矿业安全与环保杂志

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矿业安全与环保杂志 北大期刊 统计源期刊

Mining Safety & Environmental Protection

  • 50-1062/TD 国内刊号
  • 1008-4495 国际刊号
  • 1.26 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
矿业安全与环保是中煤科工集团重庆研究院有限公司;国家煤矿安全技术工程研究中心主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1972年创刊,目前已被国家图书馆馆藏、上海图书馆馆藏等知名数据库收录,是中国煤炭科工集团有限公司主管的国家重点学术期刊之一。矿业安全与环保在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:试验研究、技术经验、应用技术、安全管理、问题探讨与综述、问题探讨、其他、特约专栏

矿业安全与环保 2018年第05期杂志 文档列表

矿业安全与环保杂志试验研究
顺层长钻孔超高压水力割缝增透技术研究与应用1-5

摘要:为解决低渗透性中硬煤层顺层钻孔抽采半径影响范围较小、抽采效果较差等问题,研究了工作面顺层长钻孔超高压水力割缝技术。通过应力波效应研究了水射流破煤机理,分析了超高压水力割缝卸压增透原理,研制出工作压力达100MPa的超高压水力割缝成套装置,实现了超高压状态下不退出钻杆的钻割一体化工艺和远程操作功能,考察了超高压水力割缝参数,形成了顺层钻孔超高压水力割缝工艺技术。现场试验得出:割缝钻孔平均单刀出煤量为0.32t,等效割缝半径达1.51~2.08m;割缝后钻孔瓦斯抽采浓度同比提高了1.44倍,瓦斯抽采纯流量提高了3倍,有效抽采半径为对比普通钻孔的3.6倍,钻孔施工时间缩短约30%,抽采达标时间缩短40%左右。应用表明,采用超高压水力割缝增透技术后,煤层的透气性明显改善,达到了快速卸压增透的目的。

高瓦斯煤层注液态CO2压裂增透技术试验研究6-11

摘要:基于液态CO2的低温冻结及相变增压特性能够有效致裂煤体,可以达到煤层增透的目的。在淮南矿区张集北矿17246工作面开展了煤层注液态CO2压裂增透技术工业性试验,沿工作面走向布置2个压裂钻孔、12个抽采钻孔,分2个阶段进行压裂试验,压注液态CO2共计4.0t。对Y1、Y2压裂钻孔的压力、流量及泵压进行在线监测,实测压裂后连续26d瓦斯抽采效果。研究结果表明:试验过程中压裂液流量随压力升高呈现波动特性,试验工艺系统稳定;抽采支管的瓦斯纯流量是压裂前的2.1~3.2倍,瓦斯浓度是压裂前的1.6~3.1倍,累计26d的瓦斯抽采总量为32288.57m3,与普通密置钻孔抽采瓦斯技术相比,经液态CO2压裂后煤层瓦斯抽采效率明显提高。

二场叠加原理的采空区自然发火危险区判定研究12-15

摘要:为有效解决综放工作面采空区自然发火的问题,采用CFD技术对采空区流场进行数值计算,以氧气体积分数及速度的叠加场作为采空区自然发火危险区域划分标准,分析了自然发火危险区与工作面供风量的关系,以及注氮和瓦斯抽采对自然发火危险区的影响。研究结果显示,随着工作面供风量增大,氧化带的形态并未发生改变,只是整体后移,但呈“L”形的自然发火危险区域面积增大,加大了发火危险;注氮后,自然发火危险区主要集中在靠近工作面运输巷位置,为一狭长区域;瓦斯抽采对自然发火危险区影响较大,随着抽采量增加,自然发火危险区域面积明显增大。

基于热重红外联用的煤二次氧化自燃特性研究16-21

摘要:为探究煤二次氧化的自燃特性,采用热重、红外光谱联用的实验方法,对原煤样及预氧化煤样进行对比研究,结果表明:原煤样及预氧化煤样的总反应历程相似;随着煤的预氧化程度的加深,煤样燃点之前的特征温度先降低后增高,燃点之后的特征温度变化则不明显;随着煤的预氧化程度的加深,煤样燃点之前的逸出气体量先增加后减少,燃点之后则基本不变;预氧化煤样的活化能比原煤样有所下降,且随着预氧化程度的加深煤样的活化能先降低后增高,其中预氧化至160℃时煤样活化能达到最低。因此,预氧化煤样的氧化性要强于原煤样,更容易发生自燃。

近水平层滑构造高侧压系数对防突卸压角的影响研究22-26

摘要:为确定近水平层滑构造高侧压系数对上保护层开采保护范围的影响,以韩城矿区下峪口煤矿为工程背景,分析了不同侧压系数对被保护层垂直应力演化、弹性能分布的影响,理论分析得出保护层开采后在煤层走向上产生高地应力梯度,进而减小防突卸压保护角;采用数值模拟方法得出保护层开采条件下煤层走向防突卸压角随侧压系数增大而减小,工作面倾斜上、下方的防突卸压角基本不受侧压系数影响的规律。该研究可为矿井被保护层工作面布置及瓦斯治理提供符合矿井实际的科学依据,并对相似矿井保护层开采范围的确定具有借鉴意义。

