大跨度储煤场上部网架的水平推力与储煤场煤的堆煤压力叠加后水平荷载较大, 对地基承载力要求较高, 深层填土、湿陷性土、软弱土层地基处理后才能提供足够的地基承载力。针对大跨度柱面网壳储煤场地基处理造价较高的问题, 结合工程实例, 提出采用斜-直群桩方案, 并通过MIDAS GTS有限元分析、试验验证和工程经济效益分析, 对比了多种地基处理方案的技术经济指标, 论证了斜-直群桩方案在大跨度柱面网壳储煤场工程中的适用性。结果表明, 斜-直群桩方案较原设计方案优化比率超过50%, 为工程带来了可观的经济效益。

为了解决采区系统巷道掘进效率低、准备进度慢的难题, 分别从支护设计、爆破参数、设备配备、排矸效率、施工质量以及组织管理等方面分析了影响掘进效率的原因, 提出了大断面硬岩巷道“差异化支护设计—设备配备与改进—线性聚能爆破—柔性连续排矸系统—施工及劳动组织保障” 的岩巷炮掘快速施工技术, 并在潘三矿西三下部采区轨道大巷进行了工程实践, 形成了“液压钻车打眼—线性聚能爆破—安全高效支护—柔性连续排矸” 的岩巷炮掘快速施工作业线。实践表明: 大断面硬岩条件下的岩巷炮掘快速施工技术能够实现“快速打眼、高效进尺、连续排矸、有效支护” 的安全高效掘进, 进尺效率提高了126%, 月进尺达到86m, 人工工效提高至2.04m/ (人·月), 显著提高了岩巷炮掘的进尺效率。

为获取煤层群错位布置工作面煤柱应力集中区巷道发生大变形的机制, 采用数值计算及现场实测的方法对巷道围岩受力特征及破坏规律进行了研究。研究结果表明, 煤层群上组煤层煤柱集中应力与下组煤层31112工作面回采后的侧向支承压力叠加导致巷道受力大幅增加, 原有支护强度不足导致巷道发生大变形; 分析了叠加应力大幅增加的主要原因是错位工作面上组煤层传递的集中应力来源于采区边界煤柱, 而边界煤柱向下传导应力影响范围较区段间煤柱大, 且衰减慢, 同时侧向支承压力叠加下加剧了巷道围岩受力的不平衡性, 巷道围岩在邻近采空区的副帮侧及副帮顶板破坏范围较大, 造成了巷道的局部失稳进而形成大变形。依据实测的破坏范围对原有支护方案进行修正, 设计了补强支护方案, 现场实测表明补强支护后巷道变形显著减小。

针对复用巷道服务期间受多次采动影响、围岩变形破坏严重的问题, 分析了侧向采动应力对于复用巷道的影响, 揭示了复用巷道围岩运移的变形规律以及破坏机理。提出了利用强力墩柱进行巷内补充支护的支护策略, 通过建立复用巷道板破断与墩柱支护的力学模型, 分析了“ 煤柱-巷内支护” 联合支护体的支护强度, 理论计算了墩柱所需满足的支护力载荷要求。以王坡煤矿3306 运输平巷为实际背景, 分别从支护环境、充填体材料、支护体结构设计以及施工工艺进行了柔模墩柱的设计与应用。现场监测结果表明: 复用巷道超前工作面范围内巷道围岩变形量小, 影响范围为超前工作面200 m; 滞后工作面50 m 范围内为变形量快速增长区域, 应重点进行维护。强力柔模墩柱巷内支护的方式能够有效缓解复用巷道变形严重问题, 维护围岩的稳定性, 提高支护效果的同时大大节省支护成本。

