江苏某缓倾斜石膏矿抽冒式塌陷机理分析

石膏矿一般采用房柱式开采,因石膏遇水变软的特性,造成了多起地面塌陷地质灾害。截至2023年4月,江苏省邳州石膏矿共发生了35次、28处地面塌陷,塌陷多以直径小于50 m的点状塌陷为主,抽冒式塌陷较为少见。本次以邳州某缓倾斜石膏矿发生的抽冒式塌陷为例,采用MatDEM方法,开展数值模拟和机理分析研究。结果表明:石膏矿抽冒式塌陷引起地下水涌入矿坑导致石膏强度变弱,诱发顶板二次冒顶后堵塞通道塌陷最终停止,充水后采空区整体稳定性变差,容易诱发二次塌陷,针对现状,提出了搬迁避让、监测预警和工程治理的手段进行防治。

水体下急倾斜煤层开采中控制防水煤柱抽冒的试验研究

介绍了淮南孔集煤矿在控制防水煤柱过高抽冒中所进行的几项试验研究。对首次在水体下急倾斜煤层开采中所进行的中深孔挤压爆破人工强制放顶试验 ,在爆破原理、方法、爆破参数及爆破效果等方面进行了详细介绍。

巨厚煤层坚硬顶板抽冒型垮落岩层控制关键技术及应用

针对柴沟煤矿坚硬顶板巨厚煤层工作面初采阶段顶板抽冒型垮落导致的矿压、通风、地面破坏等系列问题,采用理论分析、现场测试、实验室试验、微震监测等手段,统计分析巨厚煤层开采过程中覆岩运动规律及特征,对巨厚煤层坚硬顶板围岩强度和结构参数特征进行测试分析,分析水力压裂对不同岩性破坏深度的影响,提出了巨厚煤层坚硬顶板抽冒性垮落及综合治理技术。在此基础上,提出巨厚煤层坚硬顶板抽冒型垮落防治手段,采用长距离水平定向钻孔区域压裂与浅孔工作面水力压裂初次放顶联合控制技术,对采煤工作面坚硬岩层大尺度全方位进行水力压裂预裂与卸压,促使巨厚煤层坚硬顶板在工作面初采阶段实现有序垮落。在柴沟煤矿1519工作面进行现场工业性试验,监测结果表明,采用“长距离水平孔区域压裂+浅孔水力压裂”联合控制技术后,工作面来压步距和强度明显降低,大的微震能量事件显著降低,避免了工作面在地表形成抽冒现象,安全经济效益显著。

急倾斜煤层防抽冒综掘技术

急倾斜煤层综合机械化掘进，顶板抽冒问题一直是围绕着综合机械化掘进正常发挥的主要因素，文章论述了50°±急倾斜煤层综掘工作面施工工艺特点及技术措施。

倾斜煤层上顺槽沿空留巷顶板抽冒机理研究

为了研究倾斜煤层上顺槽沿空留巷顶板的抽冒机理,本文结合长城三矿的生产地质条件,采用理论分析,研究了充填体上方直接顶极限平衡区的宽度,进而确定了煤层倾角是影响倾斜煤层上顺槽沿空留巷充填体上方直接顶稳定性的重要因素。再通过UDEC数值模拟软件,研究了充填体上方直接顶的变形、切向位移量、损伤程度、离层量等参数与煤层倾角的关联,为倾斜煤层中沿空留巷的应用及安全生产提供了理论基础。结果表明:直接顶变形量、切向位移量、损伤程度和离层量会随着煤层倾角的变大而变大,且顶板切向位移量和离层量的分布情况也会随之变化。

