试验研究

  • 饱和水含瓦斯煤气水两相渗流特性试验研究

    位乐;王登科;刘志伟;

    通过恒温条件下饱和水煤样气水两相渗透率的测定试验,研究了含瓦斯煤样气水两相渗透特性规律。利用自主研发的三轴瓦斯渗流试验系统,测定随着含水饱和度变化,煤样在围压和瓦斯压力的不同组合情况下的渗流量,得到气水两相渗透率与含瓦斯煤含水饱和度之间的关系,揭示了饱和水含瓦斯煤气水两相渗透特性的一些新的认识:1随着含水饱和度的减小,水的渗透率不是一直减小的,而是整体呈现出随着煤样含水饱和度的减小而减小的趋势,但在开始阶段有一段比较大的波动,渗透率先减小后增大,出现一个波峰,然后再逐渐减小,且很快减到极小的程度;2水对瓦斯的渗透性有较大的抑制作用,在饱和水状态下瓦斯气体几乎不能通过煤样,但在高含水饱和度条件下,瓦斯的渗透率不一定接近于0;3随着瓦斯压力的增大,气水等渗点右移。

    2016年01期 v.43;No.225 1-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 204K]
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  • 基于活化能指标研究不同变质程度烟煤的自燃倾向性

    张辛亥;白亚娥;李青蔚;马腾;

    为了研究以活化能指标判定不同煤的自燃倾向性,选取了4种不同变质程度烟煤煤样,通过煤自燃性升温实验,并结合公式计算得出不同温度时刻煤样氧化的耗氧速率;运用化学反应动力学原理计算出煤样的表观活化能。研究结果表明:以表观活化能表征煤自燃倾向性,在其他条件相同的情况下,若不同变质程度煤样的指前因子变化不大,则变质程度越高,煤表观活化能越大,煤越不易自燃;若不同变质程度煤样的指前因子变化较大,则需要综合考虑指前因子和表观活化能来判断煤自燃倾向性。煤的指前因子越大且表观活化能越小,表征煤越易自燃;反之,煤的指前因子越小且表观活化能越大,表征煤越不易自燃。

    2016年01期 v.43;No.225 5-7+11页 [查看摘要][在线阅读][下载 217K]
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  • 防治煤自燃塑性水玻璃凝胶研究

    王开胜;陆伟;杜云峰;张青松;徐俊;

    针对普通水玻璃凝胶容易失水、承压能力较弱、副产物有污染的缺点,选择新型塑性水玻璃促凝剂对水玻璃凝胶进行相关改性试验,结果表明:凝胶材料中水、促凝剂(NHC)、保水材料(SPA)、塑性材料(SU)四者的质量比为1 500∶160∶2∶3时,具有较好的保水和塑性效果,解决了普通矿用水玻璃凝胶存在的问题。

    2016年01期 v.43;No.225 8-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 132K]
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  • 含裂隙茅口灰岩渗透特性的试验研究

    张英;徐洪;李萍;章立;赵源;

    为了分析不同载荷作用下茅口灰岩的渗流规律,采用MTS多功能岩石力学试验系统对岩样进行定轴压、变围压作用下的渗透特性试验研究,利用瞬态渗透法测试茅口灰岩的渗流特性,采用孔隙压力差单一时间序列,计算出非Darcy流的渗透参数(渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数)。研究结果如下:茅口灰岩的裂隙流具有非Darcy效应;在定轴压作用下,随着围压的不断增大,岩样的渗透率不断减小,并趋于平缓;岩样的渗透系数与体积应力呈指数衰减关系,当体积应力较小时,岩体的渗透系数受体积应力作用较为敏感,而当体积应力较大时,对渗透性的影响敏感性降低;渗透系数、体积应力与渗透压差之间满足指数关系;当体积应力从14 MPa增加到32 MPa过程中,非Darcy流β因子在0附近波动,加速度系数在50×10-20m-1附近波动。

    2016年01期 v.43;No.225 12-16+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 210K]
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  • 细水雾对非金属管材抗静电性能影响的试验研究

