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如何有效控制沿空留巷围岩变形是确保沿空留巷效果和工作面安全高效生产的关键。申军采用“巷旁支护+待浇筑空间围护+临时加强支护”的沿空留巷施工工艺,有效控制郭庄煤矿3308皮带顺槽围岩变形[6]。姬凤祥等针对余吾煤矿N1105胶带顺槽变形量大、围岩控制困难的问题,提出“补强支护+柔模混凝土墙+临时支护”的沿空留巷方案[7]。
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受煤层赋存条件的影响,巷道掘进期间有时需穿越断层、陷落柱等地质构造。地质构造影响范围内煤岩层完整性差、破碎程度大,严重威胁巷道稳定性和工作面安全生产[1-3]。就断层而言,地质活动导致断层上下盘煤岩层沿断层面发生相对位移,在其影响范围内煤岩层具有完整性差、破碎程度大、强度低、承载能力和稳定性严重降低等特征[4-5]。
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高效、准确探测采空区对煤矿安全和煤炭资源利用具有非常重要的意义[1-5]。主动源三维地震的勘探方法是实施采空区探测及采空边界圈定的主要手段之一,但受采空区自身的特殊性和勘探方法的局限性、多解性等多种条件制约,影响了主动源三维地震的勘探方法对采空区探测及其边界的圈定精度[6]。
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随着我国矿井生产活动逐步从机械化向自动化、智能化方向迈进,井下行车安全已成为制约生产安全的瓶颈[1]。车辆潜在碰撞事故不仅会造成人员伤亡和财产损失,碰撞带来的物理冲击也会对井下防爆安全带来巨大隐患。然而,由于矿井环境的特殊性、障碍物的不确定性,现有的针对地面系统的AEB策略不能直接应用于矿井巷道[2]。
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采空区内积聚的大量瓦斯和遗煤氧化后的有毒有害气体随风流进入到工作面中,成为回采工作面的巨大隐患[5-6],为了防止采空区自然发火,降低工作面回风流中瓦斯等有害气体浓度,改善工作面作业环境,本文以汾西矿业集团有限责任公司柳湾煤矿(简称“柳湾煤矿”)31029综放工作面为例,开展综合防灭火技术的应用。
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煤炭是中国多元能源体系的关键组成部分,起着稳定作用并将持续作为主要能源[1]。尽管煤炭在国内总能源消费中的占比已下降至2021年的56%[2],但预计短期内其主导地位不会变化。同时,煤矿开采附带产生的煤矸石,因其含煤量低,而被视为工业废物。
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综放开采具有煤炭产量高、生产工艺简单等优点,但是煤炭开采时采动压力显现更为明显且影响范围更广,容易导致回采巷道围岩带来较大破坏,增加巷道围岩稳定性控制难度,为确保回采巷道正常使用需超前采面一段距离对巷道围岩进行强化支护[2-3]。
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董家河煤矿以往工作面主要受底板太原组K2和奥灰含水层水害威胁,区内多处矿井生产期间多次发生底板突水[1]。研究区奥灰含水层具有高水压、富水性强的特点[2-4],同时底板断层构造发育,使得5号煤层回采面临底板奥灰水害威胁[3],历史上最大奥灰突水量为887.9 m3/h。
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王杜虎[9]针对爆破切顶过程中易产生大量有害气体、反应过程剧烈不易控制等弊端,结合店坪矿井的实际条件,对水力压裂替代爆破切顶的可行性进行了分析。白俊杰、鱼智让、吕兆海等[10-12]均结合其当地工程实际情况,对2种切顶卸压方法的卸压效果进行了对比分析,提出根据工程实际情况采取不同卸压方式。
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上覆厚硬岩层是诱发冲击地压的主要因素,其厚度大,强度高,开采过程中容易出现大面积悬顶,造成局部应力集中,破断过程中释放大量的弹性势能,造成冲击地压事故[1-6]。神东、陕北和黄陇等矿区是我国重要的煤炭生产和储备基地,上方普遍存在厚硬顶板,因此,降低厚硬岩层压力对该地区防冲具有重要意义。
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特殊的地质环境和煤岩组合体结构的多样性使得深部煤岩体失稳机制愈加复杂。为深入了解煤岩组合体的力学及损伤特性和能量演化规律,学者们开展了大量室内试验和数值模拟研究工作[9-11]。室内试验材料主要以现场取样与类岩石材料为主,数值模拟则以FLAC3D等为主。
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随着机械化开采水平的不断提升,矿井巷道断面及采深等均不断增加,当深部开采大断面巷道顶板为复合顶板时,会进一步增大顶板控制难度,严重时甚至出现冒顶、顶板支护体系失效等问题[3-4]。为此,众多的学者及技术人员对深度开采复合顶板巷道围岩控制技术展开研究。
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我国煤炭资源赋存特征为分布范围广、环境复杂、资源储量大,由于其赋存条件的多样性,煤矿开采过程中会面临着瓦斯、煤尘、水、火和顶板5大类灾害[1-2]。顶板灾害发生的频率和影响范围高居榜首[3-4],工作面顶板管理及防治是煤矿安全高效生产的基本前提,其中坚硬顶板的防治又是顶板控制的重中之重[5-6]。
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近年来,随着矿井日益综合机械化,井下设备释放到空气中的热量显著增加,加之地热影响,深部巷道出现了高温高湿的现象。煤矿井下的高温问题会严重影响井下作业人员的身心健康,制约企业经济效益的发展[1-4]。当掘进工作面采用局部通风机通风且通风距离较长时,工作面内很难形成循环风流,使热害问题变得更为严重[5-6]。
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为进一步探究厚煤层顶煤空穴开采后覆岩运动规律及离层空间发育形态,在前期理论和技术研究基础上,结合晋圣坡底煤业有限公司矿区工程实际,采用数值模拟和现场实测相结合的综合研究方法,从不同角度对厚煤层工作面开采后顶板时空运动规律进行研究分析,并在此基础上,总结了覆岩离层空间发育规律及影响离层量相关性的因素。
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