矿井杂散电流“面-体”扩散机理试验研究

构建矿井杂散电流传播扩散的中试装置, 建立矿井杂散电流“面-体”扩散模型, 开发杂散电流“面-体”检测传感器, 对杂散电流的“面-体”扩散机理进行研究, 从而找出杂散电流的传播途径及衰减规律, 为开发矿井杂散电流“面-体”检测仪器和对矿井杂散电流的防治提供依据。     

变条带开采技术在“三下”压煤开采中的应用

 摘要：文章针对我国东部某煤矿构造复杂、煤层赋存不稳定又是建筑物及水体下压煤开采等地质采矿条件下,应用变条带工作面开采技术进行成功开采的实例,进行了分析和总结,得出该区域地面建筑物不出现明显损坏条件下的条带设计参数和条带开采地表移动规律,并且将变条带开采作为该矿井的主要采煤法进行了推广应用。     

基于Matlab采空区自燃“三带”的分析

针对目前沿工作面两巷布点不能很好地观测采空区自燃“三带”分布的问题,提出沿工作面全线布点的方法观测采空区自燃“三带”,选取一个试验工作面进行自燃“三带”观测,观测数据包括O2、CO2、CH4浓度和温度。利用Matlab得出采空区内O2、CO2、CH4浓度和温度的立体分布和等值线图。以O2作为划分自燃“三带”的指标,利用Matlab得出采空区自燃“三带”的分布范围,并且从图上得出各个测点的自燃“三带”范围。最后,利用O2、CO2、CH4浓度和温度进行叠加,得出采空区危险区域的范围。     

不连沟煤矿特厚煤层综放面采空区自燃“三带”分布规律

 为有效防治采空区自燃,对不连沟煤矿特厚煤层6103综放工作面采空区自燃“三带”进行研究,建立了采空区气体渗流场模型,采用FLUENT软件对采空区氧浓度进行了数值模拟,总结采空区氧气浓度的分布规律。在此基础上,分析了散热带、氧化带的分布呈现不对称性及进风侧氧化带往采空区深部转移的原因;并结合现场实测,应用MIN-MAX优化理论对采空区自燃“三带”进行划分,得出能够抑制采空区自燃发火的最小安全推进速度,为该矿采空区防灭火工作提供了理论依据。     

基于“三带”理论的沉陷区边坡失稳过程分析

地下开采扰动给沉陷区内边坡稳定性带来不利影响。以抚顺老虎台矿开采沉陷区内某边坡失稳破坏为例，分析沉陷区内边坡失稳的动态演化过程。根据开采沉陷学“三带”理论，将处于开采沉陷区的东露天边坡岩土体划分为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带和原生带4个特征区域,并分别计算出边坡处于3种“临界状态”时对应的地下开采深度。     

芦沟矿大倾角“三软”煤层滑移支架放顶煤开采实践

 摘要：针对大倾角“三软”煤层工作面设备和顶板管理困难的技术难题,以芦沟矿22031工作面为工程条件,提出了大倾角厚煤层防止煤壁片帮,支架防倒防滑,输送机防滑等相关措施,工程实践表明,采取上述措施可保证工作面安全回采,取得了显著的经济效益。     

古书院矿坚硬顶板“三带”发育规律研究

 本文运用理论计算、数值模拟和钻孔窥视现场探测的方法,研究了古书院矿15#煤层坚硬顶板的裂隙发育规律及“三带”分布。通过15#煤层“三带”分布研究,确定15#煤层的裂隙带最大发育高度。划分“三带”高度,根据裂隙发育孔内瓦斯浓度分布情况,结合顶板岩性,为15#煤层建立抽采系统治理瓦斯的可行性、合理性论证提供依据。基于对古书矿15#煤层裂隙带瓦斯运移规律的研究,形成了以“顶板高位钻孔抽采、采空区埋管抽采”为核心的立体综合抽采技术。     

关键层对煤层群开采瓦斯卸压运移“三带” 范围的影响

采用相似模拟、数值模拟和理论分析的方法,就覆岩关键层对煤层群开采瓦斯卸压运移“三带”范围的影响进行深入研究。研究结果表明：覆岩导气裂隙带内是否存在关键层将对覆岩瓦斯卸压抽采范围起到十分明显的影响作用。在相同开采条件下,覆岩裂隙带内存在关键层时,该关键层的破断将引起导气裂隙带高度突增,其高度明显高于经验公式计算高度并止于该关键层上方另一层关键层之下;卸压解吸带高度止于覆岩中尚未发生破断且下方存在离层空间的关键层之下,其最大高度止于主关键层之下。     

