Y型通风留巷上向穿层钻孔合理布置研究

针对留巷钻孔受采动影响大、破坏迅速、不能充分发挥其抽采效能等问题,通过对比分析留巷钻孔开孔位置分别选在留巷采空区侧、顶板中间和实体煤侧钻场时钻孔特点和护孔措施,确定了实体煤侧钻场为留巷钻孔的最佳布孔位置。据此,采用FLAC~(3D)模拟软件对工作面开采过程中充填墙体、巷道围岩和钻孔套管应力场变化规律进行了研究,结合相似模拟得出的破断线与卸压线位置,揭示了从孔口至终孔留巷钻孔的破坏形式可分为压剪破坏、压剪-剪拉过渡和剪拉破坏形式。基于此,提出了扩孔让压的护孔措施并进行了3种不同让压类型钻孔的现场抽采试验。结果表明:大直径单层套管让压型护孔方式实现了单孔瓦斯抽采纯量最大值4.90 m3/min,平均抽采体积分数84%,工作面过钻孔125 m时单孔瓦斯抽采量最大值达111 427 m3;且该类型钻孔施工方便、成本低,具有一定的推广应用价值。     

深井高瓦斯工作面“一巷多用”瓦斯治理新模式

埋深超过900 m的深井高瓦斯工作面瓦斯治理一直是世界性难题。针对千米深井1112(1)工作面(最大瓦斯涌出量为124.87 m3/min)的实际条件,通过相似材料模拟实验,确定了位于开采煤层顶板上方10倍采高、水平方向内错沿空留巷侧约20 m开始存在宽度为30 m的扇形环状瓦斯富集区,该高度采动影响范围沿倾向外错轨道巷最大不超过30 m。基于此,在上距顶板20 m,外错轨道巷35 m处布置一条多用巷,提出“一面三巷、一巷多用、联合治理、连续开采”瓦斯治理新模式。工程实践表明,多用巷内大直径穿层钻孔单孔抽采瓦斯纯量最大达9.84 m3/min,瓦斯浓度最高为98.5%,工作面瓦斯抽采率最高为92.4%,回风流瓦斯浓度平均0.4%,日产原煤量最高为10 324.6 t,抽采瓦斯总量为2 457.2万m3,实现了深井煤与瓦斯的安全高效共采。     

矿山生命信息探测仪在事故救援中的应用北大核心

针对矿山垂直救援过程中,信息采集单一、可视化程度低等问题和技术难点,采用多媒体采集、多元信息融合、有线兼无线传输、通信电路本安型控制等技术方法,研发了一套可深入长距离钻孔的生命信息探测系统,并在山东省临沂市平邑县万庄石膏矿坍塌事故及山东省栖霞市笏山金矿爆炸事故中成功应用。现场救援应用效果表明:生命信息探测仪可靠性强,信息传输稳定,具备视/音频及井下环境参数采集与同步传输功能,实时将探测到的多媒体信息反馈至地面救援指挥部,并将信息自动保存到终端设备,为制定科学的救援方案和后期事故总结提供参考资料。     

基于FDTD的电磁波在煤中传播特性

针对矿山灾害事故发生时,逃生通道被堵,被困人员位置难以确定这一难题,以钻孔生命雷达为手段,开展了电磁波在煤矿井下传播规律的研究。采用时域有限差分法(FDTD)建立井下二维空间磁场(TM)模型,利用Gpr Max和Matlab数值软件对模型进行正演模拟计算。通过理论分析与正演模拟,研究了天线中心频率、激励源、煤质与煤温等条件改变时,反射波的幅值强度与反射系数变化规律,目标的探测时间与分辨率,揭示了电磁波在煤体中的传播规律。研究结果表明:天线中心频率为600 MHz的Ricker激励源是最佳探测方式;电磁波在烟煤中的传播速度最快,褐煤居中,无烟煤最次;电磁波在煤中的传播速度随温度的增加而增大,人体反射波幅值强度则随之减弱;人体反射波幅值强度与探测距离呈对数函数关系,据此提出建立相应数据库;确定了生命雷达与被困人员之间煤体厚度的计算方法。研究结果可为生命雷达系统的研发和现场救援探测数据的解释提供参考与支撑。     

