煤与瓦斯共采中煤层增透率理论与模型研究
摘要：地下开采中瓦斯抽采的针对性与有效性是煤与瓦斯共采的关键问题,其核心是在理论和技术上对采动引起的裂隙网络所形成的增透性进行定义和分析。在综合考虑煤体在不同开采方式形成的支承压力、孔隙压力和瓦斯吸附膨胀耦合作用对损伤裂隙煤体体积改变的影响的基础上,定义了一个新力学量——增透率,来反映单位体积改变下煤体渗透率的变化,推导了4种增透率的理论表达式,并对工程实例进行数值分析,定量描述了开采过程中覆岩和煤层中增透率的分布和演化,结果表明增透率能够反映开采扰动对煤岩体裂隙网络渗透性的影响,为煤与瓦斯共采工程中的煤层增透效果评价提供定量指标和科学方法。特厚急倾斜煤层水平分层开采岩层及地表移动机理
摘要：以窑街矿区三矿地质条件为原型,采用相似材料模型试验方法,研究了特厚急倾斜煤层水平分层开采岩层移动机理和地表移动规律。结果表明,特厚急倾斜煤层水平分层开采时,浅部开采阶段岩层以应力拱结构控制岩层移动,深部开采阶段岩层以铰接岩梁结构控制岩层移动;根据覆岩破坏形式,将采动岩层移动分为松散岩块区和层状岩层区。揭示了特厚急倾斜煤层水平分层开采具有显著的重复开采和变方向传播的特征;随着工作面自上向下逐层布置回采,地表移动盆地具有向顶板侧扩展和下沉值不断累计的特点,最终形成一个整体的移动盆地。研究结果可为地表及岩层移动预测模型的建立提供依据,从而指导类似条件下煤炭资源的合理开发。机械井筒钻进技术发展及展望
摘要：首先对国外机械钻进技术现状做了回顾;其次,对冲积层特殊钻井法凿井技术在国内产生、发展进行了回顾,并将钻井技术发展划分为＂技术基础准备阶段＂、＂钻井工艺现场实验应用阶段＂、＂技术装备发展成熟阶段＂和＂技术、装备突破阶段＂等4个阶段,提出钻井法凿井向西部弱胶结软岩煤矿井筒、矿山小直径垂直通道、市政工程以及非煤矿山工程发展方向和需要解决的技术问题;再次,对于反井钻机技术发展、钻凿煤矿井筒技术及难点等做了分析,列举出反井钻井凿井需要解决的技术问题;最后,对竖井掘进机技术发展提出展望,对竖井掘进机凿井破岩、排渣、支护和辅助系统作用进行了论述。通过分析得出：根据不同地质条件、工程条件采用不同的机械化凿井方法,才能达到减少井筒内施工人员,提高安全和工作效率目的。行为安全“2-4”模型及其在煤矿安全管理中的应用
摘要：通过观察事故统计得知,几乎100%的生产安全事故是责任事故,且是由于事故单位的＂管理漏洞＂所引起。理论分析得知,应用古典、近代及已有的现代事故致因链不能够精确定位＂管理漏洞＂的具体位置和内容,事故预防困难。根据组织行为学原理,并研究国内外已有事故致因链发现并提出了行为安全＂2-4＂模型这个新型现代事故致因链。在该模型中,将事故的原因首先分解为组织行为、组织成员个人行为两个层面,然后再将组织行为继续细化分解为指导行为、运行行为,将个人行为细化分解为习惯性行为、一次性行为4个行为阶段,分别对应事故的根源、根本、间接、直接原因,具体内容分别是安全文化,安全管理体系,安全知识、意识和习惯,不安全动作和不安全状态。煤矿事故案例分析证实,应用该模型,且把＂安全管理＂表达为＂行为控制＂之后,可以将导致事故发生的关键原因＂管理漏洞＂、＂管理缺欠＂理解为＂行为控制缺欠＂,并可将其精确定位在＂2＂个层面、＂4＂个行为阶段的其中一个或几个上面,据此即可制定有效、明确的事故预防措施。综合信息