井下抽冒现象成因及防控技术探讨

针对井工开采煤矿中常见的抽冒现象进行了分析,指出了抽冒现象发生的要素,提出了抽冒现象防控技术措施,并对今后抽冒现象的防治工作提出了合理化建议。

基于开采高度对工作面覆岩裂隙演化影响的钻孔瓦斯抽采研究

采动覆岩裂隙演化规律对层间瓦斯运移起主导作用,研究覆岩裂隙发育分布规律对于提高瓦斯抽采效率至关重要。以甘肃省魏家地矿西2107综采工作面为工程背景,采用UDEC模拟软件建立不同采高的数值模型,利用分形几何理论分析了工作面覆岩近场裂隙演化与不同开采高度的关系,确定了钻孔瓦斯抽采最优工作面高度,并通过理论经验公式、覆岩裂隙窥视情况与现场瓦斯抽采结果对其验证。结果表明:采动裂隙总数随着采高增大而增大,但不同阶段增大的幅度皆不相同,覆岩裂隙不断向覆岩四周呈“伞状”发育;不同开采高度的工作面覆岩近场裂隙均经历产生、扩张贯通、压实稳定的3个阶段,且采高越大,压实区范围越小,适当增加采高,有助于提高覆岩瓦斯抽采效果;当采高选择4 m时,顶板裂隙在位于10 m与40 m位置处的裂隙发育密度与范围均明显大于其他区域,该区域与布置高、低巷双位一体的协同抽采巷最佳位置相一致。

高位定向钻孔抽采瓦斯搭接部位研究与应用

相邻钻场高位定向钻孔合理搭接是保证抽采瓦斯效果稳定、提高钻孔有效利用率的重要环节。根据顶板裂隙带高位定向钻孔抽采瓦斯机理研究结果,通过分析布置高位定向钻孔空间层位、煤层顶板裂隙带分布特征、钻孔轨迹等抽采效果影响因素,确定了实现成功接替的钻孔合理搭接部位,并在党家河煤矿进行了工程应用。应用显示:80~121 m钻孔搭接长度能够满足瓦斯抽采效果,在搭接部位外端点接替使每个钻孔减少钻孔工程量约40 m。

岩巷综掘面抽尘参数影响粉尘污染扩散规律研究

抽尘系统是岩巷综掘面长压短抽通风方式中控除粉尘污染的重要组成部分,而确定适宜的抽尘参数是实现有效除尘的关键。利用Solidworks软件对某矿632岩巷综掘面进行了物理建模,并进行了ICEM-CFD网格划分,通过网格无关性检验确认了后续所用的网格模型,运用FLUENT计算流体力学软件对不同抽尘位置Dn(n分别为0、1/4、1/2、3/4、1)与抽风量(300~350 m^(3)/min)影响粉尘污染扩散状况进行了数值模拟,并通过仿真试验验证了数值模拟结果的准确性。结果表明:抽尘位置为D0、D1/4、D1/2、D3/4时,巷道内风流整体均处于较为紊乱的状态,粉尘污染经风流运载最终均扩散至整个巷道;抽尘位置为D1时,在抽风与压风协同作用下,距迎头4.6~6 m范围内形成了风向指向迎头、流动均匀且覆盖巷道全断面的有效控尘风幕,粉尘污染被风幕控制在掘进机司机与迎头之间的封闭空间内。抽风量在330 m^(3)/min及以上时,在司机处均形成了有效控尘风幕。为了在有效控尘的前提下尽可能降低能耗,最优抽风量选取最小值330 m^(3)/min。

基于宏基因组测序和纯培养技术解析胀袋生抽酱油的微生物类群

该研究采用宏基因组测序技术对胀袋生抽酱油微生物类群进行了解析,对其微生物菌株进行了分离鉴定,并对分离株是否可导致酱油胀气进行了验证。宏基因组结果表明,胀袋生抽酱油样品中平均相对含量大于1.0%的微生物主要由嗜盐四联球菌(Tetragenococcus halophilus)、酸鱼联合乳杆菌(Ligilactobacillus acidipiscis)、植物乳植物杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)、耐酸乳杆菌(Lactobacillus acetotolerans)、棒状腐败乳杆菌(Loigolactobacillus coryniformis)、短促生乳杆菌(Levilactobacillus brevis)和屎肠球菌(Enterococcus faecium)构成,平均相对含量分别为28.01%、25.50%、9.45%、2.49%、1.83%、1.53%和1.33%;采用纯培养技术,分离出的49株细菌被鉴定为6个属下的11个种,其中枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、破布子联合乳杆菌(Ligilactobacillus pobuzihii)、蛋白原酶腐败乳杆菌(Loigolactobacillus rennini)和L.acidipiscis分离株占总分离株数的39.22%、19.61%、11.76%和9.80%,分离出的2株酵母菌均被鉴定为扣囊复膜酵母(Saccharomycopsis fibuligera);产气验证实验发现,所有分离株均不能单独引起生抽酱油的胀袋现象。由此可见,胀袋生抽酱油具有较高的微生物多样性,在后续研究引入培养组学策略以获得更多的分离株,亦或考虑多菌株的协同作用,对酱油涨袋这一产业问题的解决可能具有积极的意义。

