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文献检索:
  • 豫西“三软”煤层瓦斯损失量推算方法选取
  • 为准确推算郑煤豫西“三软”煤层取样过程中瓦斯损失量,对告成矿原始粒度煤样在实验温度为30℃,吸附平衡压力0.6MPa条件下进行瓦斯吸附解吸模拟测试。根据实验结果对比分析巴雷尔式与乌斯基诺夫式在解吸初期拟合效果以觚法与幂函数法推算损失量误差大小,选取合适的推算瓦斯损失量方法。研究表明,√t法更符合告成矿煤粒瓦斯初期解吸规律,将推算损失量合理解吸时间定为前6~9min,推算损失量修正系数为1.1178。
  • 输送管道内低浓度瓦斯爆炸抑制试验
  • 自动喷粉抑爆装置是低浓度瓦斯管道输送的重要安全保障设备之一。运用内径500mm爆炸管道研究自动喷粉抑爆装置对输送管道内低浓度瓦斯爆炸传播的抑制效果,并分析其抑爆机理。结果表明:抑爆效果受抑爆装置安装位置的影响很大,火焰传感器与抑爆器的最小安装距离为20m。爆炸火焰在抑爆器后方需传播一定距离才能被完全扑灭,存在一个区间和时间的过程。冲击波压力峰值由于产气剂喷射压力的抵消和ABC干粉灭火剂的抑制作用发生衰减,但衰减幅度相对较小。
  • 程序变温过程焦煤瓦斯吸附解吸差异性研究
  • 为了研究煤层瓦斯的吸附一解吸过程是否存在差异性,减少其他外加因素对实验结果的干扰,研究采用全过程密闭环境,通过高低温交变验箱对温度进行降温一升温的可逆性过程控制,来实现煤芯的降温吸附和升温解吸过程。实验研究表明:对于焦煤来说,降温吸附过程和与升温解吸过程存在一定的差异性,不能单纯的用吸附所测定的实验数据来决定煤层气的排采量;同一对应温度条件下,含气量差异性随着初始设定的吸附平衡压力的增大呈增大趋势;对于同一初始平衡压力实验组,含气量差异性随着温度的升高也呈现出升高趋势,且这种趋势在压力增高至一定程度时表现较明显。
  • 煤体加载过程中声波波速变化规律实验研究
  • 利用自制的声波参数测试系统实验研究了煤体加载过程中声波波速变化规律。研究结果表明:随着加载过程轴压或者围压的增大,试样的纵横波速表现出非线性增大趋势,并且波速增大过程中有明显的阶段化特征,最后趋于稳定;试样在受力加载过程中,试样纵横波波速比逐渐减小;建立了应力和纵波波速的关系式,理论分析表明,随着应力的增加,孔隙度减小,颗粒间的接触面积增大,引起波速的增大。
  • 复合因素作用下煤样吸附甲烷的特性实验研究
  • 为研究复合因素作用下煤样吸附甲烷的特性,利用高压瓦斯吸附装置进行温度、粒径对煤样吸附甲烷特性的影响实验,运用Langmuir单分子层吸附理论对实验数据进行拟合,应用多因方差分析的方法分析了温度、粒径二者复合条件下对煤样吸附甲烷性能的影响。实验结果表明:温度因素对煤样吸附甲烷的影响明显大于粒径因素对煤样吸附甲烷的影响,粒径对煤样吸附甲烷的影响较小,温度和粒径对煤样吸附甲烷的性能无交互影响作用,温度和粒径对煤样吸附甲烷的影响是相互独立的。
  • 突出通道渗透性对突出强度影响模拟试验
  • 为了研究突出通道渗透性对突出强度的影响规律,研制了试验装置,进行了密闭门、反滤层、金属栅栏及巷道无障碍4种揭煤试验。煤样的粒径小于4.75mm,经15MPa的压力压实,煤样室的内径为199mm,煤样室总长度为1000mm。试验气体为N2,注气压力为0.40MPa。采用球阀作为揭煤装置,球阀孔径为40mm。揭煤时未对煤样施加轴向压力。试验结果表明:突出强度随突出通道渗透性的增加而增大;突出是一个由外向内发展,然后由空洞中心向四周扩展的过程;在突出的末期,随着气压梯度的降低,失稳分层厚度增大。提出将密闭门、反滤层和金属栅栏配合使用的揭煤建议。
  • 含瓦斯煤体力学特性实验研究
  • 应用了胡少斌博士建立的含瓦斯煤体力学特性测试系统,进行了含瓦斯煤全应力一应变实验和含瓦斯煤吸附膨胀实验。实验结果表明,在有效围压一定的条件下,含瓦斯煤体的力学特性的影响与其瓦斯压力有关,瓦斯压力越大,煤体的弹性模量越低,抗压强度越低,抵抗变形的能力越弱;煤体中冲入吸附性越强的气体,对煤体力学特性影响越大,煤体抵抗变形的能力越弱;在固定轴向载荷和有效围压的条件下,煤体内瓦斯压力越大,煤体膨胀变形的速率越快,并且达到最终破坏的形变量也越小;吸附瓦斯和游离瓦斯的存在加速了裂纹劈裂破坏,使煤体更容易发生剪切滑移破坏。
  • 自然和饱水煤样受载破坏声发射特征实验研究
  • 开展了单轴压缩自然和饱水煤样受载破坏实验,测试了煤样在整个加载过程中声发射信号脉冲、能量及主频等各参数的变化规律,对比分析了这2种煤样破坏声发射各参数随加载应力变化的差异性,总结了煤样失稳过程中声发射信号的前兆特征。结果表明:在压密阶段,2种煤样脉冲数和能量值较小,频带范围较宽,主频不突出;在线弹性阶段,自然煤样声发射脉冲数、能量值及主频波动上升,而饱水煤样在该阶段中后期声发射现象才开始明显出现;随着加载的进行,2种煤样声发射都出现了平静期,饱水煤样平静期出现较晚,持续时间也较短;煤样主频逐渐向低频移动,主频振幅却呈现出快速增高后下降趋势。
  • 基于压汞技术的构造煤孔隙结构多重分形表征
