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矿业安全与环保 2017年第06期杂志 文档列表

矿业安全与环保杂志试验研究

低浓度瓦斯安全直接燃烧技术研究1-5

突扩巷道流场回流区边界PIV实验与数值模拟6-10

摘要：为探究突扩巷道断面风速分布规律,准确确定流场回流区边界,利用粒子图像测速仪（PIV）对矩形均直突扩巷道流场进行测试,并对不同突扩比和不同入口风速条件下突扩流场进行数值模拟。研究结果表明：风流经过突扩巷道后流线由平滑直线发生突变,在突扩位置后上下隅角形成回流旋涡区,回流区域负值风速的存在使得回流区内速度分布呈现“Ω”型,随着距离的增加速度分布逐渐趋于稳定并呈“∩”型,断面风速由“Ω”型分布向“∩”型分布的过渡位置即为突扩巷道流场回流区边界位置;在风速0.1-2.5 m/s内,回流区边界位置随着风速的增大有较大变化,而在风速2.5-25.0 m/s内,回流区位置随风速的增大变化较小;当风速一定时,回流区边界位置随着突扩比的增大而距突扩过渡面越远,即回流区越长。

声发射技术在煤与瓦斯突出预测中的应用研究11-16

摘要：针对新义煤矿采用常规手段预测工作面突出危险不可靠的问题,分析了煤与瓦斯动力灾害特征,采用声发射连续预测技术对煤与瓦斯突出进行了现场监测,分析得出声发射信号指标与异常动力现象的对应关系,确定了合理的工作面灾害危险性判识预警特征参数,给出声发射预测敏感指标临界值。将声发射的指标结合其他指标在新义煤矿进行了综合验证应用,结果表明,利用声发射技术可以更为准确地超前预报以地应力为主导的煤岩动力灾害。

含瓦斯煤Forchheimer型非达西渗流实验研究17-20

摘要：针对目前非达西渗流在含瓦斯煤三轴应力状态下研究较少的问题,基于Forchheimer型非达西渗流理论,采用自行研制的含瓦斯煤准三轴渗流试验装置,研究了2个煤矿的贫煤煤样在不同围压、轴压条件下Forchheimer型非达西渗流特性并计算了相关参数。研究结果表明,三轴应力状态下煤样中瓦斯气体流速随瓦斯压力梯度的变化而出现明显的Forchheimer型效应。相同介质和流体下,瓦斯压力和三轴应力状态成为煤体瓦斯渗透规律的主要影响因素。不同围压、轴压条件下,瓦斯渗透速度会随瓦斯压力的增大而增大,但其渗透速度的增大速率最终会趋于恒定。相同围压下,非达西渗流因子β随轴压的增大而增大,且β越大,压力梯度与渗流速度之间的非线性关系越明显,而非达西渗透系数K值会有减小的趋势。

动水注浆沉积压力特征与注浆效果试验研究21-24

摘要：注浆是解决矿井水害的一种有效方法。为了更好地研究动水注浆过程中浆液沉积压力特征与堵水效果,基于自主设计的流体力学综合试验平台,开展了煤岩体裂隙动水注浆试验研究,分析了不同水灰比和注浆压力条件下浆液在煤岩体裂隙中的沉积压力特征,提出一种裂隙动水注浆效果的评价方法。研究结果表明：浆液的沉积压力曲线可分为3类,当曲线呈平塬型分布时,注浆堵水效果最佳;呈山尖型分布时,堵水效果次之;呈台阶型分布时,堵水效果较差。

不同粒径下煤样瓦斯吸附热力学特性影响实验研究25-30

摘要：为揭示不同粒径下煤样的瓦斯吸附热力学特性,选择典型矿井煤样进行不同粒径、温度条件下的瓦斯等温吸附实验,利用Clausius-Clapeyron方程计算出各煤样等量吸附热;根据Langmuir方程建立了含标准平衡压力常数的瓦斯吸附自由能方程,得到其吸附自由能;通过Gibb-Helmholtz方程获得各煤样的吸附熵。研究结果表明：不同粒径、温度影响因素下的煤体瓦斯吸附过程依旧可用Langmuir方程表征;不同粒径煤样瓦斯等量吸附热、吸附自由能和吸附熵均小于0,变化范围分别为-14.19--22.27 k J/mol、-4.83--6.72 k J/mol和-28.20--51.32 J/（mol·K）;随着粒径增大,煤样瓦斯等量吸附热、吸附自由能、吸附熵均增大;随着温度升高,煤样瓦斯吸附自由能、吸附熵逐渐降低。实验结果表明,煤体瓦斯吸附过程是一种放热、自发、熵减小的物理吸附过程。

