【摘 要】
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煤矿冲击地压灾害频发依然严重制约煤炭深部安全高效开采,冲击地压灾害研究需将发生机理、监测预警及综合防治相互关联,建立深部开采冲击地压综合防治体系.以冲击地压防治为目的,提出了冲击地压灾害防治的结构调控理念、科学内涵以及冲击地压结构调控技术路线,分析认为煤岩体结构是导致围岩应力场演化的根源,系统结构变化是引起应力变化及转移的根本原因,应力仅是系统结构变化的外在显现形式,冲击地压灾害防治应从调控煤岩体结构出发.通过对冲击地压灾害机理及防治有关问题的梳理,提出了深部冲击地压灾害结构调控核心科学问题,包括扰动作用
【机 构】
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中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083;山东能源新矿集团有限责任公司 华丰煤矿,山东 泰安 271413;煤炭科学技术研究院有限公司,北京 100013;煤炭科学技术研究院有限公司安全
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煤矿冲击地压灾害频发依然严重制约煤炭深部安全高效开采,冲击地压灾害研究需将发生机理、监测预警及综合防治相互关联,建立深部开采冲击地压综合防治体系.以冲击地压防治为目的,提出了冲击地压灾害防治的结构调控理念、科学内涵以及冲击地压结构调控技术路线,分析认为煤岩体结构是导致围岩应力场演化的根源,系统结构变化是引起应力变化及转移的根本原因,应力仅是系统结构变化的外在显现形式,冲击地压灾害防治应从调控煤岩体结构出发.通过对冲击地压灾害机理及防治有关问题的梳理,提出了深部冲击地压灾害结构调控核心科学问题,包括扰动作用下冲击性煤岩体应力场时空演变、深部冲击地压多元前兆信息耦合辨识及预警、深部高应力煤岩体的结构调控及减冲机制.在此基础上,提出了应力-电磁辐射-地音-微震监测构成的多元监测预警体系,以实现对采区范围内巷道、采场及覆岩结构破裂的多尺度监测.根据由区域子系统和局部子系统组成的深部开采冲击地压灾害结构调控技术路线,提出由保护层+负煤柱开采、水力压裂、深孔爆破及大直径钻孔组成的结构调控体系来实现降低冲击地压灾害发生的危险性.结构调控体系已在山东某矿埋深1300 m的4号煤层成功应用,验证了该体系防治冲击地压灾害的可行性及科学性.
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为解决深部煤层透气性差、瓦斯抽采难度大、抽采达标时间长、抽采效率低等问题,采用实验室实验、理论分析、数值模拟、现场试验等多种研究方法,揭示了含瓦斯煤卸荷增透特性,分析了深部巷道围岩卸压、煤层增透规律,研究了煤巷条带卸压底板岩巷最优位置,给出了煤层显著增透区、一般增透区的计算方法和卸压底板岩巷与煤层合理距离的判别准则,构建了煤巷条带底板岩巷结合水力化技术卸压增透模型,工程应用表明底板岩巷上覆煤岩层卸压增透效果显著,为类似条件提供借鉴意义.