  • 依托渭北煤田韩城矿区煤样,基于压汞技术采用多重分形理论分析构造煤孔径分布的非均质性,计算其多重分形谱f(α),并分析了多重分形参数随变形程度增强的变化规律。结果表明:煤样压汞孔径分布具多重分形特征,但不同类型构造煤孔径分布的多重分形程度存在明显差别。随构造变形增强,f(α)谱由右钩状(碎裂煤)转化为左钩状(碎粒煤、糜棱垛),奇异性指数α0f(α)谱宽度αq-αq+及左锋宽度α0-αq+升高,说明强烈的脆性变形和韧性变形易使孔隙结构趋于复杂,孔隙团聚特征增强,孔体积高值分布非均质性加大,渗透性变差。α0和α0-αq+可作为区分构造煤孔隙结构差异演化的主要指标。多重分形参数变化可归因于由构造变形增强所引起的孔体积峰值的转变、碎粒孔的产生及显微构造的不均匀分布。
  • 焦坪矿区煤的润湿性及助排剂优选研究
  • 为研究焦坪矿区煤的润湿性对煤层气地面开发的影响,利用煤的润湿接触角实验测定煤的润湿性,通过润湿接触角和表面张力实验研究优选助排剂。研究结果表明:焦坪矿区煤的接触角均小于90°,润湿性类型为黏附润湿,需考虑增产改造过程中加入助排剂来达到理想的排水降压效果;初选的4种不同的助排剂中D-60的助排效果最为理想。
  • 低温下煤岩体力学特性实验研究
  • 基于岩石低温损伤问题,为进一步研究煤岩在低温下力学特性,选取黄陵煤岩样,冻结到不同温度(-60—20℃)后进行单轴压缩实验,研究力学性质及破坏特点。实验结果表明:低温下煤岩体积明显收缩,温度越低其体积收缩程度越大,平均收缩率约为0.02mm/cc;根据曲线图采用面积积分法量化出各温度下煤岩破坏做功总值以及各阶段吸收的能量;煤岩体的单轴抗压强度随着温度降低有增加趋势,但当温度低于-40℃后趋于稳定;煤岩随温度降低逐渐呈现脆性增强,塑性减弱趋势,其破坏以类似岩片崩落为主。
  • 指标气体与温度耦合的烟煤自燃预测模型研究
  • 我国烟煤产量在煤炭总产量中的比例很大,以烟煤自然发火预测预报为研究对象,采集多家典型烟煤生产矿山煤样,通过烟煤程序升温氧化实验,分析实验结果提出CO2/CO浓度比值为自燃过程判定标准。研究认为:CO2/CO浓度比值大于40时,烟煤温度小于70℃;温度大于160℃时,逐渐趋近于常数3;CO2/CO浓度比值为3~40时,烟煤温度为70~160℃。根据实验结果,优化选择指数函数构建低温条件下烟煤自燃预测模型,给出了预测模型的统一形式和不同煤样自燃预测模型系数与截距,认为烟煤预测模型的系数与截距有较大的离散性,具体值应根据煤样性质、实验条件等因素确定。经实验监测数据验证,该模型具有良好的有效性和实用性。
  • 凝胶N2泡沫灭火新材料的研究
  • 为了解决工作面采空区、巷道高冒区等地点的煤炭自然发火问题,研制了凝胶N2泡沫灭火新材料。着重研究其配置方案,采用两两复配的方法找出最佳复合发泡剂,A1和A2按2:3比例复配,严格遵循单一变量原则,确定复合发泡剂的浓度为0.95%,聚合物与水的质量比8.5%,最终合成了用量少,发泡倍数高,泡沫稳定时间长的凝胶发泡原液。用压缩注气法产生泡沫,进行凝胶CO2泡沫和凝胶N2泡沫的稳定性比较测定实验,通过气流法测定泡沫的体积半衰期,评价泡沫稳定性,确定压注N2生成泡沫。并在昌华煤矿成功应用。
  • 承压水上开采底板破坏机理研究
  • 为研究承压水上开采底板破坏机理,将开采底板简化为矩形薄板、四边固定且上部承受均布载荷作用的力学分析模型。运用弹性力学薄板理论,分析底板的变形、受力特点,推导出了计算底鼓的表达式,得到最大底鼓量以及最大应力位置,最大底鼓量与底板岩体的弹性模量、底板的厚度、底板岩体的泊松比、底板长度、底板宽度以及底板岩体的密度相关。根据底板岩层的极限应力强度,从而可以判断底板是否破坏,得到薄板将在长边中点处开始发生破坏,同时根据弹性力学薄板理论得到主弯矩的大小和方向,从而为底板破坏的治理措施提供理论依据。应用数学分析软件MATLAB绘制底板变形量、水平应力以及剪应力三维立体分布图,并得到底板破坏区域及形式。
  • 基于FLAC3D的综放工作面联络巷密闭墙合理参数研究
  • 为了确定综放工作面联络巷密闭墙的合理厚度和位置,确定了岩体及粉煤灰材料力学特性参数及数值模拟本构模型、边界条件,采用ansys软件软件建立综放工作面联络巷密闭墙数值模型并设定了相关参数和应力条件,采用FLAC叫软件对不同工况下密闭墙受力、变形和破坏进行了数值模拟分析,研究不同构筑位置以及厚度对密闭墙应力场、变形量场和塑性破坏场的影响。数值模拟结果表明:当联络巷长度为20m,密闭墙合理的构筑位置为距离巷道交叉处15m;合理的密闭墙体宽度为4.9m。
  • 复合结构型特厚软煤层“结构性”冲击机理研究
  • 为分析各种煤-矸(煤)组合结构与冲击地压之间的关系,采用理论分析、数值模拟及现场验证相结合的方法,提出了复合结构型特厚软煤层“结构性”冲击的概念,探讨了可冲击软煤层的结构模型,并模拟了其应力演变过程。研究表明:复合结构型特厚软煤的缺陷性可能引发“结构性”冲击;“结构性”冲击发生时,沿走向结构承载体的应力集中过程分为3个阶段:复合结构型煤体向结构承载体过渡阶段,结构承载体附加超前应力阶段,结构承载体破坏阶段;随着工作面接近结构煤层,工作面超前支承压力峰值增大,影响范围减小。
  • 积水采空区下布置巷道安全距离研究
