试验研究

  • 坚硬顶板切顶卸压无煤柱开采技术研究

    蔡峰;

    为解决唐山沟煤矿留煤柱开采存在的巷道掘进率高、煤炭资源浪费严重、留设煤柱造成应力集中存在安全隐患等问题,采用数值模拟和现场试验的方法,对坚硬顶板条件下切顶卸压无煤柱开采技术的切顶高度、切顶角度、爆破钻孔间距等关键参数进行研究。数值模拟结果表明:采用双向聚能爆破技术可以起到顶板卸压作用,而且随着切顶高度的增加,其切顶卸压效果更为明显;切缝存在明显的角度效应,不但能够影响采空区顶板垮落,还能够影响应力增高区分布。现场爆破试验表明,当钻孔间距为600 mm时,爆破孔贯通效果最好,对围岩的破坏最小。采用切顶高度6 m、切顶角度15°、爆破钻孔间距600 mm的技术参数,在唐山沟煤矿8820工作面回风巷进行沿空留巷现场试验取得了良好效果。

    2017年05期 v.44;No.235 1-5+9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1944K]
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  • 不同围岩条件下U型钢支架关键加固位置的研究

    张宏学;王波;姚卫粉;王运臣;

    基于普氏压力拱理论和力法原理,提出巷道支护中U型钢支架的力学模型,研究了U型钢支架的承载特性和加固技术,分析了U型钢支架关键加固位置与岩石内摩擦角之间的关系。研究结果表明:U型钢支架横截面的弯矩主要与巷道围岩的垂直压力、水平压力、巷道断面尺寸、弹性模量、岩体重力密度、冒落拱底宽、岩石抗压强度和坚固性系数等因素有关;U型钢支架关键加固位置与岩石内摩擦角、冒落拱底宽有关;U型钢支架拱梁关键加固位置介于65°~71°之间,随着岩石内摩擦角的增大,拱梁关键加固位置距拱顶变远;U型钢支架腿柱关键加固位置在0~1.01 m内,腿柱关键加固位置随着岩石内摩擦角的增大而逐渐下移。

    2017年05期 v.44;No.235 6-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 227K]
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  • 基于FLUENT的井下选矸车间空气流场模拟研究

    马恒;赵洪泉;艾纯明;

    为了确保煤矿井下选矸车间通风可靠和安全运行,利用FLUENT软件对井下选矸车间的风流流场进行了数值模拟,为合理通风提供理论支持。结合常村煤矿井下选矸车间的具体布置,建立三维物理模型,模拟分析了不同风量情况下各地点的风速分布,确定出最低风量要求。通过风流流场分析,找出了相应的微风和涡流区域。根据最低风速要求,采取改变巷道局部设计、增加导风板措施杜绝该区域出现微风和涡流现象,以保障井下安全生产。

    2017年05期 v.44;No.235 10-13+17页 [查看摘要][在线阅读][下载 759K]
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  • 棋盘井矿综采工作面煤层注水工艺研究

    郭华;王海桥;周基;

    针对棋盘井矿综采工作面粉尘危害严重的情况,对该矿Ⅰ020902工作面进行了煤层注水试验,从煤的原有水分含量、孔隙率、自然吸水率、坚固性系数4个方面对该矿煤层是否适合注水进行了实验分析。为了取得更好的除尘效果,从钻孔参数、注水参数、封孔技术进行了优化对比。现场试验结果表明,在注水压力7 MPa、钻孔间距15 m、单孔注水量370 m~3、注水流量2.1 m~3/h、单孔注水时间8 d、同时注水钻孔数量3个,以及用水泥—水玻璃封孔、封孔深度8 m时,煤层注水除尘效果较好,工作面全尘降尘率能达到86.38%,呼吸性粉尘降尘率能达到75.94%。

    2017年05期 v.44;No.235 14-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 388K]
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  • 煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测

    刘涛;贾进章;

    运用爆炸相似理论,在无限空间中炸药爆炸冲击波的超压规律基础上,考虑瓦斯浓度、巷道截面积、冲击波传播距离、混合物体积等因素,建立了煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测模型。根据一定的实验数据,拟合出超压与瓦斯浓度、冲击波传播距离,以及与瓦斯—空气混合物体积之间的关系。通过实例对该模型进行验证,结果表明模型预测数据与实验数据比较吻合。

