综放面“双硬”煤层临空煤柱宽度及承载强度校核 被引量：3

1

作者 单成方 尚会杨 +3 位作者 张强 李亚锋 刘伟 黄鹏 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第2期88-99,共12页

具有“双硬”特征煤层的工作面其护巷煤柱的极限尺寸确定与常规工作面有所不同。以榆树岭煤矿505工作面沿空掘进巷道为背景,首先测试了煤岩样的力学性质和不同高径比煤样的抗压强度,得到了不同高径比煤样峰值强度曲线;其次分析了沿空掘... 具有“双硬”特征煤层的工作面其护巷煤柱的极限尺寸确定与常规工作面有所不同。以榆树岭煤矿505工作面沿空掘进巷道为背景,首先测试了煤岩样的力学性质和不同高径比煤样的抗压强度,得到了不同高径比煤样峰值强度曲线;其次分析了沿空掘巷覆岩结构模型,建立了沿空掘巷护巷煤柱顶板力学模型,得到了不同宽度煤柱所受的载荷应力;建立了不同高宽比煤柱的数值模型,得到了不同高宽比煤柱的极限强度校核公式;最后通过对比不同宽度煤柱所受的载荷应力和极限强度,得出4m宽度的煤柱即可满足支护要求,并在此基础上提出了沿空掘进巷道支护工艺。现场监测结果表明,煤柱宽度为4m时,巷道整体变形量较小,巷道稳定性得到有效维护。研究结果可为小煤柱护巷宽度的确定提供参考。 展开更多

关键词 “双硬”煤层 沿空掘巷 区段煤柱 支承应力 巷道稳定

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泡沫凝胶稳定性及其结构演化特征研究 被引量：1

2

作者 李小超 秦剑云 +4 位作者 余小华 李东涛 尚学锋 任万兴 贾慧霖 《中国矿业》 北大核心 2024年第5期205-210,共6页

泡沫凝胶是一种高效的煤自燃防治材料,该材料结合了泡沫的流动性和堆积性、凝胶的耐温性等防灭火特性。本文从泡沫凝胶的形成原理、结构演化、稳定性和流动性等阐述了泡沫凝胶的防灭火特征。泡沫凝胶主要由发泡剂、交联剂和水等通过物... 泡沫凝胶是一种高效的煤自燃防治材料,该材料结合了泡沫的流动性和堆积性、凝胶的耐温性等防灭火特性。本文从泡沫凝胶的形成原理、结构演化、稳定性和流动性等阐述了泡沫凝胶的防灭火特征。泡沫凝胶主要由发泡剂、交联剂和水等通过物理发泡和成胶反应后形成,其形成过程分为两个阶段:第一阶段为物理发泡,形成泡沫液;第二阶段将交联剂加入泡沫,通过胶凝反应后生成泡沫凝胶。第一阶段泡沫凝胶主要体现泡沫的流动性和堆积性,第二阶段随着胶体量的增加,泡沫凝胶体现胶体的耐温性,同时可通过交联剂的添加量控制凝胶的成胶时间。泡沫凝胶的基础结构与水基泡沫的结构相同,不同的是凝胶颗粒构成了泡沫凝胶的基础骨架,减缓了重力排液和泡沫歧化速率。泡沫凝胶结构的演化过程包括液膜破裂、成胶和骨架坍塌等,最终形成凝胶层充填遗煤裂隙。泡沫凝胶在采空区中的流动受注浆压力、重力和阻力的综合作用,横向流动速度大于纵向流动速度,其扩散前峰轮廓线为椭球形。本文研究成果为泡沫凝胶的科学应用提供了有力支撑。 展开更多

关键词 煤自燃 稳定性 泡沫凝胶 结构演化 胶凝反应

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沿空巷道窄煤柱变形失稳机理与切顶护巷协同技术研究 被引量：2

3

作者 李亚锋 徐亚龙 《煤炭与化工》 CAS 2024年第1期22-25,共4页

为解决沿空巷道窄煤柱围岩控制难题,综合应用了理论分析、数值模拟、工程应用等方法,揭示了沿空巷道窄煤柱变形失稳机理,当煤柱尺寸较小时,煤柱内部煤体近乎进入残余破坏阶段,采动应力大部分转移至开采帮侧煤体内部,当护巷煤柱尺寸较大... 为解决沿空巷道窄煤柱围岩控制难题,综合应用了理论分析、数值模拟、工程应用等方法,揭示了沿空巷道窄煤柱变形失稳机理,当煤柱尺寸较小时,煤柱内部煤体近乎进入残余破坏阶段,采动应力大部分转移至开采帮侧煤体内部,当护巷煤柱尺寸较大时,护巷煤柱表现出良好的承载性能,导致转移至开采帮侧煤壁内的采动应力有所减小,基于此,确定110505轨道顺槽采用切顶护巷协同支护技术,现场应用后,试验顺槽围岩整体可控,实现了沿空巷道110505轨道顺槽的稳定控制。 展开更多