深部采煤工作面支承应力分布规律的采厚效应研究27-31

摘要:采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的方法,对高家堡煤矿41103工作面深井煤层开采厚度变化过程中支承应力的分布规律进行了研究,结果表明:煤层由厚变薄条件下煤体的超前支承应力峰值位于工作面前方13m左右,受采掘活动影响的超前距离为58m;采厚变化区域应力变化速率加快,超前支承应力峰值增大,由38.7MPa增加到46.2MPa;工作面侧向支承应力峰值位于工作面前方12m处的巷帮深部5~11m内,应力集中系数达到2.4,需在超前支护的基础上在工作面前方12m区域内加强支护。

自燃煤矸石山内部温度拟合与可视化研究32-36

摘要:分析了煤矸石山的自燃机理,采用土壤温度传感器测量煤矸石山内部不同深度的温度,结合传统测量手段定位温度采样点。通过MATLAB软件对每一层煤矸石温度进行插值分析,有效分析煤矸石山深部温度的分布特征,建立了竖直方向一元三次函数拟合模型,揭示出煤矸石山深部温度的变化趋势。通过相关系数和测量误差理论,确立了煤矸石山深部温度拟合最优模型,实现了自燃煤矸石山的火源定位及温度分布可视化,可为自燃煤矸石山灾害预警及治理提供技术指导。

复采工作面横跨煤柱上覆岩层运移规律研究37-41

摘要:针对复采工作面横跨煤柱时极易出现煤壁片帮、顶板压力过大等问题,以白沟煤业首个复采工作面为研究背景,采用相似模拟与数值模拟相结合的方法,研究复采工作面横跨煤柱“前—中—后”整个动态过程中顶板变形破坏情况及运动演化规律。研究结果表明:随着工作面的推进,煤柱左右侧最大垮落高度不断增加,煤柱稳定性由弱变强,煤柱上方由最初的“倒梯形冶结构最后变为“倒三角形"结构;顶板支撑结构演变形式为“煤柱"型寅“液压支架—残留煤柱"型寅“液压支架—旧采区煤矸"型。

表面活性剂OP-10在煤层注水中的应用研究42-46

摘要:针对煤层注纯水降尘效率低及复配表面活性剂复杂的问题,选取表面活性剂OP-10作为添加剂,进行煤层注水降尘研究。通过接触角、表面张力测定与傅里叶变换红外光谱等手段,研究不同浓度OP-10对不同变质程度的贫煤、焦煤和长焰煤的润湿特性的影响。研究结果表明:在相同浓度的OP-10作用下,煤样的接触角随其变质程度的增高而先增大后减小;在煤质相同的情况下,OP-10溶液浓度在一定范围内与接触角、表面张力呈负相关关系。在煤层注水应用中,添加体积分数为0.2%的OP-10后,总粉尘降尘率为34.4%~60.8%,平均降尘率为47.6%,降尘效率得到明显提高。

矿业安全与环保杂志开发设计
基于虚拟现实技术开发的矿山救援虚拟仿真演练系统47-50

摘要:为提高矿山救援队伍的救灾实战能力,提升日常训练效果,基于Unity3D虚拟现实开发平台,结合救援演练内容,设计出矿山救援虚拟仿真演练系统实现框架。采用高质量建模技术建立救援模型和场景,在数据库数据管理的基础上,利用基于时间尺度的知识推理方法,实现火灾、水灾、煤与瓦斯突出、煤尘爆炸和顶板灾害等5种灾害动态场景的模拟和控制,采用IK骨骼控制、有机状态机技术实现系统交互控制。最终形成了基于虚拟现实技术的矿山救援虚拟仿真演练系统,可为仿真演练技术在灾害救援领域的应用提供参考。

矿井安全监控平台中的无线传感器网络优化研究51-54

摘要:针对煤矿井下生产情况复杂、通信环境恶劣等情况,对传统的煤矿用无线传感器网络进行改进。重点对井下无线传感器网络的网络通信协议、路由协议,以及RSSI定位算法3个方面进行了优化设计,并通过仿真实验对改进的效果进行验证。结果表明,改进后的无线传感器网络能更好地节省网络节点的能量,提升井下节点的定位精度,具有较强的适用性。

矿业安全与环保杂志应用技术
基于有效度的模糊综合评判法在含水层富水性评价中的应用55-59

摘要:为了对目标含水层进行富水性评价、解决以往评价方法不能进行合理分区的问题,在充分利用矿井地质、水文地质资料的基础上,建立了以单位涌水量、渗透系数、含水层厚度、岩芯采取率、脆塑性岩厚度比等5个指标为主控因素的含水层富水性评价指标体系,应用基于最大隶属度原则的模糊综合评判法,对含水层进行富水性评价分区。引入有效度理论,检验最大隶属度原则评价结果的有效性,对不可信区域采用加权平均原则进行重新评价,最终确定全区富水性评价结果。结果表明,基于有效度的模糊综合评判法对含水层进行富水性评价是可行的,为含水层富水性评价提供了一种新的方法。