为探究工作面过断层顶板破碎、难以管理且易造成冒顶的问题, 以桃园煤矿Ⅱ1044综采工作面为工程研究背景, 通过采用FLAC^3D 数值模拟软件模拟工作面向断层推进, 研究当工作面推进到不同位置时的垂直应力分布规律、塑性区演化规律、断层滑移量, 并据此制定科学有效的过断层技术措施和安全措施。研究表明: 当工作面距离断层40m时, 断层处应力约20MPa, 断层处的塑性区已经达到直接底, 同时工作面顶底板塑性区范围变大, 围岩破坏严重, 底板破坏深度可达47.2m。随着工作面向断层处推进, 断层将被完全破坏。因此, 当工作面距断层40m时, 开始注入马丽散进行加固, 在工作面25—55支架处注水泥浆加固, 注浆后工作面支架压力基本稳定。

高效、安全和智能化的煤矿开采对煤层顶底板以及地下三维地质模型的精度要求越来越高, 传统地球物理探测方法在成像分辨率和精度方面已无法满足实际需求。将三维弹性波全波形反演技术应用于陕西小保当一号煤矿112204 工作面的地下三维地质模型构建, 通过谱元法和GPU超算实现地震波高效和高精度正演模拟, 发展了多尺度、多目标函数和多波的反演方法与技术, 并使用测井先验信息进行正则化约束, 降低反演的非线性和多解性, 最终构建了112204 采煤工作面三维弹性速度结构模型, 对煤层的顶底板进行了高精度成像, 精细刻画了煤层的三维空间展布, 反演结果与测井结果吻合较好, 实现了采煤工作面的透明化。

针对中硬煤层水力压裂区域超前抽采压裂施工过程中存在的工期长、孔内事故率高、风险大、经济性差等问题, 以彬长矿区4号煤层为研究对象, 采用试验分析、数值模拟和系统优化等方法, 研究出4 号煤层分段压裂合理泵注压力、排量以及新型节流器, 采用改进后压裂工艺在大佛寺煤矿完成了3个长度500m以上钻孔的分段水力压裂施工, 累计压裂段数23段, 泵注压力为7.56~9.70 MPa, 排量为18.63~22.11m³/h, 均未出现孔内事故。改进后, 单孔水力压裂工期由12d减少至7~8d, 压裂钻孔初始瓦斯抽采量是常规方式的1.29和1.38倍, 瓦斯抽采量衰减系数是常规方式的9.1%和6.8%, 压裂钻孔抽采效果得到大幅提升。

针对潞安集团司马煤业高瓦斯厚煤层瓦斯抽采技术难题, 探讨了不同钻孔布置模式下的瓦斯抽采效果, 分析了钻孔参数对孔周裂隙扩展的影响规律, 提出了适用司马煤业厚煤层的合理钻孔布置模式、钻孔布置间距、钻孔有效半径及瓦斯抽采的有效时间等关键技术参数。在此基础上, 结合3号煤层瓦斯赋存地质条件, 进行了厚煤层瓦斯抽采钻孔布置设计, 现场试验结果表明:将1207工作面回采巷道划分为三个瓦斯抽采段, 执行“五花孔” 与“三花孔” 相结合的钻孔布置模式, 钻孔数减少约30%, 工作面首段抽采时间缩短为110d, 瓦斯抽采效率提高70%, 极大缓解了采掘工作面抽采衔接过程中的时间紧张问题。

准确探测顶板岩层微震活动位置, 尤其是震源垂直定位位置是了解覆岩空间结构特征的重要依据, 对实现冲击地压精准防控具有重要意义。受限于软件算法和近水平煤层工作面测站布置方式, 井下传统微震监测系统测得微震事件垂直方向定位精度低, 无法满足覆岩结构运移精准监控的需求。鉴于此, 在井下微震监测系统的基础上, 增加地面监测台站, 构成井上下微震联合监测系统, 并在石拉乌素煤矿3111盘区开展工程示范。数据分析可知, 井上下微震联合监测系统对能量大于1.0×103J的微震事件监测效果更佳, 监测到的微震事件高程平均比井下传统微震监测系统高35.2m, 震源定位结果普遍跟矿井实际条件更加贴合, 表明增加地表监测台站可有效提高震源垂直定位精度。研究成果对实现近水平煤层覆岩空间结构精准探测提供经验借鉴和指导。

