当期目录

2021年 第42卷 第5期 刊出日期：2021-10-25

  

极近距离煤层群瓦斯拦截抽采技术

薛俊华

2021, 42(5):  1. 

摘要 ( 315 )  

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针对平煤某矿上覆己15煤层开采过程中极近距离下伏己16-17煤层瓦斯隐患威胁问题开展研究,实行底板巷"一巷多用"技术,即利用底抽巷上向穿层钻孔条带预抽己15煤层瓦斯,并拦截抽采己16-17煤层卸压瓦斯;利用FLAC3D程序进行数值模拟,得出开采邻近层卸压演化规律及采动覆岩渗透率分布规律,并模拟分析不同推进距离对裂隙发育的影响。研究结果表明,采用"一巷多用"卸压瓦斯抽采技术,卸压前钻孔抽采量最大值为240 m3,卸压后最大值为870 m3,卸压后瓦斯抽采量明显增加,效果明显;卸压前后钻孔抽采量随着距工作面距离都是呈现先增大后逐渐减小的趋势,增大阶段是因为钻孔进入动压剧烈影响区,抽采流量也随之提升。

特厚煤层整层综放开采提高回采率的研究与分析

张爱杰

2021, 42(5):  8. 

摘要 ( 162 )  

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20～30 m特厚煤层采用综采放顶煤一次采全厚是安全高效开采的最佳途径,但由于厚度大、煤层冒放性差等原因,其回收率较低。为了提高特厚煤层综采放顶煤一次采全厚的回收率,基于大唐集团龙王沟煤矿61601工作面地质、煤层赋存情况,建立直接顶载荷传递力学模型,分析直接顶反向支撑力与其悬顶长度的关系;采用PFC数值模拟软件,按单一变量原则分别对放煤步距、放煤方式对回收率的影响进行分析;通过现场生产实测核算日回收率,验证力学模型与数值模拟确定的工作面放煤方案。研究表明:放顶步距越大,顶板悬露面积越大,直接顶向下传递载荷量越小,使得顶煤破坏程度较小、块度较大、顶煤难放、回收率低。工作面采用"一刀一放"、多轮多窗口间隔顺序放煤的生产模式回收率最大,综合技术经济效果好,工作面日回收率普遍大于90%。因此,采用"一刀一放"、多轮、多窗口间隔顺序放煤方案是切实可行的。

深井大倾角工作面合理煤柱留设及支护技术实践

邹永德

2021, 42(5):  13. 

摘要 ( 209 )  

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深井大倾角工作面采用留窄煤柱沿空掘巷布置方式时,受深井高应力、复杂地质构造和多次采掘扰动等影响,造成巷道反复受载,返修量大,影响矿井的安全生产。通过理论分析和数值模拟计算,最终确定张双楼煤矿深井大倾角工作面留设5 m煤柱较为合理,采取爆破切顶、非对称耦合支护、帮部锚索和护表构件高强连接等技术,改善了沿空掘巷的应力环境,提高了支护体的整体性、协调性和围岩自承载能力,保证了沿空掘巷的支护效果。

15081工作面高位巷瓦斯抽采分析

王雨生

2021, 42(5):  18. 

摘要 ( 215 )  

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为提高15081回采工作面高位巷瓦斯抽采效果,分析该工作面高位巷瓦斯抽采量与抽采负压、抽采钻孔剩余有效抽采长度、回采推进度、放顶煤之间的关系,实践表明:高位巷抽采负压与抽采混合流量、瓦斯抽采纯量基本成正比关系,抽采混合流量随着抽采负压的提高而增加,随着抽采负压的降低而减少;高位巷瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采量与工作面回采推进度基本成正比关系,工作面回采推进度越快,瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采量越大,反之越小;高位巷瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采量与高位巷内抽采钻孔剩余有效抽采长度基本成反比关系,高位巷内抽采钻孔剩余有效抽采长度越小,瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采量越高,反之越低;工作面煤厚逐渐增加,放顶煤工艺实施,高位巷的瓦斯抽采量也相应增加。同时,提出高位巷瓦斯抽采存在的主要问题以及应对措施。

电气成套设备发展、制造趋势分析

刘喜奎

2021, 42(5):  21. 

摘要 ( 221 )  

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电气成套设备在供配电系统中负责完成电能的分配、控制、保护、测量等功能,应用于建筑、煤炭、石油、化工、电力、通信、工业控制、工民建等各行各业。如今我国经济建设的高质量发展促进了稳定的用电增长,必将带来电气成套设备新增需求、更新换代以及智能化升级。研究为电气成套行业带来新的发展机遇。

深部孤岛工作面开采应力演化模拟分析及监测预警

唐坤

2021, 42(5):  24. 

