深部矿井

摘要： 矸石充填开采技术可以有效解决“三下”压煤问题,保护矿区周边环境。本文以邢东矿11235工作面为工程背景,对充填效果的影响因素进行了分析,对机械设备及充填工艺进行了改进,最终制定了矸石充填开采方案,对11235工作面采空区进行了充填。实践表明,充填效果良好,提高了回采工作面顶板的完整程度,有效地防止了由于采空区冒落所造成的地表塌陷,实现了煤炭资源与环境的协调开采。

摘要： 本文以邢东矿1127工作面为工程背景,依据1127工作面采空区的自然发火特点,通过对膨胀材料进行合理配比,利用膨胀材料充填密闭墙对采空区进行封堵。实践表明,密闭墙封堵效果良好,提高了采空区密闭性,有效减少了采空区漏风,消除了邢东矿“一通三防”工作的重大隐患,保障了该矿的安全生产,为该矿其它工作面采空区的封堵提供了借鉴。

摘要： 针对深部矿井工作面自然发火的问题,以邢东矿1227工作面为工程背景,分析了煤层自然发火的条件,确定了生产中的重点防治区域,最终采取了科学合理的综合防治技术措施。实践表明,自然发火防治效果良好,有效地解决了1227工作面煤层自然发火问题,保障了1227工作面防火安全,实现了工作面的安全回采,为邢东矿其他工作面的安全回采提供了借鉴。

摘要： 工作面不同推采速度下使顶板压力积聚,进而诱发煤壁片帮等矿压显现情况。为了解决不同推采速度下顶板安全问题,以黄陵二号煤矿420工作面为研究对象,通过现场实测、理论分析、数值模拟等研究方法,对工作面不同推进速度下的来压影响规律进行研究。结果表明,顶板载荷传递的速度与工作面推进速度呈正相关;停产造成的顶板压力积聚增高,采取切顶孔对工作面局部强制卸压,切顶孔布置位置及个数是影响悬顶长度主要因素;切顶孔卸压技术能有效缓解顶板压力积聚,保证工作面安全生产。

摘要： 随着我国矿产资源的开采向地球深部进军,矿井热害问题愈发严重。井巷围岩放热、空气自压缩、矿井地热水等是造成矿井高温热害的主要原因,矿井热害不仅会造成人的生理和心理伤害、降低工作效率,还会引起矿井安全事故频发。深部矿井热害治理时,传统降温方法存在冷量损失大、降温程度低和运行成本高等问题而不再适用。深部矿井热害治理时需采取“节源开流”的治理方针,在综合控制热源的基础上,结合机械制冷与个体防护的方法进行局部降温。建立智能矿井通风系统对人体或设备进行精准控温,从而缩小治理空间、改善降温效果、提高冷量利用率、降低热害治理成本。矿井地热虽然会造成矿井热害,但它也是一种绿色环保的地热能资源。矿产地热能协同开采可获取地热能分梯度用于供暖、洗浴、选矿、养殖等多个方面创造经济价值,同时矿井地热开采还能起到治理热害的作用,是“变害为利、变废为宝”的重要举措。

摘要： 为有效控制赵楼煤矿煤巷底鼓变形,解决原有煤巷支护存在的问题和不足,通过优化锚杆间排距、锚固力,增强支护护表能力,应用29U型钢锚索梁、让压装置等技术,极大减小巷道变形量。通过现场应用及监测对比,煤巷顶底板移近量较原来减少37.5%,两帮移近量较原来减少42%。

摘要： 近日,由中煤新集公司主导,平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司、安徽理工大学等共同参与研发的“深部强突煤层开采瓦斯综合治理成套技术研究”项目通过中国煤炭工业协会鉴定,达到国际先进水平。该项目为遏制煤矿重特大瓦斯灾害事故的发生、促进深部矿井安全高效开采提供了技术保障。据悉,新集矿区大断层和次生断层多达千条以上。

