Control on mine pressure of thick and strong roof stratum movement in long wall thick coal caving face

The caving of thick and strong roof stratum causes tremendous rock pressure in mine.The results of the analysis on dynamic natures of actual measurements of some fields,of which the roof pressure can be caused by thick and strong stratum in long wall thick coal caving face,could present the relation between the collapse and movement of thick and strong roof strata and surrounding rock pressure.In order to control the roof pressure effectively,the thick and strong roof strata,can be fractured and softened previ- ously by hydraulic fracturing and low-high pressure water infusion,fracturing and softening method.The results of study can provide basis for strata control and safe management in long wall thick coal caving face.

药剂协同强化不连沟煤泥浮选试验研究

不连沟煤泥为长焰煤,其灰分高、微细粒含量及高密度物含量均高,浮选分离难度大。为实现不连沟煤泥的有效分选,分别以十二烷(非极性药剂)、苯甲酸戊酯(酯类极性药剂)和双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB,阳离子型Gemini表面活性剂)为捕收剂,探究了不同种类的药剂及复配药剂对不连沟煤泥的分选效果。通过接触角、FT-IR红外光谱、Zeta电位测定和量子化学计算分析了药剂作用机理。试验结果表明,单独以上述药剂为捕收剂时,十二烷捕收效果差,高药剂用量下苯甲酸戊酯展现出较好的捕收能力和选择性,DDAB捕收能力较好,但选择性差。以DDAB为基础分别与十二烷和苯甲酸戊酯复配使用,发现复配药剂作用下不连沟煤泥浮选效果得到有效改善,其中,DDAB与苯甲酸戊酯复配时,添加2%的DDAB获得的精煤可燃体回收率达到83.63%,有效改善了不连沟煤泥的浮选效果。通过药剂作用机理发现,DDAB首先通过静电作用吸附在煤泥表面,在增强煤泥表面疏水性的同时对煤泥表面亲水位点起到掩蔽作用,强化了后续药剂在煤表面的吸附能力,即对亲水性煤泥表面起到活化作用。

管道作用下急倾斜煤层稳定性分析

近地表荷载与急倾斜煤层老采空区的“活化”有着紧密的关联,采空区覆岩中裂隙带底部的岩块在荷载作用下极易发生回转失稳和滑落失稳,这些岩块对采空区的稳定性起到至关重要的作用,被称为关键岩块,当荷载作用使得关键岩块失稳时,采空区将发生“活化”。基于采空区覆岩“砌体梁”结构力学模型对关键岩块进行力学分析,构建荷载作用下采空区上覆岩土体失稳判断依据,进而对荷载作用下急倾斜煤层上覆岩体稳定性进行定量分析,研究发现:当作用于土体截面处最大摩擦力大于该土体所受最大剪切力时,该块体不会发生滑落失稳;只有关键岩块与岩块之间的平均挤压应力小于岩块在边角处的挤压强度,关键岩块才不会发生回转失稳。将推导结果应用于广东省某急倾斜煤矿,计算结果表明:在茶山煤矿4煤和6煤采空区上方铺设输气管道并不会引起采空区的“活化”;荷载作用下的关键岩块力学分析在急倾斜煤层上覆岩体稳定性中应用效果较好,对实际工程有一定指导作用。

长焰煤气水相渗特征实验研究

长焰煤内部蕴藏大量煤层气,随着开采深度的不断增加,需要对煤储层中煤层气与地下水之间的复杂渗流特性进行探索,以降低煤层气开采难度、提高煤层气开采效率。以内蒙古鄂尔多斯准格尔旗魏家峁矿区长焰煤为实验对象,采用TCXS-Ⅱ型煤岩气水相对渗透率测定仪进行长焰煤气水相渗实验,利用非稳态法得到不同有效应力、孔隙压力和温度作用下长焰煤在气驱水过程中的气水相渗特征,结果表明:(1)当有效应力由3.7 MPa增大至7.7 MPa时,气相相对渗透率上升幅度减小,而水相相对渗透率下降幅度略有增加;有效应力的增大会对流体的渗透能力产生抑制作用,且对水相渗流的抑制作用大于气相渗流;残余水饱和度随着有效应力的增大而增大。(2)当孔隙压力由2 MPa增大至6 MPa时,水相相对渗透率曲线下降幅度变缓,气相相对渗透率曲线上升幅度更加明显,气水共渗范围变宽,等渗点饱和度增大,残余水饱和度减小。(3)当温度由20℃升高至80℃时,气相相对渗透率增长幅度及水相相对渗透率下降幅度均逐渐变大,气水共渗范围变宽,残余水饱和度呈下降趋势,气相渗流量呈增长趋势。该研究结果可为长焰煤储层水力压裂和注热开采等煤层气开采技术研究提供理论依据和实验参考。