大断面巷道软弱厚煤层顶板稳定性控制与对策研究31-35

摘要：以王家岭煤矿20322胶带巷受小断层构造影响发生冒顶事故为工程背景,现场调研了冒顶区垮落前顶板变形破坏特征,以及顶板垮落后垮落带高度特征,在此基础上应用RFPA数值模拟软件分析了不同岩性顶板的离层情况。分析结果表明：随着顶板强度和刚度增大,顶板稳定性显著增强。提出利用高预应力多锚索桁架系统控制顶板结构稳定性技术,并从力学角度分析了其控制效果与合理的支护参数。现场实施“多锚索—钢筋组合圈梁”对称支护方案后,选取顶板较为破碎的6个地点进行矿压观测,结果表明顶板控制效果良好。

矿业安全与环保杂志应用技术

基于GIS煤矿采煤塌陷预测分析系统设计与实现36-40

摘要：为高效准确地预测煤矿采煤塌陷范围与程度,分析塌陷对地表和建筑物的损坏程度,提出了煤矿区采煤塌陷预测分析系统的设计原则,分析了系统信息流程,设计出系统空间数据库及主要功能模块,设计并实现了基于砌体梁结构的塌陷预测模型、基于松散层与基岩耦合的概率积分法塌陷预测模型等关键技术,采用组件式GIS开发了煤矿采煤塌陷预测分析系统,较好地实现了图件管理、信息提取、塌陷预测模型计算和塌陷损坏程度分析等功能。

煤矿地面水力压裂增透技术研究及应用41-44

摘要：为了提高煤层的透气性、强化井下瓦斯抽采,采用地面大排量压裂、井下抽采的井上下联合工艺。通过分析地层应力的分布特点和水压破裂规律,给出水压裂缝的两种典型形态,计算裂纹在平面应力状态下的位移场,得到了基于水力压裂变缝高椭圆压裂形态的压裂半径理论计算公式,为地面压裂设计提供依据。提出了煤矿地面压裂井下抽采的压裂工艺系统,给出了压裂位置的布置原则。在寺河矿进行地面压裂试验,压裂增透后瓦斯抽采量较原始孔提高了3.65倍,压裂孔抽采瓦斯累计量为218.66万m3,压裂半径120 m,达到了较好的压裂增透效果。

矿业安全与环保杂志技术经验

突出煤层首采工作面区域防突措施优化研究45-48

摘要：针对玉溪煤矿现有区域防突措施存在的工程量大、工期长、经济成本高等问题,采用模糊评价法,分别从工程量、建设工期、安全可靠性、技术可行性、经济合理性等5个指标对4种区域防突措施进行考察,优选出最佳的区域防突措施。结果表明：井下穿层钻孔结合顺层钻孔（单侧底板抽采巷）为最佳区域防突措施,量化得分为0.3,大于其他3种区域防突措施量化结果。为了保障该区域防突措施的应用效果,根据现场条件采取了相应的区域防突措施保障技术。

水力冲孔钻孔有效抽采半径的测试研究49-53

摘要：为了研究水力冲孔钻孔有效抽采半径与冲煤量、抽采期的关系,采用煤层瓦斯含量法进行现场试验研究,采用冲煤量统计、瓦斯抽采数据采集等手段进行分析考察,最终获得中马村矿不同冲煤量和不同抽采期的水力冲孔钻孔有效抽采半径。研究结果表明,水力冲孔钻孔有效抽采半径随冲煤量及抽采时间的增加而增大,但增长速度逐渐衰减,根据其增长规律,获得中马村矿最佳水力冲煤量为1.0~2.0 t/m、最佳抽采期为90 d,相应的有效抽采半径为3.50~3.73 m,并通过卸压范围考察获得水力冲孔充分卸压范围为1.5 m,佐证了水力冲孔有效抽采半径考察结果的合理性。该研究方法具有较强的适用性,可为不同地质条件的矿井提供技术支持。