摘要： 深部矿井蕴藏着大量地热资源,功能性充填体技术将深部采矿和深部地热开采相结合,实现矿产和地热资源开发共赢,是延长深部矿山寿命的重要举措.本文在分析了国内外充填矿井通过埋管提取地热资源现状基础上,提出了一种水平方螺旋形埋管充填体换热器(Square-spiral-type backfill heat exchangers,S-S BHE).考虑到地下水渗流对矿井埋管充填体换热器(Backfill heat exchangers,BHE)取热影响显著但前期研究相对不足,利用COMSOL软件建立了三维非稳态BHE热渗耦合模型并验证了其可靠性.在此基础上,建立了埋管充填体换热器耦合热泵(Backfill heat exchangers coupled heat pump,BHECHP)数学模型及四个综合评价指标.首先,在相同几何条件和物理条件下,对比分析了S-S BHE与两种典型蛇形BHE的性能,结果表明:S-S BHE的综合评价指标均优于蛇形BHE,且在较高渗流条件下优势更加显著.其次,研究了管内流速、管间距、渗流速度和入口水温对S-S BHE及其耦合热泵特性的影响规律,研究发现:管内流速和渗流速度对综合评价指标的影响最为显著,管内流速越高,单位管长平均换热功率越高,但制热季节能效明显降低.分析认为管内流速存在0.4~0.6 m·s^(–1)的最优区间,此时管内循环水流动处于从过渡区向旺盛湍流转变.渗流速度在小于10^(–6)m·s^(–1)时的影响可以忽略不计,在10^(–6)~10^(–5)m·s^(–1)的常见渗流范围内,综合评价指标均呈线性递增的趋势.最后,对方螺旋形埋管充填体换热器耦合热泵(Square-spiral-type backfill heat exchangers coupled heat pump,S-S BHECHP)进行了生态评价.通过与传统供暖方式对比发现:采用S-S BHECHP的供暖方式具有显著的节能降碳效果,一次能源消费和碳排放量比蓄热式电锅炉、燃煤锅炉和空气源热泵相应降低了83.39%、61.57%和56.84%.本研究结果展示了方螺旋形BHE和BHECHP的优良性能,为蓄热储能式功能性充填在深部矿井的应用与探索提供了理论指导.

摘要： 煤矿巷道硐室受到埋藏深和相邻巷道、工作面采动的影响下,会在短时间内出现较大的变形,利用传统的维护工作并不能有效解决变形问题,且有着加固维护难的现象。因此,在了解深埋矿压理论后,结合某煤矿企业巷道硐室的破坏特点,提出了一种锚注联合加固方案,以期望可以为类似的巷道加固工作提供经验参考。

摘要： 为提高深部首采关键保护层预抽钻孔的封孔质量及抽采效果,基于淮南矿区谢桥矿B组煤首采6煤层瓦斯地质条件,理论分析了钻孔围岩应力场、裂隙场的分布规律及合理封孔位置,现场试验了"囊袋式两堵一注"与"聚氨酯+水泥浆"两种封孔方法的应用效果,获得了提高穿层、顺层预抽钻孔封孔质量的关键影响因素及封孔参数.结果表明:"囊袋式两堵一注"封孔方法瓦斯抽采效果较好,穿层预抽钻孔的封孔效果在0～15m范围内随封孔长度增加而提高,若继续增加封孔长度,封孔效果提高不明显;顺层钻孔封孔范围为5～18m,从保证封孔质量、降低经济成本两方面综合确定封孔深度为13m.

摘要： 煤矿区深部含水层具有大埋深、高水压等特点,是深部煤层开采水害防范的主要对象.在分析深部矿井水害特征基础上,探讨了深部矿井地应力对裂隙水介质的力学作用机制,阐述了深部矿井裂隙水介质呈现"高承压、弱富水"的力学原因;基于古岩溶成因演化理论,结合水文地质勘探和野外调查,分析探讨了华北型煤田奥陶纪石灰岩顶部"古风化壳"的岩溶充填结构特征,并将奥陶纪石灰岩顶部"古风化壳"划分为"隔水充填带、弱隔(透)水充填带、富(透)水带"3种岩溶充填结构类型,给出了各类型确定的关键指标和阈值,明确了奥陶纪灰岩顶部存在隔水层的理论依据.将深部矿井煤层开采底板突水划分为"完整底板突水模式"和"集中破碎带底板突水模式",分析了深部煤层开采底板含水层高水压作用下沿用传统的突水系数法(Ts法)评价底板突水危险性的局限性,引入隔水层厚度(M)和含水层钻孔单位涌水量(q)2个指标,结合突水实例分析,提出了"修正的突水系数法"(Ts-M-q法,适用于完整底板突水模式);在实验和实例分析基础上,提出"渗-流转换"突水评价法(适用于集中破碎带底板突水模式).最后,基于深部矿井水害特征及突水模式,结合深部含水介质赋存、构造发育特征和地应力场方向,阐述了深部矿井水害精准查治一体化勘探关键技术.

