上海典型合流制排水系统溢流污染控制策略

现阶段合流制排水系统广泛存在于我国各大中城市,合流制排水系统的溢流污染是导致城市水体环境污染的主要原因。以上海市典型合流制排水系统为研究对象,结合资料调研及相关运行数据分析合流制溢流污染的主要影响因素,构建典型合流排水系统模型分析增设合流制溢流污染调蓄池,可有效削减合流制溢流污染。结合排水系统模型就初雨调蓄标准、雨水径流控制率及溢流污染次数等指标进行分析,当截流标准为11 mm,调蓄池容积为37 950 m^(3),年径流总量控制率为70.84%,泵站放江频次由27次降低为19次。对于城市合流制排水系统应结合当地降雨条件及受纳水体环境容量利用排水系统模型分析,将初雨截流标准、最小溢流降雨量作为截流式合流制排水系统改造控制参数。

潘三矿13-1煤层水力冲孔试验研究

为考察潘三矿13-1突出煤层水力冲孔技术措施的消突效果,基于13-1煤层的赋存条件,介绍了潘三矿-650 m东四运输大巷利用穿层钻孔进行水力冲孔试验的过程,研究了水力冲孔的冲出煤量、风流中瓦斯浓度、考察孔瓦斯流量、瓦斯抽采半径和冲孔前后瓦斯抽采流量变化等5个方面。结果表明：在单孔每米冲出煤量达到2.0~3.0 t时,13-1煤层瓦斯抽采半径达到4.5 m,考察孔瓦斯流量为冲孔前的10倍以上,瓦斯流量衰减系数仅为冲孔前的30%,在冲孔控制区域内煤体得到卸压,煤层瓦斯含量降低了近70%,释放了煤层的突出潜能,取得了明显的卸压增透效果。

水力冲孔技术在松软低透突出煤层中的应用

针对嘉禾县罗卜安煤矿煤层松软低透气性的现状,选择了水力冲孔增透措施,介绍了水力冲孔增透机理及基本工艺流程,研究了水力冲孔在松软低透突出煤层区域抽放消突措施中的应用效果。研究表明,水力冲孔在松软低透突出煤层区域抽放消突措施中应用效果显著,单孔冲出煤体7t,冲出瓦斯558.3 m3,抽放钻孔等效孔径提高13.38倍,钻孔抽放有效影响半径提高2～3倍,单孔瓦斯预抽浓度提高4～5倍,抽放衰减周期提高3倍以上。

底板巷水力冲孔卸压增透技术的研究与应用

为了考察底板巷水力冲孔卸压增透技术对增加煤层透气性,提高瓦斯抽采效果,在浦溪井1259(3)底板巷实施水力冲孔卸压增透技术试验。结果表明:水力冲孔卸压增透半径达到4～5 m,为普通钻孔抽采影响半径的1.6～2.0倍;采取水力冲孔措施的半个月内,钻孔的平均瓦斯抽采浓度是普通钻孔的2.77倍,平均瓦斯流量是普通钻孔的3.43倍,卸压增透效果比较明显,提高了煤层透气性,降低了突出危险性。

水力冲孔掩护煤巷掘进技术研究与应用

为了解决首山一矿己15-17严重突出煤层瓦斯压力大、透气性差，采用一般穿层钻孔抽采煤层瓦斯消突效果不理想，导致煤巷掘进速度缓慢、回采工作面接替紧张的问题，采用煤层底板巷水力冲孔卸压增透技术掩护上部煤巷掘进的方法，消除了煤层的突出危险，巷道瓦斯抽采总量提高了2．58倍，掘进过程中动力现象消失，残余瓦斯含量和压力分别降低至6．8m3／t和0．56MPa以下，均低于临界值，抽采时间由90～180d缩短至20～30d，煤巷月进尺提高1倍，为煤巷安全、快速掘进提供了安全保障。

苏州河沿岸合流制系统雨天溢流频率及其启示

合流系统雨天溢流污染问题在全世界受到广泛关注．上海市苏州河沿岸合流系统在截流倍数仅1．5～3倍的情况下，溢流频率明显低于设计预期与国外的报道．为此，借助排水系统水力模型对上海市典型合流制排水系统进行分析．结果表明：上海市排水系统相互连通，管道坡度平坦，管网存储能力大，加上大面积流域的降雨时空分布差异性，赋予了合流系统巨大的调节能力，导致实际年溢流次数少于设计估算值及类似条件下日本合流系统的相应值．上海市合流系统的溢流污染负荷并不比分流制系统溢流污染负荷大，在控制雨天面源污染上具有更大优势．研究结果可为今后同类地区排水体制的选择提供参考．

