大直径地面钻井采空区采动区瓦斯抽采理论与技术
摘要：地面钻井抽采采空采动区瓦斯技术在世界范围内的应用越来越广泛，然而仍存在着瓦斯流量和浓度偏低以及钻井稳定性差的问题。基于淮南矿业集团和澳大利亚的应用实践，开展了大直径地面钻井提高瓦斯抽采效果的理论与技术研究。通过对围岩采动影响和瓦斯抽采效果的数值模拟，参考瓦斯高效抽采范围的高位环形体理念，进行了抽采管径分别为244．5mm和177．8mm的大直径地面钻井设计和抽采瓦斯试验。试验结果表明：大直径地面钻井在抽采效果、控制工作面瓦斯涌出以及钻井稳定性上均明显优于普通钻井，瓦斯抽采总量可达316．7万m3，瓦斯纯量达170万m3，服务时间达106d，能够有效地控制工作面回风瓦斯浓度；地面钻井布置于回风巷一侧在抽采效果上优于进风巷一侧，前者瓦斯抽采量和浓度分别高于后者33．7％和75．3％。不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验研究
摘要：使用自主研发的煤与瓦斯突出模拟试验装置开展了不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验，以分析石门揭煤时含瓦斯煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出发生发展的影响。分析结果表明：突出口径越大，煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出，所以，石门揭煤时煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出有着一定的控制作用，合理设计揭煤工艺控制煤层新暴露面面积可有效防治煤与瓦斯突出；突出口径影响破断煤体中瓦斯的放散，使得煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同；突出口径越小，煤与瓦斯突出持续时间越长，瓦斯压力降低越慢，瓦斯对煤体的粉碎性越不明显，突出强度也越小，也因此改变了突出时温度变化量，结果在某种程度上说明了突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和抛出特性。构造煤瓦斯解吸初期特征实验研究
摘要：利用自制的煤样瓦斯解吸试验装置，在恒温30℃、不同压力、不同粒度条件下，研究平顶山和鹤壁的原生结构煤和构造煤的瓦斯解吸初期速度和解吸量，分析构造煤瓦斯解吸初期的影响因素，建立构造煤瓦斯初期解吸数学模型。实验结果表明：与原生结构煤相比，构造煤瓦斯解吸初期速度更大，其初始解吸速度为1．23—4．20mL／（g·min），是相同实验条件下原生结构煤的1．36—2．84倍，尤其在前1min内差别较大；构造煤瓦斯解吸量是一条单调递增的幂函数曲线，0～10min的瓦斯解吸规律具有分段性，可分为快速解吸段、缓慢解吸段和平稳解吸段，构造煤前10min瓦斯解吸量可达1h内解吸总量的60％。分析认为构造煤中大孔和过渡孔的发育程度决定了构造煤瓦斯初期特征；构造煤瓦斯解吸初速度随粒度的减小而增加，但是在极限粒度以下煤粒度对瓦斯初期解吸速度影响较小；瓦斯解吸初速度与吸附平衡压力呈幂指数关系；构造煤瓦斯解吸初期曲线符合文特式。煤层底板突水评价的新型实用方法V：基于GIS的ANN型、证据权型、Logistic回归型脆弱性指数法的比较