    2017年05期 v.44;No.235 18-20+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
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  • 沁中南正断层附近煤储层压力分布特征研究

    李志恒;倪小明;李忠诚;

    查明断层附近煤储层压力分布特征能为煤层气井位布置提供重要依据。以沁水盆地中部柿庄南区块典型正断层为研究对象,采用煤层气井排采动液面计算储层压力的方法,得出正断层附近煤储层压力分布特征。采用测井和实验室渗透率—排驱压力测试法,分析了断层附近围岩封盖性和煤层的煤体结构对储层压力变化的影响。研究结果表明:正断层附近700 m内,煤储层压力随与断层距离的增加呈指数型增加;超过700 m范围,储层压力受断层的影响较小。在断层影响范围内,距断层不同位置的煤体结构变化大是引起储层压力变化大的主控因素。该研究成果可为正断层附近煤层气井的布置提供参考。

    2017年05期 v.44;No.235 21-24+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 681K]
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  • 平顶山矿区煤储层特征研究

    张晋京;乔伟;陈玉涛;

    采用氮气吸附法对平煤集团6个典型矿区煤样的储层结构特征进行了分析,并利用Langmuir方程对瓦斯吸附数据进行拟合分析,研究了煤孔体积对瓦斯吸附参数的影响。实验结果表明:Langmuir方程能够较好地描述煤体吸附过程;不同煤样孔体积差异明显,孔径分布不均;煤中的微孔(孔径d<10 nm)最为发育,气体吸附也主要集中在微孔段;在瓦斯赋存控制机理方面,微孔主要控制Langmuir体积,影响瓦斯吸附量;而微孔和小孔同时控制Langmuir压力,影响低压段瓦斯吸附速率。

    2017年05期 v.44;No.235 25-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 503K]
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  • 细水雾在模拟巷道中的灭火特性实验研究

    石晶泰;任万兴;赵乾坤;

    通过建立模拟巷道灭火实验平台及细水雾发生装置,采用控制变量法,对细水雾在模拟巷道中的灭火特性进行了实验研究,并对其影响因素进行了分析。实验表明:细水雾能有效熄灭模拟巷道内部火灾,灭火迅速且效果明显。细水雾对CO等有毒有害气体的生成具有明显的抑制作用。细水雾粒径、模拟巷道通风风速、模拟巷道倾斜角度和通风方式对细水雾抑制、熄灭模拟火源的效果均有一定的影响。

    2017年05期 v.44;No.235 30-33+39页 [查看摘要][在线阅读][下载 628K]
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  • 底板突水突变机理及模型建构研究

    朱宗奎;

    底板突水危险性的有效评价是矿山水害防治和实现安全开采的基本前提与重要基础。通过研究底板突水的突变机理,确定状态变量和主次控制变量,依据尖点突变模型建立平衡曲面方程,经坐标变换得到新坐标系下(状态变量、主次控制变量坐标系)平衡曲面方程的表达式。利用新坐标轴构建方程组求解平衡曲面方程的系数和新坐标系原点的位置,利用已知突水点信息验证求解结果的合理性。依据新坐标系下平衡曲面方程根的判别式,建立突水风险评价模型,并对新安煤矿二1煤底板突水风险进行评价,模型拟合率为100%,评价结果真实可靠。

    2017年05期 v.44;No.235 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 728K]
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  • 沿空巷道侧采空区上方基本顶断裂位置研究

    刘迅;

    以王家岭煤矿N2103工作面地质条件为工程背景,基于弹性地基梁理论建立了基本顶破断力学模型,推导出弯矩的具体表达式。研究结果表明,基本顶内抗拉应力与其对应位置的弯矩大小成正比,最大弯矩处为基本顶破断位置,这与现场钻孔窥视仪勘测结果基本一致。采用该力学模型能够较好地预测沿空巷道侧基本顶的破断位置,进而对沿空巷道煤柱宽度设计提供依据,对类似工程条件的围岩控制具有一定的指导意义。

    2017年05期 v.44;No.235 40-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1074K]
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  • 煤层渗透率各向异性对本煤层瓦斯预抽影响规律的研究