为研究综放工作面巷道围岩变形和能量聚散的关系, 以屯宝煤矿WII02040501综放工作面为工程背景, 通过理论分析、现场监测和工程验证相结合的方法, 开展了工作面顶板关键层分析, 计算了不同层位关键层释放能量传递至工作面特征规律, 研究了工作面回采期间微震分布规律, 开展了顶板切顶工程实践和效果检验。研究表明: WII02040501综放工作面顶板存在6个亚关键层和1个主关键层, 微震事件主要分布于煤层上覆100m范围, 104J 能级及以上微震事件分布在上覆50m范围, 计算得到2个亚关键层破断传递至工作面的弹性能分别为7. 80×107J和3.13×105J, 综合判识距离工作面近的2个亚关键层为诱冲关键层, 设计工作面切顶爆破方案并开展工程实践, 微震事件分析及周期来压步距分析表明围岩应力降低、来压步距有效降低, 巷道变形量得到有效控制, 实现了工作面安全生产。

为延长悬臂式掘进机截齿系统的使用寿命, 降低运维费用, 根据截齿系统的维修需求以及随之产生的备件需求, 提出了一种基于定期检查的(m,τ,S,s)预防性维修与备件库存联合策略。以费用率最低为目标, 考虑可用度约束, 建立了截齿系统的维修与备件库存联合决策模型, 以决策最优的预防性更换阈值m、检查周期τ、目标库存水平S和备件订购阈值s。基于工程数据, 通过遗传算法获得了最优目标以及对应的决策变量, 并对模型参数进行敏感性分析, 验证了模型的有效性。结果表明, 当预防性更换阈值为8把, 检查周期为12d, 目标库存水平为75 把, 备件订购阈值为45把时, 可用度为0.87, 最低费用率为162.45元/h, 截齿系统实现了全局最优的联合决策。因此, 将维修与备件库存进行合理的整合优化, 可进一步提高截齿系统运行的安全性和经济性。

为探究双巷布置工作面下区段巷道底鼓的发生机理及相应围岩控制技术, 以韩城桑树坪二号井的3309运输巷作为工程背景, 通过朗肯土理论建立采空区邻近巷道底板力学模型, 研究了双巷布置的工作面回采时采动应力分布规律及塑性区范围, 结果表明: 邻近工作面在工作面前方210m处开始底鼓, 工作面前方40m处底鼓位移量增加速率升高, 拉底前的最大底鼓量达到662mm; 根据对力学模型计算得到巷道底板的破坏与巷道两帮应力集中系数呈线性相关, 且煤柱帮应力集中系数K′轴斜率Δ1为6.520, 煤壁帮应力集中系数K 轴斜率Δ2为2.173; 根据数值模拟结果, 3309 工作面底板塑性区深度维持在3m左右, 由于受到采动影响导致相邻巷道帮部塑性区贯通, 最大可达10m, 且工作面后方煤柱最大垂直应力达到44.5MPa。最后基于采空区邻近巷道底鼓发生机理, 提出采用爆破预裂切顶卸压技术对巷道变形进行控制, 并且取得了良好的应用效果。

为提升煤巷掘进煤岩动力灾害声发射监测技术的可靠性与准确性, 降低巷道掘进与支护、钻孔施工等作业噪声对监测信号与监测效果的影响, 采用应力加载实验与现场监测对比分析的手段, 在煤巷掘进工作面开展声发射监测信号噪声处理方法研究。结果表明: 综掘机掘进、打锚杆、钻机打钻等作业信号的频率均分布在0~8000Hz, 主频处于500Hz、3000~5000Hz、7500~8000Hz三个频带范围, 并呈现“W”形态分布; 试验地点煤、岩样试件破坏过程声发射信号主频带宽度0~500Hz, 且主频不超过250 Hz。结合实验室煤、岩试件破裂过程声发射信号与煤巷掘进声发射监测信号的时频谱特征差异, 采用合理配置零飘值与信号门槛值, 并结合带通滤波以及IIR滤波建立了监测信号滤噪方法, 实现了煤巷掘进过程声发射监测信号有效提取且滤噪效果符合实际。为实现声发射监测信号实时采集与滤噪、高准确率的监测预警提供了技术支撑, 具有一定的指导及借鉴意义。