  • 针对如何确定固庄矿积水采空区下方巷道布置安全距离难题,分析积水采空区下方巷道布置影响因素,建立了采空区下方巷道布置模型。模型自上而下分为3个部分,即底板破坏区、安全隔水区和巷道围岩破坏区。运用土力学、弹塑性力学和矿山压力相关理论,确定了采空区下方巷道留设布置的理论方法;运用该法对该矿实例进行了应用计算和数值模拟,两者相互验证。
  • 2种矿用避难硐室用CO催化材料的抗老化性能及机理实验
  • CO催化材料已广泛应用于矿用避难硐室,负载型Pd及其他活性助剂的催化剂是良好的低温CO氧化催化剂,但矿用避难硐室的复杂恶劣环境条件会影响到材料的催化性能。主要考察了在潮湿闷热,硫化等不同环境条件下的催化剂材料性能变化,并对其机理进行了探究。
  • 硬厚岩层下开采矿压显现程度的多因素敏感性研究
  • 针对硬厚岩层下开采工作面矿压显现程度影响因素多样的情况,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合,建立了不同支撑条件下硬厚岩层岩体内应力表达式,分析了煤层埋深、硬厚岩层厚度及其层位等因素对矿压显现程度的影响,对硬厚岩层层位对工作面矿压显现的影响程度进行研究。研究表明:硬厚岩层的层位对浅埋煤层工作面矿压显现程度影响最大,硬厚岩层厚度次之,煤层埋深的影响较小;硬厚岩层距煤层的距离L与煤层埋深日比值λ〈0.35时,工作面来压强烈,当λ〉0.35时,工作面来压强度较小。
  • 走向高抽巷抽采瓦斯关键技术
  • 针对低透气性高瓦斯煤层群条件下邻近层瓦斯治理难题,基于岩层控制关键层理论,探讨了走向高抽巷抽采瓦斯作用原理,理论研究了走向高抽巷抽采瓦斯的关键技术。研究结果表明:以破断距为判别指标计算各关键层的破断顺序,可据此确定走向高抽巷的合理层位;走向高抽巷与回风巷沿煤层倾向的投影距离由沿倾向的煤层卸压角和采空区上方“O”形圈的宽度确定;初采期可采用伪倾斜后高抽巷抽采邻近层瓦斯。现场跟踪阳煤五矿典型工作面初采期瓦斯风排量、抽采量和涌出量数据,验证了走向高抽巷抽采关键技术应用的可行性,初采期间瓦斯得到合理控制,稳定后抽采率迭95%。
  • 矿用“L”型充填管道的技术优化
  • 分析了“L”型充填管道磨损、堵爆管机理,认为充填料浆在自由下落阶段的冲击是输浆管道磨损的主因,充填料浆在空气一砂浆的交界面处以及垂直管和水平管交界处的管壁容易发生破管事故,垂直管和水平管的交界处容易发生爆管事故。据此提出了“L”型充填管道的技术优化方案并对各部分的原理进行阐述。
  • 上行含水钻孔精准测压新技术
  • 针对目标煤层含水、渗水、顸板易破碎等复杂地质条件下真实瓦斯压力测定困难的现状,分析上行测压钻孔不同含水情况给测定结果造成的影响,发现若测压钻孔水量过大或出现塌孔,通过剔除水压得到的修正压力值将出现偏差,由此设计了以“高低位双测压管”测压技术及“两堵一注”快速注浆封孔装置的为核心测压体系。经过分析研究,并在郑煤集团振兴二矿进行现场测试,结果表明:该测压体系能够有效排除钻孔含水、塌孔等现象对测压准确性的干扰,为准确测定复杂地质条件下煤层瓦斯压力提供了整套技术方法。
  • 高瓦斯综采工作面封闭火区技术
  • 封闭火区是矿井火灾事故处理过程中常用的措施之一,但在封闭火区过程中往往会发生瓦斯爆炸事故,造成火区范围的扩大及人员伤亡及财产损失。通过对铁法煤业集团综采工作面火区封闭的实践进行分析总结,提出适合铁法煤业集团公司所属生产矿井封闭火区形式及封闭过程中的安全技术保障措施及注意事项等。
  • 夹矸厚煤层掘进工作面冲击地压机理及防治技术
  • 以某矿掘进工作面冲击地压事故为工程背景,通过理论分析和数值模拟,研究了夹矸厚煤层冲击地压的发生机理,认为夹矸带形成的应力集中区与掘进面超前应力叠加造成局部应力高度集中,是诱发掘进工作面冲击地压的主要原因;在此基础上,提出了“迎头一巷帮一底板”综合卸压方法以及合理的掘进支护方案。
  • 静力破岩技术在煤矿井下深孔破岩中的应用
  • 为克服煤矿井下现有深孔破岩技术不足,提出将静力破岩技术应运于煤矿井下深孔破岩工作中。基于理论分析静力破岩原理得出被破岩体发生拉伸破坏,提出实施深孔静力破岩的技术要求。在某矿K8113工作面进风巷落山方向实施深孔静力破岩技术以减小回采巷道采空区后方较大范围悬顶问题的工程试验,试验后悬顶距离比未处理时缩短10m左右,减小约50%,轰明深孔粹力破岩技术对解决两恭落山顶板的悬顸问题可行有效。
  • 短掘短探滑道式气动钻机
  • 对气动振动式锚杆钻机进行改造,通过加在锚杆钻机上的滑轮将锚杆机固定在特制的滑道上,气缸伸缩,锚杆钻机在滑道上滑动实现钻进,为掘进巷道施工短探,提供了更具操作性的机具,技术经济效益显著。
  • 矿用传感器电源恒/截流输出保护电路设计
  • 针对煤矿井下易燃、易爆的特殊环境和传感器设备静电和群脉冲等EMC干扰问题,设计了一种恒/截流输出保护电路,电路具有软启动、恒/截流输出和自恢复的功能。详细介绍保护电路设计方案、软启动、恒流输出、截流输出和自恢复的电路设计。通过试验和现有传感器设备电源模块使用来看,设计的保护电路与现有本安电源保护电路相比,保护电路具有软启动保护,抗千扰和抗负载冲击的能力强,故障解除后,能够自动恢复,无需增加另外的恢复电路,电路采用基本的器件,反应时间快,稳定性好。
  • 基于红外对射管的隔离电路设计
