深井大倾角破碎顶板软煤大采高开采关键技术研究_中国煤矿安全生产网
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    深井大倾角破碎顶板软煤大采高开采关键技术研究
    发布人:能源科技成果转化服务平台    浏览:   发布时间: 2019-10-09   稿件来源:能源科技成果转化服务平台

    一、项目背景

    煤矿由于主采煤层埋藏深、倾角较大、煤层和顶底板强度较低,加之直接顶比较破碎,导致工作面推进过程中煤壁片帮、冒顶现象严重,而且对正常回采后顶板破断和运移规律、支架的工况等诸多问题不甚清楚。因此,有必要对该矿特殊地质条件下大采高采场煤壁片帮、冒顶机理与控制技术进行系统研究,提高围岩控制水平,最大限度的回收煤炭资源,实现矿井的安全高效开采,为该矿以及其它类似煤层矿井积累必要的经验。

    二、研究内容

    该项目立足于现场工程实践,结合理论计算和分析,以某煤矿A工作面为工程背景,综合查阅分析各类相关资料文献,通过理论分析、数值模拟和相似模拟等多种科研手段,结合现场实测,系统研究矿压显现和覆岩移动规律、采场围岩控制技术、采煤工艺及经济效益,逐步完善研究成果。主要研究内容有:

    工程背景与煤岩力学参数测试;采场矿压显现与覆岩移动规律;支架与围岩关系及设备的稳定性;工作面煤壁片帮与端面冒顶机理;“棕绳+注浆”柔性加固技术理论及其应用;煤矿生产提效建议方案。

    三、主要创新点

    1.通过“回弹仪、红外成像、声发射”等多手段综合测试煤岩力学参数,揭示了深井大倾角条件顶板“四区式”破断规律,优化了大倾角破碎顶板条件下合理工作面参数和推进速度。

    2.建立了深井大倾角顶板破断分区式支架动载荷计算方法,提出了大倾角破碎顶板软煤层综采专用支架“三段式”多参量设计方法,开发了大倾角工作面“支架双调一配、采煤机前推持续供液、刮板输送机压戗柱+防滑顶镐”综合防倒防滑技术。

    3.分析了大倾角破碎顶板条件煤壁和顶板稳定性影响因素,揭示了深井高地压、强采动条件大变形煤壁片帮和柔性加固机理,开发了控制煤壁和顶板的“棕绳+注浆柔性加固技术”。

    (a)不同直径的注浆煤样力-变形曲线

    (b)不同直径棕绳内聚力和内摩擦角

    四、应用效果与效益

    在实际生产中,该矿A工作面顶板破碎,倾角较大,煤壁片帮和冒顶现象严重,影响安全,制约产量的提高。该项目研究运用“棕绳+注浆”技术防治煤壁片帮,有效的控制了煤壁破坏,限制了冒顶事故,保证了工作面安全高效生产。

    新技术实施后节省了大量人工处理煤壁片帮事故,并且提高了工作面产量,应用后第一年增加原煤产量13.8万吨,新增利润2484万元。