为提高腾辉煤业三采区大巷在复采区域的掘进效率, 确保巷道掘进期间的安全性, 根据巷道地质条件及掘进工艺, 采用多指标综合分析法及层次分析法, 建立了复采巷道快速掘进的安全分级, 对腾辉煤业三采区复采巷道安全性进行了评价。基于影响因子值并采用综合分析法, 定义了安全因子, 并确定了安全因子的最大值为0.680及最小值为0.075, 根据安全因子的最大及最小值的平均值将巷道安全性划分为5个等级。进一步引入腾辉煤业3采区大巷掘进中的评价指标值,计算得到当前生产条件安全因子值为0.398, 安全等级属于相对安全范围。

为研究风沙地貌超长工作面开采地表移动变形影响, 对陕北柠条塔矿S12002 工作面进行长期、系统的地表变形监测, 研究结果表明: 陕北风积沙区超长工作面地表变形具有下沉响应快、边界下沉收敛迅速、地表下沉呈非连续性震荡波动、地表开切眼处损伤严重等特点, 其中最大下沉系数0.59, 最大下沉量2442.4mm, 最大水平移动值832.3mm, 最大下沉速度354mm/d, 活跃期下沉量占总下沉量96%, 该地区具有明显的高强度开采损害特征; 下沉系数与工作面地质采矿条件参数存在一定相关性, 研究成果丰富了西部风积沙区超长工作面地表变形特征研究数据。

为保证巷道快速掘进系统的安全、稳定、高效进行, 钻机锚固单元的结构强度及设计合理性至关重要; 首先根据实际工况条件, 构建锚固单元钻进过程力学模型, 得到钻杆钻进阻力及阻力矩相互关系; 利用Ansys对锚固单元结构强度进行可靠性分析, 验证结构设计合理性; 通过构建钻进过程钻杆振动学模型, 利用Abaqus分析锚固单元在有预应力下的模态规律, 与Matlab 联合求解钻进过程横向振动位移、速度及加速度, 验证钻杆钻进不同岩层时, 其速度、加速度可作为判别煤岩属性的数值特征; 利用DesignExploer优化模块对锚固单元结构进行优化, 优化后的锚固单元在保证应力、形变及共振频率皆满足要求情况下, 质量降低了6.24%, 实现了锚固单元结构的优化; 通过锚固钻进相似试验验证, 可得到优化后的锚固部件满足强度要求; 钻进不同围岩时, 锚固钻进钻杆振动响应明显, 该结论可作为煤岩识别的理论基础, 为实现自动锚固提供先行条件。

为探究饱水煤体在冷热冲击下的损伤特性, 使用高低温试验箱对煤样进行不同温差的冷热冲击, 冲击过程中利用声发射仪从微观尺度监测煤体损伤, 利用金相显微镜从细观尺度观察冲击前后煤体表面的裂隙变化, 并从微观尺度与细观尺度解释了冷热冲击后煤体的单轴抗压强度和渗透率的宏观变化。试验结果表明: 经冷热冲击后的饱水煤样表面裂隙数目增多, 各裂隙相互连接贯通, 同一区域内裂隙面积增大; 冷热冲击温差越大, 声发射信号越活跃, 致裂效果越显著, 宏观表现为煤体的抗压强度越小, 其渗透率增大。

为了研究原煤孔隙拓扑特征对CO₂ -ECBM过程的影响, 选取羊场湾矿褐煤、胜利矿肥煤、阳泉无烟煤, 基于X-ray CT扫描技术三维重构了原煤孔隙空间拓扑结构, 同时利用受载原煤注气置驱甲烷THM耦合实验台, 进行了不同条件下原煤注CO₂ 置驱CH₄ 分步实验。结果表明: 羊场湾褐煤、胜利肥煤、阳泉无烟煤的孔隙发育程度、空间分布、连通性依次变差; 原煤CO₂ -ECBM过程经历3 个阶段, 早期阶段置换作用占主导, 中期阶段置换、载携、稀释作用并存, 后期阶段载携、稀释作用占主导; 对于孔隙发育均匀且连通性较好的羊场湾褐煤, 置驱过程以早期阶段为主;地应力和注气压力能够显著影响甲烷置驱效率, 煤孔隙空间拓扑性质是重要影响因素, 但阳泉无烟煤的强吸附性能够在一定程度上改善渗流通道缺失引起的甲烷置驱缺陷。

