综合机械化固体充填采煤技术研究进展
摘要：在简要综述充填采煤历程和发展现代化充填采煤技术的目标、要求和难点的基础上,系统介绍了综合机械化固体充填采煤技术的研究进展。重点论述了密实充填采煤的岩层移动控制理论,其理论上的突破是新技术发展的前提,主要包括：充填开采岩层移动控制的等价采高理论;充填开采岩层运动的连续介质力学模型;充填开采岩层移动的计算公式;固体充填的采场矿压与支架受力分析。进而系统介绍了综合机械化固体充填采煤的系统、装备及工艺,以及在密集建筑群下、孤岛村庄煤柱区域、临近松散含水层区域和大型河堤下进行大规模充填开采煤炭的工程实例。长壁矸石充填开采上覆岩层移动特征模拟实验
摘要：长壁矸石充填工作面采空区由于被充填材料占据,上覆岩层移动特征将不同于垮落法管理顶板,采用相似模拟和数值计算模拟工作面回采和矸石充填过程。通过改变支架初撑力和工作阻力、充填材料的夯实力,模拟不同充填率情况下上覆岩层应力变化和岩层移动特征,结合现场实测结果认识长壁矸石充填开采上覆岩层移动规律。研究发现：支架工作阻力对充填效果影响显著,充填支架高初撑力和工作阻力可以限定顶板的变形,保证足够的时间使更多的充填材料充进采空区,进而减小缓慢下沉带高度,控制地表变形。采空区内充填材料限制直接顶的变形、下沉以及冒落,直接顶以断裂和冒落为主,冒落后整齐地排列在采空区矸石上。基本顶以弯曲下沉形式随直接顶移动,上覆岩层冒落高度显著降低。薄煤层破碎顶板综采工作面“拖管”式充填试验研究
摘要：针对黄河北薄煤层、薄基岩、厚冲积层、顶板破碎、吨煤利润低、地表建筑物密集、全部跨落采煤地表下沉大等问题,在对综采架后自压式矸石充填、（似）膏体充填和（超）高水充填及高位离层注浆充填对比分析的基础上,提出了综采架后垮落带＂拖管＂充填的概念。结合赵官煤矿1703综采工作面开采技术条件,相似材料模拟试验和原生矸石、淋浆矸石压实度仿真试验,提出了＂冒落＂矸石压实分区和残余碎胀系数概念和＂拖管＂式充填时间-空间模型及工艺系统,并在该工作面试验成功。结果表明：薄煤层、破碎顶板、缓仰斜工作面,在不改造支架、不需堵漏的情况下进行垮落带＂拖管＂式充填是可行的;根据采-充量预计地表下沉系数为0.4,地表最大下沉量为50 cm。《煤炭学报》获2012年度中国科协精品科技期刊工程项目资助
摘要：2012年度中国科协精品科技期刊工程项目评审工作于近日结束。《煤炭学报》获得“期刊学术质量提升项目”资助，这是煤炭行业惟一入选该项目的期刊。煤炭地下气化过程中温度-应力耦合作用下燃空区覆岩裂隙演化规律
摘要：进行了高温下泥岩和砂岩的热物理性质实验和单轴压缩实验,获得了不同温度下岩石比热容、导热系数、弹性模量和单轴抗压强度等基本物理力学参数。基于热力学与弹性力学理论,建立了考虑岩石损伤演化的温度-应力耦合作用控制方程,并以某煤炭地下气化现场的工程地质条件为背景,对温度-应力耦合条件下燃空区覆岩温度场和裂隙场的演化规律进行了数值模拟研究。最后,采用现场钻孔观测试验法对燃空区覆岩断裂带发育高度进行了探测。现场探测结果与数值模拟结果基本吻合,证明了数值计算模型及预测结果的合理性。联合广义Hoek-Brown屈服准则的盐岩黏弹塑性损伤模型及工程应用
摘要：通过4种屈服准则对盐岩适用性的对比分析,表明广义Hoek-Brown准则能够准确预测盐岩从拉伸到压缩应力区的强度值,结合不同应力状态下的塑性流动法则建立完整的盐岩弹塑性模型。进一步考虑盐岩的黏性损伤,基于Lemaitre等效应变原理,引入损伤蠕变分量建立了一种能够反映盐岩初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变全过程的黏弹塑性损伤模型,并进行试验验证。利用FLAC3D的二次开发接口,实现了新模型的软件嵌入。对金坛盐岩储气库工程进行卸压模拟,分析储库围岩损伤和破坏演化规律,得到了储库初步最小运营内压为7 MPa。研究表明,新模型能够较好地匹配盐岩试验数据,描述盐岩黏弹塑性损伤行为,且数值稳定性良好。多尺度聚丙烯纤维混凝土抗裂性能的试验研究
