【摘 要】
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针对新维煤矿近距离煤层群开采过程中自然发火防治难题,以3#煤层3102工作面为例,通过室内实验与现场实践形结合的方式开展采空区自然发火分级预警技术研究.煤氧化程序升温实验结果表明,3#煤层在O2体积分数10％条件下,自燃氧化开始受到抑制;O2体积分数7％条件下抑制作用更加明显;煤自然氧化过程呈现明显的阶段CO产气特征,并以此为依据将采空区自然发火预警划分为四级预警,对应煤自然发火的缓慢氧化(24× 10-6～200× 10-6)、加速氧化(200×10-6～500×10-6)、剧烈氧化(500× 10-6
【机 构】
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中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁抚顺113122;煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁抚顺113122
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针对新维煤矿近距离煤层群开采过程中自然发火防治难题,以3#煤层3102工作面为例,通过室内实验与现场实践形结合的方式开展采空区自然发火分级预警技术研究.煤氧化程序升温实验结果表明,3#煤层在O2体积分数10％条件下,自燃氧化开始受到抑制;O2体积分数7％条件下抑制作用更加明显;煤自然氧化过程呈现明显的阶段CO产气特征,并以此为依据将采空区自然发火预警划分为四级预警,对应煤自然发火的缓慢氧化(24× 10-6～200× 10-6)、加速氧化(200×10-6～500×10-6)、剧烈氧化(500× 10-6～4000× 104)以及燃烧(＞4000×10-6)等4个阶段.基于经济治灾的基本原则,根据不同预警级别动态调整自然发火防治方案,成功处置工作面回采过程中的自燃隐患,保障了矿井的安全回采.
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针对煤矿井下开停传感器自动化程度低、阈值难调节及易受周围设备干扰导致误判等问题,通过实验论证,将磁电阻效应检测技术应用于煤矿井下设备开停检测,可定量的检测电缆中电流值与磁场值的关系,用于传感器开/停阈值的调节.首先,对常用的三芯电缆建模仿真,推导出电缆任意位置的磁场强度大小,从理论上分析电缆周围的漏磁场的分布规律;其次,设计实验验证不同位置电流值与磁场变化的关系,并提出了传感器自调节开/停阈值的方法;然后,研究磁场屏蔽技术,通过实验验证06Cr13不锈钢可有效的屏蔽外界干扰磁场;最后,通过现场验证设计传感
为研究井下充填区域围岩透水环境对超高水材料充填体性能的影响,利用超高水材料(水灰比6∶1)制备的试样和能模拟不同围岩环境的超高水材料蠕变试验装置进行试验,试验采用分级加载的方式对超高水材料施加载荷,设计完全不透水和透水2种不同的围岩环境,研究不同载荷及透水环境下对超高水材料充填体性能的影响.结果 表明:超高水材料固结体在受压后会析出一定量的自由水,在分级加载条件下超高水材料固结体变形量随围岩透水率的提高而不断增大;而在完全密闭条件下,析出的自由水会在密闭的缸体内形成一定的水压,水压反作用于固结体内部的自由
以控制深部坚硬顶板为切入点,通过地质普查、膨胀剂参数试验、RFPA计算等方法,利用声发射(AE)、微震实时动态监测等手段,开展双孔膨胀致裂坚硬岩体裂隙扩展演化的试验研究.研究表明:水灰比为1∶3的膨胀剂产生的膨胀力远大于岩石的抗拉强度;双孔膨胀致裂的岩块沿双孔连线的水平位置断裂,产生的微震事件多集中在岩体中心位置;膨胀压力达到7.8 MPa时岩体开始破裂,钻孔附近出现的无应力区扩大且向中心靠拢,随裂隙贯通形成空腔;致裂至第9h的事件数及能量级最大;随隙贯通,声发射信号在钻孔内部形成叠加,呈现“两端小中间大
冲击危险性评价是开采冲击危险煤层时在掘进和回采阶段必须开展的工作,以确保掘进和回采工作面的安全;地音监测作为评价冲击危险性的方法之一,已广泛应用于冲击危险煤层的冲击危险性的监测与评价;采用地音监测系统对某矿二水平南一区21层一段工作面开切眼掘进过程进行实时监测,进而进行冲击危险性评价,提出了以地音异常指数作为划分冲击危险等级的评价方法.结合实际冲击显现情况,对地音数据分析发现,地音系统的单通道活动持续增长或持续沉寂、2个或以上通道活动突然增长,都预示着冲击危险的增加,并可作为冲击地压发生前的地音前兆信息;
针对保德煤矿“U”型下行通风综放工作面回风隅角瓦斯超限问题,采用Fluent数值模拟软件,以81308综放工作面为模型,针对不同采空区抽采参数,对采空区及回风隅角瓦斯运移和瓦斯体积分数分布情况进行了数值模拟.模拟结果表明:基于81308综放工作面开采条件下,工作面采空区瓦斯抽采间距为90～120 m、抽采量为600 m3/min为宜.根据模拟结果,在81308综放面回采期间进行了工程实践,从而确定了工作面合理的采空区瓦斯抽采参数,有效解决了“U”型下行通风高产高效综放工作面回风隅角瓦斯超限问题.
