较薄煤层工作面工艺方式选择及参数优化的研究

为了实现快速掘进，必须构建高精度的掘进前方二维地质模型。本研究以沁水煤田某矿区XY-S工作面为例，利用三维地震解释数据，结合巷道掘进中实测的煤层底板高程信息，动态更新三维地震速度场，精确预测掘进前方煤层底板的高程。研究结果表明，通过实时更新煤层底板高程，更新地质剖面，掘进前方预测误差逐步减小，特别是在实测点前方25 m和50 m范围内，预测精度显著提高，最小绝对误差分别为0.2 m和0.45 m。未来若能增加实测数据密度和均匀性，预测精度将进一步提升，为快速掘进提供更精确的导航数据。

在采动影响下，综采工作面覆岩裂隙的空间分布对矿井突水灾害防控和瓦斯抽采具有重要意义。以潘二矿18111工作面为背景，采用相似物理模拟、数值模拟及理论分析，研究了裂隙的分布演化规律和导水裂隙的发育高度。研究发现，随着工作面的推进，工作面两端存在裂隙聚集带，裂隙发育高度较大且多以大角度裂隙为主。数值模拟和相似模拟试验结果表明，裂隙发育角度呈现区域性分布特征。综合分析结果显示，导水裂隙的发育高度约为54～60.8米。这些研究成果对类似工程条件下的裂隙演化特征研究具有重要的参考价值。

以某矿1302工作面冲击地压表现为研究背景，通过对冲击地压表现进行统计分析，确定了其发生的基本特征。根据冲击地压的主要影响因素，提出了钻孔卸压和爆破卸压两种冲击地压治理方法。在实施危险区域解决方案后，通过钻屑法监测结果分析，发现峰值应力向煤体深部转移，取得了良好的治理效果。

深部综采工作面厚顶板的不稳定性常导致煤岩动力灾害。为应对这一问题，基于煤岩力学特性，建立了爆破弱化顶板的力学分析模型。采用LS-DYNA有限元程序、ALE算法和3DEC离散单元法，计算爆破对岩体裂纹扩展的影响范围，确定了爆破位置和卸压高度，为爆破减灾方案提供了理论支持。研究表明，爆破作用能有效消除应力集中区域，通过21102工作面顶板深孔爆破方案验证了其显著的断裂效果。

引入随机森林算法构建回采工作面瓦斯涌出预测模型，研究表明该模型预测效果较好。

平岗煤矿1202工作面瓦斯含量高，虽已采取瓦斯抽放措施，但在破煤生产过程中瓦斯涌出量依然较大。由于巷道面积和风速的限制，单纯依靠增加风量冲淡瓦斯的方法无法完全满足安全生产的需求。 通过对1202工作面割煤速度与瓦斯涌出量进行统计分析，研究发现两者之间呈现多项式关系，并推导出相应的计算公式。该研究结果可为新工作面割煤的安全高效生产提供理论依据。

基于对煤壁片帮基本形式的统计分析，采用数值分析软件研究了工作面机采高度、端面距、支架工作阻力等因素对煤壁稳定性的影响，得出了一些具有现实指导意义的控制参数和结论。

利用VC和SQL Server开发和管理工艺数据库，致力于优化工艺参数。

针对高瓦斯突出煤层综采工作面粉尘污染问题，利用回风巷瓦斯抽采孔进行煤层注水降尘试验。研究分析了注水量、注水流量和注水压力随时间的变化，以及注水前后煤体水分增量和降尘效果。 结果表明，利用瓦斯抽采孔进行动静压结合注水减尘，操作简便，减少了注水钻孔施工量。注水后，煤体水分增量超过1%，司机位置总粉尘浓度从1 335.5 mg/m3降至681.1 mg/m3，呼吸性粉尘浓度从358.6 mg/m3降至167.1 mg/m3，降尘效率分别为49.0%和53.4%。采煤机下风侧15 m处总粉尘浓度从1 108.9 mg/m3降至526.8 mg/m3，呼吸性粉尘浓度从303.9 mg/m3降至145.8 mg/m3，降尘效率分别为52.5%和52.0%。