    闫志铭;张翔;王亮;刘昂;

    针对新景矿8#煤层透气性差,瓦斯抽采困难等问题,采用实验室测定和现场试验的方法,研究其渗透率各向异性对本煤层瓦斯抽采的影响规律。实验室测试结果表明:煤层渗透率沿走向最大,沿倾向次之,沿竖直方向最小,瓦斯渗流的优势方向与煤层走向平行。现场瓦斯抽采试验表明:与煤层走向夹角90°的钻孔平均瓦斯抽采流量达到0.11 m~3/min,夹角30°的钻孔平均瓦斯抽采流量仅为0.015 m~3/min,即钻孔与煤层走向夹角越大,抽采流量越大;抽采60 d后,钻孔与煤层走向夹角大的区域煤层残余瓦斯含量降幅较大。该研究成果对本煤层瓦斯预抽钻孔的合理布置,提高瓦斯抽采效率具有一定的指导意义。

    2017年05期 v.44;No.235 45-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 842K]
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开发设计

  • 煤矿井下全岩巷道综掘干式除尘系统的研发与应用

    谢俊生;

    根据阳煤集团煤矿井下全岩巷道的地质条件、生产运输形式及岩巷综掘产尘规律,研制了以干式除尘器为核心的干式除尘系统,并对岩巷综掘过程中产生的粉尘进行治理,工作面降尘效率达到了95.0%,改善了工作环境质量,同时实现了干式除尘器与控尘系统、掘进系统及运输系统的高效配套运行。

    2017年05期 v.44;No.235 49-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1137K]
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  • 煤矿防灭火用卧式连续制浆机的设计与应用

    李尚国;

    对煤矿防灭火制浆系统进行了研究,比较了立式制浆机和卧式制浆机的优缺点,基于经济性和可靠性考虑,结合现代化矿井注浆防灭火需要,在研究了卧式制浆机的制浆流程、制浆机的主要参数后,以卧式连续制浆机为设计任务,对制浆机进行模块设计,将卧式连续制浆机分为定量给水系统、定量给土系统、连续制浆系统和注浆系统4个模块。通过灭火现场应用表明,所设计的制浆机运行可靠,制浆量能满足现场灭火的需要。

    2017年05期 v.44;No.235 53-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 508K]
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  • 煤矿瓦斯发电脱水方法优化设计

    令狐磊;

    将低浓度瓦斯用于发电时,水环式真空泵出口瓦斯含水量较大,液态水进入发电机组内部会增加热耗,同时锈蚀设备,影响机组开机率和发电效率。针对这一问题,分析了目前常用的脱水方法的原理和工艺技术,综合考虑脱水效率和阻力因素,提出丝网脱水方案,并进行了相关设计,研究其脱水效果、阻力,以及对发电效率的影响。研究结果表明,丝网分离器可以有效脱除瓦斯气中的水分,经济效益较好。

    2017年05期 v.44;No.235 56-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
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技术经验

  • 损伤变量在煤层底板开采破坏深度计算中的应用

    刘启蒙;李鹏飞;张缓缓;陈秀艳;

    针对煤层底板破坏深度的计算很少考虑实际存在的采动损伤的现状,以某矿A组煤开采为背景,提出一种基于数值模拟与理论计算的底板岩层损伤变量,进而确定底板破坏深度的方法。通过在该矿工作面巷道特定位置施工井下钻孔,采用并行电法探测技术验证该方法的有效性。结果表明:底板应力在推进至断层附近时达到峰值19.70 MPa,底板岩层等效损伤变量D'=0.79;基于损伤变量计算得出的底板岩层的最大破坏深度为20.27 m,对比井下实测结果,其准确率达到93.32%。研究结果为快速准确地确定底板采动破坏深度提供了一个新思路。

    2017年05期 v.44;No.235 59-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1337K]
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  • 超高压水力割缝在坚硬突出煤层石门揭煤预抽瓦斯防突措施中的应用

    刘生龙;周玉竹;邱居德;饶孜;宋润权;