摘要：2013绿色开采理论与实践国际研讨会6th International Symposium on Green Mining2013-11-24—26澳大利亚·新南威尔士州·卧龙岗主办单位：中国矿业大学承办单位：University of Wallongang煤炭资源与安全开采国家重点实验室协办单位：中国矿业大学矿业工程学院中国矿业大学安全工程学院中澳联合矿业技术发展有限公司.煤矿巷道掘进爆破智能设计系统及应用
摘要：煤矿巷道掘进爆破设计涉及到工程地质、围岩稳定性、断面形状、瓦斯赋存、开采条件及岩石力学等诸多因素,是一项复杂的理论与技术问题。针对这一技术难点,将煤矿巷道爆破领域专家理论研究成果、实践经验等与最新发展的计算机人工智能相结合,进行煤矿巷道爆破智能设计系统研究。系统建立了内容丰富的典型爆破案例、爆破理论和规则、专家经验、行业规范知识库,基于规则与典型案例推理机制,运用产生式规则和最大匹配度的推理策略,实现了煤矿巷道爆破方案参数优化设计。基于CAD二次开发技术研究设计绘图子系统,实现了爆破工程图表自动绘制。应用该系统进行多个矿区实际煤矿巷道爆破方案设计,其结果与实际情况基本相符。液氮冻结管内沸腾段分布特征的试验研究
摘要：为获得液氮冻结管内沸腾段的分布特征,采用在供液管上开孔的冻结管结构,进行了现场冻结试验,通过布置在冻结管内的测温管,测试了液氮冻结过程中冻结管内的温度,获得了冻结管内沸腾段的分布特征,得出以下基本结论：采用供液管上开孔的冻结管结构,冻结管内出现液氮沸腾状态时,冻结管出口氮气温度较传统液氮冻结的出口温度低。随着液氮灌注量的增加,在供液管开孔段上部位置首先出现液氮沸腾段,并逐渐向下延伸,直至下部冻结管全部进入沸腾段,而上部未开孔的范围内较难获得液氮沸腾状态。由于不同位置液氮气化量的差异,造成液氮沸腾段内形成的冻结壁均匀性较差。研究结果表明,调节供液管上的开孔范围和液氮供应量,可以有效控制冻结管内沸腾段分布范围,提高液氮利用效率,发挥液氮快速冻结的优势。开滦矿区煤岩动力灾害的构造应力环境
摘要：运用空心包体地应力测量方法进行了开滦矿区地应力测试,系统分析了开滦矿区地应力场的类型、作用特征及其与区域构造的关系,在此基础上分析了开滦矿区煤与瓦斯突出、冲击地压和底板突水等煤岩动力灾害与矿区地应力场之间的内在关系。研究表明开滦矿区地应力场属于大地动力场,地应力以水平构造应力为主导,且属于高应力区。矿区地应力场的量值和方位受开平向斜的控制,开平向斜轴部区域应力值最高,随着远离轴部,应力值逐渐降低;最大主应力方位与开平向斜轴部走向近似垂直。构造应力场对开滦矿区煤体结构、瓦斯参数、煤体渗透特性等具有控制作用,开滦矿区煤与瓦斯突出和冲击地压发生在地应力值最高的开平向斜轴部区域,底板突水发生在地应力最低的开平向斜翼部区域。开滦矿区煤岩动力灾害具有统一的构造应力环境。冲击地压层次化监测及其预警方法的研究与应用
摘要：为能有效地预警冲击地压灾害,总结了冲击地压常用监测方法及其优缺点,指出了目前冲击地压监测所存在的问题,并以其发生机理为基础,建立了冲击地压层次化监测的应用模型,认为采用互补性较强的层次化监测模式,可综合彼此的特点,弥补各自的不足。结合大同忻州窑煤矿现场实例,认为微震监测技术可在矿井全局范围内实时监测冲击危险区域以及掌握其动态发展情况;通过电磁辐射监测的配合,能动态了解采掘空间近场围岩应力的变化情况,从而确定更小的局部危险区,加上钻屑法的具体地点检测可进一步判定冲击危险程度。并较为全面、深入地研究了微震、电磁辐射及钻屑量预警冲击地压的分析方法。实践证明：具有互补性较强的层次化监测技术能够在空间内形成＂全局—区域—局部＂的全方位监测,在时间上可达到＂实时—连续—动态＂的监测目的,能有效预警冲击地压灾害。高预应力锚杆支护对煤与瓦斯突出控制作用研究