远距离斜交工作面上行开采上组煤垂直应力演化规律

为探究平煤八矿远距离煤层群斜交工作面上行开采过程中上组煤层垂直应力演化规律,采用数值模拟计算的方法展开研究。研究结果表明,己_(15)-21030工作面回采过程中与上覆戊_(9.10)-21070工作面依次形成相离、相交和重叠的空间关系,因此会使上组煤层应力增高或降低。相离区域为应力升高区,受下组煤采动影响应力整体呈升高趋势,应力集中系数最大为1.18;相交区域为卸压过渡区,戊_(9.10)-21070工作面应力由增压变为卸压,最大卸压值较原始应力降低了25%,倾向卸压影响范围为55 m;重叠区域为卸压区,受己_(15)-21030工作面采动影响卸压效果及卸压范围均进一步增大,最大卸压值较原始应力降低了40%,倾向卸压影响范围增大至180 m。将戊组煤层戊_(9.10)-21070工作面根据应力分布云图依次划分为增压区、应力过渡区、卸压区和稳定卸压区。通过现场瓦斯含量测试验证了卸压区残余瓦斯含量比原始区域残余瓦斯含量降低32.9%,远距离煤层群上行开采形成卸压区有利于瓦斯治理工作的开展。

麻地梁煤矿首采综放面收作期间防灭火技术研究

麻地梁煤矿507首采面是采用放顶方法开采埋藏浅特厚的长焰煤,漏风严重,丢煤多,尤其在工作面收作期间未进行放顶,采空区遗煤量更大。另外,工作面未采阶段推进速度慢,遗煤氧化时间长,极易引起采空区煤自然发火。针对以上情况,采取注氮降氧、高位钻孔注浆和注高固水材料覆盖隔氧、堵漏控风等的综合防灭火措施,保证了该工作面支架的安全撤出,为类似回采条件的工作面收作期间的防灭火提供参考。

基于“煤电矛盾”问题的煤炭中长期合同辩证研究

煤炭中长期合同是“煤电矛盾”中的功能性问题,虽然目前政府力推签订煤炭中长期合同,但针对煤炭契约仍存在诸多认知不足的问题。分析了煤炭中长期合同的优、缺点,梳理煤电定价模式与煤电交易契约的关系,讨论煤炭契约定价方法与价格波动风险对煤电交易有效性的影响。研究发现,“市场煤、计划电”的定价模式会在一定程度上激化“煤电矛盾”,且该模式在短期内无法改变;煤炭中长期合同是现阶段有效的治理工具,但仍存在机会主义行为与成本疏导问题;目前的煤炭中长期合同应辅以合理的弹性定价法,并利用煤炭差价合约降低价格风险。在此基础上,提出了针对性的政策建议。

基于Duffing混沌振子的长壁采煤机链轮摆线齿廓生成方法

长壁采煤技术的链轮摆线齿廓对采煤效率和安全至关重要,但其生成过程受开采不确定性影响,特征选择和提取难度大,难以满足高效安全采煤需求。因此,本文提出基于Duffing混沌振子的长壁采煤机链轮摆线齿廓生成方法。利用反转法建立摆线齿廓方程,推导摆线齿廓结构参数;结合实际啮合状态与应用原理,采用展成法对应切齿过程,修正链轮摆线齿廓几何参数;基于Duffing混沌振子构建动力学模型,在非线性周期驱动下描述齿廓几何参数变化过程,生成长壁采煤机链轮摆线齿廓。实验结果表明:在给定设计参数下,研究方法的径向位移、轴向位移,以及法向偏角均与理论值的偏差小,满足周向侧隙和齿廓间隙要求,能够保证采煤机链轮应用过程中的啮合状态和使用寿命。

长焰煤配煤炼焦在平遥煤化的研究与应用

长焰煤具有高挥发分、低灰、低硫的特点,在配煤炼焦中适当引入可以降低配煤成本。本文通过40 kg小焦炉试验和大焦炉工业生产数据研究表明,在保证焦炭质量合格的情况下,优化配煤结构,加大长焰煤配比,可以大幅度降低配煤成本,实现效益的最大化。