摘要： 随着矿井开采深度逐渐增加,矿压和地温显著增高,为了防止深部矿井煤炭自然发火引发事故,基于目前通用的各种防灭火技术,根据姚桥煤矿7541综放工作面实际情况,提出了集回采前预埋管路、回采中压注CO2惰性气体和MEA-1灭火剂及利用地质构造、特殊地段进行防灭火的综合防灭火措施.通过在7541综放工作面现场应用,防止了煤炭自然发火事故,保证了矿井的安全生产,成功的建立了矿井防灭火新技术,为今后的防灭火工作提供了新的方法和经验.

摘要： 为防止深部矿井构造区厚煤层巷道冲击地压的发生,通过理论分析建立了构造区厚煤层巷道冲击地压发生的力学模型,分析巷道层位与冲击地压破坏特征,研究了构造区厚煤层巷道冲击地压类型.根据具体煤层条件,通过实施人为缺陷调整转移煤层应力场，使构造区巷道围岩弹性能持续、缓慢释放,形成卸压带降低巷道冲击地压危险性,从而有效防止深部构造区厚煤层冲击地压发生.

摘要： “突出”已成为我国煤矿安全生产的主要隐患之一,“突出”防治成为矿井安全工作的重中之重。采掘工作面突出危险性预测预报敏感指标是矿井综合防突体系中重要的环节,为了有效预测及防治深部矿井工作面采掘过程中煤与瓦斯突出事故,采用理论分析、实验室分析和现场试验相结合的多种研究手段,研究获得了试验区13-1煤层突出预测敏感指标及其临界值,S0=6.0kg/m,q＜4.0L/min·m,无突出危险;q≥8.0L/min·m,有突出危险;{4.0≤q＜8.0L/min·m}∩{Cq＞0.65}无突出危险;{4.0≤q＜8.0L/min·m}∩{Cq≤0.65}有突出危险。结果表明,确定的指标及其临界值合理有效,指导试验区安全掘进6000m,并得到有效推广应用,技术经济效益显著。

摘要： 注浆帷幕截流是深部矿井水害治理的主要技术手段之一,针对淮北矿区朱仙庄煤矿8号煤层水害防治问题,采用CT扫描与室内试验测试得到受注砾岩孔裂隙分布及岩石力学特征,利用COMSOL Multiphysics软件建立了受注砾岩层的孔隙介质与孔隙-单裂隙介质2种数值模型,分析了帷幕墙注浆截流效果.研究结果表明:浆液在孔隙介质中的运移范围随注浆时间的增加而增大,浆液运移稳定后的扩散范围为10.12～10.44m;孔隙-单裂隙介质数值模型中,浆液运移形态沿裂隙方向对称,浆液运移优先进入裂隙通道,随后沿裂隙方向扩散至孔隙介质中,随注浆时间的增加,浆液运移范围逐渐增大并最终趋于稳定,孔隙-单裂隙介质中浆液的纵向扩散范围为10.05～10.23m,横向扩散范围为16.30～16.98m;根据数值计算结果,提出了注浆孔间距为20m、两排注浆孔交错布置、有效宽度约为40m的帷幕截流方案.最后,通过注浆前后砾岩物理力学性质对比分析与现场放水试验的方法,验证了帷幕墙截流效果良好、注浆孔间距布置合理.

摘要： 目前对深部矿井的概念及深部矿井瓦斯赋存研究的科学问题等仍缺乏明确的共识,尤其是对深部瓦斯赋存规律研究的历史、现状与进展缺乏较全面的了解和认知.通过在平煤十矿进行深部矿井瓦斯赋存规律研究,分析瓦斯赋存与地质构造、沉积环境及煤层赋存状态、煤质等因素的相关关系,基于实测数据构建了深部矿井瓦斯含量模型,得到深部矿井的瓦斯赋存规律,完善了瓦斯赋存理论,为深部矿井瓦斯防治、抽采达标等提供技术指导.