  • 现有矿用传感器模块化之间隔离通信常采用光耦实现隔离通信,针对光耦隔离具有器件体积较小空间隔离距离近、隔离后端易受隔离前端的电磁干扰等问题,提出基于红外对射管隔离电路设计方案,设计的隔离电路采用不可见光进行通信,具有抗干扰强、隔离前后端互不影响、性能稳定的优点。详细介绍了隔离电源设计、隔离电路设计;隔离电路参数,隔离电路设计方案在现有传感器得到了较好的应用和验证,应用结果表明隔离电路设计方案能够满足现有矿用传感器的数字和频率等信号的隔离要求。
  • 矿用低压真空馈电开关的设计
  • 设计了一种基于dsPIC30F6014A的馈电保护开关,实现了数据采集与故障的综合处理,降低了设计成本,开关具有瓦斯、风电、过压、短路、漏电等保护以及通讯选择功能,可外接远方分励脱扣按钮。该馈电保护系统精度高,工作稳定,大大提高了煤矿井下的生产安全。
  • 扩孔用集束式反循环潜孔锤设计与试验
  • 基于ZMK5530TZJ60(A)车载钻机、φ127/70mm双壁钻具、大口径试验钻孔施工方法等条件,设计了φ710/311mm扩孔用集束式反循环潜孔锤。该扩孔用集柬式反循环潜孔锤是由3个常规正循环冲击器与φ215.9mm潜孔锤钻头均布在同一圆周面上组合而成。在现场钻进试验过程中,其反循环效果良好,最高机械钻速为4m/h,平均机械钻速达2.1m/h,与同条件下常规牙轮钻头扩孔方法相比,提高了2.6倍。现场试验结果表明该φ710/311mm扩孔用集柬式反循环潜孔锤总体结构设计较为合理,同时也为下一步的改进设计提供了试验依据。
  • 孔深及通缆钻杆故障检测仪
  • 针对煤矿井下钻孔施工中孔深检测和通缆钻杆故障点检测问题,为了达到快速检测和验证单个钻孔的深度并检测通缆钻杆故障类型及故障点位置的目的,设计了可同时解决这2种问题的集成式煤矿井下孔深及通缆钻杆故障检测仪,通过介绍检测仪的检测原理、结构设计和应用于常规回转钻进和水平定向钻进施工的使用方式,分析了现场试验中仪器的使用效果。
  • 计算机在线监测系统在锚杆轴力监测中的应用
  • 为了评价巷道支护结构的受力情况,详细分析计算机在线监测系统的硬件系统和软件系统,并介绍了在线监测系统工作原理和监测系统软件的主要功能,采用计算机在线监测系统对锚杆和锚索轴力进行了实时监测,监测结果表明:“煤炮”冲击严重影响锚杆和锚索的受力情况,当“煤炮”冲击时,会导致锚杆轴力突然增加或突然卸栽,多次冲击时,还会造成锚索的疲劳破断。根据锚索和锚杆监测结果,可以采取相应措施,防止巷道发生失稳破坏。
  • 矿井风速数据预处理中Kalman滤波方法
  • 结合巷道监测点的特点分析了风速数据的干扰不是平稳过程条件下的高斯白噪声,提出用Kalman滤波对数据进行预处理。结合风速序列的特点及风速传感器测量误差范围对Kalman滤波算法滤波过程中的初始值和各参数的选择进行了说明。选择甘肃某矿连续1000次巡检的风速数据对Kalman滤波对风速数据的预处理方法进行了验证,结果表明该方法滤波效果较好。
  • 基于机器视觉的天轮偏摆检测技术
  • 设计了一种基于机器视觉的天轮偏摆检测系统。利用机器视觉系统的CCD摄像机实时采集天轮偏摆运行状态视频;对每一帧图像进行图像滤波和图像增强,采用MeanShift算法实现天轮偏摆的跟踪;经坐标变换将跟踪目标的像素偏移换算为实际物理尺寸,从而计算出天轮偏摆。试验结果表明,设计的天轮偏摆检测系统现场安装检测方便且能满足精度要求。
  • 岩层探测记录仪在顶板探测中的应用
  • 针对陈蛮庄矿破碎顶板影响工作面正常生产的问题,运用YJT20型岩层探测记录仪,对山东肥矿集团陈蛮庄矿3206工作面轨道巷顶板进行了全面观测。探测并分析了3206工作面轨道巷超前支承压力影响段、正常段、地质构造影响段以及联巷交汇处的顶板离层位置和裂隙发育情况。探测结果表明:超前支承压力及地质构造对轨道巷顶板的裂隙发育状态有较大影响;联巷交汇处的顶板离层现象严重,需加强支护。
  • 大直径钻孔钻屑检验方法及现场应用
  • 针对现有钻屑检验方法和标准在千米深井较难应用的工程问题,通过理论研究和现场实测,探索应用φ75mm大直径钻孔替代φ2mm钻孔进行钻屑检验的方法和标准。研究结果表明:φ75mm钻孔的钻屑量变化规律与642nlm钻孔基本一致,因此,φ75mm钻屑孔可以替代φ2mm钻屑孔进行现场应用。大直径钻孔钻屑检验方法经河南义马矿区现场应用效果良好。
  • 综合机械化搬迁工艺在同忻矿的应用
  • 通过研究同忻矿超厚煤层一次采全厚低位放顶煤开采技术条件下工作面装备搬家工程,并应用支架回撤吊车解决了一直以来存在的液压支架撤退难题,实现了工作面安全快速的综合机械化搬迁工艺。应用结果表明,该工艺能明显提高搬迁效率,保证作业安全,推进生产进程,应用效果良好。
  • 应力解除法在巷道周围区域地应力测试中的应用
  • 针对巷道周围地应力分布不清,支护设计凭经验靠感觉这一现象,提出了用应力解除法进行巷道周围地应力测试。采用改进后的测试仪器准确获取了地应力数据,3个测点的最大主应力均大于20MPa。介绍了U型钢支架+槽钢+锚杆的补强支护方式,并运用数值模拟进行论证。矿压监测结果显示:最终顶底移近速率为0.28mm/d,两帮移近速率为0.17mm/d,证明了准确掌握地应力分布情况在巷道支护设计时具有重要作用。
  • 高瓦斯综采工作面煤层瓦斯运移机制数值仿真