摘要：为解决煤层底板突水预测预报评价难题，在煤层底板突水主控指标体系和脆弱性指数法提出的基础上，以峰峰九龙矿煤层底板突水为研究对象，分别应用新提出的基于GIS的ANN型、证据权型、Logistic回归型脆弱性指数法对该矿煤层底板突水进行了预测评价，并分别生成煤层底板突水脆弱性分区图，并对3种预测评价结果进行了详细对比和拟合分析，总结提出了3种预测评价方法的适用条件和他们各自的特点及优劣。《煤炭学报》荣获“2012中国最具国际影响力学术期刊”称号
摘要：2012年12月26日，2012年《中国学术期刊影响因子年报＆国际引证报告》暨“中国最具国际影响力学术期刊”会在国家会议中心举行。《煤炭学报》影响因子继续位居矿山工程技术类首位，并荣获“2012中国最具国际影响力学术期刊”称号，这也是矿业工程技术类唯一入选的期刊。工作面采煤期间PM2．5粉尘的分布规律
摘要：为掌握煤矿工作面PM2．5粉尘的浓度分布规律，利用粉尘浓度测量仪在山西晋城某煤矿91324综采工作面采煤期间对进风巷、辅助回风巷、主回风巷3条巷道和工作面的全尘、PM10粉尘及PM2．5粉尘浓度进行测试，分析PM2．5粉尘及PMIO粉尘占全尘的比例。结果表明：工作面全尘浓度在采煤机下风侧5m处达到最高，PM10粉尘、PM2．5粉尘在工作面比例波动较大；在辅助回风巷中全尘、PMIO粉尘和PM2．5粉尘浓度逐渐增加，至330m处达到极大值，随后缓慢下降，在主回风巷中由于采取了降尘措施，这3种粉尘在较低浓度范围内呈波动变化；在主回风巷中，PM2．5粉尘的质量浓度最大值为56．087mg／m3，在辅助回风巷内最大值为180．390mg／m3，超过了地面环境标准的限值。煤的绝热氧化阶段特征及自燃临界点预测模型
摘要：为建立煤的绝热氧化阶段特征和自燃临界点的预测模型，基于绝热氧化实验、元素分析实验以及工业分析实验，首先得到了8个煤样的绝热氧化实验数据，据此计算出煤的绝热氧化阶段升温速率；然后运用热动力参数计算方法，定义并获取了各煤样的自燃临界点Tr0.05和TAmax；最后应用Levenberg-Marquardt法计算拟合得出了煤元素含量、挥发分与绝热氧化阶段升温速率、％。，的关系。结果表明：N，S元素含量与Tr0.05呈正相关，O，C，H元素含量与％∞呈负相关，而各元素与阶段升温速率关系恰好相反；上述规律也表明％呱越低，阶段升温速率越快，则煤越易自燃；煤的挥发分越大，煤的Tr0.05越低，煤越易自燃。采场围岩应力壳力学特征的岩性效应
摘要：应用计算机数值模拟结合现场实测，对软岩、中硬岩和硬岩采场围岩应力壳力学特征的岩性效应进行了分析和研究。研究表明：岩性变化对应力壳力学特征有显著影响，随岩性增强，应力壳高度降低，且由拱形壳向扁平壳转变；壳体内最大应力峰值和高应力集中范围逐渐增大并向工作面上隅角近场围岩和煤柱逼近，冲击性失稳的动力灾害危险性增大。岩性不同，工作面围岩的主要承载力系亦不同，软岩工作面最主要承载力系是围岩应力壳；中硬岩工作面，上覆岩层荷载由围岩应力壳和基本顶承载岩层共同承担；硬岩工作面，围岩应力壳与基本顶承载岩层重合在一起。随岩性增强，工作面围岩破坏场、位移场的分布范围和强度均减小。因此，根据工作面围岩固有的力学属性采取相应的措施，通过改善采场围岩应力分布，对缓和矿压显现实现安全开采有积极作用。煤层围岩破裂过程中的自然电位响应
摘要：煤层开采过程中，围岩破裂伴有电子逃逸现象，引起自然电场的变化。通过建立数值模型与设计岩层开采模拟实验，发现岩层裂隙发育部位自然电位降低，且裂隙发育越完全电位越低；岩层压缩区自然电位升高。煤矿开采过程实际监测发现：在煤层顶板“三带”中，垮落带自然电位低，且变化比较稳定；断裂带自然电位表现较为不稳定，变化频繁；弯曲下沉带表现为高电位，且极为稳定．变化较小。浅埋深长壁工作面覆岩破断特征相似模拟