摘要 ( 566 )  

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孤岛工作面是由不合理的采掘接续产生的,会给矿井生产安全带来危害。通过对姚桥煤矿7263孤岛工作面危险因素进行分析,采用FLAC3D数值模软件对7263工作面不同回采阶段应力集中程度及分布规律进行模拟分析,评价该工作面在不同回采阶段的冲击危险状态及区域,并制定7263孤岛工作面冲击地压监测体系,从而实现对孤岛工作面冲击危险的预报预测。研究为类似条件工作面冲击矿压的防治提供参考。

甲烷气体探测器报警动作值测量不确定度评定

海乐檬, 于瑞红

2021, 42(5):  30. 

摘要 ( 138 )  

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依据《测量不确定度评定与表示》(JJF1059.1—2012)和《可燃气体探测器第1部分:工业及商业用途点型可燃气体探测器》(GB15322.1—2019)标准的要求,以报警动作值试验为研究对象建立数学模型,分析影响甲烷气体探测器报警动作值测量结果的因素,结合试验数据得到测量不确定度,作为评定甲烷气体探测器检测过程不确定度的参考。

岱庄矿高承压水膏体充填工作面矿压规律研究

吕学刚, 李民, 曹梦炫

2021, 42(5):  33. 

摘要 ( 262 )  

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针对岱庄矿11607工作面存在底板高承压水威胁的情况,需在保证底板安全的前提下降低底板承压水的突出,故采取膏体充填开采。对膏体充填工作面底板破坏进行理论分析,当工作面推进速度处于1.2～3.6 m/d且膏体耐水强度达标未超过2 d时,工作面底板破坏深度为4.6～8.4 m;对11607工作面采用FLAC3D进行数值模拟,揭示了底板破坏深度随推进速度变化的规律。

嵌岩桩桩端缺陷检测分析讨论

陈翀, 樊荣霞

2021, 42(5):  38. 

摘要 ( 181 )  

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嵌岩灌注桩由于其沉降小、承载力高的优势,应用比较广泛。由于地质条件、施工情况等因素影响,嵌岩灌注桩易出现桩端缺陷,降低单桩承载力,造成安全隐患,影响建设工程质量。利用静载试验、低应变反射波法、钻芯法综合判定桩端施工质量,每种检测方法都具有各自优势,静载试验优势在于桩端承载特性评价,低应变法从桩端应力反射波方面观察,钻芯法更加直观,这些方法相互补充、验证,对于判断桩端缺陷有一定指导意义。

矿井水处理系统优化

刘德林

2021, 42(5):  43. 

摘要 ( 180 )  

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俄霍布拉克煤矿矿井水处理系统存在处理能力不足及停留时间不够的问题,影响了出水水质,为了实现矿井水处理稳定达标排放,分析了矿井水处理系统中出现的问题,并提出了利用原拟建坑口电厂用的2个V形滤池改造成1套高效微涡折板反应絮凝沉淀净化系统的解决方案,实施后矿井污水处理能力提高40%以上,并且COD、SS污染物处理效果达到90%以上,出水水质稳定达标,避免产生重大安全环保隐患。

缓倾斜厚煤层沿空掘巷围岩变形规律数值计算分析

乔亮

2021, 42(5):  46. 

摘要 ( 165 )  

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为提高煤炭资源采出率,以乌海能源某煤矿011602工作面回风巷为例,采用数值模拟和工业性试验相结合的方法,分析了011601工作面回采时的侧向支承应力分布,对不同宽度煤柱下的巷道围岩变形和煤柱内应力峰值进行了研究。结果表明当煤柱宽度为5 m时较为合理,并提出了巷道控制技术。工业性实践表明,该技术有效控制了巷道围岩变形。

10 kV高压防爆变频和永磁直驱技术在带式输送机上的改造方案

王文州

2021, 42(5):  51. 

摘要 ( 131 )  

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针对赵固二矿主运带式输送机驱动为4台10 kV的500 kW异步电动机+液力黏性软启动器+减速机,在启动时高压馈电瞬时电流过大,经常导致供电系统发生越级跳闸的情况,机械传动环节薄弱点多、故障率大直接影响安全运转,通过对高压防爆变频技术+同步电动机代替异步电动机和减速机驱动可行性分析,为类似条件提供改造参考方案。

新景矿3216工作面本煤层钻孔水力造穴技术试验分析

徐哲

2021, 42(5):  54. 