  • 基于渗流力学原理,构建采场瓦斯运移数学模型,应用CFD技术与空度分布函数实现对不连续空间区域的方程求解,进而数值模拟单独采用专用尾巷疏导瓦斯条件及尾巷疏导与抽采瓦斯相结合条件下采场瓦斯风流场和瓦斯浓度场分布,结果表明采空区回风侧联络巷尾巷排放瓦斯结合采空区抽采,对回风隅角的瓦斯治理效果非常显著。
  • 采空区顶板岩石摩擦引燃(爆)瓦斯理论分析
  • 基于热传导理论,推导出煤矿采空区顶板岩石摩擦表面的最大闪温表达式,并结合实际在理论层面上分析了岩石摩擦引燃瓦斯的可能性和引燃因素,结果表明岩石摩擦表面的闪温足以点燃瓦斯,顶板岩块摩擦引燃瓦斯的能力受岩块的物理及热力学性质、岩块的力学性质、摩擦表面的结构特性、顶板岩层的结构尺寸、载荷、岩块间的相对滑动速度等因素影响。
  • 煤层注水难易程度的Bayes判别分析法
  • 基于Bayes判别分析方法的基本思想,建立了煤层注水难易程度的Bayes判别分析模型。该模型选用煤层的埋藏深度、裂隙发育程度、孔隙率、湿润边角、饱和水分增值和坚固性系数6个指标作为判别因子,将煤层注水的难易程度分为3个等级作为Bayes判别分析的3个正态总体。以15组煤层注水实测数据作为训练样本,建立了Bayes判别模型。用回代判别的方法对15组实测数据进行判别分析,以验证模型的准确性,并将模型应用于工程实例中。研究结果显示,Bayes判别分析模型误判率较低,能更好的应用于实际工程中。
  • 煤尘运移中气-粒两相流动的CFD数值模拟
  • 在煤矿喷雾降尘中,把握煤尘运移的规律对提高煤矿降尘效率有着重要的作用。应用FLUENT软件,对不同风速下的模拟巷道内煤尘运移情况进行了数值模拟,得出粉尘浓度和粒径的分布情况,并对相应情况进行现场测试。结果表明:煤尘在产生后,运移主要发生在煤壁附近,浓度较高,大粒径粉尘沉降明显;随着风流的推移,小粒径粉尘沿工作断面向外扩散加剧,煤尘浓度沿工作面向外逐渐降低。
  • 煤矿井下水力压裂安全保障体系研究
  • 为了提高井下水力压裂技术的安全保障能力,以系统工程原理为指导,从“施工危险等级划分、区域定向卸压、施工组织管理、多重安全综合防护和突发事件应急救援”5个环节构建了井下水力压裂“五位一体”安全保障体系,有力的保障了水力压裂的安全顺利进行。
  • 基于IGSA-ELM模型的回采工作面瓦斯涌出量预测
  • 针对现有煤矿回采工作面瓦斯涌出量预测方法存在的预测时间较长,预测精度不高的问题,提出了用IGSA优化ELM神经网络的瓦斯涌出量预测模型。将优选策略和粒子的记忆、信息交换功能引入万有引力搜索方法,利用IGSA对ELM神经网络的网络隐含层节点数进行寻优,利用自相关系数法筛选出回采工作面瓦斯涌出量的8个主要影响因素,建立基于IGSA—ELM算法的瓦斯涌出量预测模型,并结合矿井监测到的历史数据进行实例分析。试验结果表明:经IGSA优化后的ELM神经网络瓦斯涌出量预测模型与PSO—ELM神经网络、ACC—ENN和GSA—ELM神经网络预测模型相比,预测精度分别提高310%、60%、31%,为回采工作面瓦斯涌出量的预测提供了一种新的快速预测方法。
  • 煤层注水对裂隙扩展及水分分布影响的数值分析
  • 煤层注水是防治煤与瓦斯突出和冲击地压的主要技术手段,而裂隙是影响煤层注水水分分布主要因素之一。为了研究裂隙对水分分布的影响,基于RFPA^2D数值模拟软件,按照裂隙与注水孔的相对位置关系,建立了7种不同情况的物理模型进行数值分析。通过研究注水过程中最大主应力、最小主应力、剪应力及孔隙水压的分布情况,分析裂隙发展方向、起裂时间和起裂压力,得出裂隙对水分分布的影响。
  • 矿井热源对局部通风系统的影响及其处理对策
  • 由于不同地点热源对局部通风系统的影响不同,就倾斜巷道和水平巷道里的热源分开进行讨论。由连续方程以及动量守恒方程可知,水平巷道里的热源会在巷道里形成热阻力,对风流产生节流效应;由自然风压理论可知,倾斜巷道里的热源会形成沿巷道倾斜方向向上的热风压,不同大小的热风压会对巷道里的风流造成不同的影响,分析所有可能的影响结果。最后,根据不同地点的热源对局部通风系统造成的不同影响提出了相应的对策。
  • 神东矿区内因火灾防治探讨
  • 神东矿区煤层埋藏较浅,层间距较近,煤层近似水平,采动后易形成大面积多层复合采空区,导致各层均具有自然发火可能性,火灾具有隐蔽性。神东矿区有近距离易自燃(自燃)煤层群开采工作面、综采放顶煤开采易自燃(自燃)煤层工作面、大采高开采易自燃(自燃)煤层工作面和高瓦斯矿井开采易自燃(自燃)煤层工作面等不同内因火灾类型。针对不同类型内因火灾给出常规防治技术路线,以期可杜绝神东矿区内因火灾事故,保证矿井安全生产。
  • 地下水和温度影响下的深部巷道变形特征
  • 由于深部岩体长期处于应力场、渗流场和温度场三场耦合环境中,导致岩石性质已经不同于浅部。深入了解和掌握深部环境中的岩体工程的力学特性显得非常重要且急迫。因此总结分析了应力场、渗流场和温度场三场之间的耦合关系,并给出了三场平衡方程。运用FLAC^3D软件建立起包含应力场、渗流场和温度场的数值计算模型,根据模拟所得的应力、位移分析了孔隙水压、温度和热对流系数对巷道变形破坏的影响。
  • 煤矿破碎围岩注浆加固技术研究现状分析