水力冲孔卸压增透区域消突技术应用

水力冲孔消突技术工艺简单,安全性高。详细阐述了水力冲孔的基本原理和工艺流程,对比分析了平煤股份八矿己15-14140工作面运输巷底抽巷采取水力冲孔消突措施前后的效果。冲孔后,煤层钻孔瓦斯抽采浓度增大3倍以上,透气性系数增大近10倍,有效提高了巷道掘进速度,保证了矿井的安全生产。

基于FLAC数值模拟的突出煤层钻冲设计优化

采用穿层钻孔钻冲耦合抽采模式,实现普通钻孔和钻冲一体化钻孔的耦合分布,使得区域瓦斯治理由穿层钻孔的个体分散式抽采转变为区域煤体的整体卸压式抽采。通过不同种类抽采钻孔的耦合分布,有效破解了单个钻孔形成的局部应力集中;有效减少了高瓦斯突出煤层中穿层钻孔的喷孔、堵孔现象,增大了单孔影响范围,实现了区域煤体的整体卸压增透,减少了预抽钻孔数量和长度,提高了煤层瓦斯预抽率。

水力冲孔物理模拟试验及其卸压增透效果研究

为了研究水力冲孔卸压增透机理,以有效解决单一松软低渗煤层抽采困难的问题,利用自主研发的水力冲孔物理模拟试验系统,开展了不同转速条件下的水力冲孔试验,并对比冲孔前后煤层瓦斯抽采过程中瓦斯压力演化规律,分析冲孔作用对煤层瓦斯抽采达标范围的影响。研究结果表明:随冲孔转速提高,冲孔出煤量、冲孔孔洞等效半径及冲孔卸压半径增大,导致相同抽采时间条件下抽采达标范围增大;冲孔卸压半径在地应力较大的方向较大,在地应力较小的方向较小,冲孔卸压半径为冲孔孔洞等效半径的1.6~2.0倍;在冲孔卸压半径以内,抽采初期瓦斯压力下降速率明显提高,在冲孔卸压半径以外,抽采初期瓦斯压力下降速率影响不明显,抽采一段时间后,瓦斯压力下降速率明显提高;瓦斯抽采达标区域形状与冲孔卸压范围形状相似,在垂直于钻孔截面上近似为椭圆。

水力冲孔增透瓦斯抽采技术研究

阐述了水力冲孔措施的消突机理,着重解释了水力冲孔钻孔内割缝对煤层巷道地应力、瓦斯压力的影响以及对煤体透气性的影响,同时结合现场情况,对普通瓦斯抽采效果和采用水力冲孔之后的瓦斯抽采效果进行对比,说明水力冲孔增透瓦斯抽采效果,对矿上减少抽采时间起到作用。

平顶山矿区单一突出煤层瓦斯抽采新技术

介绍了平顶山矿区瓦斯赋存规律和瓦斯抽采技术体系,详细阐述了瓦斯抽采技术的研究及应用现状,包括高压水力压裂增透技术、高压水力冲孔防突技术、穿层深孔控制松动爆破防突技术、高压脉冲水射流钻割一体化增透技术、高压磨料射流割缝防突技术、分源抽采综合治理瓦斯技术、气润湿反转法提高瓦斯抽采率和地面钻井抽采技术,上述瓦斯抽采方法的应用有效提高了瓦斯预抽效率,对于煤层瓦斯含量≤10 m3/t、>10～15 m3/t、≥15 m3/t的突出煤层,瓦斯预抽率分别达>20%、>45%、>50%。

赵庄矿冲孔钻孔优化布置与研究

为确保赵庄矿冲孔钻孔合理布置,采用COMSOL数值模拟软件内嵌流固耦合方程,对不同冲孔出煤量的有效抽采半径进行了模拟。结果表明,冲孔出煤量的增加可有效提高钻孔有效抽采半径,瓦斯抽采180 d时,冲孔钻孔每米出煤量为0.50,0.75,1.00 t的有效抽采半径分别为5.3,5.6,6.0 m。不同出煤量钻孔瓦斯抽采效果的差异性随着抽采时间的延长显著增强;钻孔冲出煤量与瓦斯有效抽采半径之间的演变规律呈线性关系。现场冲孔钻孔影响半径考察试验结果表明:现场冲孔出煤困难时,钻孔每米极限出煤量0.75 t的影响半径为5 m。