    薛少谦;

    利用水降低管材表面电阻的原理,测试了细水雾在不同喷雾压力下,煤矿井下常用的PVC、PE管样品内外表面电阻率。研究结果表明:PVC、PE管内外表面平均电阻率随喷雾压力的增加均呈指数衰减函数降低;同等条件下,PVC、PE管内表面平均电阻率均小于外表面电阻率,而PVC管的表面电阻率要小于PE管;PVC管在试验中达到了抗静电性能的要求,更适合在煤矿井下使用。

    2016年01期 v.43;No.225 17-20+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 237K]
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  • 薄基岩浅埋煤层工作面地表动态移动规律研究

    王军;赵欢欢;刘晶歌;

    为了有效控制和治理采动薄基岩浅埋深煤层地表动态移动,以神府东胜矿区上湾煤矿51101工作面为例,通过为期6个月的现场地表移动监测,深入研究了薄基岩浅埋深煤层下开采地表动态移动特征,对开采引起的地表裂缝形态及闭合的原因进行了分析,得出起动距、超前影响角、地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角等岩层移动参数。研究结果表明:薄基岩浅埋深煤层下综放开采具有地表移动剧烈、持续时间短、地表下沉速度大、起动距偏大等特点,且地表动态移动表现出初始期、活跃期短而衰退期较长等特点,地表裂缝发育的平面几何形态呈椭圆形,采空区外受开采影响的范围约60 m。

    2016年01期 v.43;No.225 21-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 334K]
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  • 近浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律研究

    郭高川;杨永康;季春旭;

    以杭来湾煤矿30101工作面开采条件为工程背景,采用相似模拟技术并结合现场实测方法,对近浅埋深大采高工作面的矿压显现规律进行了系统的研究,结果表明:杭来湾煤矿工作面初次来压步距约为60 m,周期来压步距约为15.56 m,支架工作阻力10 850 k N,能满足现场需求;超前应力峰值基本呈来压前大、来压后小的趋势,动载系数呈大→小→大→小变化;工作面大小周期来压交替显现,小周期来压岩层垮落角不同,呈上大下小分布;工作面推进过程中中部测区出现6次小周期来压,占总来压次数的54.5%。

    2016年01期 v.43;No.225 26-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 308K]
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  • 浅埋煤层区段煤柱稳定性实验分析及应用

    张杰;霍军鹏;王斌;刘东;

    为了确定南梁矿合理的区段煤柱尺寸,在相似模拟实验原理的基础上,设计了区段煤柱不同尺寸的平面模型和立体模型并进行煤柱的稳定性研究。平面模型模拟实验表明,在采高2 m、埋深100 m左右的情况下,宽10 m的煤柱能保持一定稳定性,宽12 m的煤柱在顶板垮落时基本能保持稳定;准立体模型架中对煤柱稳定性评价实验表明,在宽12 m的区段煤柱两侧工作面都垮落时,煤柱上应力可能超过煤柱长时强度而失稳。综合分析南梁矿的地形地貌和煤柱的稳定性,确定该矿区段煤柱合理尺寸应为14 m,与原宽20 m的区段煤柱相比,煤柱尺寸减小了30%,提高了煤炭资源回采率。

    2016年01期 v.43;No.225 30-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 289K]
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开发设计

  • 低浓度煤层气深冷液化精馏塔设计的力学分析

    陈金华;

    根据精馏塔内实际接近最小热力学状况的概念,对低浓度煤层气深冷液化装备的精馏塔设计进行了热力学和水力学分析,提出以总组合曲线确定精馏塔设计参数的方法。实际案例分析表明,合理的精馏塔设计参数可有效降低操作电耗和有效能损失,并消除精馏塔的操作瓶颈,最终实现节能。

    2016年01期 v.43;No.225 34-37+49页 [查看摘要][在线阅读][下载 189K]
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  • 基于AspenPlus的低浓度含氧煤层气低温精馏的模拟研究

    马代辉;

