平朔井工开采煤层顶底板水文地质条件评价及防治水对策研究

针对平朔井工一矿所面临的煤层顶底板水害威胁,在分析矿井采矿、地质等条件的基础上,确定了与煤层顶底板水文地质条件相关的若干因素,分别运用"三图法"和"脆弱性指数法"对该矿煤层顶板涌突水条件和底板突水脆弱性进行了评价,并制定了具体的防治水措施。

回采巷道围岩稳定性分类及支护型式确定

在现场实测和实验室实验的基础上 ,对姚桥煤矿二水平回采巷道围岩稳定性进行分类 ,结合二水平回采巷道的特点 ,提出了针对不同围岩分类的巷道支护型式。

平朔矿区两柱掩护式放顶煤支架适应性研究

基于平朔矿区首次使用ZFY12000/23/40D两柱掩护式放顶煤支架,为评价该支架在此矿区的适应性,总体研究了支架结构、承受载荷、平衡千斤顶、电液控制系统和实际使用工况。结果表明:支架结构能满足放煤要求;实测周期来压步距11.6 m,动载系数1.71;支架工作阻力5 941kN,最大12 443 kN;支架二柱受力偏差5.96%;放煤后支架受力降低13%;放煤后平衡千斤顶受力变化最大30.23%;实测支架移架时间初期29.8 s、后期59.7 s,放煤时间54.3 s;工作面遇断层和风化氧化区,架前冒顶和煤壁片帮增多;电液控制系统控制器失效较多。分析认为ZFY12000/23/40D型两柱式放顶煤支架在该地质条件下适应性较好。

平朔矿区浅埋深两硬特厚煤层综放支架关键技术

针对浅埋深两硬特厚煤层特点,通过数值模拟分析支架支护强度对顶煤活动规律以及采高对支承压力的影响,并对浅埋深两硬特厚条件下支架参数的合理确定等关键技术进行了研究,通过工业试验,支架能很好地适应了浅埋深两硬特厚综放开采,取得了显著的经济效益。

浅埋深两硬条件下特厚煤层综放开采技术

针对平朔矿区4号煤层条件,采用理论分析方法研究了浅埋深两硬条件下4号煤层顶煤的冒放性及合理采煤方法。以提高顶煤冒放性为目标,采用数值模拟的方法进行了综放工作面参数及设备选型配套研究。实践表明,浅埋深两硬煤层条件下通过加大综放工作面长度与割煤高度,可以实现安全、高效、高回收率开采。

输煤皮带机尾粉尘污染及气动射雾除尘

为对选煤厂输运皮带机尾粉尘污染进行控制,对皮带机尾粉尘颗粒运动及机尾处作业空间粉尘质量浓度扩散进行相关的数值仿真.利用气-尘-液多相流理论,对粉尘颗粒运动进行数值分析,得出皮带机尾处粉尘污染规律,实测数据验证了数值模型的正确性.提出针对机尾粉尘逸散特性的气动射雾除尘方案,确定了除尘技术参数.研究结果表明:粘附在机尾表面的浮尘是机尾的发尘源,滚筒离心力和风流剪切力是尘源飞扬的动因;对机尾皮带进行封闭是除尘的前提条件,在密封罩内设置气动射雾使得封闭罩内形成雾池,粉尘在过饱和湿空气状态下被迅速捕捉沉降.

针对矿山细粉尘的新型微雾旋风除尘系统

设计、研发一个高效、经济的新型微雾旋风除尘系统,以解决煤矿细颗粒粉尘难以捕集这一难题。采用离散相模型的粒子跟踪技术,对雾滴场与粉尘场进行耦合研究。并从粉尘质量浓度、分离效率和压降等指标对微雾旋风除尘系统和旋风分离器进行对比分析。结果表明:微雾旋风除尘系统的雾化场能够完全捕捉旋风分离器排气口逃逸的细颗粒粉尘,分离效率显著提高;同时,被捕捉沉降至灰斗的粉尘颗粒表面形成一层水膜,使细颗粒粉尘平均粒径增大,避免被气流再次卷起带走,可有效抑制二次扬尘。