合流制溢流污染调蓄控制研究

结合嘉兴市城中片区CSO溢流污染控制调蓄池工程的设计,研究了以Mike Urban用于动态模拟计算排水系统的溢流和调蓄情况。通过多种工况下的模型运算,确定了有别于原规划方案的调蓄池系统布局和容积规模。结果表明,该排水系统的截流干管沿线溢流口在1年一遇场雨中均会不同程度的溢流;因排水系统输送能力限制,排水系统截流干管的上游溢流口出流明显,需要在截流干管的上游和末端均设置调蓄池才能达到良好的CSO污染控制效果;通过设计总容积规模为26000 m^(3)的3座调蓄池方案,排水系统在1年一遇降雨下的CSO污染削减量可以达到65%,继续扩大容积规模对提高CSO的控制效果有限。

考虑卸压和抽采效果的水力冲孔布孔参数优化研究

为了提高水力冲孔技术的消突效果,建立了考虑煤的塑性软化、扩容特性和流变特性的钻孔周围煤体黏弹塑性模型,得到了不同冲煤量钻孔的卸压范围,建立了考虑渗透率动态变化和吸附特征的渗流-应力耦合模型,采用COMSOL软件对建立的耦合模型进行求解,研究了不同冲煤量钻孔的抽放半径,优化了水力冲孔布孔参数。结果表明:在确定水力冲孔布孔参数时,应综合分析水力冲孔的卸压范围和抽放半径,冲煤量为0.5,1.0和1.5 t/m时,卸压范围分别为3.71,4.61和5.8 m,抽放半径分别为3.5,4.3和5.0 m,义安矿平均冲煤量为1.0 t/m,由此确定水力冲孔布孔间距为8.0 m,区域措施效果检验和工作面预测数据表明,确定的布孔参数合理可靠。

基于管网水力模型的雨水调蓄池运行效率评估

初期雨水调蓄池是合流制溢流污染控制的主要措施。结合合肥市杏花排水系统调蓄池工程的初步设计,以InfoWorks CS排水管网水力模型为工具,探讨合理的调蓄池设计与运行参数,分析不同截流倍数与调蓄规模下溢流控制设施的长期运行效果。结果表明,该排水系统调蓄池合理的最高蓄满水位和开闸水位均为8.5 m;在现状2倍截流倍数下,调蓄池宜采用4～5 mm径流深度的容积;在有限范围内增加截流倍数对溢流污染削减效果的提高作用不显著;综合考虑系统运行效果和实际应用的可操作性,推荐采用2倍截流倍数和较大的调蓄容积来达到溢流控制目标。

松软煤层底板巷“三步抽”瓦斯综合防治技术

为了综合防治松软煤层煤与瓦斯突出和回采工作面瓦斯超限的问题,提出了底板巷穿层钻孔"三步抽"瓦斯综合防治技术,并在李沟矿21031工作面进行了现场应用。结果表明:"三步抽"技术包括穿层钻孔卸压抽采、卸压带捅孔抽放、采空区抽放3部分,该技术可以快速消除回采工作面的突出危险性,有效抽取上隅角和采空区的瓦斯,防止了工作面回采过程中的瓦斯超限事故,保障了工作面的安全回采。

穿层钻孔区域消突工艺在白坪煤业的应用及抽采达标评判

为了评判底板抽放巷穿层钻孔水力冲孔增透卸压后瓦斯抽采达标效果,以白坪煤业公司11231下顺槽底板抽放巷为试验点,考察采取水力冲孔后钻孔泄煤量、瓦斯预抽率、瓦斯含量等的变化。结果表明:评价单元内泄煤量为30‰,瓦斯预抽率为31%,瓦斯含量由冲孔前的7.86m3/t下降到冲孔后的6.1 m3/t。评价区段抽采达标,消除了煤巷掘进过程中的突出危险性。

武汉市蔡甸东湖水系调度方案优化研究

蔡甸东湖水系是由调蓄湖泊、排水港渠、泵站和闸门等众多工程有机结合的复杂系统。现状水系内部联合调度较弱,且区域排水调度与水环境保护的矛盾较为突出。为此,结合区域排水的实际需求,在充分利用湖泊调蓄能力的基础上,制定了合理的调度方案;并利用水力模型,进行了典型降雨期间调度前后效果的对比分析。研究表明,推荐的优化调度方案可以有效降低需要优先保障地区的排涝压力与风险,充分发挥后官湖的调蓄能力,使后官湖调蓄最高水位上升0.52 m,持续时间增加了769.3 h;同时也尽可能降低了由于排涝导致的湖泊水质污染的影响。