关键词 沿空巷道 窄煤柱 变形失稳 切顶护巷

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三轴加载条件下隔水岩层渗透特性试验研究

4

作者 秦剑云 姚安华 +3 位作者 李亚锋 杨旭 韩创业 杨发军 《煤炭技术》 CAS 2024年第5期165-169,共5页

隔水岩层采动影响下的渗透性能是评估水体下采煤安全与否的关键指标。为研究采动隔水岩层渗透性演化规律,通过进行三轴加载渗流试验,研究围压、水压对不同岩性隔水岩样承压破坏过程中渗透性演化的作用规律。结果表明:(1)隔水岩样三轴加... 隔水岩层采动影响下的渗透性能是评估水体下采煤安全与否的关键指标。为研究采动隔水岩层渗透性演化规律,通过进行三轴加载渗流试验,研究围压、水压对不同岩性隔水岩样承压破坏过程中渗透性演化的作用规律。结果表明:(1)隔水岩样三轴加载条件下渗透性演化规律与岩石内部裂隙、空隙压实程度及新生裂隙发育演化密切相关,岩石承载压缩过程中渗透性演化对应分为4个阶段;(2)围压、水压增大的降渗效果随轴压增大而减弱,围压、水压增大对岩石渗透系数的减弱呈现出非线性的特点;(3)岩石渗透性由大至小的顺序为中砂岩、细砂岩、砂质泥岩,岩性及矿物组成是影响围压、水压对岩石渗透系数的作用效果的主要因素。研究成果可为隔水岩层采动影响下隔水性能评价提供理论依据。 展开更多

关键词 三轴加载 渗透系数 破裂过程 隔水岩层

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浅埋双硬特厚煤层放煤规律分析及参数研究 被引量：9

5

作者 孙强 单成方 +4 位作者 李亚锋 王坚坚 张昊 张加齐 武中亚 《工矿自动化》 北大核心 2022年第2期61-69,共9页

新疆地区煤炭资源埋藏较浅、煤层较厚、煤层与顶板坚硬而导致顶煤冒放性较差,无法实现安全高效放顶煤开采,并且目前针对浅埋双硬特厚煤层综放工作面高效放煤的相关研究较少。针对上述问题,以榆树岭煤矿110501综放工作面为工程背景,对浅... 新疆地区煤炭资源埋藏较浅、煤层较厚、煤层与顶板坚硬而导致顶煤冒放性较差,无法实现安全高效放顶煤开采,并且目前针对浅埋双硬特厚煤层综放工作面高效放煤的相关研究较少。针对上述问题,以榆树岭煤矿110501综放工作面为工程背景,对浅埋双硬特厚煤层放煤规律进行研究,从而确定合理的采放比及放煤工艺,提高采出率。采用FLAC3D软件分析了综放工作面回采过程中煤岩破坏规律,以设计合理采放比。结果如下:①随着工作面采高不断增大,顶煤及煤帮的屈服破坏系数不断增大,且工作面煤帮超前支承应力峰值和影响区域逐渐增大。②综合考虑顶煤、煤帮的稳定性和冒放性,设计采高为4.0 m,放顶煤高度为4.6 m,采放比为1∶1.15。利用PFC2D软件分析了综放工作面顶煤冒放规律,以设计合理放煤工艺(包括放煤步距和放煤方式)。结果如下:①“一采一放”含矸率比“两采一放”“三采一放”高,但由于放煤步距较小,整体放出率高于“两采一放”“三采一放”,因此选用“一采一放”的放煤步距。②单轮放煤相比于2轮放煤,放煤速度高,但含矸率较大,放出率较小;2轮间隔放煤与2轮顺序放煤相比,放出率较高,因此选择2轮间隔放煤方式。将设计的采放比和放煤工艺应用于110501综放工作面工程实践,结果表明:该工作面顶煤放出率为82%~87%,平均放出率大于82%,放煤效果较好。 展开更多

关键词 放顶煤开采 浅埋双硬特厚煤层 顶煤冒放 采放比 放煤步距 放煤工艺 2轮间隔放煤 “一采一放”