  • 基于当前注浆技术在煤矿破碎围岩加固中得到广泛应用的实际情况。从注浆材料、注浆理论及工艺、注浆评价体系等角度探讨了注浆技术研究现状。指出了当前注浆技术中存在理论研究滞后,注浆材料本身弊端较多,注浆设备研发不足,注浆加固评价体系空缺等诸多问题,并基于此提出了注浆技术的发展方向。
  • 基于微震监测技术的巷道顶板稳定性分析
  • 以煤峪口矿为工程背景,为保护盘区大巷的安全,采用目551微震监测系统对2条大巷及周边区域顶板破坏情况进行实时监测,研究了巷道稳定性及其微震时空能量特性。研究发现:微震事件能量值与煤岩应力大小和集中程度有很大关系,应力越大,集中程度越高,微震发生时煤岩体变形破坏的程度越大,释放的能量越高;上层煤层的采掘活动会引起下层顶板内部的破裂失稳,巷道顶板稳定性与上层煤层的采掘活动密切相关;采掘活动对不同高度层位的岩层的破坏程度是不同的,低位岩层的破裂程度大,而高位岩层的破裂程度较小。
  • 彬长矿区小庄矿井煤厚解释方法研究及应用
  • 彬长矿区小庄矿井侏罗系延安组煤层属于巨厚煤层,在全区广泛分布。井田内古隆起发育。地层厚度、产状、煤层厚度及起伏形态受古地形控制,古隆起区附近煤层变薄、缺失,煤厚解释难度较大,凹陷区煤层厚度相对较厚,分布较稳定。通过地震正演模拟研究煤层厚度变化所引起的煤层波组特征变化的规律,结合钻孔资料,总结区内煤层厚度变化与其赋存深度的相关关系,采用煤层赋存规律和煤层反射波波组特征相结合的方法,解释了区内煤厚变化趋势,结果与地质规律相吻合。
  • 采深对采空区下坚硬顶板运动规律影响特征分析
  • 为了能够更进一步的确定采深对采空区下工作面的影响,尽可能的避免上、下采空区的贯通,采用了数值模拟的方法研究上覆岩层的离层空间、动压显现特征以及“三带”裂隙高度。结果表明:随着下煤层工作面采深不断增加,在工作面上方顶板岩层中的拉伸破坏单元逐渐的增多,采深的增大加剧了采空区下坚硬顶板的垮落和断裂,同样减小了顶板的断裂步距。随着采深的不断加大,初次来压期间的位移下沉值不断扩大,尤其是向上扩展的高度不断地增大,说明了下煤层工作面采深的增大促进了“上三带”的发展。
  • 巨厚煤层重复采动地表移动特点分析
  • 以老虎台矿特厚煤层分层综放开采为工程实例,通过数值模拟研究,系统分析了厚煤层分层综放开采诱发的地表下沉盆地大小及其影响范围,研究了大型断裂带的存在对地表变形的影响特点及其破坏效应,然后确定巨厚煤层分层综放开采作用下地表移动基本参数。
  • 大采高综放开采沿空掘巷矿压显现特征分析
  • 以塔山煤矿8204工作面为工程背景进行大采高综放沿空掘巷的试验研究,通过在现场进行钻孔窥视、巷道表面位移监测、与留大煤柱时期掘进、回采巷道相比较等方法对8204试验工作面5204临空巷道矿压显现特征进行分析。现场试验表明,留6rn小煤柱时巷道处于应力降低区,可以有效控制巷道围岩变形。
  • 基于统一强度理论煤柱尺寸研究及应用
  • 为了提高煤炭采出率,保障巷道稳定安全,煤炭开采时通常设计合理的煤柱尺寸。根据留设煤柱的不同作用,将煤柱分为“保护巷道”和“保护地表”2类。基于统一强度理论,分别对2种类型巷道进行弹塑性分析,建立了考虑中间主应力影响的极限强度计算公式,进而得到2类巷道的屈服宽度及煤柱尺寸的统一计算式。运用该公式计算了某矿8214工作面“保护巷道”煤柱尺寸,并与数值计算对比分析,认为护巷煤柱宽度取10m是合适的。
  • 基于FLAC3D的急倾斜特厚煤层水平分层开采围岩应力分析
  • 我国急倾斜特厚煤层的储量较为丰富,且多采用水平分层开采方法,该方法具有开采成本低、安全性好、效率高等特点,但采场周围的应力集中程度高导致矿压显现强烈。为此,通过FLAC3D建立了急倾斜特厚煤层开采数值模型,模拟了开采过程中的应力分布,分析了应力分布的规律和上分层开采对下分层卸压的影响范围。结果表明:随着工作面的推进,支承压力增加的幅度就趋于平缓,形成明显的应力区;同时采空区上部煤岩体的卸压范围随开采分层数增加而有增加趋势。
  • 补连塔矿区不同采高对覆岩移动和破坏的影响
  • 通过利用FLAC3D数值模拟软件,以补连塔煤矿近水平煤层为背景,对补连塔矿区主要影响覆岩移动和破坏的不同采高进行研究,并分别建立了不同采高和地表移动、覆岩破坏、拉伸区的量化关系,可以预测大采高对采空区上覆岩层的损伤程度,并提前采取措施,可防止工作面溃沙、透水和保护地表植被。
  • 特厚煤层综放采场支承压力分布的数值模拟
  • 针对特厚煤层综放采场邻空巷道超前支护段巷道大变形问题,通过FLAG如数值模拟软件模拟郭家河煤矿1305工作面回采过程,得到综放采场支承压力的分布特征,分析邻空巷道大变形的原因。结果表明:随着工作面推进,特厚煤层综放工作面超前支承压力峰值及影响范围逐渐增大,峰值点位于工作面前方10~25m,峰值应力集中系数在1.2~3.2之间,支承压力影响范围超过100m,影响集中区域为工作面前方60m;采空区的存在使得工作面侧向支承压力影响范围增大4倍以上,应力集中系数增大0.7~1.3,随着工作面邻近,侧向支承压力增长速度变快,应力峰值深入实体煤的距离增大;邻空巷道强矿压显现是双向高支承压力叠加作用的效果。
  • 预应力锚杆加长锚固应力分布规律分析