针对陈四楼煤矿煤与瓦斯突出问题,综合运用瓦斯地质学和构造物理学等相关理论和方法,通过现场调研和数值模拟,从地质因素和工程因素2个方面对“4·10”煤与瓦斯突出原因进行了探讨.研究表明:压扭性雁列式断层引起剪应力集中,造成岩桥区结构性变形,破坏煤体结构,促使瓦斯富集,提供了突出所需的弹性内能和瓦斯膨胀能,是控制煤与瓦斯突出的主要地质因素;采动应力造成断层活化诱导了煤与瓦斯突出的发生.在此基础上提出了加强断层预测、建立煤与瓦斯突出预警体系和强化瓦斯抽采等瓦斯综合防治措施.
以神东矿区上湾煤矿12煤三盘区回采工作面为例,考虑工作面回采煤层埋藏浅、煤层间距近的赋存特性,以及矿井工作面通风系统、工作面采掘部署情况,利用实验结果和现场实测数据,结合理论研究,研究确定工作面采空区及上覆采空区自然发火重点防治区域.在分析矿井现有的防灭火措施基础上,通过优化采空区注浆方式、完善上下采空区注氮、加强上下采空区气体及温度监测等措施,进一步健全矿井综合防灭火技术体系.
针对浅埋大断面巷道快速掘进中因围岩表面不平整导致锚杆托板严重破坏引发支护失效的问题,采用实验室试验、数值模拟及理论分析相结合的方法对锚杆托板组合构件协调作用机理进行研究,构建锚杆托板组合构件力学模型,分析托板和调心垫圈在偏载作用下受力演化特征及不同锚杆托板组合作用下巷道的支护效果.小保当112207工作面大断面切眼巷道工业性试验结果表明:当锚杆托板组合构件协调性良好时,能有效降低锚杆尾部应力集中程度,提高锚杆预紧力,锚杆尾部不易发生损坏变形,且有助于锚杆预紧力施加,支护效果更好;锚杆托板组合构件相互锁死的
为了研究工作面推进方向与沟谷走向平行时,不同工作面位置影响下沟谷区采动斜坡变形破坏特征,根据泰安煤矿白家沟区域地质条件,分别建立了工作面位于斜坡后方、斜坡下方、沟谷中间时3个数值模型,分析研究了斜坡位移分布规律、应力应变分布规律及斜坡变形破坏机理.结果表明:沟谷区采动斜坡变形破坏特征和工作面布置位置有关,当工作面位于沟谷区一侧斜坡后方时,采空区上方地表整体变形和平坦地带相似,两侧斜坡稳定性较好;当工作面位于沟谷区一侧斜坡下方时,工作面上方斜坡从坡顶处开始破坏,继而推动斜坡产生整体破坏,破坏类型为推移式滑坡
为响应国家节能环保要求,建立绿色能源供热矿井,小保当煤矿2#风井提出淘汰现有燃煤锅炉,利用矿井余热资源,解决该风并场井口保温防冻和建筑采暖用热需求.基于现有乏风余热利用的4种技术路线,分别对各自的技术特点进行分析对比,最终提出采用直冷式深焓取热乏风热泵新技术,解决该煤矿的用热需求,介绍了小保当煤矿2#风井场地的项目概况,供热需求以及采用直冷式深焓取热乏风热泵系统的技术路线,最后进行了经济分析.项目实施后,彻底解决了由于燃煤带来的环保问题,并且对煤矿现有余热进行回收利用,减少了能源的浪费.