煤矿采空区温度和气体成分自然发火“三带”的研究

在煤矿沿采空区两巷布置测点,对采空区温度和气体成分变化规律分析研究,确定唐口煤矿2307综采工作面自燃"三带"的范围,为防治井下煤炭自燃提供科学依据。     

裂隙含水层水平孔注浆“三时段”浆液扩散机理研究及应用

邯邢矿区是典型的华北型煤田大水矿区,其深部的大采深高承压水矿井采用地面区域超前治理奥灰水害系列技术,其中多分支近水平定向钻探及注浆是实现区域超前治理水害的关键技术。此前对注浆浆液扩散机理研究很多,但都是以垂向注浆孔及水平裂隙建立水动力学与岩石力学研究模型。地面区域治理奥灰水害是水平注浆孔高压注浆,为此开展了奥灰裂隙岩体高承压水的水平注浆孔浆液扩散机理研究,提出了注浆“三时段”的划分,并给出水动力学表达式;分析了垂向裂隙面上浆液圆环扩散形态;建立了垂向裂隙中浆水分区水动力学模型,推导出浆液扩散半径与注浆压力间关系;在有可注性差的上边界条件下,对浆液扩散形变问题给出数值模拟方法;为水平孔注浆初设及注浆参数优化提供了理论和技术指导,在邯邢矿区应用效果明显。     

松散煤体中氧气输运过程的理论分析

根据煤氧作用低温自燃理论,分析了氧气在松散煤体中的运动形式,探讨了各种运动形式的控制方程,对氧气在松散煤体中的输运规律进行了研究。结果表明,氧气在松散煤体中主要通过流动空气的携带和自身的扩散来输运。在忽略Soret效应、假定煤体为各向同性的均匀多孔介质等简化条件下,推导出氧气在煤矿井下松散煤体中输运过程的数学模型。对进一步完善煤炭自燃理论、提高矿井自燃灾害防治能力具有重要作用。     

水泥-水玻璃浆液松散体注浆堆体试验及扩散过程研究

针对我国松散体注浆尤其是井下松散体注浆工程较少、跟管钻进在硬岩松散体中适用性少等问题,本次依托某铁矿溜井封堵工程,需要找到合适的满足工程要求的注浆浆液;开展一定粒径碎石堆体中不同注浆工况下的浆液扩散特性试验,以确定浆液配比、注浆段长、停止注浆判据、整体注浆顺序优化选择等关键参数。研究结果表明：凝结时间为60s的浆液具有不易堵管、浆液扩散范围较好、便于工人操作等优点,为后续工程实施提供可靠依据。     

Dynamic mathematical model and numerical calculation method on spontaneous combustion of loose coal

Through the experiment of coal spontaneous combustion and relationship particle size with oxidation character of loose coal, some calculation formula of characteristic parameters is got in the process of coal spontaneous combustion. According to these theories of porous medium hydrodynamics, mass transfer and heat transfer, mathematical models of air leak field, oxygen concentration field and temperature field are set up. Through experimental and theoretical analysis, 3-D dynamic mathematical model of coal spontaneous combustion is set up. The method of ascertaining boundary condition of model is analyzed, and finite difference method is adopted to solve 2-D mathematical model.     

压缩实验煤岩孔隙率变化规律研究

为了更好的了解受载煤岩体的变形损伤规律,进一步揭示煤岩动力灾害演化过程及灾害发生机理,采用MTS815.02S型电液伺服岩石力学试验系统对煤岩试样进行单轴压缩实验,对应力应变曲线进行了分析研究,考察孔隙率与轴向应力的关系,探讨了压缩条件下孔隙率的变化规律及其原因.研究表明,煤岩试样初始阶段的非线性变形主要是材料内部的空隙、裂隙的变形引起的,得出压缩条件下孔隙率的求解方程,随着载荷的增加,孔隙率呈现先减少后变大的趋势.     