摘要：利用相似模拟实验方法，研究了浅埋深长壁工作面覆岩破断特征，掌握了浅埋煤层长壁开采覆岩破断过程中的关键特征点。并结合现场矿压实测，掌握了工作面来压与上覆岩层裂隙发展之间的规律。研究分析表明：浅埋深长壁工作面覆岩破断的关键特征点分别是直接顶破断、基本顶初次破断、基本顶周期性破断、裂隙带初次导通地表、裂隙带周期性导通地表。裂隙带导通地表（即基岩层周期性全部破断）与基本顶破断的周期性发生是浅埋深长壁开采条件下工作面顶板来压存在大小周期的主要原因。浅埋深长壁工作面开采过程中，基本顶的断裂极易引发裂隙带导通地表。因此，在工作面来压期间，要适当加快工作面推进速度，避免发生压架事故。大采深厚煤层底板采动破坏深度
摘要：针对我国承压水上开采底板突水灾害随开采深度不断增大而逐年增多的趋势，以某矿综放工作面的深部开采实际为背景，根据现场煤层底板钻孔内不同深度传感器应变测试值随工作面的变化规律，确定出煤层底板岩体破坏深度介于18～20m；以研究区实际地层资料为基础建立工程地质模型，通过反复试算、逐步修正模型边界条件，对煤层底板破坏特征进行分析，弥补了现场实测结果不能反映出煤层回采过程中底板应力场的不足；采用现场应变实测和数值模拟相互结合的方法，确定了大采深厚煤层底板破坏深度为20m，揭示了矿山压力在采动煤层底板中的传播规律。超千米深部全断面岩石掘进机卡机机理
摘要：为了解决超千米深井巷道建设面临的严峻挑战，拟将全断面岩石隧道掘进机（TBM）在解决关键岩石力学问题和机械制造问题的基础上加以改进引入到超千米深井巷道建设。然而深部高应力挤压变形将导致TBM的护盾极易被卡塞。揭示了TBM的卡机机理：当护盾周围围岩变形量超过开挖预留的变形量，围岩开始与护盾接触并挤压护盾，进而在TBM推进时围岩对护盾产生摩擦阻力，当TBM推力无法克服围岩对护盾产生的摩擦阻力时，便导致TBM护盾被卡。提出了相应的卡机状态判据。提出了判断护盾被卡状态的理论计算方法及过程：考虑工作面空间效应，基于Hoek-Brown准则研究了护盾周围围岩收敛变形沿巷道轴向的变化规律，计算出作用在护盾上的围岩压力，进而计算围岩对护盾的摩擦阻力，最后根据卡机状态判据判断护盾是否被卡。基于Hoek-Brown准则的深部煤层钻井坍塌压力弹塑性分析
摘要：利用三轴压缩实验确定了沁水盆地平定区块深部煤岩在高围压条件下的弹塑性特征。以Hoek—Brown准则为极限平衡条件，提出了基于工程允许塑性区半径的深部煤层井眼坍塌压力弹塑性计算方法，得到控制深部煤层井壁坍塌的主要参数：煤岩地质强度指标GSI值、非均匀地应力系数及工程允许塑性区半径。以平定区块PD-095井为例，分析了深部煤层坍塌压力弹塑性结果与弹性结果的差别，讨论了坍塌压力弹塑性结果随影响因素的变化规律。结果表明，当工程允许塑性区半径为井眼半径的1．5倍时，PD-095井坍塌压力弹塑性结果较Hoek—Brown准则、Mohr—Cou—lomb准则弹性结果分别降低6．52％，4．66％；随着工程允许塑性区半径的增大、地应力非均匀性的降低，井眼坍塌压力下降；坍塌压力与地质强度指标GSI值呈负乘幂函数关系。节理剪胀耦合的岩体渗透特性数值研究与经验公式
摘要：利用UDEC软件，建立岩石节理剪胀导致岩体渗透特性改变的离散元数值模型，探讨节理剪胀效应对岩体等效渗透系数的影响。数值研究表明，在节理法向闭合和节理剪胀两种机制的共同作用下，随偏应力系数的增加，岩体等效渗透系数遵循先减小后增加的变化规律。当偏应力系数较小时，节理法向闭合机制占主导因素，导致等效渗透系数随偏应力系数的增大而减小；当偏应力系数较大时，节理剪胀机制占主导因素，导致等效渗透系数呈数量级增加。在岩体等效渗透系数的流固耦合方程中必须体现节理剪胀因素。提出的裂隙岩体等效渗透系数经验公式考虑了节理法向闭合和节理剪胀对等效渗透系数的贡献，且物理意义明确；最后参考J．ZHANG的实验研究成果验证了经验公式的合理性。坑道出口现场爆破模型试验