成都平原浅层天然气高瓦斯隧道抽排性能评价

针对浅层天然气工区高瓦斯隧道盾构施工难的问题,借助工程实例,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法,分析了成都平原浅层天然气抽排性能的影响因素,确定了研究区的有效抽排半径和抽排时间。结果表明,当裂隙渗透率为39 mD、瓦斯压力为0.31 MPa时,研究区浅层天然气高瓦斯工区的有效抽排半径为5 m、抽排时间为60 min,与煤层瓦斯的抽排参数差异巨大;抽排负压对抽排流量影响较大,对有效抽排半径影响较小;抽排流量和有效抽排半径与地层初始渗透率的变化呈现正相关关系。

开采保护层与预抽煤层瓦斯防突效果分析

为比较开采保护层与预抽煤层瓦斯防突效果,以1124(3)运顺开采保护层段和预抽煤层瓦斯段煤巷掘进为试验对象,统计了试验地点煤巷掘进期间残余瓦斯含量、钻屑瓦斯解吸指标K1、钻屑量等防突指标,采用假设检验方法推断了各防突指标是否有差别,分析了开采保护层段和预抽煤层瓦斯段各防突指标产生差别的原因,验证了开采保护层区域防突措施比预抽煤层瓦斯区域防突措施更加安全可靠。

王家岭煤矿综放工作面上覆岩层运动规律及卸压区瓦斯抽采试验研究

为实现低瓦斯高涌出矿井综放工作面安全高效开采,以王家岭煤矿为背景,结合物理相似模拟实验、UDEC数值模拟和微震监测,系统分析了王家岭煤矿综放工作面上覆岩层运动规律,在此基础上,开展了现场卸压区瓦斯抽采试验。研究结果表明:随工作面推进,煤层顶板上覆岩层垮落高度距煤层底板距离增大,离层裂隙距顶板距离增大,空洞高度减小;采空区两侧瓦斯运移通道的裂隙多于压实区的裂隙。初次来压前,采空区垂直应力随工作面的推进而降低;初次来压后,采空区垂直应力随工作面的推进而增大。在进、回风巷顶板,煤层、采空区顶底板共发生2 572个微震事件,工作面前方50 m范围内应力集中较大,应注意超前支护防范。12301工作面周期来压步距20~26 m,采动裂缝带高度90~110 m,周期来压4~6次。现场卸压区瓦斯抽采试验中,合理层位工作面瓦斯抽采量是其他层位工作面瓦斯抽采量的1.5倍,且工作面上隅角和回风流瓦斯浓度均小于0.8%,瓦斯治理效果显著。

抽蓄电站全库盆防渗水库渗流缺陷影响分析

针对抽蓄电站全库盆防渗水库土工膜缺陷导致水库渗流量产生变化的安全问题,结合陕西省某抽蓄电站水库库底土工膜防渗工程,采用单因素影响分析和多因素影响分析方法进行抽蓄电站全库盆防渗水库渗流缺陷影响分析。结果表明,水头大小、缺陷大小、缺陷个数均正向影响抽蓄水库渗流量,而缺陷位置与抽蓄水库渗流量的相关性不明显。其中缺陷大小是影响抽蓄水库渗流量的主要因素,其次为水头大小,再次为缺陷个数。