    针对低浓度煤层气深冷液化工艺,使用化工流程模拟软件Aspen Plus,对低温精馏过程进行了模拟研究,发现当原料气入口流量为552 kmol/h,精馏塔压力为0.34 MPa时,塔底液态甲烷的纯度为99%。分析了抽采煤层气流量波动对低温精馏效果的影响,发现当煤层气流量降低时,塔顶氮氧尾气中的甲烷含量增加,并且处于爆炸界限内;随着煤层气流量增加,塔底甲烷的纯度和回收率均降低。

    2016年01期 v.43;No.225 38-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 151K]
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应用技术

  • 基于危险源理论的矿井瓦斯事故灰色—模糊综合评价

    黄冬梅;谭云亮;常西坤;傅颖霞;

    从固有危险源、诱发危险源和人的因素等三类危险源的角度,分析了瓦斯事故的复杂性及影响因素的多样性,构建了瓦斯危险源指标体系,并利用层次分析法与灰色关联分析获取指标权重。将灰色理论与模糊数学相结合,建立了基于灰色—模糊算法的瓦斯事故G—F(灰色—模糊)综合评价模型,对某矿井瓦斯异常区的危险性进行了评价,确定出事故发生的风险等级。实践表明:该模型能对瓦斯事故的危险性等级给出准确评价,可进一步完善瓦斯事故评价及预警工作。

    2016年01期 v.43;No.225 41-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 225K]
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  • 深部临空综放工作面矿压显现危险区域数值模拟分析

    完俊杰;吴学松;买巧利;南雄;

    针对华亭煤矿250105综放工作面回采初期矿压显现频繁发生的问题,为探明矿压显现发生原因,指导矿压防治工作,运用FLAC3D数值模拟软件对工作面回采过程进行模拟研究。分析认为邻近工作面顶板垮落不完全和本工作面回采形成的多重应力叠加是造成该区域矿压显现频发的主要原因,并得出回采过程中工作面高应力区域分布规律:250105工作面回采前方20~70 m内应力集中程度最为严重,随工作面推进呈逐步升高趋势;在临空侧回风巷内帮上方岩体中存在高应力集中区,其分布范围广,并由回风巷侧向运输巷侧减弱;造成工作面围岩体中应力集中的主要原因是邻近250103工作面顶板垮落不完全,本工作面回采又加剧了这一现象。

    2016年01期 v.43;No.225 45-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 503K]
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  • 综掘工作面高压喷雾与泡沫除尘技术应用的对比研究

    刘涛;兰树员;汪春梅;吕二忠;

    针对新桥煤矿2501综掘工作面粉尘浓度高、治理困难的现状,在该工作面进行了高压喷雾与泡沫除尘技术的对比研究。介绍了高压喷雾与泡沫除尘技术的降尘机理、系统组成及设备现场布置方式,现场应用发现:泡沫除尘技术适应性较强,一次性投入较低,降尘效果较佳,更适合在2501综掘工作面应用。

    2016年01期 v.43;No.225 50-53+56页 [查看摘要][在线阅读][下载 157K]
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  • 基于最小一乘法的瓦斯含量预测研究

    施天威;赵忠明;刘永良;董伟;

    在对最小一乘法和最小二乘法理论分析的基础上,针对最小二乘法在煤层瓦斯含量预测中稳定性较差的问题,提出应用最小一乘法对瓦斯含量进行预测。根据收集的某矿煤层瓦斯含量实测数据,利用LINGO11和MATLAB工具进行拟合对比,结果表明:应用最小一乘法预测瓦斯含量具有较好的稳定性,精确度较高,可作为一种煤层瓦斯含量预测的方法。

    2016年01期 v.43;No.225 54-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 126K]
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  • 覆岩裂隙带发育高度数值模拟和现场实测

    刘伟韬;陈志兴;张茂鹏;

    根据武所屯煤矿开采技术条件和岩石力学参数等,建立数值计算模型,运用数值模拟软件FLAC3D对上覆岩层随工作面推进时的塑性区破坏、应力分布,以及垂直位移变化情况进行数值模拟,采用应力判别法确定覆岩导水裂隙带高度,并采用经验公式法和现场实测对覆岩破坏高度进行了验证,结果表明:采用数值模拟的方法预测覆岩破坏高度具有较高的准确性和优越性。