  • 针对预应力锚杆在实际应用中存在的锚固问题,依据黏结式锚杆锚固力弹性解的理论基础,采用MATLAB数值软件对加长锚固锚杆剪应力和轴力分布规律进行了系统研究。结果表明:在预应力作用下锚杆锚固段内存在塑性与弹性变形区;通过提高锚杆材料的刚度或增大杆体半径,可有效的扩大其应力分布范围并降低应力峰值;此外在对锚固段长度与锚固破坏形式研究的基础上,揭示了锚杆支护破坏机理并提出一些符合现场应用的改进措施。
  • 坚硬顶板近距离煤层覆岩运移与应力演化特征
  • 基于坚硬顶板和近距离煤层群耦合开采条件作业空间安全隐患较大的问题,采用离散元软件对该条件下采动覆岩运移规律及顶板应力演化特征进行了研究。结果表明:老顶及上下层位坚硬顶板的垮落形态分别呈“W”型、“V”型和“U”型;开采初期,上下层位坚硬顸板协同弯曲运动,工作面回采70m后,二者间出现离层并随工作面推进(90133和110131)出现2次突然垮落;顶板岩块水平应力与垂直应力的变化决定其运动状态。
  • 爆破扰动下硬岩巷道围岩破坏特征及其控制技术
  • 结合孙疃矿北翼总回风巷工程地质条件,采用数值模拟方法分析大断面硬岩巷道围岩体在掘进过程对爆破载荷的动力响应,揭示了爆破扰动下巷道围岩应力演化特征及变形破坏规律,并提出了锚杆一锚索协调支护的耦合支护形式。工程实践表明,该技术能够较好的实现围岩稳定性控制,并为快速掘进施工创造条件。
  • 基于无偏灰色马尔科夫模型的煤矿事故死亡人数预测
  • 寻找煤矿事故死亡人数的规律并有效的预测死亡人数,对制定有效的措施预防安全事故,减少人员伤亡具有重要意义。以2008—2013年的煤矿事故死亡人数数据为基础,利用无偏灰色马尔科夫模型预测2014年煤矿事故死亡人数,预测结果与实际数据的相对误差仅1.92%。最后利用该模型预测2015年煤矿事故死亡人数,最终预测结果为663人,这个结果符合我国煤矿近几年来的发展趋势。
  • 煤矿安全投入结构合理性评价
  • 安全投入不足、安全投入结构不合理是煤炭行业事故不断发生的原因之一。为了探讨煤矿安全投入结构的合理性,在分析煤矿安全投入与安全状况相互关系的基础上,采用M(1,2,3)模型对煤矿安全投入结构进行了模糊综合评价。评价结果表明:人才培养和安全技术投入是事故预防的关键;安全管理投入是影响安全投入结构合理性的主要因素,企业应该加强安全管理方面的投入;采用M(1,2,3)模型进行模糊综合评价能够提高模糊综合评价的精度,从而针对评价结果提出更加合理的建议。
  • 互动式教学法在煤矿安全培训中的应用
  • 针对培训学员已具备一定的生产经验和安全生产技能的特点,分析了当前煤矿安全培训过程中存在的问题,阐述了互动式教学法的具体特征,制定了互动式教学法应用于煤矿安全培训的实施方案。研究结果表明:我国煤矿安全培训内容针对性不强,教学方法单一,学员积极性不高,培训效果较差;采用互动式教学法可以根据学员的需求制定培训内容,激发学员兴趣;在培训过程中,教师与学员以及学员之间能够及时互动,紧密联系了教与学的过程,培训效果与教学质量得到了明显的提高。
  • 基于动态博弈的煤矿突发事故应急资源配置
  • 针对煤矿突发事故应急救援不同阶段中的资源配置问题,结合事故发展规律及其特点,首先在事态演变规律下将救援过程划分为识别阶段、控制阶段和结束阶段;其次通过动态博弈信息分析,以保障救援时间、提高救援效率为切入点,构建动态博弈视角下的突发事故应急资源配置模型;最后通过对某煤矿突发事故的实证分析,验证了模型的适用性,结果表明应急救援过程中资源配置方案的不同将直接影响应急资源的利用效率乃至整个救援过程的整体效果。
  • 风险预控管理模式在矿山设备维修管理中的应用
  • 通过剖析胜利能源公司设备维修中心安全管理的成功经验,从强化监督考核,深化安全培训与科技兴安,严抓安全监察、隐患排查与“三违”全过程管理,夯实班组、承包商、应急、安全文化建设等方面,提出了“一强二深三严四实”矿山维修企业风险预控管理模式。
  • [试验 研究]
    豫西“三软”煤层瓦斯损失量推算方法选取(张加琪[1,2];刘彦伟[1,2,3];殷秋朝)
    输送管道内低浓度瓦斯爆炸抑制试验(覃欣欣;司荣军;李润之)
    程序变温过程焦煤瓦斯吸附解吸差异性研究(任浩洋;王兆丰[1,2];岳高伟;李小军;谢策)
    煤体加载过程中声波波速变化规律实验研究(李祥春[1,2];聂百胜[1,2];杨春丽;毛燕军[1,2])
    复合因素作用下煤样吸附甲烷的特性实验研究(李树刚;蔚文斌;林海飞;丁洋)
    突出通道渗透性对突出强度影响模拟试验(谢焰;卢祁;杜志刚;王勇;王泽宁)
    含瓦斯煤体力学特性实验研究(何俊江;李海波;胡少斌;贾瑞;康正毅;刘奇;王恩元)
    自然和饱水煤样受载破坏声发射特征实验研究(王笑然;刘晓斐;沈荣喜;邓晓谦)
    基于压汞技术的构造煤孔隙结构多重分形表征(王海龙;刘鸿福;李伟;杨亚丽)
    焦坪矿区煤的润湿性及助排剂优选研究(范耀)
    低温下煤岩体力学特性实验研究(张辛亥[1,2];张康[1,2];丁峰[1,2];万旭[1,2];郭戎[1,2])
    指标气体与温度耦合的烟煤自燃预测模型研究(朱令起[1,2];邵静静;刘聪;王福生[1,2])
    凝胶N2泡沫灭火新材料的研究(王瑒;邢玉忠)
    承压水上开采底板破坏机理研究(权修才[1,2];高明仕[1,2,3];程志超[1,2];贾博宁[1,2];刘士杰[1,2])