由于深部矿井地下空间环境复杂, 通信传输过程中时常出现传输中断、传输延时高等情况。为解决该问题, 需增加大量节点, 使得通信传输成本增加。因此, 在现有条件下, 根据矿井人员的社会性提出一种基于消息效用的煤矿井下概率路由算法。首先, 基于井下节点的移动特点定义移动轨迹相似度、节点相遇持续时间和节点相似度; 其次, 根据井下工作节点的社会性对其分类为不同社区, 社区内外采用不同的消息转发策略, 提高传输效率; 最后, 通过添加ACK删除机制限制网络冗余副本, 有效避免了网络拥塞。在One平台上的仿真结果表明, 该算法在通信环境较差的矿井场景下可以在降低网络延时的前提下, 提高消息投递成功率。

针对井下窄长空间无线传感器网络节点能耗不均衡问题, 提出了3D线型WSNs等距不均匀分层部署策略。根据无线电通信原理, 建立WSNs 能量消耗模型和ITU-R P.1238 路径损耗模型, 将窄长空间抽象成线型网络空间, 建立WSNs节点部署空间模型; 基于能耗模型对空间进行等距分区, 各分区采用分层部署网络拓扑结构即: 窄长空间顶部节点采用不等密度部署方式, 侧壁节点采用矩形结构部署方式, 基于路径损耗模型, 分析障碍物对本研究部署策略影响; 结合传统LEACH协议, 引入了一种概率函数, 计算每个节点成为簇首节点的概率, 利用改进的路由协议对分区内节点分簇; 通过Matlab 平台对所部署策略及空间存障的影响进行仿真分析。结果表明: 所部署策略相较于其他的部署方式其网络能耗更低, 各分区节点能耗更均衡, 在部署节点数量上相较于其他部署方式节约了6%~7%, 降低了部署成本及网络的能量消耗, 解决了“能量空洞” 的问题。

煤气化细渣的高持水性严重影响了其资源化利用。本文通过研究煤气化细渣的表观形貌(SEM)、主要元素分布(EDS)和孔隙结构( BET), 明确了其持水性强(64.64%)的根本原因。通过不同温度下的恒温干燥实验, 研究了煤气化细渣恒温干燥过程中的干燥动力学, 构建了各干燥温度下的Logarithmic 恒温干燥动力学模型。干燥温度从80~120℃, 样品恒温干燥过程中的等效水分扩散系数De值介于0.0025~0.0048。温度越高, De值越大, 水分越容易从颗粒内部扩散到外部,干燥越易进行。

为了研究调浆对低阶煤浮选的作用, 以低阶煤为原料, 研究了调浆转速和时间对低阶煤浮选的影响。通过傅里叶红外光谱仪、X 射线光电子能谱分析和接触角测定仪分析了调浆前后煤泥表面性质的变化。结果表明, 调浆显著提高了低阶煤的浮选效果, 随着调浆转速和时间的增加,精煤产率和可燃体回收率逐渐增加。当柴油用量为7kg/t、调浆转速为2400r/min、调浆时间为1 min 时, 精煤可燃体回收率和浮选完善指标达到最大值。煤样表面的接触角随着调浆转速的增加逐渐增加, 但调浆转速过高时, 煤样表面接触角略有降低。与调浆前的煤样相比, 调浆后煤样表面的碳含量增加, C—C/C—H官能团含量增加, C—O官能团含量降低, 煤样表面疏水性增加。强搅拌调浆有利于减少低阶煤表面含氧官能团, 提高非极性油的分散程度, 增加捕收剂与煤颗粒的碰撞概率, 但搅拌转速过高时, 高强度的剪切作用可能会使吸附在煤颗粒表面的药剂脱附, 降低调浆和浮选效果。