    2016年01期 v.43;No.225 57-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 阻碍回采厚硬岩层处理方案模拟与优化

    崔铁军;马云东;王来贵;

    为解决在回采过程中所遇厚硬岩层阻挡问题,对拟采用的直接机割和爆破机割两种处理方式进行研究。在采空区不同充实率的情况下,对直接机割和爆破机割两种处理方式引起的上覆岩层运移和应力,以及地表沉降情况进行模拟,结果表明,用预先参数进行爆破机割方案使采空区上覆岩层运移量较大,而用直接机割方式岩层运移量较小。对爆破参数进行修改所得方案模拟结果显示,岩层运移量较小,符合筛选条件。

    2016年01期 v.43;No.225 61-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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技术经验

  • 资源整合煤矿老空水致灾因素普查与治理

    梁庆华;

    煤炭资源整合矿井开采时间长,废弃老窑及采空区多,存在着采空区资料不清、积水情况不明等问题,资源整合煤矿防治水形势严峻。以山西和尚嘴煤业为例,分析了矿区水害特点,采用井上下物探与钻探综合探查手段,查明了隐蔽致灾因素,制订出疏排放采空区积水的方案,总结了隐蔽致灾因素治理效果。研究表明:地质与水文地质资料分析是资源整合矿井水害隐蔽致灾因素普查与治理的重要基础手段,地面物探结合井下物探是解决多层采空区积水探查的较好方法,钻探结合物探技术是疏放多层采空区积水较好的途径。

    2016年01期 v.43;No.225 65-68+72页 [查看摘要][在线阅读][下载 273K]
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  • 谢桥矿B组煤层开采底板破坏规律测试分析

    付茂如;张爱华;张平松;吴荣新;

    工作面回采引起煤层底板岩层的变形破坏深度及特征是矿井防治水工作的重要依据。以淮南谢桥矿B组6煤层开采条件为研究对象,在工作面回风巷底板布置钻孔电法测试系统和巷道电法测试系统,构建测试空间系统,依据回采进度进行实时监测,结合岩层电阻率值对比,以获得工作面回采过程中底板岩层变形与破坏深度值及其特征。结果表明,该工作面6煤层开采破坏深度为13.5 m,可为B组煤层其他工作面开采底板条件判断提供参考。

    2016年01期 v.43;No.225 69-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 259K]
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  • 基于压水试验的杨村煤矿底板断层带渗流性质研究

    邵明喜;官云章;曹思文;张鑫;刘近国;吕先阳;孙晓倩;

    为研究杨村煤矿底板断层带的渗流性质,采用现场压水试验方法对底板F5断层进行了测试并获取了大量的实测数据,分析结果表明:该断层在原始状态下渗流能力较差,阻渗性较强。对该断层进行了4次压水试验,对比4次压水试验的渗透系数变化曲线可知,重复压水可导致断层带明显渗透破坏,由此造成其导渗性能的进一步增强;F5断层带两段压渗试验压力和流量关系(p—Q)为扩张或冲蚀型,该断层带裂隙发育,裂隙中间有较多充填物,阻渗能力较好。

    2016年01期 v.43;No.225 73-76+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 230K]
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  • 济宁二号煤矿沿空留巷工作面通风系统优化研究

    王绪友;王连涛;陶维国;徐振波;胡依鲁;宋小林;

    济宁二号煤矿9306工作面与相邻9305工作面形成局部通风系统,因沿空留巷存在漏风严重问题,极易导致9306采空区断层遗煤区域自燃。根据沿空留巷漏风问题,首先实测9306工作面不同位置处漏风量大小,其次构建"W"型和"Y"型工作面数值模型,通过数值模拟对不同通风方式下工作面风速场和氧浓度场运移规律进行分析,结合实测通风参数,确定了9306工作面漏风区域、漏风规律,以及最优通风方式为"W"型。