为了研究断层对开采沉陷影响机制,将工作面开采对覆岩的扰动视为应力波在岩层介质中的传递,建立了应力波在软弱岩层和坚硬岩层间双向传递的应力表达式.采用理论和数值计算分析了软弱岩层介质对应力波传递的影响,揭示了断层对覆岩移动变形和应力传递阻隔机制并通过相似模拟进行验证,最后利用数值计算分析了不同断层特征参数对覆岩移动变形阻隔作用的影响程度.结果表明:工作面开采产生的应力波波速越大,采动对覆岩的扰动越大;断层带岩体作为破碎带存在,应力波在断层带岩体多重反射作用下穿过断层带后波速下降明显,开采盘与非开采盘应力波最大
针对目前“三下”采煤充填成本较高和充填效率低下等问题,以矿粉这种低成本水硬性胶材为主,辅以少量石膏和水泥熟料,得到了适用于矿山高效固体充填的早凝、低成本的胶凝材料.通过对矸石粒径级配和胶凝材料固化机理进行了分析,设计正交试验确定出胶凝材料最优配比,即:当石膏5％、水泥熟料25％、矿粉70％时,可实现短时间脱模,表明在该掺量下胶凝材料的水化反应程度最好,其中矿粉中的活性成分能够在早期反应生成水硬性钙矾石(AFt),促进充填体强度的形成.养护后充填体的7d、28d强度可达到3.48MPa、5.11MPa,略低
为探究对旋风机失速流动信号的瞬态特征,将对流场信号的瞬时特征具有良好辨识能力的小波分析法引入到对旋风机失速特征的分析中,提出一种FFT技术与小波-时频分析相结合的失速诊断方法.首先,基于出口节流阀模型,对小流量失速工况下对旋风机内部的三维非定常流动进行数值模拟与分析;然后,利用所提出的失速诊断方法,对对旋风机在失速发生时流场中的静压信号进行处理和分析.结果表明:对旋风机在10个旋转周期后进入失速状态,伴随着前缘溢流与尾缘反流的出现而发生.另外,FFT技术从频域角度确定出失速特征表现为70Hz及140Hz频
针对首山一矿综采面喷雾用水湿润性能差、雾化捕尘效率低的问题,提出了综采面活性磁化水喷雾降尘技术.实验测试了活性磁化水所具有的强湿润性能,其接触角、粉尘沉降时间及降尘效率相对于纯水都得到了大幅度的提高,同时提出了活性磁化水高效制备工艺.经首山一矿12100综采工作面应用表明:活性磁化水喷雾降尘技术能有效降低工作面粉尘浓度,不同测点呼吸性粉尘、全尘平均降尘效率分别达到了84.67％、88.52％,有效改善了井下职工工作环境.
对不同含水状态煤-混凝土连接体进行单轴压缩实验和声发射监测,并对连接体力学特性和破坏特征进行探究,研究结果表明:水对煤-混凝土连接体应力-应变曲线特征裂隙压密阶段、破坏阶段和峰后阶段影响明显,水的存在降低了试样间的内聚力,使其脆性降低,塑形增强;含水率增加,煤岩组合体破坏形态由拉伸破坏变为剪切破坏,塑性变形显著;声发射特征曲线与应力-应变曲线对应程度较好,随着含水率的提高,声发射AE计数峰值位置提前,连接体样提前发生结构性破坏.且AE计数峰值数值逐渐减小,连接体样脆性减弱.
为了查明哈拉沟煤矿工业广场东侧滑坡成因,通过现场地质调查、水文地质钻探、地表位移监测等技术手段研究了滑坡地质条件、渗流与变形特征,采用数值模拟方法分析了滑坡的成因机制.结果表明,在滑坡区东部第四系松散层底部发育一条近东西向的古冲沟,上游有两条支沟;地表神东湖水渗漏和日常生态灌溉水大量补给古冲沟流域,导致地下水位上升,在滑坡坡脚处形成排泄区;使得坡脚处地下水渗流速度和孔隙水压力升高,基质吸力和坡体抗剪强度降低,导致抗滑力降低;滑坡大量渗水,坡体重量增加,并产生动水压力,导致下滑力增加,进而诱发该滑坡;随着水
随着供给侧结构性改革的深入开展和双碳目标要求的提出,煤炭企业传统的发展方式难以维继,为使煤炭勘察设计企业走上高质量发展道路,中煤天津设计工程有限责任公司结合新集公司发展规划和煤炭产业发展方向,对公司新集一矿、新集二矿、刘庄煤矿、口孜东矿和板集煤矿开展了系统诊断优化工作.项目自2019年4月至2020年12月,历时5个阶段近两年时间,贯彻全生命周期理念,以解决重大问题为主线,对各系统环节进行分析评价,提出了“四重五步”工作方法,“三比”的工作原则和优化应把握的三个特点,探索出一条煤炭先进优势产能的实现路径.
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当前矿井回风用热管换热器的设计换热效果与实际应用情况偏差较大.通过基于焓差的Threlkeld法分析了矿井回风析湿工况下的传热系数和翅片效率,进而建立了单根热管换热管的换热模型,并通过逐管法对热管热换热器进行换热分析.结果表明:在实际应用环境中该换热器的总传热系数变化不大,可看作定传热系数传热.换热器的矿井回风与换热器回风侧热管外壁翅片表面温度相差很大,应保证换热器回风侧热管外壁翅片表面温度大于0℃.