粉煤灰提取白炭黑和氧化铝的研究

粉煤灰是我国当前排量最大的工业废渣之一,年排渣量已达3亿t以上,大量堆积的粉煤灰会对自然生态环境造成严重的危害。综合利用粉煤灰,实现粉煤灰的资源化利用,对于治理粉煤灰的污染具有十分重要的意义。文章提出先采用碱液常压浸出粉煤灰,生产白炭黑,然后采用碱石灰烧结法生产氧化铝,可实现粉煤灰的经济综合利用。研究表明:用苛性碱液在常压(<125℃)下浸取粉煤灰45 min,粉煤灰中硅的提取率达到72.5%以上,而氧化铝的总溶出率<1.2%;碳分浸取得到的硅酸钠溶液,可以生产氧化硅含量>99%的优质白炭黑,溶液中氧化硅转化率>98%;浸取硅后的渣中氧化铝含量>55%,氧化硅含量<20%,铝硅比≥2.7,适宜采用碱石灰烧结法生产氧化铝。碱石灰烧结法适宜的配方为:碱比0.95～1.0,钙比1.8～2.0;烧结温度宜为1 200～1 250℃;熟料溶出温度75～85℃,时间10～20 min,氧化铝回收率>86%。综合利用粉煤灰生产白炭黑和氧化铝,经济效益和社会效益显著。

多煤层开采相互采动的影响规律

针对平朔煤炭工业公司安家岭井工矿4号和9号煤层联合开采的特点,利用相似材料模拟和数值模拟两种手段研究了9号煤层开采对4号煤层工作面巷道的采动影响规律,以及在不同煤柱尺寸下9号煤层工作面推进过程中,4号煤层工作面巷道周围应力变化规律及巷道变形规律.同时优化煤柱尺寸,使4号煤层工作面巷道处于安全的采动影响范围之内.

选煤厂暗道多热源叠加作用对通风排尘特性的影响

为探究选煤厂输煤暗道多热源叠加作用对粉尘颗粒瞬态扩散的影响,采用热-流-固三场耦合理论,利用Fluent软件对通风排尘供暖过程中空间温度分布情况和粉尘颗粒瞬态扩散过程进行模拟研究,并在平朔安家岭选煤厂2125暗道进行试验。模拟结果表明:在内部热源辐射散热的影响下,暗道空间内靠近热源区域形成了明显的温度梯度;热泳力加剧了粉尘颗粒沉积效果,粉尘颗粒更易积聚在设备表面或地面,下部区域粉尘质量浓度高达394 mg/m3。现场试验表明:暗道空间各测点温度的模拟值与实测值基本吻合,验证了热-流-固耦合方法分析封闭空间内多污染热源通风供暖排尘过程中热源散热、气流场流动和粉尘颗粒动力场的三场耦合关系是正确的;明确暗道空间粉尘颗粒逸散特征,对提高降尘效果具有重要意义。

深部煤巷刚柔二次耦合支护围岩控制技术

分析了深部煤层巷道的围岩变形特点及采用刚柔二次耦合支护的理论依据 ,据此进行了锚杆与锚索支护参数确定 ,通过现场实测 ,巷道围岩变形得到了有效控制 。

受料点密封负压袋式除尘机理分析

针对选煤厂输运皮带受料点处粉尘污染严重的问题,研究了密封负压袋式控尘机理.通过数值模拟和现场实测相结合的手段,采用颗粒运动方程理论,对各粒级粉尘颗粒分别受气流变化的运移轨迹进行研究.结果表明:粒子追踪技术可以实现除尘效率的量化分析,采取治理方案前后粉尘质量浓度的量化模拟数据和现场实际实测数据相一致,显示全尘和呼吸性粉尘质量浓度除尘效率分别达到95%和93%以上;密封负压袋式控尘方法能有效降低输运皮带受料点区域粉尘质量浓度,保障作业人员的健康.

带式输送机尾粉尘逸散治理技术研究

为解决选煤厂输煤系统机尾粉尘污染问题,采用计算流体力学滑移网格技术与离散相模型的粒子跟踪技术相结合的新算法,研究输煤皮带运行中机尾粉尘颗粒的逸散现象,并自主设计一种密封式机尾集尘罩。分析结果表明,粘附在输煤皮带表面的浮尘是机尾的发尘源,滚筒离心力和风流剪切力是尘源飞扬的动因,煤粒之间的摩擦与碰撞产生的高动能细粉尘颗粒在滚筒处扩散;密封式机尾集尘罩能够完全阻隔机尾粉尘向作业空间扩散,漂浮起来的细粉尘颗粒在碰到壁面后慢慢反向沉降,而粗粉尘颗粒在横向运行一段时间后也自由沉降。现场实践表明,储煤仓106暗道机尾采用密封式集尘罩后,全尘与呼吸性粉尘的降尘率分别达到93.09%和88.92%。