豫西三软煤层瓦斯预抽效果检验指标临界值研究54-58

摘要：为了确定豫西三软不稳定突出煤层瓦斯区域预抽效果检验指标（p、W）的临界值,通过建立实验室实验系统,构建钻屑瓦斯解吸指标Δh2与瓦斯压力p的对应关系,并基于此对应关系及豫西煤层瓦斯突出及瓦斯动力现象显现区域瓦斯压力p及瓦斯含量W的实测结果,综合确定出煤层瓦斯区域预抽效果检验指标p、W的临界值分别为0.4 MPa、5.0 m3/t,并经过了实际采掘验证。这一临界值与现有的一些规定不尽相同,其研究方法及结果可供具有同类煤层的煤矿借鉴。

矿井角联通风卸压式均压通风防灭火技术59-61

摘要：针对芦子沟煤矿开采的5401工作面出现长时间停产,且地表向工作面漏风严重,其上覆采空区遗煤出现自然发火迹象,根据矿井角联通风理论,结合均压通风防灭火技术建立卸压式均压防灭火系统。采取卸压式均压防灭火措施后,工作面CO体积分数由300×10-6降至0,上部钻孔内CO体积分数由5 000×10-6逐渐减小至0,防灭火效果明显,解决了这种短期内迫切需要克服的采空区遗煤自然发火的难题。

瑞安煤矿双巷束管监测技术优化及采空区“三带”划分62-65

摘要：鉴于不完善的束管监测技术可能影响监测结果,导致数据监测不准确,影响工作面采空区“三带”划分的准确性,以瑞安煤矿014N-11综放工作面为研究对象,应用双巷束管监测技术来监测气体浓度,利用ORIGIN软件对监测数据进行处理,得到各测点O2浓度的变化规律和采空区“三带”划分范围。结果表明：改进的双巷束管监测技术切实可行,提升了有效监测时间和数据准确率;推算出014N-11综放工作面氧化自燃带的最大宽度为37.7 m,工作面最小极限推进速度为3.25 m/d。

非均匀应力场中巷道围岩变形控制研究66-69

摘要：根据岩石的力学特征及峰值应力前后的力学性能,结合岩体损伤特性,得到三维连续损伤演化方程。利用Mohr-Coulomb强度准则和连续损伤力学方法,考虑巷道开挖过程中的空间效应,分析并推导出巷道围岩处于非均匀应力场中损伤应力场的分布,以及围岩—支护达到平衡时的相互作用力解析解。通过现场支护设计和监测,验证了计算分析的有效性,在实际工程计算中有一定的应用前景。

基于三冲量PID控制的煤矿废水慢速脱碳改造70-73

摘要：为了保持煤矿井下疏干水处理过程中慢速脱碳的净化效果,稳定废水处理中间池的pH值,通过分析与探索中间池水位的影响因子,提出一种基于进料、出水、流量扰动的三冲量控制方法,另外还建立了中间池水位的系统模型以及Simulink中的三冲量仿真模型。仿真结果表明：基于三冲量PID的控制方法可以在10 s内完成扰动消除,较单冲量而言时间减少了290 s左右,水量扰动仅为几十毫升,较大程度上稳定了中间池的pH值。

矿业安全与环保杂志综述与问题探讨

煤矿井下瓦斯抽采钻孔封堵技术的研究现状及发展方向74-78

摘要：提高煤矿井下瓦斯抽采钻孔封堵质量对于保障抽采瓦斯浓度,推动煤层气开发利用产业的健康快速发展具有重要的现实意义。对煤矿井下瓦斯抽采钻孔漏风致因进行分析,并定义了4种漏风形式。阐述了注水泥浆液、囊袋或注聚氨酯、PD材料、柔性膏体,以及新型改性水泥封孔等工艺的技术特点,并就各自的适用条件进行了分析。进一步指出煤矿井下瓦斯抽采钻孔封堵技术所面临的难题与挑战,展望了未来的发展方向。

煤层气地面开发及利用趋势探讨79-82

摘要：介绍了国内外煤层气资源开发利用现状,分析认为“十三五”阶段我国煤层气开发的重点是地面煤层气开发。基于我国煤层地质条件及煤矿开采需求,介绍了地面煤层气开发中的压裂增透技术及煤矿区煤层气地面井抽采技术,分析了煤层气地面开发面临的政策和经济性问题,并提出相应建议。简述了地面煤层气利用方式,指出地面煤层气利用项目需要根据集输条件、气源规模和气源组成,选择恰当的利用途径。通过对地面煤层气开发利用情况分析,指出地面煤层气开发利用对提高煤层气利用效率具有积极意义,是未来煤层气开发利用的发展方向。