STRUCTURAL ORIGIN OF THE FAULTED BROWN COAL BASIN IN YUNNAN, CHINA──The role of strike-sliping in basin formation and inversion of Xianfeng coal basin

Based on the analysises of regional structural setting, basin formation and deformation, this paper demonstrates that the Xianfeng basin has been formed and inverted under the strike-slip regime. The article is a partial result of the whole research.

基于CT扫描技术的煤样三维重构及气体表观渗透率研究

基于CT扫描技术对煤样扫描成像,并进行滤波和二值化处理,获取孔裂隙尺寸、孔隙率等特征参数。通过盒维法计算煤样的分形维数,推导煤样孔裂隙的平均迂曲度及迂曲度维数。结合分形理论和克努森数,推导煤体中经滑移修正的气体表观渗透率模型并进行验证。通过ANASY有限元软件研究煤体中的瓦斯渗流规律。结果表明,瓦斯在孔裂隙弯折处压力变化剧烈,渗流速度在孔裂隙弯折处达到最大,瓦斯在个别孔隙发生凝滞、不流通。采用经过滑移修正的气体表观渗透率模型计算瓦斯表观渗透率,并与通过Forchheimer公式拟合得到的瓦斯表观渗透率及通过FT模型计算得到的瓦斯表观渗透率相比较,发现经过滑移修正后的气体表观渗透率模型适用于微尺度介质中气体表观渗透率研究。

大倾角煤层充填开采技术研究

大倾角煤层开采作业中,若不对采空区进行适当充填,极易发生岩层沉陷。就矸石滑移充填开采技术展开研究,建立顶板力学模型,进行受力分析,并在山西省某煤矿3203工作面开展现场矿压监测,得出矸石滑移充填非均匀性、矿压分区性、来压时间时序性等结论。

基于楔形椎体模型工作面煤壁稳定性研究

针对大同矿区复杂地质条件工作面回采期间煤壁稳定性较差的问题,以大同矿区某煤矿1022工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟,对影响煤壁稳定性的因素进行了研究。结果表明:工作面采动期间,煤壁失稳片帮过程分为煤体损伤破坏阶段和煤壁剪切滑移失稳阶段。在煤体损伤破坏阶段,工作面前方煤体应力环境被恶化,加剧了应力畸变区煤岩体单元的损伤破坏,增大了煤壁片帮机率;在煤壁剪切滑移失稳阶段,根据楔形椎体力学模型,发现煤壁稳定性系数K随支架护帮力P0、结构面内聚力C和内摩擦角φ的增大而增大,随顶板压力的增大而减小,并据此提出了煤壁稳定性控制措施。

大倾角复杂地质条件下综合机械化采煤技术实践研究

以A煤矿16528作业面为例,介绍了一种大倾角复杂地质条件下综合机械化采煤技术。针对该综合机械化采煤技术,根据作业面具体情况,从支架强度、标准工作阻力、防倒防滑装置等方面出发,设计了最佳的作业面支架,以此为大倾角复杂地质条件下煤矿的更好开采提供支持。

正文煤矿采空区下回采巷道支护应用分析

为解决正文煤矿近距离煤层下方回采巷道围岩支护难题,以11107回采工作面为工程背景,综合运用理论计算、现场实测等方法,对回采巷道支护及应用进行了探讨;分析表明,9#煤层开采引起底板损伤破坏深度为4.69m,以层间岩层厚度是否大于5m为条件将其巷道围岩分为损伤间隔层、块裂间隔层两种类型,并采用不同的支护方案;应用表明,在掘巷阶段取得较好的围岩控制效果。