摘要 ( 158 )  

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新景煤矿主采煤层3号煤层为突出煤层,该煤层瓦斯压力大、含量高、透气性差,导致抽采达标周期长。为提高3216工作面瓦斯抽采效率,保证抽—采衔接平衡,在该工作面实施水力造穴技术。造穴技术实施后进行了效果考察,通过60 d的考察对比分析可知:造穴区域平均抽采浓度为66%,抽采纯量为0.071 m3/min;未实施该技术区域平均抽采浓度为21%,抽采纯量为0.006 7 m3/min;抽采浓度提高了2倍,抽采纯量提高了10.5倍。造穴区域抽采效率显著提高。

潘二矿二水平空调降温系统设计

王振

2021, 42(5):  59. 

摘要 ( 175 )  

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随着煤矿开采掘进深度的提高,井下热害问题变得愈发严峻。针对潘二矿可能出现的井下热害问题,开展矿井空调降温系统设计。首先,对二水平的主要热源进行分析;其次,分区域计算二水平的冷负荷;然后,分析对比现有矿井空调技术特征;最后,分别就技术、经济两方面对4种方案进行对比,最终得出矿井人工制冰方案为最适合本矿的技术方案。二水平空调降温技术的应用,将很大程度缓解热害带来的影响,从而保障矿工的身心健康以及企业的安全高效生产。

宝塔山砂岩含水层水文地质特征及突水危险性研究

管彦太, 乔伟

2021, 42(5):  63. 

摘要 ( 218 )  

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新上海一号煤矿中下组煤炭资源的开发受到侏罗系宝塔山砂岩突水的威胁。在对宝塔山砂岩进行水文地质补勘工程、井下放水试验的基础上,初步认识宝塔山砂岩含水层赋存条件、富水性特征、含水层水动力参数等水文地质特征。结合突水系数法对16、18煤开采底板宝塔山砂岩含水层突水危险性进行了分析。结果表明,16煤开采,井田绝大部分区域为安全区域,危险区域主要分布于井田的东部及东南区域范围内; 18煤底板宝塔山砂岩水突水系数为0.044 1～0.222 7 MPa/m,平均0.094 5 MPa/m。井田西北部存在突水系数小于0.06 MPa/m的区域;井田北部和中部大部分范围内突水系数为0.06 MPa/m <T≤0.1 MPa/m;井田中部、东部及南部地段突水系数大于0.1 MPa/m。通过对16、18煤开采底板宝塔山砂岩突水危险性分区,为16、18煤的安全开采提供依据。

冲击地压机理及防控现状与发展态势分析

陈岩峰, 李学军, 吴宏斌, 巩思园, 王桂峰

2021, 42(5):  70. 

摘要 ( 193 )  

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分析了我国煤矿冲击地压防治工程中普遍存在的问题,对冲击地压机理、监测预警和治理、支护等方面研究进展进行了总结,对冲击地压灾害亟需研究的方向进行了展望,探讨了该领域未来研究的重要落脚点。研究发现:目前煤矿防冲工程中存在预测、预警对冲击危险研判的准确性较低,冲击防控缺乏针对性,防冲支护设计缺乏理论依据等实际问题。目前,国内外学者对冲击地压发生机理有了更加清晰的认识,较好地解决了冲击危险区域的动态探测评价问题,在冲击地压治理和防冲支护方面取得很多成就,但冲击地压机理、监测预警和治理、支护等方面有很多科学问题和技术难题尚未解决。凝练出冲击地压研究领域几点重要研究方向,包括:多因素、多尺度耦合冲击地压灾害机理,多元信息监测预警与冲击地压防控体系,基于动静载效应的防冲支护设计方法、卸压—支护协同巷道安全防控机制等。解决这些问题,有利于阐明冲击地压发生机理并提出行之有效的防控方法和治理手段,实现我国煤炭资源安全高效开采。

矿山地质防治水关键技术研究

任海峰

2021, 42(5):  76. 

摘要 ( 173 )  

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为进一步提升煤矿生产的安全性和效率,在对新桥煤矿水文地质、煤层等条件研究的基础上,重点开展了防治水关键技术研究,包括对不良钻孔进行封堵封闭、采用"引避疏排"四位一体的防治水思路对工作面涌水综合防治进行措施及效果的综合评估,研究可为今后其他工作面或煤矿的防治水提供指导。

北辛窑煤矿2103胶带巷底板水治理技术

韦孝龙

2021, 42(5):  79. 