窄腔内倒扣产品多次顺序抽芯注塑模设计

针对塑件正面窄腔内5个倒扣、背面2个窄腔内环形倒扣、四周侧17个倒扣,背面7个倒扣的结构难点,创新提出了隧道楔紧块、滑块运动方向与侧型芯垂直的吊挂侧型芯式抽芯方法,实现窄腔内倒扣抽芯。设计了4类抽芯机构,通过4次顺序抽芯成功实现窄腔内复杂倒扣产品的脱模。第一次抽芯解决正面窄腔内5个倒扣抽芯难题,由顺序定距分型机构控制抽芯顺序;第二次抽芯解决四周侧17个倒扣抽芯难题;第三次抽芯解决背面7个倒扣抽芯难题;第四次抽芯解决背面2个窄腔内环形倒扣抽芯难题,创新设计了弹簧式快速二次推出机构控制抽芯顺序。经试模验证,该模具结构合理、工作可靠。

含混合式抽蓄的梯级水电站短期临界调峰模式

利用梯级水库电站建设混合式抽蓄电站,在提高新型电力系统清洁灵活性调峰能力的同时,也使得原梯级电站的运行方式变得更为复杂,亟需开展梯级电站与混合式抽蓄电站的联合调度模式研究。本文首先剖析了混合式抽蓄电站与梯级水电站日内联合调峰运行特点,建立了短期含混合式抽蓄的梯级水电站调峰优化模型;其次,发现了日内联合调峰的临界特性,并从临界调峰方式、临界调峰流量、临界调峰能力三方面定量刻画了该临界调峰特性,推导了梯级水电站临界调峰流量、混合式抽蓄电站临界抽发流量等计算公式,提出了混合式抽蓄电站与梯级水电站的临界调峰模式;最后,将上述理论成果应用至依托安康与旬阳梯级水库修建的安康混合式抽蓄电站。结果表明:安康水电站额定水头下临界调峰流量为892 m^(3)/s,小于892 m^(3)/s时,抽蓄电站日内满抽满发,以最大化调峰方式运行;大于892 m^(3)/s后,混合式抽蓄电站可转为与常规水电站同抽同发运行模式以及部分抽蓄机组转常规水电站机组运行模式等;长系列计算结果表明,与常规水电站同抽同发运行模式提高了抽蓄电站运行小时数,但降低了联合调度主体调峰能力,部分抽蓄机组转常规水电站机组运行模式耗用了安康水电站的可用发电水量,但提高了联合调度主体调峰能力,实际调度过程中应根据电网运行情况、电站运营主体等灵活选择抽蓄电站运行模式。

混合抽蓄-风-光多能互补系统容量配置研究

混合抽蓄-风-光多能互补系统具有广阔应用前景,其容量配置需面临复杂水力水量、电力电量关系表征问题,同时其经济性评价需考虑电力市场规则。本研究提出了运行优化与容量配置决策两阶段优化思路,首先提出了适应中长期市场的月度统一电力送出模式,其次构建了混合抽蓄-风-光多能互补系统中长期运行多目标优化模型,然后基于海量容量情景模拟获取离散决策空间,最后从中优选得到最优新能源容量配置及运行方案。黄河上游清洁能源基地算例结果表明:失负荷风险接受度高、中、低分别对应新能源容量配置为混合抽蓄容量的3.2~3.9倍、2.4~3.0倍、1.6~2.1倍;系统月尺度打包并网电量峰谷比介于1.36~1.45,说明系统内各电源在中长期尺度的互补性较好。

