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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

一、项目背景

某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”。

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