贵州无烟煤孔隙特征的定量分析与表征

贵州地区复杂的地质构造以及瓦斯等灾害严重制约了煤炭行业的发展。为了定量分析与表征贵州地区无烟煤的孔隙特征,以贵州省具有无烟煤代表特征的发耳煤矿5-2煤层为研究对象,采用低温氮气吸附和低场核磁共振等技术手段,对煤体的孔隙特征进行了深入分析。同时,利用分形理论对低温氮气吸附和低场核磁共振两种测试方法的优缺点进行了对比分析。研究结果表明,发耳无烟煤样主要由狭缝和窄缝状孔隙组成,微孔发育较为丰富,但与中大孔的连通性较差。采用合适的煤体改造,可以有效提高孔隙连通性。在低场核磁共振测试中,该技术能够较好地表征大孔的复杂性和非均质性;而低温氮气吸附测试虽然受到一定方法局限性的制约,但能够很好地表征微小孔的复杂性和非均质性。研究旨在为贵州地区无烟煤资源的高效安全开采提供一定的理论参考,有助于推动该地区煤炭行业的可持续发展。

近距离下煤层首采面开采对软弱煤岩破坏变形特征的影响

为研究近距离下煤层首采工作面开采对软弱煤岩破坏变形特征的影响,以熊家湾煤矿20903首采工作面为研究背景,基于数值模拟、理论分析和现场观测等手段分析近距离首采工作面开采对软弱煤岩(C8煤层)的裂隙发育、应力变化以及膨胀变形等特征的影响。研究表明:随首采工作面推进,煤体裂隙网格持续发育,表现为裂隙产生到裂隙稳定发育、裂隙稳定发育到弯曲下沉和弯曲下沉到裂隙压实阶段;C8煤层膨胀变形呈“压缩→膨胀→稳定”的变化规律,其煤层最大膨胀变形值为12.1 mm和11 mm,位于卸压膨胀稳定区内;根据现场观测可知,C8煤层软弱煤岩整体稳定,部分煤岩体存在破碎裂隙区,局部顶板岩石虽已发生松动,但对岩层稳定无太大影响。

基于改进变权与云模型的煤矿安全状态评价及其应用

为了更加合理地评价煤矿安全状态,构建基于改进变权和正态云理论的煤矿安全状态评价模型.由期望、熵、超熵构成的特定结构函数确定状态评判矩阵,得出各评价指标的不同等级确定度.基于博弈论思想对变权理论进行改进,确定指标权重,利用置信度系数作为验证评判参量,得出该模型在2种不同权重下的综合评判结果及其可靠程度信息.研究表明:基于改进变权与云理论模型得出的综合确定度为0.775,状态等级为Ⅱ级,煤矿安全状态评判结果为较安全,与其他方法的评判结果相吻合.该模型是一种简易可靠的煤矿安全风险预测方法.

基于改进层次分析法-突变理论的煤矿顶板事故风险分析

针对我国煤矿顶板事故影响因素多、发生过程复杂多样等问题,提出了将改进层次分析法与突变理论相结合的煤矿顶板事故风险分析模型。根据所分析煤矿实际情况,运用此方法得到案例煤矿顶板事故风险影响指标主观因素重要度大于客观因素重要度,系统突变隶属度为0.79,安全等级一般。该煤矿在主观因素上安全投入到位,客观因素安全投入不足,导致顶板事故风险性突变,符合该煤矿实际情况,表明基于改进层次分析法-突变理论的方法能指导煤矿顶板事故的风险分析。

基于融合权集对云的煤矿安全评价及应用

为合理评价煤矿安全状态,针对煤矿安全影响因素多、指标体系关联度复杂等问题,提出融合权与集对云的安全评价模型。运用云理论特征值修饰集对分析联系度,兼顾系统的模糊性与不确定性,并引入融和后的各指标最优权重,得出系统综合云联系度;绘制等级云图判定系统安全状态及偏向趋势;结合煤矿实例进行验证。结果表明:案例煤矿所处安全状态为较安全,有偏向一般安全状态微势。分析结果与实际相符,且充分考虑煤矿安全评价体系的随机性,该模型可为煤矿安全评价提供理论指导。