针对煤矿井下带式输送机托辊使用寿命短的问题, 对采用T4003不锈钢研制长寿命托辊筒皮进行了研究。通过盐雾腐蚀试验、周期浸润腐蚀试验和腐蚀湿磨交替作用试验, 对比研究了T4003长寿命托辊筒皮与Q345B传统碳钢筒皮的耐蚀耐磨性能; 研究了T4003不锈钢焊管接头性能与尺寸精度, 提出了T4003筒皮与08Al 轴承座的异种钢焊接的工艺参数, 对焊接设备及配套焊材进行了选型, 测试分析了焊接接头组织、冲击性能、拉伸性能、接头显微硬度; 对比分析了T4003和Q345B作为托辊筒皮的切削加工性, 最后分析了基于T4003筒皮的带式输送机托辊的制造成本。结果表明: 采用T4003不锈钢作为长寿命托辊筒皮具有较好的可行性, 本研究提出的相关工艺和设备能够保证采用T4003锈钢加工筒皮时的切削加工性和焊接性。

针对采煤机和刮板输送机运行速度不匹配, 刮板输送机连续高速运转造成的能源浪费和运输效率低的问题, 通过研究双向割煤工艺, 对采煤机和刮板输送机运行阶段进行分析, 建立以刮板输送机能耗、运输速度波动和运输效率为优化目标的采煤机与刮板输送机协同调速决策模型,在采煤机和刮板输送机规定速度范围、刮板输送机载煤量等约束条件下, 使用海鸥优化算法求解各阶段最优协同速度。最后, 使用某煤矿工作面数据进行仿真实验得出: 使用采煤机与刮板输送机协同调速决策模型对采煤机牵引速度和刮板输送机运输速度进行规划, 能够在不影响生产任务的前提下有效降低刮板输送机28.7%能耗, 运输效率提高6.8%。

为提升煤炭企业的创新效率, 文章选取2014年至2020年煤炭上市公司年报数据为样本,通过改进Richardson 投资支出模型, 测量了煤炭企业上市公司的创新效率, 并分析了高管薪酬粘性对其所产生的影响以及董事会特征在中间的调节作用。研究发现: 高管薪酬粘性与煤炭企业的创新效率显著负相关; 董事会规模、董事会的独立性负向调节了高管薪酬粘性对创新效率的作用。研究结论为煤炭企业创新效率提升提供了新思路, 对煤炭企业实现高质量发展有一定的启示意义。

详细论述了矿井项目成本费用的构成, 系统分析了影响成本费用的主要因素, 提出了总成本和成本科目分别按计算、计提、类比预测方式的估算方法, 为成本费用库的建立、成本估算提供了基础依据。开发了成本费用库、成本估算模型及成本指标分析模型, 构建了集查询、估算、分析为一体的成本费用估算系统, 实现了零散成本费用数据的集中存储、在线查询, 实现了拟建项目成本费用的快速估算, 实现了某个地区、特定生产规模条件下成本指标在线分析等。为矿井项目前期成本估算, 生产运营成本预测提供依据, 为项目事前评价、事中评价及事后评价提供准确数据, 为成本费用水平的合理性提供科学有效的判断依据, 提高了矿井项目成本估算的工作效率, 提升了技术经济工作的专业性和科学性, 为企业决策提供有力支撑, 为行业数字经济发展提供有力保障。

为确定宁夏梅花井煤矿近距离煤层变层间距开采条件下位3 号煤层巷道的合理位置,结合上位2 号煤层232204 工作面与下位3 号煤层的5 组层间钻孔信息, 通过理论分析、现场实测与数值模拟的方法, 探究了上位2 号煤层开采后底板煤岩层的破坏范围, 分析了上位煤层开采后底板煤岩层的裂隙发育规律与应力分布规律特征, 确定了下位3 号煤层工作面回采巷道的合理位置。研究结果表明: 依据5 组层间钻孔信息计算得出底板煤岩层的最大破坏深度为19. 57 m, 下位3 号煤层基本受到上位2 号煤层开采的扰动破坏; 变层间距条件下裂隙发育区域呈倒梯形, 且应力降低区与边界煤柱的最大水平距离为9. 69 m; 考虑1. 5 倍的安全系数, 最终确定了下位煤层回采巷道需内错15 m 布置, 并提出了变层间距条件下巷道分区支护方案。

