粒度对采空区遗煤氧化速度影响的实验研究

为研究采空区遗煤粒度的大小对氧化速度的影响,利用程序控温的方法设计了遗煤的升温氧化实验,测得了实验炉出口侧在一定温度下的氧气浓度,计算了几种粒径的煤样在一定温度下的耗氧速度,比较了几种粒径煤样在不同温度时的耗氧速度的大小,拟合了几种粒径的煤样在一定温度时耗氧速率的曲线。结果表明:不同粒径的煤样氧化速度随着温度升高而增大,粒径较小的煤样,耗氧速度增加较快。在相同温度条件下,氧化速度有随着煤粒度的增大而减小的规律性,并且当温度高于70℃时耗氧速率和煤样粒径之间满足负指数关系。实验加深了对采空区遗煤自燃过程的认识。

煤岩非线性损伤试验及理论模型

为了研究煤岩材料的损伤演化过程,分别对煤和砂岩试样进行了轴向应变控制、定常环向应变控制、不同围压下的单轴压缩和三轴压缩试验研究,观察煤岩的实验损伤演化过程;对试验数据进行分析,结合煤样的变形损伤特征,基于损伤力学和热力学基本原理,推导并建立了煤岩非线性损伤演化方程和煤岩试样非线性损伤本构方程。通过试验结果验证了煤岩材料的非线性损伤理论的合理性,同时也丰富了煤岩损伤理论体系。

煤矿井下避难硐室设计与应用

为了促进我国煤矿企业的避难硐室建设,以避难硐室在某矿的具体应用为例,介绍了避难硐室结构构成、功能需求和配套设施,重点阐述了硐室建设的基本要求、支护措施和其他生命维持系统,对于煤矿企业的避难硐室建设具有借鉴意义。

电磁辐射技术确定保护层采空区煤柱影响带

保护层采空区留有煤柱会引起应力集中,留有煤柱的宽度不适将会形成应力集中带,以致发生强度较大的煤与瓦斯突出。煤体在应力集中带作用下产生屈服变形的过程中会产生电磁辐射,产生的应力越高,煤体变形破裂越剧烈,向外辐射的电磁辐射信号就越强。根据煤体变形破裂过程中产生的电磁辐射信号特征变化,确定了保护层采空区煤柱产生的应力集中带,电磁辐射测定结果与现场勘测资料计算结果相吻合。结果表明:电磁辐射信号与应力集中带应力状态分布有较好的对应关系,可以电磁辐射监测技术确定保护层采空区煤柱产生的应力集中带,是确定煤柱影响带的一种新方法。

回采过程中采空区瓦斯运移数值模拟研究

为掌握采空区瓦斯分布情况,指导采空区的瓦斯抽放工作.通过对采空区瓦斯来源,以及瓦斯涌出规律进行分析,建立了二维移动坐标下采空区瓦斯浓度场数学模型,并对其进行了无因次分析.采用有限差分法设计编制了计算机程序,通过对羊草沟矿采空区移动状态下瓦斯浓度场进行数值模拟,得到了推进速度为5 m/d时的采空区瓦斯浓度分布状况.解算结果与理论分析得出的结果一致.这对矿井采空区瓦斯治理有重要的实际意义和价值.

物元模型在大坝安全度评价中的应用

将物元分析理论应用于大坝安全度评价,应用层次分析法计算各因素的权重,通过关联度确定待评大坝的安全度等级。应用表明,物元模型能够较客观地反映大坝安全程度,为大坝安全度评价提供了一条新途径。

高压大流量水力钻割一体化技术在常村煤矿的应用

传统水力割缝技术水射流压力低、流量小,无法满足对强度高、硬度大煤岩体的高效割缝需求。针对此难题,国家安全生产监督管理总局总局信息研究院研发了一种水射流切割压力达98MPa,水流量125L/min的高压大流量水力钻割一体化技术并在常村煤矿进行了应用试验,取得了理想的效果。试验结果表明:高压大流量水力切割半径可达1.5m,切割钻孔的百米瓦斯自排量是未切割钻孔的6.03倍,瓦斯抽放量是未切割钻孔的3.73倍。