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“双硬”煤层综放面沿空掘巷煤柱多尺度强度与控制研究 被引量：5

6

作者 单成方 戚盛名 +5 位作者 谢国良 秦剑云 李亚锋 黄鹏 张强 任国辉 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第10期63-68,共6页

通过实验测试,分析了不同高径比煤样试件所受载荷,得出了不同高径比煤样试件对应的抗压强度峰值拟合公式;基于榆树岭煤矿110505工作面巷道掘进具体采矿地质条件,建立了FLAC3D数值分析模型,研究了不同高宽比下煤柱内部应力、塑性区以及... 通过实验测试,分析了不同高径比煤样试件所受载荷,得出了不同高径比煤样试件对应的抗压强度峰值拟合公式;基于榆树岭煤矿110505工作面巷道掘进具体采矿地质条件,建立了FLAC3D数值分析模型,研究了不同高宽比下煤柱内部应力、塑性区以及巷道围岩的变形规律。研究结果表明:随着煤柱高宽比增大,煤柱破坏阶段的峰值强度逐渐减小,当煤柱高宽比分别为0.26、0.31、0.43、0.85、1.70时,煤柱破坏峰值强度分别为63.26、56.50、47.32、37.70、30.03 MPa;通过对强度校核公式拟合后,确定了不同宽高比煤柱极限载荷,综合考虑矿井的经济效益,确定110505工作面与110503工作面间区段煤柱宽度为4 m。现场实测榆树岭煤矿110505巷道煤柱内部应力整体较小,应力集中系数较小,工作面掘进期间巷道整体变形较小,说明了煤柱留设宽度的合理性。 展开更多

关键词 煤柱留设 极限载荷 围岩变形

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煤层群接续开采方案优选评价研究 被引量：3

7

作者 刘县委 张彦董 +4 位作者 单成方 李亚锋 王海洋 马英建 郭宇鸣 《工矿自动化》 北大核心 2022年第3期32-39,54,共9页

为优选榆树岭矿煤层群接续开采方案,利用FLAC3D模拟研究了下行开采和上行开采2种煤层群接续开采方案下煤层完整性和工作面应力分布规律,并比较了2种方案的经济效益。结果表明:上行开采时煤层受到一定程度的塑性破坏,但通过对下_(7)、下_... 为优选榆树岭矿煤层群接续开采方案,利用FLAC3D模拟研究了下行开采和上行开采2种煤层群接续开采方案下煤层完整性和工作面应力分布规律,并比较了2种方案的经济效益。结果表明:上行开采时煤层受到一定程度的塑性破坏,但通过对下_(7)、下_(8)煤层工作面运输巷、回风巷与下_(10)煤层工作面运输巷、回风巷内错10 m布置,可有效减小煤层塑性区破坏范围,下_(7)、下_(8)煤层工作面未破坏区占比分别为87.5%,60.4%,煤层完整性满足安全回采要求;相较于下行开采,上行开采时下_(7)、下_(8)煤层工作面平均应力分别降低了45.3%,34.9%,下_(7)、下_(8)煤层工作面最大支承应力分别降低了66.7%,36.4%,且矿井经济效益提高了64.9%。因此优选上行开采作为榆树岭矿煤层群接续开采方案。采用层次分析法和模糊数学理论对煤层群接续开采方案优选结果进行了理论验证:通过建立煤层群接续开采方案综合评价指标模型,构造准则层相对于目标层与指标层的判断矩阵并进行一致性检验,得到评价指标权重向量;采用线性函数法和二元对比排序法构造了指标层各因素相对于下行开采和上行开采的隶属度矩阵,求得综合隶属度指标矩阵;根据评价指标权重向量和综合隶属度指标矩阵,得到下行开采、上行开采方案的综合评价权重分别为0.17087,0.70442,验证了上行开采作为该矿煤层群接续开采最优方案的可行性。 展开更多

关键词 煤层群 接续开采 上行开采 煤层完整性 工作面应力 经济效益 层次分析法 模糊数学理论

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基于高分子改性的煤层注水增透剂研发及性能研究 被引量：1