松软煤层定向长钻孔钻进技术及应用

针对象山矿井3号煤层受采动影响,卸压瓦斯通过顶底板裂隙释放至保护层工作面及采空区,造成上隅角瓦斯浓度高的难题,结合突出矿井高应力软煤层等复杂地质条件,采用复合钻进与滑动定向钻进工艺,利用ZYL-6000D全方位千米钻机配套螺旋钻杆、YSX18矿用随钻测量系统,采用高压氮气钻进技术,在21315综采工作面施工定向长钻孔进行瓦斯抽采,抽采钻孔使用“三堵两注”两相封孔技术,最终形成松软煤层定向长钻孔钻进控制及钻探工艺技术。试验结果表明,ZYL-6000D全方位千米定向钻机配合高强度刻槽钻杆可提高钻进深度和效率,“三堵两注”两相封孔方法对钻孔周围裂隙进行有效封堵,瓦斯抽采浓度大幅度提升,实现松软煤层定向长钻孔瓦斯治理模块化抽采,为矿井安全高效稳定发展提供有力保障。

厚煤层长壁综放工艺放煤间距的设置研究

长壁综采工艺可进行厚煤层一次全采,具有较高的开采效率及安全性,适用于对我国西部地区的厚煤层进行开采。在长壁综采过程中,放煤间距的选择对采出的效果具有重要的影响作用。针对长壁综采过程中放煤间距的选择设置进行研究分析,结果表明,放煤间距的增加,顶煤的放出率呈先增加后减小的变化,含矸率则呈先减小后缓慢增加的变化,同时放煤间距的设置与顶煤高度具有密切的关系,可以依据煤层顶煤的变化进行合理放煤间距的设置,实现较好的采出效果。

底抽巷水力冲孔煤水输送及计量系统设计

为了实现底抽巷水力冲孔排出煤水混合物的高效清理输送,构建了一套由煤渣破碎泵送装置、煤渣精准计量装置、振动式煤水分离机、过滤水循环再利用设备及管道装置等构成的水力冲孔煤水混合物远距离输送及计量系统,对系统的关键设备进行了设计,分析了利用流量计和浓度计对管道输送时的煤渣量进行在线实时计量的工作原理。现场试验结果表明,该系统能够实现对水力冲孔排出煤水混合物的不落地远距离输送、煤水高效分离、煤渣精准计量和过滤水的循环利用,为矿井的安全高效生产提供了有力的保障。

超长距离输煤系统布置方案研究

南露天矿主要通过汽车运输煤炭至皖能江布电厂,针对汽车运输会产生大量污染、供煤系统稳定性差问题,特提出南露天矿至电厂超长距离带式输送机输煤方案,总结了输煤系统线路选择的原则,提出线路选择新的设计步骤,结合输煤系统落料点和受料点情况确定初步线路布置,随后由各专业从多角度分析线路布置的主要影响因素,并提出相应解决方案,最后对优化后的方案进行技术经济比选。经比选,方案一输煤系统线路可以在很大程度上降低初始投资、建设难度及后期运营成本。按照此设计步骤,输煤系统线路的布置效率和质量可以得到很大的提高。

顺层长钻孔水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术研究

针对长平矿“三高、三多、三软、一低”的地质特征,拟采用顺层长钻孔水力造穴卸压增透技术对煤层进行改造,依托COMSOL数值模拟软件对水力造穴半径参数与抽采时间参数条件下的瓦斯压力分布状态进行分析,确定抽采参数。在3^(#)煤层开展工业试验进行对比分析,对水力造穴出煤量与平均抽采瓦斯纯量的内在机理进行探究。结果表明:0.4 m的水力造穴半径和90 d的抽采时间是最优参数,对比分析未进行水力造穴卸压的Z2钻孔与进行水力造穴卸压的Z1、Z3钻孔瓦斯浓度数据表明,Z1、Z3钻孔的浓度明显低于于Z2钻孔约8%~13%;瓦斯抽采纯量与出煤量表现为先上升后下降的二次函数关系,主要受煤层非均质性影响,坚硬区域煤层的渗透性较低,限制了出煤量与瓦斯的抽采效果,松软区域煤层中钻孔易发生塌孔或蠕变变形,从而限制了瓦斯的抽采效果。

气化炉长周期稳定运行探索分析

以生产企业实际运行数据为基础,着重就水煤浆气化及粉煤加压气化两种炉型从气化煤质、装置运行两个方面分析,找出影响其长周期稳定运行的因素,并给出各影响因素的控制指标。

