小到33.6 mm和11.6 mm,围岩变形控制效果明显.
文章以15104工作面为研究背景,采用现场实测的方法,并根据观测结果,分析了15104综采面矿压显现规律.结果表明:15104综采工作面初撑力呈双正态叠加分布特征,工作面顶板仍为“O-X”破断形式,工作面中部支架受力较大,动载系数平均为1.53,来压步距较小,平均为17.22 m.
针对松软破碎煤巷在工作面回采过程中出现围岩变形量大,支护困难等问题,以老窑沟煤业50106工作面回采巷道为研究背景,通过理论分析及数值模拟相结合的方法,对注浆材料、注浆时机、注浆孔长度等注浆参数进行了确定,并对顶板及两帮的深浅注浆钻孔进行了设计.现场监测结果表明,巷道进行注浆加固后,顶板最大下沉量为52 mm,底板最大底鼓量为40 mm,两帮最大移近量为74 mm,较未注浆加固前分别降低了72.6％、66.1％、80.0％,说明该注浆加固技术方案下的巷道围岩变形量较小,巷道稳定性得到大幅提升,满足矿井正常