煤矿主运输系统普遍存在人工点巡检、无法实现远程集中控制、监测数据不完善、缺乏智能控制机制、无高效的故障检测手段等问题。针对上述问题提出了分段提取关键帧的巡检视频分析方法, 形成了煤矿主煤流运输巡检异常检测技术, 并将其运用于巡检机器人系统中, 提高了故障检出率。设计的主煤流运输智能控制系统, 实现了基于煤流跟踪的智能调速和顺煤流一键启动功能, 并研究了带式输送机的最优启动速率。基于视觉和激光雷达融合的输送带撕裂视觉检测技术和基于声纹分析的带式输送机状态监测和故障诊断技术, 提升了主煤流系统运行的稳定性。

为研究软岩巷道锚索锚固区内外顶板离层机理, 以贯屯煤矿50213 工作面回风巷为工程背景, 基于叠加法原理建立软岩巷道锚索锚固区内外顶板离层力学模型, 推导得到了锚索锚固区内外顶板离层量及锚固载荷的计算公式, 分析了锚索锚固区内外顶板离层量的影响规律, 确定了各因素的影响程度, 依次为巷内顶板支护强度>实体煤帮支护强度>煤柱支护强度。通过相似模拟对锚索锚固区内外顶板离层演化规律和离层原因进行了分析, 并提出了高预紧力长锚索“倒梯形” 支护技术, 并通过数值模型对围岩控制效果进行模拟, 结果表明: 优化后围岩塑性区显著减小, 顶板最大下沉量较原方案下降了50. 7%; 帮部最大位移较原来下降了38. 2%, 有效解决了软岩巷道锚索锚固区内外顶板离层的问题, 保证了巷道围岩的稳定性。

为了确定出倾斜煤层纵采合理移设步距, 以新疆准东露天矿为背景, 揭示了倾斜煤层破碎站移设现状的不足之处, 阐释了破碎站移设研究的改进方向, 分析了单、双破碎站布置对露天矿开采的影响, 通过破碎站移设步距费用相等法并加入卡车重载上、下坡的影响因素, 构建出多台阶的纵采破碎站移设运费数学模型, 确立了倾斜煤层纵采破碎站移设步距的通用公式, 验证了通用公式的合理性, 提出了端帮同侧分离布置、端帮两侧分台阶布置两种双破碎站端帮布置移设方案,并分析以上两种方案的优劣势选出端帮两侧分台阶布置为最优的布置移设方案, 根据该最优的布置移设方案以准东露天矿的开采参数及参考其他露天矿的指标, 计算出两破碎站在端帮纵采移设时合理的移设步距分别为481 m、492 m, 验证双破碎站端帮台阶间移设时带式输送机布置的合理性。

为解决综采工作面开采过程中上隅角瓦斯易超限的问题, 采用地面采动井来进行采动区裂隙带瓦斯抽采。基于综采工作面开采后形成的“O” 形圈理论, 借鉴沁水盆地已实施的采动井施工经验, 并经理论计算最终确定了采动井的最佳布置层位, 即: 水平层位布置在距回风巷一侧42 m, 垂直层位为钻井末端距采空区底部22 m。通过采动井运行前后的实测对比, 上隅角瓦斯浓度由0. 76%降低并稳定至0. 35%, 工作面瓦斯涌出量降低了2. 08 m³ / min, 工作面最终实现了采中和采后的连续抽采。研究结果表明, 采动井高效抽采有效杜绝了综采工作面瓦斯超限, 在岳城矿的推广应用为其他类似矿井综采面的瓦斯治理提供了解决方案。