摘要：采用FLAC3D和COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟软件分别对不同支护条件下高瓦斯煤层掘进巷道周围煤岩体应力场、能量场分布特征和煤层瓦斯流动规律进行研究。研究结果表明：锚杆预应力在巷道断面上形成整体压应力结构,在掘进推进前方,后方支护区域的锚杆预应力形成连续分布的压应力带,使预应力扩散到空顶区。预应力越大扩散范围也越广,对抑制空顶区煤岩破碎、变形有重要作用;高预应力锚杆支护能减少煤岩体内能量集中,但不会产生瓦斯积聚;高预应力锚杆支护能在一定程度上降低煤与瓦斯突出的危险。煤与瓦斯突出地质控制机理探讨
摘要：在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布,控制着煤与瓦斯突出;煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时,卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏,煤层透气性高倍增加,同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸,靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体,类似点爆炸药包,造成煤层严重崩塌破坏,发生煤与瓦斯突出。以郑煤集团大平煤矿＂10.20＂特大型煤与瓦斯突出为基础,进行地质控制煤与瓦斯突出实例分析,结合新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示了瓦斯突出煤体发育和分布规律。基于改进BP神经网络的煤体瓦斯渗透率预测模型
摘要：分析总结了煤体渗透率的3个主要影响因素——有效应力、温度和瓦斯压力,并结合煤体的力学特性建立了一个预测煤层瓦斯渗透率的BP神经网络模型。根据不同有效应力、不同温度和不同瓦斯压力条件下大量具有代表性的煤样渗透率数据来建立学习样本,并对该模型的精度进行了检验。该BP神经网络经过11 986次学习后精度满足要求,训练后BP神经网络模型所得预测结果的最大绝对误差为0.049×10-15m2,最大相对误差为4.298%。根据所建立的BP神经网络模型得到的预测值与实测值吻合较好。煤层脉动水力压裂中脉动参量作用特性的实验研究
摘要：为了研究脉动参量对脉动水力压裂致裂效果的影响,制作了力学特征接近真实煤体的型煤试样,利用脉动水力压裂实验系统分别从不同压裂方式、不同脉动频率和不同参量组合3个方面进行了实验,实验结果表明：对于相似型煤试样,脉动压裂在较小压力下使试样破坏,其原因在于使试样产生疲劳破坏;脉动压裂时试样内部变化可分成脉动水充满原始裂隙、裂隙发育和扩展、裂隙贯通3个时期;相同压力下,脉动频率越低裂隙发育越充分,脉动频率选择24 Hz时煤层增透效果和脉动压裂效率均能得到保证;实施脉动水力压裂时应适当控制脉动压力,为脉动水在煤体内部的反复作用提供时间保证。结合脉动参量组合特点,提出了＂双频-双压＂压裂工艺。气液比对多组分瓦斯水合物含气量影响
