【摘 要】
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为了解决狭窄巷道瓦斯抽采钻孔施工中钻机搬迁、稳固、调整方位角等辅助时间长、工人劳动强度大、综合钻进效率低等问题.分析了履带钻机的结构特点,通过创新性布局,将动力单元和钻进单元分别布置在两台履带上,研制出ZDY4300LF窄体式分体履带钻机,钻机采用模块化设计思路,将泵站和操纵台布置在泵车上、给进回转装置和稳固装置布置在钻车上,钻车和泵站通过高压胶管连接,瓦斯抽放钻孔施工时可根据地形条件布置钻车和泵车位置,可获得钻孔施工最佳方位.钻机工业性试验表明,ZDY4300LF型窄体式分体履带钻机具有结构尺寸紧凑、操
【机 构】
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中煤科工集团西安研究院有限公司,西安710077;河南大有能源股份有限公司耿村煤矿,河南义马472400
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为了解决狭窄巷道瓦斯抽采钻孔施工中钻机搬迁、稳固、调整方位角等辅助时间长、工人劳动强度大、综合钻进效率低等问题.分析了履带钻机的结构特点,通过创新性布局,将动力单元和钻进单元分别布置在两台履带上,研制出ZDY4300LF窄体式分体履带钻机,钻机采用模块化设计思路,将泵站和操纵台布置在泵车上、给进回转装置和稳固装置布置在钻车上,钻车和泵站通过高压胶管连接,瓦斯抽放钻孔施工时可根据地形条件布置钻车和泵车位置,可获得钻孔施工最佳方位.钻机工业性试验表明,ZDY4300LF型窄体式分体履带钻机具有结构尺寸紧凑、操作便捷、移动搬迁方便等特点,能够解决煤矿井下狭窄巷道瓦斯抽采的难题.
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深部高瓦斯沿空留巷工作面具有瓦斯涌出量大、透气性差、抽采难度大特点,针对各瓦斯源,提出了多元立体抽采技术.通过本煤层钻孔预抽瓦斯、高位钻孔抽采戊组邻近层卸压瓦斯、裂隙带高位钻孔抽采和下向拦截钻孔抽采丁组煤卸压瓦斯等手段,有效控制了工作面瓦斯浓度.瓦斯抽采效果考察表明,回采面推进对邻近层卸压瓦斯抽采有关键影响,高位裂隙带瓦斯抽采钻孔层位为11.3～14.75倍采高时有最佳瓦斯抽采效果.通过瓦斯源头控制的立体抽采技术,实现了工作面安全高效回采.
为研究15206工作面重复采动对上部采空区及岩层的影响,通过数值计算分析了重复开采下的覆岩变形特征,结果表明:开采15206工作面使得上部采空区裂隙带上延15 m,覆岩裂隙总体明显保留,下部煤层开采覆岩裂隙的发展趋势仍按照上部煤层初采的覆岩裂隙趋势发展;上下煤层水平错位开采在错距30 m时会在采空区一侧顶板处形成倾斜的拉应力集中区,最易发生拉裂隙贯通延伸至地表形成地裂缝;重复采动的影响效应取决于上下煤层采空区顶底板裂隙带的空间分布状况,有交叉重叠区域则会导致采空区之间岩层裂隙贯通,扩大初采裂隙带.
目前,深部采空区治理多采用地面垂直钻探技术,与定向钻探技术相比,前者工程量大,有效注浆段小,探查治理成本高,特别是城市近郊地区,涉及临时用地问题,协调难度大.结合工程实例,从定向钻孔的工艺参数、轨迹控制、注浆过程控制、效果评价等方面综合分析,结果表明,定向钻探技术在深部条带采空区探治过程中应用效果良好,能够满足工程需要,技术经济效果明显,对类似工程提供一定的指导和借鉴.