    2016年01期 v.43;No.225 77-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 272K]
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  • 矿井瓦斯与油型气共生灾害防治技术在黄陵矿区的探索与实践

    唐恩贤;

    介绍了国内外瓦斯与油型气灾害防治技术的研究现状。针对黄陵矿区煤油气共生的实际情况,采用掘前定向长钻孔区域预抽、掘进工作面边掘边抽、采前预抽、顶板走向高位裂隙抽放、上隅角抽放、采空区泄压抽放等综合措施,对矿井瓦斯进行了治理,并介绍了油型气灾害防治技术及方法。实践结果表明:采用措施后,黄陵矿一、二号矿井再没有发生过瓦斯与油型气的异常涌出情况,两矿井连续4年实现瓦斯零超限,防治效果良好。

    2016年01期 v.43;No.225 81-84+88页 [查看摘要][在线阅读][下载 217K]
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  • 浅埋厚煤层易燃综放工作面CO主要来源判定

    陈辉;

    根据乌苏四棵树煤炭有限责任公司七号平硐A504综放工作面位置关系和邻近采空区CO检测数据,得出A504综放工作面CO来源于超前预裂爆破和采空区遗煤氧化。综合统计分析3个月超前预裂钻孔布置组数、炸药使用量,结合炸药年检报告,计算出炸药产生的CO量,确定出A504综放工作面CO主要来源于采空区遗煤氧化。为综放工作面采空区遗煤自燃预测预报提供了一种新的判定方法。

    2016年01期 v.43;No.225 85-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 199K]
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  • 瓦斯抽采钻孔密封质量的简易监测方法及现场试验

    任青山;邹静;赵立朋;

    目前我国煤层瓦斯抽采钻孔的密封还存在一定问题,这与缺乏简单有效的钻孔密封质量的检测手段有关。常见的瓦斯浓度检测法存在较大的问题,主要表现在光学瓦斯检测仪检测出来的瓦斯浓度仅为瓦斯中的甲烷浓度,而压风检测法在现场应用的可操作性不强。通过孔内和孔口压差来判断瓦斯抽采钻孔密封质量的方法(压差检测法),能直观地观测出钻孔的密封效果,是一种简单、直观的判断钻孔密封效果的方法,且成本低廉,操作简单。

    2016年01期 v.43;No.225 89-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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问题探讨与综述

  • 煤矸石山的自燃规律与综合治理工程措施研究

    位蓓蕾;胡振琪;王晓军;赵平;赵艳玲;肖武;

    自燃煤矸石山处在不同发育阶段具有不同的燃烧特点。根据矸石山自燃机理和自燃发展不同时期的特征,划分出矸石山自燃的孕育期、发生期、发展期、衰退期4个阶段,由此确定治理施工的安全区、危险区和高危险区。根据矸石山自燃规律,可以选择覆盖法、注浆法等相应的治理方法,抓住有利的治理时机,以有效预防和整治煤矸石山的自燃。针对不同发育时期的煤矸石山燃烧特点,选择不同的预防和整治措施,可以达到事半功倍的效果。

    2016年01期 v.43;No.225 92-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 91K]
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  • 煤层气综合利用趋势研究

    姚成林;

    我国煤层气资源丰富,但利用率不足20%,针对这一情况,通过研究发现其原因在于:一方面我国煤层透气性差,抽采率及抽采浓度低,不利于煤层气利用;另一方面我国煤层气利用技术和途径单一。提高煤层气抽采率和抽采浓度,并采用包括民用、发电、浓缩和通风煤层气利用等各种技术手段,综合利用不同浓度的煤层气,可实现煤层气资源的高效利用,并缓解对环境的排放压力。

    2016年01期 v.43;No.225 96-99+107页 [查看摘要][在线阅读][下载 130K]
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  • 房采采空区危险源辨识及治理技术

    林惠立;