摘要： 针对深部矿井超高地应力作用下,岩石巷道围岩整体变形量大、持续时间长、局部破坏严重的巷道支护难题,以埋深大于1200m的大倾角、复合岩层、穿层巷道为工程背景,在进行系统地质力学测试、围岩变形破坏特征分析、支护形式选取与现场试验的基础上,对深井大倾角岩巷围岩控制技术进行研究.根据理论分析、数值计算、井下类似巷道围岩破坏特征分析,提出深井大倾角岩巷全断面强力复合支护与巷道关键部位强化支护的设计理念.通过采用新型高刚度强力护表构件、全长高预应力注浆锚索、底板锚注一体式注浆锚索的开发与应用,实现了复合岩层巷道围岩"全断面强力锚网支护与注浆加固为一体"的综合围岩控制,降低了深部岩巷服务期间的综合维护成本.

摘要： 深部矿井回采工作面的高应力状态和冲击地压动力灾害的发生具有密切关系.本文首先介绍了地震CT技术的探测原理,然后利用地震CT技术对耿村煤矿13210工作面超前450m范围进行探测,反演得到了煤岩体的波速分布图.结合现场地质开采情况,分析了波速异常区形成原因,并根据应力和波速的定性关系划分了3类4个冲击危险区域,为进一步有效采取卸压措施提供了有力依据.

摘要： 根据1003工作面瓦斯压力、瓦斯含量、来源及瓦斯运移规律,确定综合瓦斯治理措施,努力通过提高瓦斯抽采率,降低工作面风排瓦斯量和回风流瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度,确保工作面安全回采。

摘要： 针对深部煤矿开采回采巷道表面位移大,易于破碎和分离以及支护困难的问题,为解决深部开采巷道支护问题,通过现场观测、数值模拟和现场研究相结合的方法,研究了深部开采巷道表面位移和锚杆阻力变化规律,给出了松动圈的范围.在此基础上,基于组合拱理论设计了锚索网支护参数,并提出了3种可能的支护方案,采用FLAC3D数值模拟软件模拟和分析了3种支护方案,确定了最优的支护方案,优化了锚杆和锚索支护参数.方案1应力相对较小,变形量较小,是最佳的支护方案.现场实践中发现优化支护参数后,巷道断面变形得到了有效控制.

摘要： 本发明公开了一种深部煤矿矿井水处理及热能综合利用的系统与方法，所述系统包括预处理单元、超滤单元、反渗透单元、热泵、换热器、膜蒸馏单元、蒸汽压缩机、浓盐水地下水库和降温工作站。本发明不仅可以实现矿井水井下处理，同时可以实现矿进水热能综合利用，在不需要输入外部热源的条件下，实现热量循环利用，系统性解决了在深部开采遇到的高温热害、矿井水处理和浓盐水封存的问题。

摘要： 本申请实施例适用于矿井安全技术领域，提供了一种矿井深部空场的安全性评价方法、装置、设备及介质，所述方法包括：确定用于评价矿井深部空场安全性的多个评价指标；分别构建与所述多个评价指标一一对应的未确知测度函数；获取所述多个评价指标的指标值，并根据所述多个评价指标的指标值和对应的所述未确知测度函数，计算所述空场的指标评价矩阵；确定所述多个评价指标的指标权重，所述指标权重为基于至少两个子权重得到的组合权重；根据所述指标评价矩阵和所述多个评价指标的指标权重，对所述空场的安全性进行评价。采用上述方法，可以准确地评价矿井深部空场的安全性，保障矿井作业安全。

摘要： 本申请实施例适用于矿井安全评估技术领域，提供了一种矿井深部空场的顶板稳定性评估方法和装置，所述方法包括：确定用于支撑矿井深部空场的顶板的物理形状；基于所述物理形状，将针对所述顶板的稳定性评估问题简化为针对薄板的弯曲问题，以构建适用于所述顶板的力学模型；采用所述力学模型，计算所述顶板的最大挠度值；根据所述最大挠度值，对所述顶板的稳定性进行评估。采用上述方法，可以准确地对矿井深部的超大空场所使用的顶板的稳定性进行评估，有助于及时发现影响矿井安全的问题，保障矿井作业安全。

摘要： 本发明公开了深部高温矿井局部制冷风机，属于矿井降温装置技术领域，包括支撑座、设置于支撑座上方的水箱以及设置于水箱上方的风筒，所述支撑座的表面对称设有两个定位柱，两个所述定位柱内均开设有滑槽，且定位柱的滑槽内滑动连接有升降柱，所述水箱固定于升降柱的顶部，所述支撑座的表面开设有安装槽，且支撑座表面的额安装槽内安装有旋转电机，所述旋转电机的输出轴通过联轴器固定连接有升降螺杆，所述升降螺杆的外壁螺纹连接有与升降柱固定连接的推板，所述风筒通过连接柱与水箱固定连接。该深部高温矿井局部制冷风机，高度调解方便，能够对矿井的不同位置进行降温。