    白皎煤矿开采低透气性坚硬突出煤层,石门揭煤预抽瓦斯时间一般为4~5 a,为了缩短石门揭煤时间,研发了超高压水力割缝成套设备及施工工艺,并在+300 m四号石门揭煤掘进工作面进行了工业性试验。实践表明,超高压水力割缝增透措施增加了煤层的透气性,提高了瓦斯抽采效果,使整体揭煤时间缩短近4 a,极大提高了石门揭煤速度,同时揭煤瓦斯浓度不超限,实现了安全、快速揭煤。

    2017年05期 v.44;No.235 64-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1253K]
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  • 基岩裸露山区倾斜煤层开采地表沉陷规律研究

    王启春;柏雯娟;郭广礼;

    为掌握松藻煤矿采动地表移动变形规律及开采沉陷参数,该矿在2316工作面上方建立了地表移动观测站。通过系统分析观测站实测资料,研究得到了基岩裸露山区倾斜煤层开采地表移动变形规律及特点,并求取了相应的动态地表移动参数、岩移角参数,以及概率积分法地表沉陷预计参数,为松藻煤矿适中街区建筑群下采煤的实施提供了科学依据。

    2017年05期 v.44;No.235 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 3156K]
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  • 综合物探技术在带压开采工作面中的应用

    屈少波;

    阳泉煤业集团五矿8421工作面存在局部带压区,必须查清带压区隐伏灾害地质构造及其含水情况,为工作面安全回采提供保障。通过分析不同物探方法的特点和适用条件,采用无线电波透视法、矿井瞬变电磁法、并行直流电法3种物探方法,对该局部带压工作面进行了综合探测。多种地球物理探测方法相互印证和补充,并结合地质、水文地质条件分析,最终划分出3个底板相对富水区。经采掘验证,物探结果与实际情况相符。

    2017年05期 v.44;No.235 81-85+92页 [查看摘要][在线阅读][下载 3600K]
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  • 近距离易自燃煤层群开采防灭火技术

    张渊;雷世军;

    为防止近距离易自燃煤层群开采时发生煤自燃事故,在盐井一矿K_(12)、K_(14)工作面构建了回采区域综合均压通风系统。通过采取控制采空区漏风、压差动态调节和采空区注氮等措施,对煤层进行了防灭火治理,并对防治效果进行了分析。结果表明:采空区的温度由采取措施之前的26℃降到24℃,O_2浓度由约20%降到11%,CO浓度由110×10~(-6)降到50×10~(-6)以下,CO_2浓度保持在0.5%左右,煤层各项自然发火敏感指标均明显下降,达到了防止采空区煤自然发火的目的。

    2017年05期 v.44;No.235 86-89+92页 [查看摘要][在线阅读][下载 914K]
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  • 白龙山煤矿一井掘进工作面自动导风风筒的研制及应用效果

    石明富;

    掘进工作面因局部通风机故障等原因常造成停风而出现工作面瓦斯积聚和超限问题,为解决这一难题白龙山煤矿一井经过反复摸索、研制加工出掘进工作面自动导风风筒并开展了相关试验,应用结果表明:自动导风风筒有效导风量为正常机械供风量的72.92%,试验工作面最大瓦斯浓度为0.06%;自动导风风筒能及时自动实现负压导风,导风量满足最低供风需求,提高了局部通风安全系数,可防止工作面因停风而发生瓦斯积聚和超限情况。

    2017年05期 v.44;No.235 90-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 370K]
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问题探讨与综述

  • 含瓦斯煤渗流模型的研究现状及发展方向

    程波;

    针对含瓦斯煤渗流模型的研究,是科学制订矿井瓦斯抽采作业规划或煤层气开发部署方案的理论依据。对含瓦斯煤渗流模型的研究成果进行了系统的梳理,并就相关理论的适用性进行了详细的分析。结合当前我国煤炭行业的发展趋势,指出了含瓦斯煤渗流模型研究的发展方向:(1)考虑"吸附解吸迟滞现象"的瓦斯扩散模型研究;(2)煤自身孔隙、裂隙结构与非线性渗流模型中各关键参数之间关联的微观作用机制研究;(3)基于非线性渗流—扩散与多物理场耦合作用影响的含瓦斯煤渗流模型研究。

    2017年05期 v.44;No.235 93-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 350K]
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  • 榆横南区煤层顶板富水性探查研究及治理评价