8

作者 李小超 李东涛 +1 位作者 尚学锋 刘涛 《中国矿业》 2023年第12期177-183,共7页

随着煤矿开采深度的增加,深部煤层在高地应力、高温等地质环境的作用下出现裂隙闭合不发育、孔隙率低的现象,导致注水难度增大,注水润湿效果较差。为提高煤层注水渗透效果,本文以海藻酸钠为主要原材料,通过分子改性制备出一种高分子增透... 随着煤矿开采深度的增加,深部煤层在高地应力、高温等地质环境的作用下出现裂隙闭合不发育、孔隙率低的现象,导致注水难度增大,注水润湿效果较差。为提高煤层注水渗透效果,本文以海藻酸钠为主要原材料,通过分子改性制备出一种高分子增透剂,并采用傅里叶红外光谱分析、X射线衍射分析和热重-差热扫描同步分析等实验对增透剂的分子结构、晶体结构、热稳定性及细观作用原理进行分析;利用MS软件模拟了增透剂在煤粉表面的吸附过程,并对高分子增透剂的润湿性和渗透性进行了测试。结果表明:该种高分子增透剂具有强润湿性、高渗透性、安全环保和热稳定性好等特点;添加了该高分子增透剂后,水对于煤的润湿能力大幅度提升,在相同时间内添加高分子增透剂的试验组呈现出最佳的渗透效果,且渗透液面形状较为规则;增渗剂分子会与煤分子表面官能团相接,形成稳定结构,增透剂分子增强了水对于煤表面的渗透能力,而水分子在增渗剂分子的相互作用下对煤分子的吸附作用也显著增加。 展开更多

关键词 煤层注水 增透剂 分子改性 结构表征 润湿性 渗透性

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风险预控管理体系在矿山安全管理中应用的思考与实践 被引量：5

9

作者 韩彬 《世界有色金属》 2019年第9期112-113,共2页

在矿山企业的生产过程中,人们对矿山的安全管理意识越来越强,也愈发的认识到了安全生产的重要性。现如今,各种现代化技术和设备被广泛的应用在了矿山生产中,在提升矿山生产效率的同时,也加强了矿山生产的安全性。其中风险预控管理体系... 在矿山企业的生产过程中,人们对矿山的安全管理意识越来越强,也愈发的认识到了安全生产的重要性。现如今,各种现代化技术和设备被广泛的应用在了矿山生产中,在提升矿山生产效率的同时,也加强了矿山生产的安全性。其中风险预控管理体系就是这样一种新型的安全管理系统。文章阐述了风险预控管理在矿山安全生产中的作用,对风险预控管理的实践进行相关探讨。 展开更多

关键词 风险预控管理体系 矿山安全管理 作用 实践

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坚硬顶板深孔预裂爆破切顶卸压沿空护巷技术研究 被引量：4

10

作者 李亚锋 徐亚龙 《能源技术与管理》 2023年第6期1-4,共4页

针对坚硬顶板深孔预裂爆破切顶卸压沿空护巷问题,采用理论分析、数值模拟、工业性试验等方法,分析了切顶卸压技术原理。切顶卸压可人为构造卸压裂隙带,改变采空区覆岩支承应力的传播路径,将集中应力由巷道围岩传递至采空区覆岩,从而实... 针对坚硬顶板深孔预裂爆破切顶卸压沿空护巷问题,采用理论分析、数值模拟、工业性试验等方法,分析了切顶卸压技术原理。切顶卸压可人为构造卸压裂隙带,改变采空区覆岩支承应力的传播路径,将集中应力由巷道围岩传递至采空区覆岩,从而实现沿空巷道的卸压护巷。计算了试验工作面切顶角度、切顶高度等关键参数,设计了巷道加强支护方案,现场工业性试验验证了切顶参数和支护方案的合理性。 展开更多

关键词 坚硬顶板 深孔预裂爆破 切顶卸压 沿空护巷

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大断面掘进巷道地质异常带瓦斯治理技术研究 被引量：1

11

作者 刘伟 《山东煤炭科技》 2023年第5期129-132,共4页

针对新疆下侏罗统低解吸坚硬厚煤层大断面掘进巷道地质异常带瓦斯突出问题,采用工程实践与理论分析相结合的方法,研究提出了挂耳迈步钻场施工钻孔、大直径钻孔卸压增透预抽煤巷条带煤层瓦斯及注气驱替煤巷条带煤层瓦斯等技术,解决了地... 针对新疆下侏罗统低解吸坚硬厚煤层大断面掘进巷道地质异常带瓦斯突出问题,采用工程实践与理论分析相结合的方法,研究提出了挂耳迈步钻场施工钻孔、大直径钻孔卸压增透预抽煤巷条带煤层瓦斯及注气驱替煤巷条带煤层瓦斯等技术,解决了地质异常带瓦斯综合治理的一系列问题,提高了瓦斯抽采效率,实现了掘进面瓦斯涌出量可控。 展开更多