邢台选煤厂煤泥水硬度与电导率变化规律的研究

为研究邢台选煤厂煤泥水水质硬度与电导率之间的变化规律,以该厂煤泥水系统为研究对象,选取循环水、浮选入料、浓缩机一段溢流三个点取样,并采用电导率法对三个取样点的水质硬度和电导率进行连续测定。测试结果表明:加入药剂后,煤泥水系统水质硬度和电导率均先增大后减小、然后基本保持稳定;其曲线变化规律基本一致,且具有同步性。煤泥水系统运行稳定后,水质硬度和电导率变化基本相同,可将其作为一个相对完整、独立的系统研究。     

冲击性煤与瓦斯突出危险宏观评价及应用

为了使冲击性煤与瓦斯突出防治措施更具针对性并提升措施的有效性,将冲击性突出影响因素划分为地应力、瓦斯、煤体本身物理力学性质3类,并将每类因素划分成多个单因素。先进行单因素分析,再采用层次分析—模糊综合评价法分析这些单因素对冲击性突出危险性影响的权重值,对可能受到一个或多个单因素影响的危险区域的危险程度做出评价,确定冲击性突出危险区域的危险系数。基于上述理论及方法,对试验工作面进行了冲击性突出危险分析评价,确定了工作面不同危险程度的危险区域（中度危险区域3个、高度危险区域6个,其他区域为轻度危险区域）,并在相应区域采取有针对性的防治措施。应用结果表明:冲击性突出危险宏观评价具有良好的指导作用,可以使防治措施具有针对性,从而提高生产效率,降低开采成本。     

“三软”煤层综采工作面覆岩运移和裂隙演化规律实验研究

针对“三软”煤层综采工作面卸压瓦斯治理问题,采用物理相似模拟和UDEC数值模拟实验研究了工作面受采动影响后采场覆岩运移规律。同时,采用现场仰斜注水钻孔法和高位钻孔瓦斯抽采浓度监测法对实验结果进行验证。结果表明：在相似材料模拟实验中,对观测面刷白后,能更加清晰地观测到裂隙发育情况;相似材料模拟和UDEC模拟结果基本吻合,垮落带和断裂带最大高度分别为12和38 m,则高位钻孔最佳布孔垂距为20~26 m;现场仰斜注水表明垮落带和断裂带最大高度分别为10和39 m;现场高位钻孔瓦斯抽采浓度监测结果表明,1-2和1-3高位钻孔瓦斯抽采浓度最大,其垂距分别为24.4和20.5 m,验证了物理相似模拟和数值模拟实验方法和结果的正确性和科学性。     

基于“三图法”煤层顶板突水动态可视化预测

在煤炭资源开发过程中,矿井突水灾害对安全生产构成很大威胁,而现有技术方法缺乏对突水灾害发生过程的时空表达。基于"三图法",分析并设计了煤层顶板突水三维动态可视化系统的实现方法。通过构建3D地质模型及"三图",以确定煤层开采模拟区域及突水点位置的各种候选方案,真实反映煤层开采过程中可能发生的实际复杂情况。在此基础上,经过地下水模拟、可视化预处理、刚体碰撞检测响应等,实现垮裂带及地下水流场的动态模拟分析。以内蒙古自治区中西部某矿为例,依据矿区数据,进行了煤层顶板突水动态可视化预测,为企业提供了一个了解和分析预测煤层顶板突水过程的崭新平台。     

基于LBF改进模型的煤岩细观结构研究

为了准确全面地获取灰度不均匀的煤岩图像的细观结构信息,引进了基于LBF模型的图像处理方法,并针对其处理灰度不均一图像效率低和分割结果依赖于初始轮廓位置和大小的缺点,分别引入图像增强算子和规范初始水平集函数进行改进。通过对煤岩的3种不同图像进行灰度化、图像分割、形态学处理,获得了高质量的煤岩细观结构二值图像,并分析了各细观参数的统计规律。试验结果表明,基于LBF改进模型的图像处理方法能有效处理灰度不均匀的煤岩图像,获得的细观结构信息可为数值模拟煤岩试件提供真实的几何模型,为煤岩细观损伤力学分析提供可靠的技术支持。     

综放工作面连续注氮下采空区气体分布及 “三带”变化规律

介绍了同煤集团塔山矿8202综放工作面开采过程中,采用埋管、连续注氮方式向采空区注氮,防止采空区遗煤自燃。同时在采空区预埋束管,测量连续注氮前后各测点氧气和一氧化碳浓度的变化,并结合采空区遗煤自燃理论,得出了采空区自燃“三带”的分布变化。结果表明：综放工作面采空区在连续注氮下,氧气浓度随采空区深度的增加明显降低,最终稳定在5%左右;一氧化碳浓度随采空区深度的增加稳定在50×10 -6以下;注氮量越大,氧气和一氧化碳浓度下降的幅度越大;由于工作面供风量和漏风量都较大,对散热带宽度影响不大,氧化带在注氮后缩短了约60 m,窒息带前移了约70 m。