摘要：选用4种尺寸的聚丙烯细纤维与2种尺寸的聚丙烯粗纤维,在相同拌合工艺、相同配合比条件下进行单掺及混掺混凝土的开裂性试验。试验表明：对聚丙烯纤维,同掺量时,长径比较小者,早期抗裂效果相对较优;细纤维在塑性态混凝土中的阻裂效应优于粗纤维;粗纤维在硬化阶段的抗裂效果优于细纤维。鉴于此结果,将聚丙烯粗细纤维进行混掺,使其在混凝土凝结硬化的不同时期能协同作用,不仅能够阻止混凝土的塑性开裂,而且可推迟硬化阶段裂缝的形成,从而有效控制混凝土裂缝,达到阶段抗裂、层次抗裂的目的。压力恢复曲线测定煤层瓦斯赋存参数的试验研究
摘要：借鉴油气井开发过程中压力恢复曲线的成熟理论和基本公式,结合煤矿煤层的赋存特点,构建了用于煤层瓦斯赋存参数测定的压力恢复曲线理论和方法,可实现快速测定煤层瓦斯压力、透气性系数等参数,以指导煤矿的瓦斯抽放、煤与瓦斯突出防治和煤层气的高效抽采。通过对胡底煤矿的煤层瓦斯参数的实测对比,证明采用压力恢复曲线方法是可行的。《煤炭学报》和《Journal of Coal Science ＆ Engineering （China）》被Elsevier公司的二次文献数据库Scopus收录
摘要：由《煤炭学报》编辑部出版的《煤炭学报》《Journal of Coal Science ＆ Engineering （China）》（《煤炭科学与工程学报》）被Elsevier公司的二次文献数据库Scopus收录。预置导向槽定向水力压穿增透技术及应用
摘要：针对低透煤层穿层钻孔抽采难题,提出预置导向槽定向水力压穿增透的新技术,利用导向槽和导向槽钻孔周围的控制钻孔的共同定向作用对导向槽钻孔进行定向水力压裂,导向槽钻孔与控制钻孔之间的煤体压穿形成贯穿裂隙并通过高压水携带出大量煤屑,有效地实现煤层卸压和增加煤层透气性。研究了定向水力压穿的定向机理,阐述了导向槽定向水力压穿增透技术及工艺。现场应用表明：应用预置导向槽定向水力压穿增透技术后瓦斯抽采有效影响范围扩大1倍,钻孔瓦斯抽采量增加3.87倍,减少了65%的钻孔工程量,瓦斯抽采效率显著提高。通风瓦斯蓄热式热氧化过程数值模拟
摘要：为模拟通风瓦斯蓄热氧化过程的工作特性,并在此基础上优化关键性参数,建立了包含周期性边界条件和甲烷单步氧化反应机理的单通道均相反应模型,模拟实验室尺度下的以蜂窝蓄热体作为换热介质的蓄热式热氧化过程。用计算流体力学方法计算获得通风瓦斯蓄热式热氧化过程中气体流量、甲烷浓度对装置工作特性的影响。计算结果表明,单侧0.3 m长度的蓄热体,30 s的切换周期,可以满足一定范围内的通风瓦斯氧化需求。模拟给出了稳定和非稳定状态下沿流向的温度分布,可以发现温度分布从启动状态的抛物型温度场,经过上百个切换周期过渡到稳定的梯形温度场,实现自维持运行。煤粉细化过程静电放电起爆机理
摘要：基于水的电离和粉体动力学理论,对煤粉细化过程中静电场和煤粉爆炸的条件进行理论建模和数值计算,分析爆炸的可能性。数值结果表明：带电煤粉浓度分布随时间发生变化;不同时刻节点间电压差大部分在200 V以下,但是在个别位置,相邻节点间电压差可达上千伏,甚至上万伏,这种较高的电压差可能达到击穿电压的临界值,导致电火花的产生。在煤粉细化过程中,煤粉的粒度大部分在30～75μm,煤粉质量浓度在0.5～2.4 kg/m3,某些时刻氧含量和有效点火能量分别大于15%和大于1 J,这些都在煤粉的爆炸范围之内。当这些因素同时满足煤粉爆炸的危险条件时,在煤粉细化过程中就可能产生爆炸。煤岩变形力学特性及其对渗透性的控制