针对千米深井工作面坚硬基本顶难垮落的问题,以邢东煤矿2129千米“孤岛”工作面厚层坚硬基本顶为工程背景,探析了其基本顶在深部应力环境和工况条件下难垮落的原因,提出了在深井工作面采用水力压裂切顶卸压的顶板控制技术,并结合工作面实际采动影响得出了水力压裂的设计方案及施工工艺,实现了工作面“卸压-推进”连续配合作业;同时,运用数值模拟及现场矿压实时监测对卸压效果进行了分析与评价.研究发现,在千米深井厚层坚硬顶板的工作面实施水力压裂进行切顶卸压技术效果明显,有效实现了厚层基本顶分层分次逐渐垮落,降低了工作面顶板的
垂直气垫输送机气室半径的大小涉及到输送机输送能力和气室出口压力,同时,也是背压力计算的一项关键参数.合适的气室半径不仅可以提高输送量,还会对气室出口压力有增强作用.利用理论分析和数值模拟的方式分别研究了垂直气垫压带输送机气室半径对计算背压力和气室出口压力的影响规律.结果 表明,随着气室半径的增大所需的背压力减小,而气室半径对出口压力会产生影响,最后得到最优气室半径为350 mm.研究成果为垂直气垫压带输送机气室的优化奠定了基础.
针对野川煤矿3#煤顶板岩层与工作面初采特点,分析顶板岩层水力压裂的分层弱化与初次垮落特点.通过观察基本顶及老顶岩层结构和强度,确定水力压裂钻孔长度和单孔压裂次数.研究结果表明:采用S孔和L孔分别多次压裂方法可有效弱化、分层顶板,顶板分层、分区域、分次及时垮落,保证工作面初采安全;压裂钻孔间距10 m,水压10～20 MPa.与爆破强制放顶方法相比,水力压裂初次放顶法更为安全、环保、健康、友好.
针对某煤矿回采工作面,结合瓦斯运移规律及瓦斯浓度数据,预测回采工作面瓦斯风险级别.为分析瓦斯运移规律及瓦斯积聚区,通过FLUENT软件建立U型通风模型,模拟回采工作面瓦斯分布情况;为预测瓦斯存在的风险级别,通过监测到的瓦斯浓度数据实现时间序列计算模块,利用C#和MATLAB混合编程技术建立预测模型.结果 表明:靠近进风巷下隅角附近采空区瓦斯浓度梯度小,上隅角拐角处瓦斯浓度梯度大;回采工作面发生瓦斯积聚的区域为上隅角附近.可见瓦斯关键监测点在工作面上隅角附近,瓦斯浓度预测模型可使用监测数据预测出未来数据.根
对微震信号的初至时刻的拾取是对微震分析的关键,在现场采集到的微震信号中往往含有大量的噪声,会造成对信号初至时刻的识别误差.基于STA/LTA算法、AIC算法和数字滤波器、小波去噪以及EMD分解去噪等相关降噪方法对含噪信号的拾取效果进行了分析,提出了在不同信噪比的环境下拾取初至时刻的最优算法,对于信噪比大于30 dB的信号可以直接计算初至时刻;对于信噪比在10～20 dB的信号可以使用降噪后的信号来拾取初至时刻;对于信噪比小于10 dB的信号可以使用降噪后的信号与AIC法相结合来拾取初至时刻.同时,根据现场
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对矿区地表形变进行监测是煤炭安全生产和生态环境保护的重要前提和依据.以山西省西山煤田为实验区,利用矿区地表形变监测的典型方法——SBAS-InSAR技术,通过Envisat ASAR和Sentinel-1A雷达影像对2010年和2020年2个时期的地表形变进行了动态监测.监测结果表明:2个时段形变区域均受交城断裂和田庄断层的阻断影响,且断裂两侧区域形变的空间分布不同,引起形变的原因也可能不同;2020年地表形变累计沉降量呈“V”形反弹,沉降面积的快速减小可能与疫情对人们生产活动的影响有密切关系.与前人相似