摘要 ( 253 )  

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通过对2103胶带巷相关地质及水文地质资料研究,采用物探、钻探、化探等技术手段,分析了北辛窑矿井含水层、隔水层的特征及断层的导水性,判断1 064 m处水源为砂岩裂隙水。在距该巷左帮1 060 m处施工一个73 m3的大水仓,在该水仓中有针对性地施工了13个放水孔,将掘进面水导入左侧水仓内,从而加快放水进程,降低水位标高,消除掘进面的水患威胁,提前放水为后期掘进和回采创造有利条件,同时提出改造排水系统,确保巷道涌水及时排出工作面。

矿井地下水泵房火区深度治理方案及措施

程鹏

2021, 42(5):  82. 

摘要 ( 186 )  

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矿井的火区治理一直是困扰技术人员的一大难题,尤其是在矿井地下水泵房周围由于小煤窑巷道较多,结构复杂,其火区治理难度更大。以某矿发生的井底泵房火灾事故为例,提出火区治理整体方案,并通过对火区注氮、注液态二氧化碳、灌注低温氮气、保持工作面均压、钻孔注浆等一系列措施进行火区深度治理,旨在为复杂情况下的矿井火区治理提供经验。

胡家河煤矿402104工作面采前震动波CT探测应力集中区实践

史星星, 焦彪, 张营, 田晓兵, 董哲, 张怀忠

2021, 42(5):  87. 

摘要 ( 166 )  

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针对工作面冲击危险性评价过程中存在的盲区和漏洞,以胡家河煤矿402104工作面为背景,利用震动波CT技术对工作面进行采前探测,获取其应力分布情况及冲击危险性指数分布云图,并对工作面冲击危险区域进行精准划分。研究结果显示:402104工作面初步评价具有强冲击危险性,结合地震波层析CT成像技术对工作面运输巷、回风巷2 160、2 050 m范围的精准探测,揭示了工作面断层构造、褶曲构造、临近采空区及巷道交岔口区域的强、中等冲击危险指数分布,冲击危险性指数分布云图与工作面地质、采掘情况基本吻合,表明采前震动波CT探测能够有效判识工作面冲击危险性区域。

震动波主动CT探测原理及应用

李智勇, 李昌, 翟军, 马志锋

2021, 42(5):  93. 

摘要 ( 178 )  

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由于工作面刚形成,为了更好地推进采煤工作面冲击地压防治工作,确定工作面及其交叉巷道内的围岩应力集中状态,通过在工作面一侧布置传感器、一侧布置炮源,使用主机收集放炮信号波形,采用震动波主动CT探测技术对工作面进行应力场反演,划分冲击危险等级及区域,从而对不同危险等级区域采取针对性卸压解危措施。

带式输送机转载点挡煤板设计及应用

蒋小平

2021, 42(5):  97. 

摘要 ( 159 )  

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徐矿集团张集煤矿山西玉华项目部井下带式输送机计17部,其中"T"型转载点13个,由于转载点多,并且转载点高度不统一,有些转载点落差很大、运煤量大,尤其是主运胶带运煤时间长(一天运行时间在20 h左右),因此带式输送机转载点在矿井煤炭运输中发挥着重要作用。为了提高煤炭运输量,减轻工人劳动强度,降低劳动成本,玉华项目部工程技术人员通过多年现场经验及技术改造对挡煤板进行重新设计、制作、改进,现已形成一套成熟的方案,并在现场应用取得较好的经济效益。

工作面回采对临近巷道矿压影响规律研究及监测技术应用

王康健, 唐金宝, 时宁宁, 侯聪聪, 洪雯

2021, 42(5):  100. 

摘要 ( 137 )  

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使用锚杆应力监测仪对现有巷道在回采过程中的应力变化进行监测,共设置了7个监测站,共14个测点,分布于车场以及回采巷道中。通过分析监测数据得到了各测点围岩随采动过程的应力变化规律,并根据应力的大小变化来反映回采工作面的推进对围岩的影响程度,同时验证了在斜巷上方煤层中保护煤柱的临界法线距离的留设,在煤层和受护巷道高差大于15倍的煤厚时,可以忽略采煤工作面回采时对斜井的采动影响。

高品质沿空留巷专用单体液压支柱研究

白伟, 刘效贤

2021, 42(5):  105. 

摘要 ( 130 )  

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通过对现用单体液压支柱在技术方面存在的诸多问题进行分析,提出了提高产品性能的改进方案:取消回力弹簧,简化了支柱整体结构;取消支柱底座、顶盖密封,减少了产品故障点;采用大流量溢流阀,防止顶板突然来压对支柱的冲击破坏;采用等强度结构和钢材调质处理,提高了支柱整体强度;采用复合电镀工艺,提高了支柱的防腐性能;采用免排气工艺,防止支柱的假性卸载;加装了防护套,防止粉尘对支柱的污染。通过对产品整体性能进行改进,力求支柱性能更加优越,在井下使用不出现主件变形和破坏,不用升井大修,减少了维护量和使用成本。研制的沿空留巷专用单体液压支柱已完成了性能测试和井下现场验证。

瓦斯抽采钻孔机械造穴的实践与认识

武沛武

2021, 42(5):  110. 