    我国榆林等地区遗留有大量房采采空区,其所处的岩体系统是一个具有潜在能量释放危险的、可造成人员伤害的危险源,随着时间推移可能会诱发采空区失稳灾变。为此,以危险源辨识与控制理论为指导,分析了房采采空区危险源及其构成要素,对危险源分布进行分类,并提出了不同条件下的采空区治理技术。分析结果表明:房采采空区中部分可能导致事故的因素以及危险源存在的场所,主要包括煤柱破坏区、顶底板破坏区、积水影响区、自然发火区、采动影响区,以及建(构)筑物、公路下等。对应的隐患治理主要有采空区地面注浆治理技术、采空区残留煤柱充填回收技术、采空区露天剥离治理技术和未塌采空区顶板崩落治理技术等。

    2016年01期 v.43;No.225 100-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
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  • 丰城矿区煤与瓦斯动力灾害分析及对策

    王中华;孟贤正;陈国红;

    丰城矿区煤与瓦斯动力灾害严重,开采的单一B4煤层为缓倾斜中厚煤层,瓦斯压力大、含量高,煤层松软、透气性低。根据丰城矿区的瓦斯赋存特点,统计分析了该矿区186次突出事故的特点及规律;针对矿区随着开采深度增加地应力主导型突出比重增大的特点,提出建立分型治灾措施,建立瓦斯立体抽采系统,并探索使用深孔预裂爆破、顶板走向长钻孔、水力扩孔、水力压裂等新技术措施,为矿区防治瓦斯动力灾害提供理论指导。

    2016年01期 v.43;No.225 104-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 116K]
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  • 近年我国煤矿瓦斯事故发生规律及防治对策探讨

    于海云;张淑同;

    为了找出煤矿瓦斯事故的发生规律及原因,以针对性提出预防和减少事故发生的对策措施,为此统计了近年来国家安全生产监督管理总局及各省市安全信息网发布的事故资料,根据事故发生的类型、企业所有制、区域及时间等情况,对2008—2013年我国煤矿的瓦斯事故进行相关分析,得出各类瓦斯事故的分布与发展变化趋势。提出了综合法律法规、宏观调控、人员效能三大因素控制事故发生的对策建议,对促进煤矿的安全可持续发展具有重要的现实意义。

    2016年01期 v.43;No.225 108-110+114页 [查看摘要][在线阅读][下载 230K]
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  • 矿井火灾事故调查关键技术难题及对策分析

    李晶;

    结合矿井火灾事故的发生特点,在现有燃烧基础理论、火灾蔓延规律、火灾事故调查处理技术等研究的基础上,分析了目前矿井火灾事故调查存在事故因果关联性研究不足、灾区信息获取与处理技术欠缺等难题。通过事故调查,对掌握火灾事故发生规律、预防事故再次发生等均有显著的作用,提出了一些对策措施建议,为提高矿山事故事后调查取证手段提供参考,也为安全生产应急救援装备的研发提供借鉴。

    2016年01期 v.43;No.225 111-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 97K]
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  • 《矿业安全与环保》征稿简则

    <正>《矿业安全与环保》是国家煤矿安全监察局主管,由中煤科工集团重庆研究院有限公司与国家煤矿安全技术工程研究中心共同主办,面向国内外公开发行的国家级双月刊,全国中文核心期刊、中国科技核心期刊。以传播煤矿与非煤矿山安全技术及矿山环境保护技术为宗旨,主要刊载内容包括:矿井瓦斯、煤与瓦斯突出防治技术

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    <正>《矿业安全与环保》杂志是属国家煤矿安全监察局主管,由中煤科工集团重庆研究院有限公司与国家煤矿安全技术工程研究中心共同主办,面向国内外公开发行的国家级科技期刊,系全国中文核心期刊、中国科技核心期刊,中国学术期刊综合评价数据库来源期刊,中国期刊网、中国学术期刊(光盘版)全文收录期刊,万方数据数字化期刊群全文入网期刊,中文科技期刊数据库原文收录期刊。报道内容:以煤矿及非煤矿山安全技术、矿山环境保护技术为主,包括矿井瓦斯、煤与瓦斯突出防治技术与

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