摘要：通过煤岩力学试验研究了煤岩物理力学性质和煤岩全应力-应变过程中的渗透规律。研究结果表明：煤的力学强度相对煤层顶底板岩石具有低强度、低弹性模量和高泊松比特性,易于产生塑性变形;在全应力-应变过程中具有明显应变软化现象的煤样,在微裂隙闭合和弹性变形阶段,煤岩体积被压缩,煤岩渗透率随应力的增大而略有降低或渗透率变化不大;在煤岩的弹性极限后,随着应力的增加,煤岩进入裂纹扩展阶段,煤岩体积应变由压缩转为膨胀,煤岩渗透率先是缓慢增加然后随着裂隙的扩展而急剧增大;在煤岩峰值强度后的应变软化阶段煤岩渗透率达到极大值,然后均急剧降低,峰后煤岩的渗透率普遍大于峰前。在全应力-应变过程中应变软化现象不明显或者具有应变硬化现象的煤样,煤岩全应力-应变过程中最大渗透率主要发生峰值前的塑性变形阶段,在煤岩峰值强度后的应变硬化阶段,随着煤岩应力的增大,煤岩渗透率减小,峰后煤岩的渗透率普遍小于峰前。多因素叠加作用下煤储层渗透率的动态变化规律
摘要：分析了煤储层渗透率的主要影响因素,讨论了有关黏性渗流的基本理论问题。在不同轴压、围压和气体压力梯度下,对山西晋城矿区原状无烟煤煤样进行了三维应力场的CH4渗流实验,计算并分析了有效应力、煤基质收缩、气体滑脱效应等因素对渗透率的影响及其叠加作用的表现。认为吸附态的CH4分子组成了煤储层孔-裂隙气体渗流的边界层,滑脱效应存在于边界层以外,煤储层渗透率的动态变化是有效应力、煤基质收缩效应和滑脱效应叠加作用的结果,渗透率在压力梯度0～0.1 MPa阶段衰减最为显著,滑脱效应对渗透率的贡献远小于基质收缩效应,且随着压力梯度的增大而几乎可以忽略。煤层气井单层与合层排采异同点及主控因素
摘要：为了查明山西沁南地区煤层气井3号和15号煤层合层排采是否可行,根据煤层气垂直井产气特点,在系统分析煤层气垂直井合层排采的关键控制和影响因素基础上,得出产气液面高度、储层压力梯度、供液能力和渗透率的差异是影响两层煤合层排采的主控因素,并得出其合层排采的适合条件;根据沁南地区寺河矿区煤层气井勘探开发资料,从4个方面系统剖析了寺河矿区是否适合合层排采。研究结果表明：寺河矿区这些条件均满足,较适合合层排采。现场单层排采和两层煤合层排采的产气试验验证了理论分析的可靠性。微生物增产煤层气菌种的驯化
摘要：采用厌氧培养方法,从厌氧污泥样品中富集出了产甲烷菌群,仅以煤为碳源对其进行驯化,得到了可以利用煤产甲烷的厌氧菌群。研究了该菌种利用煤产气的规律及常规碳源对菌种产气的影响。结果揭示：驯化后菌种对煤的利用能力显著提高,适应期由15 d缩短到6 d;产气量也显著增加。菌种产气具有规律性,产气周期共28 d,可分为3个阶段：适应期、产气期和稳定期。100 mL底物质量浓度为20 g/L的培养液总产气量达到182 mL,气体中的甲烷浓度约为16%。单日产气量呈先增加后减少的趋势,其中15～17 d的产气量最大,达到20 mL/d。菌种可以利用乙酸钠和甲醇产气,乙酸钠对菌种利用煤产气的增加效果更显著。青海祁连山冻土区木里煤田天然气水合物气源分析
摘要：综合应用有机地球化学方法和有机岩石学方法,开展青海省祁连山冻土区木里煤田煤层瓦斯气样与天然气水合物实物样品气体实测数据的对比分析,揭示了二者的可比性和相似性。结合烃源岩评价和地质条件分析,探讨了木里煤田天然气水合物烃类气体来源,认为本区产出的天然气水合物属于偏煤型气的混合气成因,侏罗纪煤系煤层、炭质泥岩和油页岩是主要的烃源岩,石炭系暗色泥灰岩、下二叠统暗色灰岩、上三叠统暗色泥岩等为次要烃源岩。青藏高原多年冻土带找矿方向应集中于中等变质阶段（凝析气-湿气带）的煤系分布区,木里煤田西段、青海南部乌丽含煤带、西藏北部土门含煤带等地区是优选靶区。基于双D光纤传感器的煤粉细度检测研究
摘要：基于高浓度颗粒群后向散射接收光强度主要受颗粒分布、波长、折射率影响的理论基础,研究煤粉细度与后向散射光强度之间的函数关系,重点研究安装在圆形滚筒上的双D光纤传感器检测煤粉筛余质量的情况,从而获得不同颗粒群煤粉的后向散射光强度。分析经过一阶滤波算法处理的检测数据,结果表明：筛余质量大的煤粉颗粒群,后向散射光波动较大;筛余质量逐渐变小时,检测数据逐渐稳定,且检测值与煤粉颗粒群分布呈线性关系。