煤层群上保护层开采保护效果现场考察

针对新庄孜矿B组煤多层突出煤层开采过程中,大剥皮式的保护层开采方式造成保护范围逐层减小、可采出量严重损失等问题,根据巷道实际布置情况分别选择3个合适位置施工考察钻孔,对B8煤66208工作面开采过程中,B6煤层倾向和走向方向上的瓦斯压力、瓦斯含量和煤层变形进行现场考察。确定B8煤倾向上部、下部卸压角分别为79°和86°,走向方向卸压角75°,实际卸压角均比理论值大,保护范围也发生了扩界。B8煤层开采后B6煤的透气性系数相比原始煤层透气性系数增加了902倍,瓦斯压力和瓦斯含量分别降至0.22 MPa和2.43 m~3/t,B6煤层消突效果显著。     

近距离高瓦斯煤层群倾向高抽巷抽采卸压瓦斯布置优化

倾向高抽巷作为一种治理卸压瓦斯的重要方法,其布置参数与抽采效果的匹配关系需要合理确定。针对典型的近距离高瓦斯煤层群开采条件,对采空区上覆岩层裂隙演化规律进行了研究,揭示了倾向高抽巷最佳布置位置在竖直方向上15倍采高、水平方向深入工作面约35 m处。据此,在24202工作面回风巷,以40°仰角起坡且垂直于回风巷轴线向顶板方向施工60 m,再沿倾向水平施工8 m来布置高抽巷。实际治理效果表明,单个倾向高抽巷的抽采半径为55~60 m,开采过程中有4~5个高抽巷处于瓦斯抽采活跃期,有效抽采总距离为500 m,平均抽采瓦斯总量25.22m3/min,占抽采总量的62.24%,实现了卸压瓦斯高效治理。     

松软低渗突出煤层定向水力压裂增透消突实践

针对松软低渗突出煤层瓦斯含量大、难抽采,石门揭煤过程中易发生突出等问题,研究了定向水力压裂增透消突技术。首先,阐明了定向水力压裂增透机理,通过理论计算得出煤层起裂压力、流量、注水量分别为22.8～30.5 MPa、130～200 L/ min和 216 m3。据此,在揭煤预抽巷道内布设4个水力压裂孔和2个裂隙导向孔。压裂过程中,泵压、平均注水流量、单孔注水量分别达到28～31 MPa、140～177L/ min和260～330 m3,同理论计算的数据基本吻合。试验结果表明:定向水力压裂影响半径大于30 m,煤层透气性系数达到0.840 m2/ ( MPa2-d),是原始煤层的60 倍﹔单孔瓦斯浓度提高50%～80%,百孔抽采纯量达 1.9 m3 / min,瓦斯抽采量提高90%。采用定向压裂后,揭煤钻孔工程量缩减64%,抽采达标时间比预计工期提前了36 d。该技术可为类似瓦斯治理工程提供借鉴。     

特厚煤层综放工作面不同漏风源位置对自燃带分布的影响

为更好地掌握相邻煤层开采过程中特厚煤层综放工作面不同漏风源位置对自燃"三带"分布的影响。根据工作面实际情况,建立了不同漏风源位置的采场物理模型,并且利用UDF编译了采空区O_2衰减源项及遗煤区、垮落带和断裂带的孔隙率和渗透率。以此为基础,借助数值模拟方法对漏风源位于(30,-80,47)、(30、0、47)、(30、80、47)3处的自燃"三带"分布进行了分析。结果表明:漏风源位于进风侧采空区时,窒息带面积最小;漏风源位于采空区中部时,散热带面积最小;实际应预防浮煤层自燃带范围为进风侧24.1~127.2 m,回风侧18.5~84.3 m,采空区中部18.5~84.3 m。     

C2H4在烟煤中吸附的分子模拟研究

C₂H₄作为评价煤自燃过程的标志气体，煤对C₂H₄的吸附会使得矿井空气中C₂H₄气体体积分数的降低，进而影响对煤自燃过程评估的准确性。为了揭示C₂H₄在烟煤中吸附的微观机理，构建Wiser烟煤分子模型，利用蒙特卡洛方法，模拟温度为293.15～313.15 K、压力为0.1～3.0MPa时，C₂H₄在烟煤分子模型中吸附过程，并对吸附过程中吸附热、吸附势能和吸附熵的变化进行分析。结果显示：C₂H₄在烟煤分子中的吸附量随压力的升高先迅速增加，然后趋于平缓；压力相同时，温度越高，C₂H₄的吸附量越低；Langmuir-Freundlich模型对C₂H₄吸附过程拟合效果最好，C₂H₄的最大吸附量a值随温度...