厚煤层双排顺层钻孔瓦斯抽采方法模拟及应用60-63

摘要:为提高三元煤业3#煤层井下瓦斯抽采效率,首先采用Fluent软件对单排钻孔模型正确性进行验证,然后针对8m厚煤层分别用单排、双排钻孔进行数值模拟,结果表明:单排钻孔的瓦斯抽采影响半径在2.5m左右,有效半径为1.7m,只能影响到钻孔周围的部分区域;采用双排钻孔后,瓦斯流场基本将8m厚的煤层全覆盖且钻孔周围的瓦斯压力比单排钻孔周围的瓦斯压力小得多。通过三元煤业3#煤层7.83m厚煤层双排钻孔的应用,实测瓦斯预抽率达到70%,抽采效果较好。双排钻孔可提高厚煤层瓦斯抽采率及覆盖率,可有效降低突出煤层的突出危险性,确保煤矿井下安全生产。

基于改进灰色可拓关联法的煤层顶板砂岩富水性评价64-68

摘要:针对煤层顶板砂岩局部富水性强并影响矿井作业环境与生产安全的问题,在修正分辨系数籽的基础上,改进了传统的灰色可拓关联法,选取含水层厚度、脆塑性厚度比、岩芯采取率和断层分维数4个指标作为评价因子,对孙疃矿区10煤层顶板富水性进行了分区评价。结果表明:采用方差法对关联度中分辨系数ρ进行改进,能够有效避免分辨系数ρ取值不同造成的干扰;基于可拓物元模型与改进的灰色关联度分析法,将研究区顶板砂岩富水性划分为弱、较弱、中等与强4个等级,其中弱、较弱富水性区比中等、强富水性区分布广且面积大,整体上南部比北部弱。分区结果与物探、抽水试验成果一致,说明采用本方法所建立的计算模型具有一定的实用性。

矿业安全与环保杂志技术经验
湿度对煤尘浓度测量精度的影响实验及其补偿措施69-73

摘要:为了探索环境湿度对煤尘浓度测量精度的影响,在分析激光散射法、β射线法和电荷感应法这3种主要测尘方法原理的基础上,在不同湿度条件下开展了煤尘浓度测量及其误差的实验分析,并指出了各自的补偿方法。煤尘浓度测量实验结果表明:当相对湿度为50%时,3种测尘方法的误差均小于7%;当相对湿度为60%~70%时,激光散射法的误差大于20%,β射线法和电荷感应法的最大误差都约为15%;当相对湿度大于70%时,3种测尘方法的误差都较大。通过对激光散射法和电荷感应法增加湿度检测系统,激光散射法根据湿度调整质量浓度转换系数,电荷感应法根据湿度调整算法的系数,β射线法则采用动态加热的补偿方法,以消除湿度的影响。

含顺倾煤层软岩边坡滑动区稳定性分析与工程治理实践74-77

摘要:针对顺倾煤层软岩边坡滑动现状,结合GPS监测数据,研究了其滑动机理与工程治理措施。结果表明,软岩边坡滑动机理为滑体前缘剪出,滑体后缘产生张拉裂隙,中部主滑段切断岩层沿弱层产生切层—顺层滑动。运用SLOPE/W软件及监测数据进行了滑动区边坡工程治理前、后的稳定性评价,评价结果表明:治理前其滑动区边坡稳定系数为0.976、0.996,监测位移逐渐增大,说明其处于不稳定状态;实施工程治理措施后,达到了安全储备系数1.2的要求,监测位移趋于近水平,说明工程治理措施选择方法恰当,可为其他顺倾煤层软岩边坡滑动变形及治理措施选择提供指导。

雅店煤矿4号煤层开采导水裂隙带高度研究78-82

摘要:为研究雅店煤矿4号煤层开采导水裂隙带发育高度,首先采用UDEC数值模拟方法分析了煤层开采后覆岩破坏规律、应力分布规律和导水裂隙带发育高度;其次采用理论计算方法和工程类比法确定4号煤层47个钻孔的导水裂隙带高度,并根据现场钻孔实测数据,对比得出导水裂隙带突破煤层上方洛河组含水层(K1l)的范围及深度;最后综合考虑数值模拟、理论计算、工程类比和现场实测结果,得出4号煤层导水裂隙带平均高度为205~214m,最大裂采比为20。研究结果表明:4号煤层开采覆岩导水裂隙带大部分已突破洛河组含水层底界,矿井正常生产时应采取有效措施确保安全开采。

深厚富水地层深基坑新型止水封底帷幕的设计与施工83-86

摘要:为减少地下水资源的过度开采、降低抽取地下水对周边环境的不利影响,提出在深厚富水地层的深基坑工程设置带有抗浮锚杆的全封闭止水帷幕技术方案;应用静力平衡和渗流稳定条件进行了封底止水帷幕的力学特性分析,提出该型深基坑封底结构实用设计方法,并结合其工程特性提出施工方法和施工控制参数。工程应用实践表明,提出的设计和施工方法可行。