    基于FLAC3D的综放工作面联络巷密闭墙合理参数研究(刘峰峰[1,2])
    复合结构型特厚软煤层“结构性”冲击机理研究(徐勇勇;杨光宇;李京达;崔鹏)
    积水采空区下布置巷道安全距离研究(李见波[1,2];尹尚先)
    2种矿用避难硐室用CO催化材料的抗老化性能及机理实验(曹利波)
    硬厚岩层下开采矿压显现程度的多因素敏感性研究(张立辉)
    [技术 创新]
    走向高抽巷抽采瓦斯关键技术(张慧杰[1,2];汪东[1,2];孙星;郭建行[1,2];高旭[1,2])
    矿用“L”型充填管道的技术优化(王玉和;孙延贺)
    上行含水钻孔精准测压新技术(魏风清;杜晓奇;温帅博;韩世英)
    高瓦斯综采工作面封闭火区技术(王庆义;刘明辉;王再兴)
    夹矸厚煤层掘进工作面冲击地压机理及防治技术(王建超;姜福兴;朱斯陶;王绪友)
    静力破岩技术在煤矿井下深孔破岩中的应用(任兴云;郝兵元)
    [设计 开发]
    短掘短探滑道式气动钻机(牛新新)
    矿用传感器电源恒/截流输出保护电路设计(刘京威[1,2];张小波[1,2];孙志飞[1,2];胡云[1,2])
    基于红外对射管的隔离电路设计(黄春[1,2])
    矿用低压真空馈电开关的设计(朱理鹏;童军;刘丽娟;乔江)
    扩孔用集束式反循环潜孔锤设计与试验(赵江鹏)
    孔深及通缆钻杆故障检测仪(高珺[1,2])
    计算机在线监测系统在锚杆轴力监测中的应用(刘君)
    矿井风速数据预处理中Kalman滤波方法(屈世甲[1,2];武福生[1,2])
    基于机器视觉的天轮偏摆检测技术(包从望;常浩;路恩)
    [应用实践]
    岩层探测记录仪在顶板探测中的应用(蒋威[1,2];杨胜利[1,2];孔德中[1,2])
    大直径钻孔钻屑检验方法及现场应用(李京达;魏全德;贾明魁)
    综合机械化搬迁工艺在同忻矿的应用(苏芳;王晨升;雷美荣;梁宝英)
    应力解除法在巷道周围区域地应力测试中的应用(薛维培;姚直书;经来旺;经纬)
    [分析探讨]
    高瓦斯综采工作面煤层瓦斯运移机制数值仿真(李奇)
    采空区顶板岩石摩擦引燃(爆)瓦斯理论分析(赵党伟;张百胜)
    煤层注水难易程度的Bayes判别分析法(刘年平[1,2];赵春侠;胡慧慧)
    煤尘运移中气-粒两相流动的CFD数值模拟(赵雷雨;魏秀业;刘邱祖;王欣东)
    煤矿井下水力压裂安全保障体系研究(付江伟;王公忠;田坤云;孙明闯)
    基于IGSA-ELM模型的回采工作面瓦斯涌出量预测(李杰;康天合;康官先)
    煤层注水对裂隙扩展及水分分布影响的数值分析(肖知国[1,2,3];孟雷庭)
    矿井热源对局部通风系统的影响及其处理对策(屈永良;辛嵩[1,2];陈兴波;王保齐;施学通)
    神东矿区内因火灾防治探讨(王伟[1,2])
    地下水和温度影响下的深部巷道变形特征(李二霞[1,2];赵玉成[1,2];刘家成[1,2])
    煤矿破碎围岩注浆加固技术研究现状分析(徐光亮;刘旭锋)
    基于微震监测技术的巷道顶板稳定性分析(聂百胜[1,2];袁少飞[1,2];王龙康[1,2];张津梁[1,2];苏小强[1,2])
    彬长矿区小庄矿井煤厚解释方法研究及应用(马明;张广忠;李刚;王晓亮)
    采深对采空区下坚硬顶板运动规律影响特征分析(罗伙根;张林良)
    巨厚煤层重复采动地表移动特点分析(孙世国;郭珮;董彦飞;郭炜晨;苏振华)
    大采高综放开采沿空掘巷矿压显现特征分析(岳帅帅;孙浩;庞龙龙;时旭)
    基于统一强度理论煤柱尺寸研究及应用(孙元田;李桂臣[1,2];蔡胜海;叶文登)
    基于FLAC3D的急倾斜特厚煤层水平分层开采围岩应力分析(陆卫东;程刚)
    补连塔矿区不同采高对覆岩移动和破坏的影响(王创业;薛瑞雄;朱振龙)
    特厚煤层综放采场支承压力分布的数值模拟(蒋军军[1,2];李晓璐[1,2];欧阳振华[1,2];赵善坤[1,2];冯宇峰[1,2])
    预应力锚杆加长锚固应力分布规律分析(何富连;施伟;武精科)
    坚硬顶板近距离煤层覆岩运移与应力演化特征(张宁博[1,2,3];欧阳振华[1,2,3];孔令海[1,2,3])
    爆破扰动下硬岩巷道围岩破坏特征及其控制技术(杨朋;华心祝[1,2];李宏亮;陈登红)
    [监察 管理]
    基于无偏灰色马尔科夫模型的煤矿事故死亡人数预测(李红霞;车丹丹;李琰)
    煤矿安全投入结构合理性评价(赵鹏飞;贺阿红)
    互动式教学法在煤矿安全培训中的应用(孙丽娟;郝富昌;张彦宾)
    基于动态博弈的煤矿突发事故应急资源配置(王金风;张璐瑶;冯立杰[1,2];翟雪琪)
    风险预控管理模式在矿山设备维修管理中的应用(张军)
    《煤矿安全》封面

    主管单位:国家煤矿安全监察局

    主办单位:煤炭科学研究总院抚顺分院 中国煤炭工业劳动保护科学技术学会

    主  编:罗海珠

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