采动诱发断层覆岩耦合失稳的突变效应

煤矿冲击地压灾害的频繁发生与复杂地质构造失稳关系密切,其中断层作为典型的地质构造是诱发冲击动力灾害的重要因素。推导了表征断层滑动特征的位移场和能量场的分布函数,并以河南义马矿区地质构造及千秋煤矿21221工作面为工程背景,搭建了模拟工作面开采过程和断层滑动的物理模型,监测了上覆岩层和断层区域位移、能量和温度等多参量演化规律,研究了断层覆岩失稳突变效应,探讨了开采扰动引起上覆岩层运动和断层滑移失稳关联耦合的力学机制。研究结果显示,开采扰动下,断层面上应力、位移及能量等参量极值点出现频率沿断层垂直方向从上到下呈现由密至疏的分布,断层面上部岩体较下部更易受到采动影响而处于非稳定状态,是断层滑动的主要动力源;断层滑动是一个由上到下、由局部到整体、先低能后高能的逐步加速且非连续的动态失稳过程,并伴随应变能依次表现出低能稳定、逐步积聚和高能活化3种状态,最大应变能增量出现于断层面上部,应变能的大量释放将加速断层自上而下的失稳滑移;断层面滑动过程中,岩体温度也随之呈现出阶次递增的特征,表现为微小扰动时的恒温阶段、应力积聚引起的局部上升阶段和滑动失稳引起的全域温度激增阶段;断层的非线性和非连续动态失稳现象与工作面上覆岩层的运动和垮落破断关系密切,基于开采扰动时上覆岩层运动和断层滑动之间发生的关联耦合响应,研究了断层覆岩耦合失稳的突变效应,具体表现为断层附近岩层压力的突增、断层面应力的剧烈变化、断层面位移加速变化并向下部发展、应变能大幅度频繁波动以及温度场的阶次递增。研究表明,覆岩垮落为断层的非稳态滑移施加了冲击载荷,应变能突然释放造成的断层严重滑移失稳也将对已经受过变形、遭受过破坏的上覆岩层带来二次剧烈冲击并发生大面积垮落,产生的卸荷作用为断层向该区域运移提供了附加空间,更加速了断层的滑移失稳和上覆岩层的垮落破坏,极易诱发冲击地压灾害。

特厚煤层残留煤柱应力分布与巷道跨煤柱布控技术

为确定老公营子煤矿特厚煤层分层开采残留煤柱影响下回采巷道的合理布置位置及稳定控制方案,采用现场监测、理论分析与数值模拟结合的方法,研究了残留煤柱与下分层煤体应力分布特征,对比分析了不同巷道布置位置的围岩应力状态,提出了跨残留煤柱巷道布置方式,建立了以应力增高区宽度作为条形基础宽度的底板滑移线场力学模型,确定了距残留煤柱水平距离4 m的巷道布置方案,结合巷道布置特点,提出了“工字钢棚+锚索+喷浆+浅孔低压注浆”的主被动联合支护方案。研究结果表明,上分层两侧工作面采空后,主应力偏转导致残留煤柱与下分层煤体间均存在双峰值的应力集中现象,煤柱内部为垂直应力集中区,煤柱边缘为剪应力集中区;外错式布置巷道受垂直应力与剪应力双重影响,应力集中程度最高且随外错距离增大而增大,垂直式布置巷道应力集中程度次之,受剪应力影响更为明显,而跨残留煤柱布置巷道受垂直应力与剪应力影响明显降低,垂直应力峰值稳定为34.1 MPa,剪应力峰值稳定为6.7 MPa,应力集中程度最低且随跨距增大而减小。现场应用效果显示,跨残留煤柱巷道围岩变形量小,无强烈的矿压显现特征,能够满足安全生产的要求。

晋城山区煤矿地表沉陷预计模型

为了解决晋城山区煤矿开采地表沉陷预计难题,分析了山区开采岩层及地表移动基本原理,解释了山区地表移动中,坡位(上坡、下坡)、坡势(正坡、反坡)的基本含义,揭示了坡位、坡势对地表移动的影响机制。基于斜面上物体滑移原理,构建了坡位对下沉值的滑移影响函数、坡势对水平移动值的影响函数;通过移动变形值的求导关系,建立了倾斜、曲率、水平变形的表达式,完成了一种新的山区开采沉陷预计正切函数修正模型(TFM)。基于晋城矿区典型地表移动观测站数据,采用曲线拟合方式分析概率积分法(PIM法)和TFM法的适宜性。数据分析结果表明,TFM法比PIM法下沉值拟合精度提高了0.019,水平移动值拟合精度提高了0.412,验证了TFM法的优越性。可为晋城矿区和类似矿区的“三下”压煤开采、矿区生态环境保护提供重要支持。