不同浸润时间下煤岩蠕变力学模型研究

以煤岩为研究对象,进行不同浸润时间下的单轴压缩蠕变试验。试验表明:煤岩在轴向应力加载瞬间,产生瞬时弹性应变,接着出现衰减、稳定蠕变,当加载应力高于长期强度时,表现出加速蠕变行为;通过等时应力-应变曲线求拐点的方式,确定煤岩长期强度,随着浸润时间的增长而递减。基于煤岩蠕变的黏弹塑性,确定基础蠕变模型,利用考虑损伤的Hooke体描述煤岩瞬时弹性应变,分数阶黏滞体表征黏弹性应变,分数阶黏塑性体反映黏塑性应变,构建一个新的改进后的煤岩蠕变力学模型。结果表明:改进后模型对煤岩蠕变曲线具有良好模拟效果,能较为准确反映煤岩在不同浸润时间下的蠕变力学行为。

煤棚表面风压的多尺度长短期记忆神经网络预测方法

风荷载是影响大跨度空间结构安全性和稳定性的关键因素之一,因此研究结构表面风压对煤棚结构设计具有重要意义。风洞试验是获取煤棚结构表面风压的主要方法,但其存在成本较高和耗时较长的问题。利用风洞试验积累的大量数据发展风压快速预测方法是目前的研究热点之一。该文以长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络为基础,建立了煤棚结构风压时序预测模型,该模型利用高斯平滑将实验数据分为光滑数据和脉动数据,进而分别训练大尺度网络和小尺度网络。结果表明:所提出的多尺度网络预测模型可以实现对煤棚表面风压的快速预测,且相比于传统LSTM神经网络,多尺度LSTM神经网络具有误差小、精度高等优势。因此,基于LSTM的多尺度神经网络可以为煤棚等大跨空间结构表面风压提供依据。

基于深度学习模型的煤矿安全隐患数据主题挖掘

为了提高煤矿安全风险排查能力和监督能力,提出1种基于双向长短期记忆网络(BiLSTM)、条件随机场(CRF)和隐含狄利克雷分布(LDA)的模型。训练BiLSTM-CRF模型分词,采用困惑度-主题方差(perplexity-var)计算LDA模型最优主题数,构建BiLSTM-CRF-LDA模型挖掘内蒙古某煤矿安全隐患数据。研究结果表明:困惑度-主题方差指标能更准确地确定主题数;BiLSTM-CRF模型分词结果比jieba库更准确;BiLSTM-CRF-LDA模型能准确地挖掘出煤矿安全隐患类型、安全隐患空间分布和安全责任划分。研究结果可为煤矿安全风险排查与监督提供参考。

基于高位定向长钻孔的大佛寺煤矿卸压瓦斯抽采技术

陕西彬长大佛寺煤矿为高瓦斯矿井,绝对瓦斯涌出量190.4 m^(3)/min。矿井瓦斯治理工作坚持“超前预报、组织管理、综合研判、技术保障、效果评价”相结合的综合防治工作体系,采空区卸压采用“大孔径、多层次、高负压、大流量、密集抽”技术思路。以40204工作面、4034~上02工作面为研究对象,对工作面采动覆岩裂隙分布进行研究,模拟高位定向钻孔抽采下采空区瓦斯浓度分布,结合采空区“O”型圈模型的理论基础,针对大佛寺煤矿卸压瓦斯抽采的“高位钻孔设计、布置层位确定及抽采工艺”进行探讨,结合工程应用对瓦斯治理效果进行评判。结果表明,实施高位钻孔工艺后,工作面上隅角瓦斯稳定在0.15%~0.45%,回风瓦斯浓度稳定在0.2%~0.35%,证明高位定向长钻孔能够有效治理工作面卸压瓦斯,杜绝工作面瓦斯超限,确保矿井安全生产。

特厚煤层定向长钻孔水力压裂瓦斯抽采技术及应用

为解决大佛寺煤矿特厚煤层透气性和瓦斯赋存差异性较大而导致的矿井抽掘采接替问题,提出“分段压裂延展裂隙+整体压裂沟通网络”的定向长钻孔水力压裂技术,通过增加煤层渗透性来提高矿井瓦斯抽采效率,并在40103工作面进行工程应用试验。共完成4个定向长钻孔分段水力压裂施工,累计压裂工程量2190 m,最大泵注压力17.83 MPa,累计压裂注水量4535 m 3,总压裂时间10853 min。相比于未压裂的预抽钻孔,压裂后瓦斯抽采浓度提高了2.20~4.22倍,百米抽采流量提高了4.93~11.03倍。试验结果表明,通过水力压裂后煤层渗透特性增加,瓦斯抽采效果显著提升,初步证实了长钻孔水力压裂强化瓦斯抽采技术的适用性,为彬长矿区的矿井瓦斯高效抽采提供了技术支撑。