新型胶体材料在白芨沟矿火区下分层煤自燃预防中的应用

为了有效预防白芨沟矿2421下分层综放面煤自燃,先通过地面钻孔注FCJ-12复合胶体封堵漏风通道,再通过钻孔注入MCJ12高分子胶体进行灭火。实践证明,分步灌注FCJ-12复合胶体和MCJ12高分子胶体可有效封闭下分层开采过程中的漏风通道,阻止浆液的流失和控制高温区域的发展,从而确保下分层工作面的安全开采。

单轴压缩条件下预制裂纹红砂岩试样声发射特征研究

为研究单轴压缩条件下预制裂纹红砂岩试样声发射特征,运用伺服压力机、声发射系统对砂岩试样进行单轴压缩试验,结合声发射特征参数与应力时间关系,对砂岩试样变形失稳破坏过程进行分析,并在相同加载方式下分析不同裂纹角度对砂岩试样变形破坏特征的影响。结果表明:砂岩试样破坏过程按力学性质可分为压密、弹性变化、塑性变化及峰后残余4个阶段,预制裂纹对试样的峰值应力有显著降低作用;声发射信号可分为平静期、上升期、波动期3个阶段,信号与砂岩试样破坏过程存在良好对应关系,不同角度预制裂纹对应的声发射信号特征不同,平静期45°裂纹试样声发射事件相对较活跃,振铃累积率相对最高,0°裂纹试样最早进入声发射波动期;在相同加载方式下,声发射信号参数RA值受裂纹角度影响较大,可以利用声发射信号RA值的演化判断岩石材料中裂纹方向与荷载方向的关系。

超高压水射流切割煤层增透试验研究

针对低透气性单一松软煤层的瓦斯抽采难题,在总结其他增透技术措施的基础上,按照增加煤层透气性的思路,开发并改进了超高压(最高达300 MPa)水射流切割技术装备。在山西潞安集团常村煤矿2105工作面运输巷进行了现场试验,通过多次试验确定了合理3号煤层的切割压力,测试了切割半径和瓦斯抽采纯量等参数。试验结果表明:常村矿3号煤层的合理切割压力为80 MPa,有效切割半径为1.8~2.0 m,瓦斯抽采纯量提高了5倍,瓦斯抽采效果良好。超高压水射流切割煤层增透技术能够有效改善煤层透气性,大幅提高了瓦斯抽采效率,节约了抽采时间,为提高煤矿瓦斯抽采效果提供了新途径,具有一定的推广应用价值。

液态CO_2预裂爆破增透技术试验研究

针对低透气性高瓦斯煤层,开发了液态CO2深孔预裂爆破技术及装备。阐述液态CO2预裂爆破的机理并开展现场试验。试验表明,预裂爆破后影响半径可达12m以上,抽采负压最大达到13998.8Pa;预裂钻孔及其影响范围内的抽放钻孔瓦斯浓度都有明显上升,部分钻孔抽采浓度能提高50%以上;预裂后钻孔瓦斯抽采流量显著提高,单孔最大抽采量达385.8m3/d,累计瓦斯抽采量能达到普通钻孔累计瓦斯抽采量的2~6倍;预裂后日均瓦斯抽采量长时间维持在一个较高水平,衰减系数不到普通钻孔的1/2。

采空区液态二氧化碳惰化降温防灭火技术研究

为系统研究液态二氧化碳防灭火理论与实践,介绍了二氧化碳的理化性质,分析了二氧化碳的灭火机理。通过与常用的氮气防灭火技术对比,阐述了二氧化碳防灭火技术的优势。重点推导了液态二氧化碳注入量的计算公式,分析讨论了液态二氧化碳的注入工艺和注入位置等参数。结合采空区火区治理实践,应用并验证了液态二氧化碳注入工艺和参数的正确性,形成了较完整的液态二氧化碳防灭火理论。