摘要：利用可视化水合物实验设备,设定初始压力5 MPa、初始温度20℃,在0.1 mol/L四氢呋喃（THF）-0.2 mol/L十二烷基硫酸钠（SDS）复配溶液体系中进行多组分瓦斯水合物生成实验。根据气体状态方程（P-V-T）计算出4种气液比（40,60,80和100）反应体系中多组分瓦斯水合物含气量,从溶液的过饱和条件和水合物中晶体孔穴填充率的角度进行了机理分析。结果表明：对于同一种多组分瓦斯气体,反应体系气液比的增大,促进了瓦斯-溶液之间物质传递,加快了溶液的过饱和条件,提高了水合物中晶体孔穴填充率,致使水合物中含气量增大。煤系地层注入CO_2开采煤层气质交换的机理
摘要：论述了注CO2开采煤层气质交换机理和煤系地层封存CO2意义,建立了注CO2开采煤层气的物理数学模型。采用饱和食盐水集气方法测定了表征解吸阻力大小的综合参数——综合传质系数α随浓度、煤变质程度、放散时间的变化规律。试验结果表明：α随煤粒吸附基质浓度的增大而增大;变质程度相同时,CH4的α随时间的衰减较CO2的α随时间的衰减慢;基质浓度相同时,煤变质程度越高,α越小,且对不同变质程度的煤岩,CH4的α大于CO2的α,即不同变质程度的煤岩对CO2的吸附能力都大于CH4。说明注气增加储层压力促进气体解吸置换,各种煤岩对CH4的解吸量大于对CO2的解吸量这一现象与煤的变质程度无关。因此,在不同变质程度煤层,甚至煤系地层中,注气开采煤层气与储存CO2技术在理论上都是可行的。基于软间隔委员会投票主动学习的遥感影像分类
摘要：针对遥感影像数据具有大量未标记样本的特性,采用主动学习方法从未标记样本中,挑选出最有利于改善遥感影像分类性能的样本添加到已标记样本中进行学习,以有效避免过多的人工干预,减少标记样本数量。进一步,针对传统基于委员会投票主动学习难以处理噪声及线性不可分数据的问题,提出基于软间隔的委员会投票主动学习方法,对样本间隔添加考虑样本分布的松弛项,以弱化硬间隔对噪声数据分类的影响。遥感影像数据集上的仿真结果表明,所提算法能够使用较少的训练样本来获得较高的分类精度。煤矸石骨料混凝土的耐久性试验研究
摘要：为探讨煤矸石骨料混凝土的耐久性,对其两个指标——干燥收缩性能和抗冻性能进行试验研究,重点对煤矸石和普通碎石作为骨料分别制备混凝土试件进行对比分析。干燥收缩性能实验表明：不同水灰比的情况下,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩率、质量减少率都比普通碎石混凝土大,这主要由煤矸石骨料的吸水率较大所造成的;无论水灰比多大,两种骨料混凝土的早期干燥收缩率都较大,50 d时的干燥收缩率占整个龄期的85%左右,超过120 d后逐渐趋于稳定。抗冻性能实验表明：在常用水灰比情况下,煤矸石骨料混凝土的抗冻性能指标能够满足要求;在不同水灰比的情况下,煤矸石骨料混凝土的耐久性指数比普通碎石混凝土低,质量损失率增大,这主要由煤矸石骨料中的孔隙水产生较大的冻胀应力所造成的。试验结果表明,采用煤矸石骨料制备混凝土是可行的,其干燥收缩性能和抗冻性能能够满足规范要求。横波偏振方法在煤样超声测量实验中的应用
摘要：煤样裂隙、层理发育,煤样横波超声测量一直存在着透射波形混杂、难以准确拾取透射横波初至与波形的问题,从而极大地影响了煤样超声实验中速度与品质因子的测量精度。笔者提出一种利用偏振特性拾取横波初至的方法,并通过宽带滤波提取横波波形,提高了横波波速与品质因子测量的精度。实际煤样的超声测量结果表明：与传统经验测量方法相比,横波速度和品质因子的精度都有了显著的提高,为复杂岩样的超声测量数据分析提供了一种有效的方法。