大型煤炭矿区绿色开发的实践与思考

简述了煤炭工业绿色发展的紧迫性,认为大型煤炭矿区绿色开发的关键是处理好资源开发—循环转化—环保绿色三者的关系,实现经济效益、社会效益和环境效益相统一。系统总结了平朔矿区绿色开发的成功实践经验,特别是近年来其在资源开发、循环转化和生态建设方面的典型做法。最后提出在打造我国经济升级版,建设美丽中国的大背景下,大型煤炭矿区在强化绿色发展理念、优化绿色发展模式、发展循环经济和生态产业、强化绿色管控和科技创新等方面推进绿色发展的建议。

近距离煤层采空区下巷道支护技术研究与应用

以平朔矿区11煤回采工作面巷道掘进为工程背景,详细介绍了矿区近距离煤层采空区下巷道支护成套技术及现场应用情况。在对矿区11煤围岩地质力学测试与评估、围岩可锚性试验和锚杆支护作用理论分析的基础上,根据煤层顶板层间距离的不同,提出了"锚杆+锚索"、"锚杆+短锚索"、"全长预应力锚杆"等以锚杆支护为主的巷道支护方案,彻底改变了近距离煤层巷道必须使用架棚支护的传统观念。实践证明,锚杆支护能够满足矿井近距离煤层采空区下巷道掘进与工作面回采的需要,在保证巷道支护安全的前提下,降低了支护成本和工人劳动强度,为提高巷道掘进速度创造条件。

平朔安家岭高产高效露井联采通风系统及其优化

简要介绍了平朔安家岭一号井工矿的通风系统,在阻力测定和网络解算的基础之上,对通风系统进行了评价和分析,找出了严重影响矿井通风的“瓶颈”问题,并对其进行了优化处理。

千万吨矿井近距离特厚煤层协同开采技术

为实现近距离特厚煤层协同开采,以平朔矿区4号和9号煤层为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场观测的方法,确定工作面放煤工艺参数、巷道布置方式、巷道支护方式、区段煤柱尺寸及终采线位置。结果表明:9号煤层综放工作面采用一刀一放、分段、两轮顺序放煤可提高煤炭采出率2.1%;9号煤层工作面在加强巷道支护的基础上采用内外错组合巷道布置方式,可有效防止工作面片帮冒顶事故的发生;4号煤层工作面区段煤柱尺寸不小于17 m且终采线距主要巷道50 m时,有效保证4号煤层大巷及9号煤层水仓的稳定性。

浅埋煤层大面积火区快速治理技术实践

针对安太堡露天矿开采过程中,由于废弃小煤矿煤自燃引起的火区分布情况不详,火势大、范围广,采用单一小流量灭火技术难治理的现状,采用基于热电复合响应的火区发展区域探测技术、大空洞及松散高温区两相泡沫充填、煤岩较密实区水与三相泡沫交互降温和地表隔氧封堵相结合的综合灭火降温技术,仅9个月即彻底治理了安太堡露天矿22.7万m2火区,为我国新疆、内蒙古、山西等地浅埋煤层火区的治理提供了参考。

姚桥矿综放面矿压显现规律研究

在相似模拟实验结果及现场实测资料的基础上，分析了姚桥煤矿７５０９综放工作面的上覆岩层活动规律及其矿压显现特点、支承压力分布及其对矿压显现的影响。研究结果表明，现场实测与理论分析具有很好的一致性。

冲击地压矿井合理回采速度的确定方法研究

为了确定冲击地压矿井回采工作面合理的回采速度,通过分析冲击地压监测数据、冲击显现与工作面回采速度关联性,研究工作面见方效应、顶板预裂爆破、小煤柱护巷工艺、保护层开采等对工作面回采速度的影响,探索工作面在实际生产中合理推采速度的确定方法。结果表明:冲击地压矿井合理回采速度的确定需要坚持“一矿一策、一面一策”的基本原则;在工作面见方等强冲击危险区域可依据实际监测数据及动力显现分析结果,选择动载扰动最小的回采速度作为安全回采速度;顶板预裂爆破、小煤柱护巷工艺、保护层开采等措施有利于降低工作面动载诱冲风险,在确保防治措施效果,加强实时监测与分析的同时可适当提高回采速度;但即使采取多种防治措施,仍需注意对回采速度的合理管控,最大回采速度不宜超过本矿井存在动力显现、冲击地压事故回采工作面的安全回采速度;工作面短期停产与复采期间,微震事件恢复平稳存在一定滞后性,因此,应重视工作面短期停产、复采期间动力显现风险。