瓦斯抽采SCMC-Bent基封孔水凝胶漏失特性及黏度演化机制

为实现瓦斯抽采钻孔漏气裂隙的有效动态封堵,防止负压驱动下浆液在裂隙中漏失,以羧甲基纤维素钠(SCMC)与钠基膨润土(Bent)为主料,通过引入系列添加剂制备了SCMC-Bent基封孔水凝胶,并测试了该水凝胶黏度的演化过程。然后通过开展负压作用下的浆液运移实验,研究了SCMC-Bent基水凝胶在煤颗粒间裂隙网中的运移及漏失特性。最后测试了SCMC-Bent基封孔水凝胶pH演化过程,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)表征了其微观结构,进而揭示SCMC-Bent基水凝胶黏度演化的微观机制。研究表明:①在恒温条件下,SCMC-Bent基水凝胶的黏度随时间呈现“先上升、后降低”趋势;水料比越大,SCMC-Bent基水凝胶的黏度越低、越早发生后期黏度下降。②水料比越高的水凝胶在裂隙网络中运移越快,但负压作用下却越早发生漏失;相较其他水料比,水料比10∶1的水凝胶在负压抽气第24天仅运移41 mm,更容易长时间密封漏气裂隙。③SCMC-Bent基水凝胶内部的蒙脱石层结构随时间先增多后减少,存在中间产物(SCMC-CXP)插入蒙脱石层间的现象,SCMC-CXP插入量随时间先增多后减少并随水料比增大而减少;蒙脱石层与层间SCMC-CXP形成了类似“三明治”的夹层结构,在水凝胶体系中逐渐形成了由蒙脱石层、层间SCMC-CXP、层外SCMC-CXP组成的三维网络。④三维网络结构的形成是造成SCMC-Bent基水凝胶黏度前期升高的原因;但随时间持续,中蒙脱石层结构减少且SCMCCXP大分子链断裂,导致了三维网络结构消散进而致使水凝胶黏度降低;另一方面,高水料比削弱了SCMC-CXP在蒙脱石层间的插入量及大分子间的相互作用、增强了三维网络结构的过水能力,进而导致水凝胶黏度下降。

幕上高血压性脑出血微创颅内血肿抽吸引流术后早期神经功能恶化危险因素分析

目的分析幕上高血压性脑出血微创颅内血肿抽吸引流术后发生早期神经功能恶化(early neurological deterioration,END)的危险因素。方法本研究为回顾性病例研究,连续纳入2018年10月—2022年12月首都医科大学附属北京天坛医院急诊神经内科收治的微创颅内血肿抽吸引流术治疗的幕上高血压性脑出血患者,记录患者人口学特征和临床信息,以及血肿体积、部位、周围灌注等影像学信息。END定义为手术后24 h内NIHSS评分增加≥4分或GCS评分下降≥2分。将单因素分析中差异有统计学意义的变量纳入多因素logistic回归模型(后退法),分析影响患者END的独立危险因素。绘制独立危险因素预测END的ROC曲线并计算AUC,采取De Long检验比较不同独立危险因素的预测能力。结果共入组157例患者,平均年龄为(57.1±13.1)岁。20例(12.7%)患者出现END。多因素logistic回归分析显示,术前血肿体积(OR 1.024,95%CI 1.001~1.047,P=0.043)、术后血肿扩大(OR 41.605,95%CI 7.405~233.765,P<0.001)、术前低灌注体积(OR 1.011,95%CI 1.002~1.020,P=0.012)等3个因素可独立预测END的发生。其中术前低灌注体积ROC的AUC为0.921,敏感度为0.824,特异度为0.891,截断值为119.0 mL。De Long检验显示,术前低灌注体积对END的预测效力优于术前血肿体积及术后血肿扩大。结论术前低灌注体积与幕上高血压性脑出血患者微创颅内血肿抽吸引流术后发生END独立相关,低灌注体积越大,术后END发生的风险越高。

矿井瓦斯抽采参数调控实验教学系统研制

为了满足工程流体专业相关课程的教学需求,自主研发了煤矿井下瓦斯抽采参数调控实验教学系统,可实现不同管道阻力、漏气程度、抽采负压等条件下瓦斯-空气流动规律的实验模拟。该系统由井下煤层抽采环境和瓦斯压力状态子系统,井下瓦斯抽采管网、阀门、动力结构子系统,气体体积流量、瓦斯体积分数、气体压力等气体参数采集子系统以及参数上传和数据分析处理子系统四部分组成;利用单片机控制各个阀门的开度、泵的转速,实时监测各个区域流经的气体体积流量、瓦斯体积分数、气体压力等数据。该系统可以开展工程流体专业相关课程的教学实验,培养学生对专业的认识,提升学生的动手能力。