摘要：针对某坑道出口爆破工程，研究决定采用“预裂爆破成型，平面药包分层剥离、定向抛掷”的爆破方案来解决坑道出口的可控爆破破碎和抛掷问题，采用“预留卸碴坑，抵抗层双向抛松，一次成型”的爆破方案来解决坑道出口两侧临空岩壁单向抛掷问题。为验证方案的可行性与时效性，根据工程环境地质条件及坑道几何参数，由爆破相似律确定试验爆破模型主要设计参数与试验爆破参数，进行现场爆破模型试验。试验结果得知爆后坑道出口全部贯通，洞口成型较好，岩石抛掷距离达到了设计要求。表明该爆破方案试验设计合理可行，爆破设计参数选择正确，得出了该爆破方案能实现坑道出口爆破的快速疏通，试验为坑道出口爆破提供了设计参数和理论依据。《煤炭学报》期刊引证指标再上新台阶，并再次荣获“中国百种杰出学术期刊”称号
摘要：2012年12月7日，中国科学技术信息研究所了中国科技论文统计结果（2012年版中国科技期刊引证报告（核心版）），《煤炭学报》各项评价指标又迈上了一个新台阶：总被引频次达到了3191次，影响因子达到了1．119，在矿山工程技术类期刊中均列第1位；综合评价总分为82分，在统计的1998种核心期刊中名列第34位（即《煤炭学报》在全国近5000种科技期刊中排名第34位），比2011年前进了8位。毕节地区晚二叠世煤中微量元素的分布赋存规律及控因分析
摘要：基于贵州毕节地区13份煤矿勘探报告中的灰分、硫分、煤灰化学成分以及煤中Ge，ca，u，Th，V，Cl，As，F，Pb，Cu，Zn等11种微量元素含量等数据，探讨了贵州毕节地区煤中微量元素的富集特征、赋存规律及其控制因素。引入“储量权重系数”方法计算了毕节地区煤中11种微量元素的“储量均值”。研究表明：毕节煤中Pb，cu，zn，u和V异常富集，Ga较为富集，F，Th略有富集，Ge，Cl含量较低，As含量高于中国煤，但明显低于美国煤。相关性分析显示F可能主要赋存于碳酸盐矿物中，Pb和cu可能以硫化物形式与铁硫化物共生，cu表现出一定的有机亲和性。cu，zn，V等元素的富集可能与陆源区富含上述元素的峨眉山玄武岩风化产物的供给有直接关系；微量元素的富集受沉积环境的控制，海水影响较弱时，陆表迁移性较强的元素如Ge，Ga，Th等易于在煤层中富集，海水影响较强环境下煤中V含量较高。此外，毕节地区煤中部分元素异常富集可能与构造活动和成煤后热液改造作用有关。新疆准噶尔盆地早-中侏罗世层序-古地理及聚煤特征
摘要：在对准噶尔盆地早-中侏罗世含煤岩系进行层序地层分析的基础上，对聚煤期古地理特征及其与聚煤作用的关系进行研究。结果表明：该盆地早-中侏罗世含煤岩系形成于河流-三角洲-湖泊沉积体系，共发育3个三级层序，分别对应于八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）及西山窑组（J2X）；准噶尔盆地从层序Ⅰ和层序Ⅲ，先后经历了沼泽化（层序Ⅰ）-湖化（层序Ⅱ）-沼泽化（层序Ⅲ）过程；在最大湖泛面附近的湖侵体系域末期和高位体系域早期，较快的可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡，从而有利于厚煤层的聚集；该期成煤环境多样，层序Ⅰ和层序Ⅲ的河流泛滥平原沼泽、三角洲平原沼泽及滨浅湖中均有厚煤层形成，但尤以三角洲平原沼泽成煤最优。