基于物理信息神经网络的煤体黏滑冲击动力学分析

目前物理信息神经网络成为工程力学数值计算的新范式,其可以在无标签样本数据的情况下,通过融入神经网络物理机理进行偏微分方程的逼近求解,使用较小计算代价快速进行求解。阐明了物理信息神经网络(PINN)计算原理及进行煤体黏滑冲击控制方程求解框架,并通过算例与显式有限差分求解方法进行求解结果的对比,证实了其求解结果的有效准确性。以晋华宫矿12号煤层工作面为研究背景,进行了煤体黏滑冲击动力数值模拟,从数值模拟的手段得到了煤体黏滑变形过程出现时间间隔和波动性规律。通过数值模拟结果可知:当采场支承压力集中系数为2时,煤体黏滑位移(形变)的最大值有明显的增加;当采场支承压力集中系数为3时,采场煤体发生典型的黏滑现象,位移出现准周期性的变化,煤体黏滑系统储存弹性能逐渐增大以及出现煤岩黏滑过程的强度损伤;动摩擦因数对煤体黏滑动力学特性影响较大,当动摩擦因数变化时,煤体黏滑系统位移场数值变化明显。

井下煤仓用低撒煤量溜煤嘴装置设计及应用

井下煤仓下口现有溜煤嘴的高度和角度都需要不断调整,而且溜煤嘴靠人力拉杆实现启闭,在开启时,不能对原煤进行有效控制,会出现撒煤或湿煤堵塞的情况。为了解决现有技术的不足,对溜煤嘴进行改造,研究一种低撒煤量的溜煤嘴,能避免煤向侧方撒落,有效降低了落煤对溜煤嘴的波形冲击,实现减少撒煤量的效果,降低溜煤嘴故障率,保证溜煤嘴的持续稳定运行。

应用电涡流位移传感器检测输煤皮带打滑的研究

在概述输煤皮带在选煤厂生产中重要作用的基础上,提出了皮带打滑检测装置配备的重要性,并分析了煤矿常用的接触式皮带打滑开关和接近开关非接触式皮带打滑开关的运行原理及弊端,其后提出电涡流位移传感器在煤矿输煤皮带打滑检测及保护方面应用的可行性与适用性,可作为输煤皮带打滑保护实践的借鉴参考。

唐山矿大倾角综放工作面支架失稳力学机理及控制技术

以唐山矿0291工作面初采时支架倒架事件,建立了大倾角工作面支架滑移力学方程和支架倾倒力矩方程,推导了支架滑移判断力、倾倒判断力矩以及发生滑移和倾倒的极限倾角计算公式。依据ZF7600/17/34D型液压支架的基本参数,计算了该型液压支架在漏顶情况下产生滑移的极限倾角为21.8°,发生倾倒的极限倾角为26.6°,从而判断该工作面支架上方一旦漏顶,倾角为38°的支架必将发生滑移和倾倒,得出了0291工作面发生倒架事件的原因,给出了防治支架滑移需增加抗滑力75.1 kN,防止支架倾倒的抗倾倒力矩83 kNm,从而提出了4项支架失稳防控措施:增加防倒防滑装置、调整支架形态等措施.

基于位移观测序列聚类的边坡潜在滑移区早期辨识方法研究

针对露天煤矿边坡安全稳定性问题,为深度挖掘隐藏在多源监测数据背后的边坡系统演化规律,提出一种将DTW距离和K-means聚类相结合的无监督数据挖掘方法,从多源监测数据集中聚类“观测域上相近、空间域上连续、变形趋势明显”的监测点子集,将其所在区域圈定为潜在滑移区。采用强度折减有限元数值模型仿真模拟典型边坡渐进失稳全过程,输出边坡不同演化阶段的位移场作为实验测试样本,对潜在滑移区辨识方法展开适用性研究。实验结果表明,上述聚类方法能够捕捉边坡系统从无序到有序的渐进演化特征,可以在滑动面尚未完全形成阶段提前辨识出边坡潜在滑移区域。

卸荷作用下煤岩异性结构面失稳机制研究

目前针对岩体结构面滑移失稳方面的研究未考虑开挖过程中的卸荷效应,且对煤岩异性结构面的研究较少。为了探究触发煤岩异性结构面滑移的条件及其影响因素,通过建立异性结构面力学模型,理论推导了卸荷作用下异性结构面解锁滑移的判据,采用通用离散单元法程序(UDEC)建立平滑结构面数值模型,以验证理论分析异性结构面解锁滑移触发条件的准确性,分析异性结构面解锁滑移的影响因素。研究结果表明:煤岩异性结构面解锁滑移与结构面倾角、内摩擦角及水平应力与轴向应力的比值有关;当水平应力等于轴向应力时,异性结构面始终处于稳定闭锁状态,不会发生解锁滑移;水平应力和轴向应力增大、内摩擦角减小均会增大异性结构面解锁滑移难度;对于下行解锁滑移,当结构面倾角小于45°+φf/2(φf为内摩擦角)时,其增大会增大解锁滑移难度,大于45°+φf/2时其增大会减小解锁滑移难度;对于上行解锁滑移,当结构面倾角小于45°-φf/2时,其增大会增大解锁滑移难度,大于45°-φf/2时其增大会减小解锁滑移难度;对于异性结构面稳定闭锁状态,结构面倾角不大于30°时,若轴向应力大于抗压强度,则煤岩组合体发生脆性破坏。