发耳矿首采层开采顶板“两带”发育规律分析

煤层回采过程中,顶板上覆岩层在自重影响下发生断裂下沉并形成"三带"。通过对顶板"两带"发育规律研究,将为高位钻孔瓦斯抽采、顶板治理提供理论依据。根据发耳矿五采区1#煤层的现场情况,通过数值模拟、理论分析、摄像观测等研究方法,确定发耳矿1#煤首采层冒落带高度为15m,裂缝带高度为51m,开采后上覆岩层较长时间内处于动态下沉状态。研究成果对较软煤系地层上覆岩层移动有新的认识。

基于后悔理论-集对势分析的矿山紧急避险系统安全评价

矿山事故频发,危害性大,而紧急避险系统的有效性直接影响到人员的伤亡情况,提出后悔理论与集对势分析相结合的矿山紧急避险系统安全评价模型。运用此评价模型得出案例矿山紧急避险系统安全值为6.00,处于比较安全状态。安全态势为微同势,未有向不安全状态偏向趋势。为提高系统安全性,基于指标重要性计算,应加强物料和设施的设置。该模型分析结果符合案例矿山实际,表明基于后悔理论-集对势的评价模型能用于矿山紧急避险系统的安全评价。

突出冲击波对风门和风筒防逆流装置的破坏研究

为了防止煤与瓦斯突出后发生瓦斯逆流,结合流体动力学研究突出冲击波对防突风门和风筒防逆流装置的破坏失效机制。基于理论推导,得到了煤与瓦斯突出条件下的冲击波传播模型,给出作用在风门和风筒防逆流装置处的反射超压。利用突出能量传播模拟系统,模拟井下发生突出事故后冲击波在巷道中的传播,并将试验结果与理论计算和数值模拟结果进行对比。在此基础上利用Fluent对4种不同突出条件下冲击波在巷道内的传播进行模拟研究,并且将风门和风筒防逆流装置处的超压随时间变化数据输入LS-DYNA进行数值模拟。研究结果表明:实际的冲击波衰减比数值模拟和理论计算更加快,试验和模拟误差不大且总的变化规律是一致的,利用数值模拟手段研究冲击波传播规律是可行的;风筒防逆流装置处的冲击波超压峰值大于风门位置的超压峰值,且冲击波超压在第1个波峰出现后震荡下降;由于风筒中反射出的冲击波叠加,风门位置的超压峰值是在第2个波峰出现,突出压力和突出孔径越大,相应的冲击波超压峰值就越大。研究成果对防突风门和防逆流装置设计具有指导意义。

基于动静错位结合方式的首采工作面覆岩裂缝发育探测研究

为研究首采工作面回采前中后期覆岩裂缝发育状态,以发耳煤矿50105工作面为例,提出了动静错位结合的裂隙探测方法。采用覆岩移动曲线与经验公式理论分析,用离散元UDEC软件仿真开挖,用网络并行电法与钻孔摄像法在不同位置现场实测,分析覆岩裂缝发育过程与最终稳定高度。结果表明:工作面前端未采区域超前应力裂缝开始发育,覆岩离层阶段出现裂缝急剧位移差现象;煤层上方主覆盖层为含碎石粉质黏土,覆岩稳定性差,裂缝发育实测高度大于理论高度;在采空区稳定区域,含碎石粉质黏土覆盖层重新压实,顶部裂缝发生闭合,裂缝实测高度降低。研究成果对首采工作面粉质黏土覆岩裂缝发育有新的认识。

基于改进AHP的煤矿斜巷运输安全性分析

运输系统是矿山重要的生产系统之一,也是经常发生伤亡事故的重要环节。为了更好地分析煤矿斜巷运输系统的安全性,首先,从人、机、管理3个因素对煤矿斜巷运输事故进行了定性分析,基于事故树分析法得出影响煤矿斜巷运输事故基本事件的结构重要度,其次,根据结构重要度构建煤矿斜巷运输事故的改进层次分析模型,得出影响煤矿斜巷运输基本事件的权重并进行排序。结果表明:绳子磨损和人员没有及时检查是导致事故发生的主要基本事件,管理因素是导致斜巷运输事故发生的主要原因,指出企业应从强化人员安全意识、加强日常管理、明确规章制度等方面防治煤矿斜巷运输事故的发生。