基于工业分析预测煤质发热量研究

为快速准确的预测煤质发热量,基于煤质工业分析数据,以粒子群优化算法(PSO)和支持向量机(SVM)理论为基础,采用PSO算法优化SVM超参数,建立了参数优化的PSO-SVM预测模型。在同等条件下,构建了标准SVM模型和多元线性回归(MLR)模型,并与PSO-SVM模型预测结果进行对比。结果表明,PSO-SVM模型、SVM模型和MLR模型都具有较好的预测效果,测试结果的平均绝对百分误差分别为2.433%,2.956%和3.135%;MLR模型具有较好的建模效果,但泛化性差,测试阶段出现了较大误差;参数寻优显著提高了SVM的预测精度,与线性模型相比,非线性PSO-SVM模型具有更好的泛化性和外推能力,更适合于煤质发热量的预测。

高瓦斯煤层高压水力割缝增透技术试验研究

为解决高瓦斯低透气性煤层瓦斯含量高、透气性差、抽采效率低的难题,对切割压力高达100 MPa的高压水力割缝增透技术及装备进行试验研究,研究结果表明:长治矿区3#煤层的合理切割压力75 MPa左右、切割影响范围达6 m,经水力切割增透措施后瓦斯抽采量相比原始钻孔瓦斯抽采量最大提高到12.52倍,高压水力割缝技术大大增加了煤层透气性,提高了煤层瓦斯抽采效率。

矿井有害气体事故统计分析及预防措施

矿井在生产过程中会产生大量有毒有害气体,引起中毒和窒息等事故,对矿井从业人员安全和身体健康造成严重威胁.对近十年矿井有害气体事故类型、事故时间和地域、事故等级以及事故死亡人数与全国矿井事故死亡人数之间关系进行统计分析.深入分析事故发生的原因,提出预防事故的对策,为矿井有害气体预防和控制提供有益的借鉴.

煤矿顶板事故分析与防治对策研究

针对我国煤矿顶板事故多发的现状,在我国近20年顶板事故数据统计的基础上,总结了顶板事故发生的规律、趋势及特点,分析了顶板事故发生的原因,并在此基础上提出了相应的防治对策。研究认为,我国煤矿顶板事故总量总体下降,但占比仍然较重,且以一般事故为主,散发多发明显。但近来较大事故起数增多,顶板事故有抬头趋势,防范较大及以上恶性事故重要性凸显;顶板事故发生的原因主要集中在思想认识和管理水平不足及顶板管理知识、能力不足方面;从顶板管理水平和能力两方面提出顶板事故防治的相应建议。

瓦斯抽放条件下采空区漏风供氧规律与煤自燃防治技术

为解决瓦斯抽放条件下煤自燃问题,以白芨沟矿2421综放工作面为研究对象,基于数值模拟方法研究了瓦斯抽放条件下采空区内的漏风场与氧气浓度分布规律,结合现场情况制定出高瓦斯矿抽放条件下采空区煤自燃防治技术方案。

常村煤矿低渗透煤层水力割缝增透技术研究

常村煤矿为高瓦斯矿井,3号煤层渗透性差,为提高3号煤层瓦斯抽采效果,必须对低渗透性煤层采取有效的增透措施。为此,本论文研究3号低渗煤层水力割缝增透技术,确定了现场试验钻孔参数及其布置方式。研究表明：水力割缝增透技术可使瓦斯抽采流量可提高3-3.75倍,高浓度抽放时间延长1.2倍,因此水力割缝增透技术可取得较理想的瓦斯抽排效果。

煤矿井下避难硐室系统设计的探讨

提出了建设由永久性避难硐室、临时避难硐室和移动式救生舱组成的相互独立却紧密结合井下避难硐室系统,辐射全部采矿活动区域以帮助井下遇险人员安全避险。提出了避难硐室系统设计的基本原则,并阐述了3种类型避难所在实际矿井条件下的布置原则和结构形式,煤炭企业的避难硐室建设具指导意义。

试论煤矿企业约束型自主安全管理模式

以系统工程理论和方法为指导,建立了适合我国煤矿特点的约束型自主安全管理模式。约束型自主安全管理模式是系统性的安全管理模式,在体系结构上包括3方面的体系结构维度,即组织与控制维度、实践维度和安全文化维度。阐述了实现约束型自主安全管理模式的有效途径,即以约束为手段,以自主为动力和采取闭环管理形式。约束型自主安全管理模式的提出对于煤矿实施安全自主管理具有一定的理论和实践的指导意义。