摘要： 本发明为一种改造深部废弃矿井的地下循环采热系统及方法，该地下循环采热系统包括矿井水处理子系统、采热子系统和换热子系统，所述矿井水处理子系统为采热子系统提供采热工质，收集利用废弃矿井中矿井水用做循环采热工质进行整个地下的采热循环；所述换热子系统用于实现对采热工质的循环利用，包括热水仓、发电装置、冷凝换热装置、冷却换热装置，四者都布设在废弃矿井的巷道内；所述采热子系统用于对深部地热资源进行开采。不同以往单一的废弃矿井开发利用模式，不仅对矿井水进行了处理，降低了其对地层环境的破坏，而且将其作为循环采热工质，实现了资源的优化，更大程度地开发利用了地下矿井的空间及深部地层的地热资源。

摘要： 本实用新型公开一种深部高瓦斯矿井瓦斯压力及浓度远程监测装置，监测装置包括视频监控装置、瓦斯自动计量监测装置、地面终端显示器、抽采标准化管理控制系统，视频监控装置、瓦斯自动计量监测装置所采集到的信息传输到地面终端显示器，抽采标准化管理控制系统建立标准化档案管理台账，对所有信息进行管理、分析。本实用新型能够构建完善的瓦斯抽采管理体系，抓好瓦斯抽采设计环节，做到打钻过程异常信息收集全面、抽采钻孔封孔联网环节规范、瓦斯抽采监测计量准确、瓦斯抽采系统运转正常。

摘要： 本发明公开了一种深部矿井冲击地压控制方法。该方法根据现场实测和实验结果，科学评判深部矿井不同区域冲击地压危险性等级，分为弱冲击地压、中等冲击地压、强冲击地压和极强冲击地压。基于不同冲击地压危险性等级采用切顶卸压方法、碎胀充填方法、吸能支护方法联合防治，当冲击地压等级为强冲击地压或极强冲击地压时，在顶板垮落碎胀充填基础上注入人工充填材料强化控制效果，通过现场监测对冲击地压控制效果进行定量评价，反馈优化防冲控制设计方案。本发明提供了一种冲击地压源头防治方法，对于保障深井安全开采具有重要意义。

摘要： 一种深部矿井生产供水高势能发电系统及方法，系统包括位于地表的高位水池和位于井下发电硐室的防震墩、防震伸缩节、过滤器、水轮机、发电机及蓄水池，高位水池通过深竖井内自流供水管与水轮机进水口相通，水轮机与发电机动力连接，发电机输电端接入井下电网，水轮机出水口与蓄水池相通，蓄水池通过深竖井内自流出水管接入各中段供水管线；过滤器与蓄水池之间设有应急管路。方法为：高位水池内的水经初步过滤后通过自流供水管进入水轮机以带动发电机发电，产生的电能经变压后传输至井下电网为用电设备供电；水从水轮机中流出经减压后流入蓄水池，再通过自流出水管输送至各中段供水管线内；若发电机故障检修或水头压力过高，由应急管路卸压排水。

摘要： 本发明公开了一种深部矿井内预埋采热管的地热开采系统，属于地热开采技术领域。该深部矿井内预埋采热管的地热开采系统包括：埋设于采空区内的采热单元和送热单元，采热单元包括采热管、第一管路和换热器，所述采热管的侧壁内设有空腔，空腔填充有相变材料，采热管的首尾分别连通第一管路的两端，且采热管与第一管路构成的通路内填充有自润湿流体。本深部矿井内预埋采热管的地热开采系统能够在解决深井热害问题，保护工作人员的健康和设备的正常运行的同时，充分利用地热条件，使得地热资源能够通过热泵机组为人们取热，整个取热过程环保、高效，极大降低了矿井内由热害引起的危险性，保障了工人健康，还节约了能源，适合于长期使用。

摘要： 本申请涉及煤炭开采安全控制技术领域，特别是涉及一种深部矿井矿震防治与评价方法。所述方法包括：确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域，并获取地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数，并确定卸压技术；根据切顶卸压巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值的各影响因素，建立能量参数设计判据，结合预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数，输出目标巷道关键支护设计参数和卸压技术，以保证煤矿巷道的安全控制。