    方刚;

    煤层顶板水害严重威胁着陕北地区诸多煤矿的安全生产。以榆横南区魏墙煤矿为例进行顶板富水性探查研究,根据矿井及工作面水文地质条件分析,确定其充水水源为侏罗系延安组—直罗组砂岩裂隙含水层水,充水通道为导水裂缝带。结合物探工程和钻探工程,对煤层顶板进行探查,有效疏放顶板水约20 000 m~3,同时对顶板水进行水质特征分析,判断其水质类型为SO4-Na型。根据物探、钻探成果及水质特征分析结果,确定该矿1301工作面顶板富水区域以静储量为主,动储量补给有限,通过钻孔疏放,顶板水对工作面安全生产影响较小,可以进行正常回采。

    2017年05期 v.44;No.235 98-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1291K]
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  • 基于AHP-PCA模型的煤炭城市生态环境质量评价

    李峰;刘小阳;于雪涛;刘文龙;

    为了更加科学合理地评价煤炭城市的生态环境质量状况,基于生态敏感性—生态恢复力—生态压力模型,选取自然地理、土地覆盖、植被、环境污染、地表灾害和社会压力等方面的20项评价指标,采用AHP-PCA权重模型构建煤炭城市生态环境质量的评价指标体系,得到的煤炭城市生态环境质量结果表明,该方法能够客观定量地揭示出煤炭城市的生态环境质量等级和空间分布特征,评价结果符合煤炭城市的现状,对煤炭城市生态环境治理和产业规划具有重要的实用价值。

    2017年05期 v.44;No.235 103-106+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K]
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  • 采空区煤炭自燃致因分析

    骆大勇;

    为了分析导致采空区煤炭自燃的关键因素,以便采取针对性措施预防煤炭自燃事故的发生,利用层次分析法构建了采空区煤炭自燃致因层次模型,分析了采空区遗煤自然发火的各种致因,并计算采空区遗煤自然发火致因的权重,确定了导致采空区煤炭自燃的关键因素,可为预防采空区遗煤自燃提供可靠的理论依据。

    2017年05期 v.44;No.235 107-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K]
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安全管理

  • 基于“2-4”模型的安全文化元素改进及实证应用

    安泽;刘大鹏;

    以安全文化是安全管理的指导思想为理念,在安全行为"2-4"模型的基础上,对煤矿企业32元素做针对性的改进,对已测量到的样本数据进行分析与检验。通过在煤矿企业实证应用,结果表明,改进的安全文化元素表更具合理性与科学性,可以为煤矿进行相关的培训或安全管理建设提出具体建议,使企业的生产运行进入安全且高效的事故预防的良性状态。

    2017年05期 v.44;No.235 111-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
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消息

  • 欢迎订阅《矿业安全与环保》

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  • 建筑物下粉煤灰膏体充填采煤控制地表沉陷效果预测与分析

    何荣军;张天模;骆大勇

    粉煤灰膏体充填采煤是目前最为有效的建筑物下采煤技术,也是绿色采矿的重要组成部分。以某矿区建筑物下采煤为例,通过对粉煤灰膏体充填采煤控制地表沉陷的数值模拟预测,采用分层全部充填开采3个分层,累计最大下沉量为125mm,最大倾斜变形量为0.39 mm/m,最大曲率变形量为0.003*10-3m-1,最大水平移动量为56 mm,最大水平变形量为0.3 mm/m,倾斜变形量、水平变形量、曲率变形量均处于玉级破坏变形允许的范围内。预测结果表明,提出的建筑物下粉煤灰膏体充填采煤在技术上是可行的,可为建筑物下煤矿开采提供技术依据。

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  • 大透距高分辨率电磁波CT精细探测研究

    闫国才;鲜鹏辉;罗昊

    提高分辨率和增大探测距离一直是困扰煤矿回采工作面电磁波CT探测的关键问题。采用正则化反演算法和低频率高密度的发射采集系统,实现了高分辨率和大探测距离的电磁波精细探测目的。工程应用探测结果及验证表明,通过正则化反演算法提高分辨率对探测宽度超过250 m工作面的内部构造是可行的。该研究可为宽大工作面安全回采提供可靠资料,具有一定的应用前景。

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