基于扩孔锚固的参数优化分析及力学性能试验研究

针对软弱煤岩体锚固性能差、锚固力低的技术难题,提出采用锚固孔扩孔锚固的方法提高锚固力;采用数值模拟方法分析了钻孔围岩、锚固剂及锚杆的力学特征,并对扩孔参数进行优化分析;结合实验室树脂锚固剂的锚固效果试验,确定了扩孔段长度120 mm,最大扩孔直径58mm为最佳扩孔参数,并研发了扩孔装置。实验室锚杆拉拔对比试验表明:扩孔锚固所能提供的抗拔力显著高于正常锚固,平均锚固力增大1.63倍,且在锚固剂与钻孔围岩脱粘后,锚固力衰减较小;扩孔段锚固体对钻孔围岩具有“压密-破坏-压密”的循环过程,表现出“延性破坏”特性,避免锚固力出现较大幅度的衰减。

燃煤机组脱硫与湿电对氨脱除特性影响研究

通过对山陕两省黄河流域8台燃煤机组石灰石—石膏湿法脱硫吸收塔及湿式电除尘器的进出口烟气中氨浓度、脱硫浆液及废水氨浓度进行取样分析。结果表明,测试机组脱硫出口烟气中气态氨与颗粒态氨分别为0.10~1.45、0.05~1.25 mg/m^(3);湿式电除尘器出口烟气中浓度分别为0.90~1.42、0.65~1.09 mg/m^(3)。湿法脱硫对气态氨脱除效率高,湿式电除尘器对颗粒态氨脱除效率高。60%的受试机组废水氨含量超过氨氮25 mg/L控制值,38%的机组总排口氨排放速率超过《恶臭污染物排放标准(征求意见稿)》中氨氮最高允许排放速率限值。总氨、气态氨脱除效率与浆液pH呈反比,颗粒态氨脱除效率与入口烟温呈反比。

燃煤电厂烟气中氨脱除及分布机理研究

在燃煤电厂选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝高浓度逃逸氨条件下,对氨在脱硝下游设备中的脱除效率、粉煤灰和浆液中的富集浓度及其分布机理进行研究。对350 MW及600 MW机组分别进行取样分析,结果表明:空预器、电除尘器和湿法脱硫系统对逃逸氨的脱除效率分别为3.37%~6.63%、75.14%~83.28%和36.36%~46.38%,这些下游环保设备对氨的脱除效率高,烟囱入口氨浓度相对脱硝出口氨浓度下降明显;飞灰中的氨含量与飞灰粒径成反比;脱硫净烟气中的氨浓度随原烟气中氨浓度的增大而增大;脱硫系统对氨的脱除效率随浆液pH值的增大而降低。研究结果对机组的环保和经济运行具有重要意义。

皮带运输机皮带打滑问题原因及改进措施分析

皮带运输机是煤矿内主要运输设备之一,在保证煤矿产能和生产可持续等方面扮演着非常重要的角色。由于皮带运输机在井下工作环境较为复杂,存在各种类型的故障相对较多,特别是打滑故障问题,严重制约了皮带运输机整体的运行效果。本文从造成煤矿皮带运输机皮带打滑问题的主要原因入手,针对性提出避免煤矿皮带运输机皮带打滑问题的改进措施。

采煤工作面液压支架的防倒防滑研究

采煤工作会涉及各种各样的机电设备,其中最重要的设备之一就是液压支架。液压支架主要起支护的作用,进一步确保煤矿采煤工作的安全性和可靠性。主要介绍了液压支架的重要作用,液压支架会受各种因素的影响而出现倒架和滑架事故,具体阐述了引起液压支架倒滑的原因,并根据实际情况制定了液压支架的防倒防滑措施,从而确保液压支架的稳定性。