关键词 掘进巷道 地质异常带 瓦斯治理 钻孔卸压

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薄基岩煤层合理区段煤柱及稳定控制技术研究 被引量：1

12

作者 单成方 陈运财 +1 位作者 康海通 曹文祥 《能源技术与管理》 2020年第3期12-15,共4页

针对薄基岩煤层合理区段煤柱留设宽度问题,基于新疆某矿实际生产地质条件,采用数值计算的方法对10、15、18、24、30 m不同区段煤柱宽度条件下工作面超前支承压力分布和煤柱自身垂直应力分布规律进行模拟分析。研究结果表明:区段煤柱宽... 针对薄基岩煤层合理区段煤柱留设宽度问题,基于新疆某矿实际生产地质条件,采用数值计算的方法对10、15、18、24、30 m不同区段煤柱宽度条件下工作面超前支承压力分布和煤柱自身垂直应力分布规律进行模拟分析。研究结果表明:区段煤柱宽度不仅影响工作面侧向支承压力和超前支承压力的大小,还会带来两者叠加效应的变化;随着煤柱宽度增加,煤柱内垂直应力分布形状由煤柱宽度较小时的“单峰型”过渡为两侧对称分布的“马鞍型”,应力分布趋于稳定。基于数值计算结果,综合考虑煤炭资源回采率,最终确定合理的区段煤柱宽度为15.0 m。现场工业性实践验证了煤柱宽度的合理性,并通过采用高强锚网索联合支护技术有效控制了区段煤柱变形,实现了良好的技术与经济效益。 展开更多

关键词 薄基岩 区段煤柱 稳定性 支护技术

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坚硬厚煤层顺层钻孔偏移规律及纠斜技术研究

13

作者 刘伟 《煤》 2023年第8期90-94,共5页

煤与瓦斯突出作为煤矿生产的主要灾害,常通过施工瓦斯抽采钻孔来消除避免。但如何确保钻孔施工方向与设计方向一致,尤其是在坚硬厚煤层中施工钻孔时,如何有效避免钻孔严重偏斜,成为当前必须解决的一项技术难题。本文以榆树岭煤矿110503... 煤与瓦斯突出作为煤矿生产的主要灾害,常通过施工瓦斯抽采钻孔来消除避免。但如何确保钻孔施工方向与设计方向一致,尤其是在坚硬厚煤层中施工钻孔时,如何有效避免钻孔严重偏斜,成为当前必须解决的一项技术难题。本文以榆树岭煤矿110503工作面的防突设计为工程背景,通过分析阿艾矿区多组顺层钻孔的测斜数据,总结坚硬厚煤层内顺层钻孔施工的偏移规律,提出并应用调整钻孔设计角度、加装无磁钻杆等一系列行之有效的纠斜措施,工程实践结果表明:采取纠斜措施前后,施工钻孔成孔率从60%提高至80%,补孔率从20%降低至15%,为矿井区域瓦斯治理工作共节省费用约92万元。 展开更多

关键词 坚硬厚煤层 钻孔偏移 加装无磁钻杆 钻孔纠斜措施

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浅埋双硬煤层综放面关键设备选型配套研究

14

作者 郑苛苛 韩彬 +5 位作者 魏宏伟 张加齐 刘县委 杨发军 张阳 张靖凯 《煤》 2022年第1期8-15,92,共9页

新疆地区煤炭资源普遍存在埋藏较浅、煤层较厚、煤层与顶板较硬的特点,顶煤的冒放性较差,采放比设计及设备选型需综合考虑。文章主要探究浅埋双硬特厚煤层综放面的合理采放比设计以及关键装备选型配套方案,以榆树岭煤矿110501综放工作... 新疆地区煤炭资源普遍存在埋藏较浅、煤层较厚、煤层与顶板较硬的特点,顶煤的冒放性较差,采放比设计及设备选型需综合考虑。文章主要探究浅埋双硬特厚煤层综放面的合理采放比设计以及关键装备选型配套方案,以榆树岭煤矿110501综放工作面为工程案例,首先进行工程类比,然后使用FLAC3D数值模拟软件对不同采高条件下采场塑性区及垂直应力分布规律进行研究,针对不同采高顶煤的冒放性及煤帮片帮破坏特征分析,优化设计综放面采放比;并结合榆树岭煤矿110501工作面具体参数,采用理论计算和三机配套原则进行一系列计算,选取合适的设备,为类似条件下双硬特厚煤层综放面采放比设计及关键装备选型配套方案提供参考。 展开更多

关键词 浅埋双硬煤层 综放面 采放比 设备选型配套 液压支架

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