基于响应面法的煤矿瓦斯涌出量预测研究

为了高效稳定的预测工作面瓦斯涌出量,细化并简化建模过程,研究了影响因素间的交互作用,将响应面设计方法与逐步回归分析相结合,提出了优化的瓦斯涌出量预测模型,并在马堡煤矿进行了应用。结果表明:利用逐步回归分析可有效剔除对瓦斯涌出量影响不显著的因素;结合Design Expert系统中的Box-Behnken,以瓦斯涌出量为响应值建立了瓦斯涌出量与各显著因素之间的编码值响应面二次方优化模型,经检验,模型预测结果的相对误差绝对值的最大值为1.06%,平均值为0.63%。模型预测效果良好,可为煤矿瓦斯涌出量预测工作提供一定的参考。

马堡煤矿高位钻孔布置参数的优化分析

为减少高瓦斯煤层的瓦斯灾害,提高高位钻孔瓦斯抽采效率,通过分析计算出马堡煤矿15#煤层上覆岩层移动"三带"高度,即:马堡煤矿15203工作面冒落带高度为10.06~14.46 m,裂隙带高度为38.75~49.95 m.再利用COMSOL数值模拟软件对高位钻孔的仰角、方位角、钻孔长度等因素进行模拟分析,并将确定的高位钻孔最佳布置参数在15203工作面进行工业试验.结果表明:数值模拟高位钻孔最佳布置参数为钻孔倾角宜控制在9°~12°,方位角以30°~45°为宜,钻孔长度为150 m;现场试验高位钻孔最佳布置参数为倾角在8°~11°,夹角在30°~42°,钻孔长度在145~155m,实测数据与模拟结果基本保持一致,为其他低渗透高瓦斯煤层的高位钻孔优化布设提供了参考价值.

水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术研究

为了增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高瓦斯的利用率和抽采效率,提出了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术,分析了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透的爆破致裂机理,建立了在爆轰气体作用下的裂纹应力强度因子方程和裂纹二次扩展半径方程。运用RFPA^2D-Flow模拟软件对水力压裂后孔壁周围煤岩体裂隙的产生过程与裂隙扩展规律进行模拟。利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析模拟软件对不同长度预裂缝影响深孔预裂爆破后瓦斯抽采增透效果的程度进行模拟。同时在阳泉五矿8410工作面开展了现场工业性试验,以此验证煤矿井下进行水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术后的瓦斯抽采增透效果。结果表明:使用水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术后煤层的透气性与常规的深孔预裂爆破相比有显著提高,致裂孔的初始瓦斯涌出量是普通爆破孔的3.18倍,瓦斯含量的衰减强度降低了77.3%。深孔预裂爆破的有效影响半径随着爆破孔内预裂缝长度的增加而提高,而且二者呈线性关系。该研究中采用复合爆破后的有效影响半径可达到6.98 m,与数值模拟结果得到的有效影响半径6.763 m相近。同时数值模拟与现场工业性试验的结果均证明:提出的水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术,能够有效增加煤岩层的透气性,提高瓦斯的抽采效率,为其他低渗透高瓦斯煤层的瓦斯抽采增透技术提供了参考。

基于遗煤自燃防治的综放工作面合理推进速度的确定

为了研究综放工作面推进速度对采空区遗煤自燃的影响规律,采用理论分析、数值模拟、相似模拟及回归分析等方法,对工作面推进速度与工作面采出率、采空区应力场、孔隙率分布规律、漏风量,以及氧化带宽度的关系进行了研究,得到工作面推进速度与各因素的函数关系,以及工作面推进速度的合理确定方法。分析结果表明:防止遗煤自燃的工作面推进速度存在下限值和上限值,当利用上限值和下限值估算的工作面合理推进速度范围存在并且具有较大变化空间时,再对采出率加以考虑,即可得到有效防止遗煤自燃的合理工作面推进速度;当此范围不存在或范围较小时,说明提高工作面推进速度不能防止遗煤自燃,这时工作面的合理推进速度应主要依据采出率进行确定。工作面推进速度越小,与氧化带宽度的关系曲线越平缓,提高推进速度越有利于防止遗煤自燃。

含矸松散煤体自燃过程的试验研究

为了获得岩粉影响松散煤体自燃特性的规律,利用自制试验装置对混入岩粉的松散煤体进行了绝热低温氧化试验。试验共分3大项,第一项为松散煤体的单独氧化试验;第二类为各煤样与岩样3按不同比例进行混合的氧化试验;第三类为各岩样与煤样3按同一比例进行混合的氧化试验。在试验中,对各混合煤样的氧化升温过程进行了观测,得到了各混合煤样自然升温速率的变化规律。结果表明:在煤样内混入岩粉会减缓煤样的总体氧化升温速率,延长煤样的自然发火期;混入岩粉的量及粒径对煤样的氧化特性均存在较大的影响;通常混入岩粉量越大,其对煤样氧化升温过程影响越大,当岩煤比达到1∶1及以上时,煤样基本失去自燃的危险;在一定粒径范围内,松散煤体粒径与岩粉粒径相差较小时,二者相互影响较为剧烈;在理论上,确定出合理的岩粉量及粒径构成以防治遗煤自燃是可行的,但具体施工工艺还需进一步研究。

东明露天矿含软弱层端帮边坡稳定性控制方案优化

针对断层、降水及弱层等因素诱发露天矿端帮边坡变形失稳的问题,以呼伦贝尔东明露天矿北帮边坡为工程实践背景,采用数值模拟理论和极限平衡分析相结合的方法研究存在于北帮的弱层对边坡岩土体变形位移规律的影响,同时结合极限平衡分析方法对北帮边坡稳定性的控制提出了2种方案,即削坡减载和削坡减载+压脚;通过分析研究,并基于Geo-slope的计算结果和工程地质条件,最终采取削坡减载+压脚方案,为实际开采过程的安全高效生产提供了参考。

Magnetrol气体流量计在核电厂中的应用及故障分析

福清核电1号机发电机氢气供应系统的累积流量计1GRV001QD显示异常,在流量累积至60L(正常为6000 L~9000 L)时就达到上限,仪表无法显示实际流量值,导致运行人员对此失去监测,影响机组正常运行。通过介绍该累积流量计的功能、工作原理、缺陷原因分析、故障原因排除过程,阐述此热式气体流量计的缺陷分析与处理思路,为日后相同问题的处理提供经验。