摘要 ( 142 )  

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为提高瓦斯抽采效果,主焦煤矿在2307工作面底板巷实施瓦斯抽采钻孔机械造穴,施工了16个造穴钻孔,并对抽采参数进行了监测和统计分析。结果表明,利用机械造穴设备可在抽采钻孔内形成直径500 mm的洞穴,增加煤层通透性,与相似条件的普通抽采孔相比,平均抽采浓度提高了1.48倍,成效显著。

特厚煤层综放工作面瓦斯综合治理研究与实践

钱帆

2021, 42(5):  114. 

摘要 ( 154 )  

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根据夏阔坦矿业榆树田煤矿工作面顶板坚硬细砾砂岩和石英砂岩,采空区易悬顶,顶板来压垮落时,容易引起采空区瓦斯燃爆、回风隅角、回风流瓦斯超限,通过工作面采取偏"Y"型通风方式、连续注氮、顺层钻孔预抽、两道实施顶板预裂爆破、高位定向钻孔以及隅角埋管抽采等治理措施,在实践中有效杜绝了采空区瓦斯燃爆和瓦斯超限现象,保证安全生产。

井壁稳定性分析在煤层气勘探开发中的应用

林龙生, 王文文

2021, 42(5):  117. 

摘要 ( 140 )  

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煤层气属于一种清洁能源,随着煤层气储层勘探和开发的进一步发展,出现的问题越来越多。煤层钻井除了煤层损害、完井较难等问题以外,井壁失稳是最需要关注的问题,那么能够准确评价井眼稳定性的方法就非常关键。通过测井曲线计算岩石力学参数,包括单轴抗压强度、杨氏模量、泊松比、内摩擦角、内聚力等。将测井资料计算的岩石力学参数作为输入参数,在三轴应力下对岩样进行了岩石力学参数的动、静态同步测试,并对动静态弹性参数进行了线性回归,计算出地层三压力剖面及安全泥浆密度范围,为煤层钻探提供帮助,从而真正达到安全高效生产。研究地区位于沁水盆地南部,通过对井壁稳定性的模型进行分析结果表明,3号和5号煤层附近实际使用的钻井泥浆比重比较接近计算的最小安全泥浆比重,泥浆安全窗口较小,容易出现井漏风险,说明在煤层段所使用的泥浆比重偏小。通过模型分析可知,X1井需要提高泥浆比重,以控制钻井过程中的井壁稳定性。

预应力混凝土管桩在软土地区基坑支护中的应用与实践

孙玉, 郭超美

2021, 42(5):  122. 

摘要 ( 155 )  

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以盐城市某基坑为例,采用理正深基坑支护结构设计软件对支护方案及施工工况进行模拟计算和稳定性分析,并将计算值与现场监测数据对比分析。结果表明:各项内力计算及稳定性验算结果均在允许值范围内,设计计算是偏于安全的,并且能够满足工程需要的精度要求。为软土地区预应力混凝土管桩采用上下组合桩作为支护结构作参考。

强弱强结构技术在高瓦斯突出煤层石门揭煤中的应用

李克相, 谭家贵, 张茂元, 郭建忠, 孙京, 盛柱稳

2021, 42(5):  127. 

摘要 ( 122 )  

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突出矿井突出煤层的石门揭煤是非常重要的环节。在水力化措施成为治理瓦斯的一个常规有效技术的情况下,提出采用强弱强结构技术进行矿井石门揭煤。白龙山煤矿一井C7+8煤层为突出煤层,为保障石门揭煤安全、缩短揭煤周期,对强弱强结构技术开展试验研究。结果表明:水力割缝技术可以在石门外围形成足够的弱结构区域,可以较好地增加预抽阶段煤体的透气性,提高抽采效率。揭煤期间工作面钻屑瓦斯解吸指标K1值最大为0.30 m L/(g·min1/2),钻屑量最大值2.2 kg/m,炮后瓦斯浓度0.04%～0.22%;采取水力割缝措施后,试验区域煤层瓦斯含量由原来的11.34 m3/t下降到3.530 6～4.913 0 m3/t;瓦斯压力由0.82 MPa降低至0.38 MPa;注浆加固可以在巷道外围形成强结构圈,较好地保护了揭煤期间的安全。强弱强结构技术可以为安全快速揭煤提供技术保障,对矿井安全生产具有重要指导作用。