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。

倾斜煤层条带开采煤柱群长期稳定性研究

在“三下”条带采煤法等留煤柱开采方式中,煤柱群的长期稳定性对于矿井安全高效绿色开采至关重要。基于煤柱与围岩的相互作用关系,建立了倾斜煤层留设煤柱的平面应变模型,并采用Rits法推导了煤柱应力场与位移场的解析表达式。在此基础上,结合某村庄条带开采实际,建立了倾斜煤层煤柱群流变的FLAC3D数值计算模型,并基于Burgers组合蠕变黏弹塑性本构模型与数值模拟结果,探讨了时间效应对煤柱群长期稳定性的影响。理论与数值研究结果表明:受煤层倾角的影响,单个煤柱的水平位移约为其竖向位移的2倍以上;在上覆岩层重力长期作用下,各煤柱两帮在蠕变1 d时即进入塑性屈服状态,并呈现出剪切破坏形式;煤柱埋深越大,任意时刻煤柱塑性区范围、应力及位移峰值越高,且煤柱达到稳定蠕变阶段所需的时间从75 d逐渐增大到120 d以上。

煤层群叠加开采覆岩裂隙演化及卸压瓦斯抽采研究

针对采动裂隙带卸压瓦斯抽采效果不佳导致的工作面上隅角瓦斯超限的问题。以赵家寨煤矿11210工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验方法,研究了煤层群叠加开采对上覆岩层采动裂隙的演化特征,并通过现场验证确定了瓦斯抽采的最优层位。结果表明:煤层群叠加开采过程中,在卸压区域外,形成了较大的应力集中,在卸压保护范围内,应力集中现象不明显,且应力峰值小于二1煤层原始应力;煤层群叠加开采引起了采场上覆岩层的叠加卸压,使上覆岩层的位移场发生了叠加变化,岩层最大下沉量进一步增加;煤层群叠加开采结束后,采空区上覆岩层中部岩层被压实,两端岩层裂隙较为发育,形成了一定范围的裂隙发育区。通过现场试验,确定了裂隙带定向长钻孔合理层位的选择,并在现场进行钻孔监测,验证了物理相似模拟结果的合理性。

东胜长焰煤热解含氧官能团结构演化的^(13)C-NMR和FT-IR分析

以东胜煤田色拉一号井田2号煤层长焰煤为研究对象,利用浮沉离心法富集其镜质组。基于工业分析、元素分析、13C-NMR、FT-IR、谱图分峰拟合技术和化学分析测试,求取镜煤及一系列热解煤含氧官能团结构与含量参数,从不同角度研究了含氧官能团的分布规律与演化特点。镜煤中羧基、羰基含量分别为8.91~10.90 mol/kg、1.61~1.79 mol/kg,随热解温度升高羧基显著减少。热解作用促使以端基形式连接在脂肪链或脂肪环结构氧上的甲基和亚甲基首先脱去,且在温度高于350℃后基本稳定。氧在热解过程赋存状态的变化是芳香体系与脂肪体系相互竞争的结果,510℃热解煤中芳香类氧和脂肪类氧的含量分别为7.49、3.45 mol/kg。羟基的演化过程与热解过程中氧的赋存状态密切相关。随着热解过程的进行,在热解温度低于440℃时,各种羟基含量均减少,热解过程对于大分子网络的破坏干扰了各种氢键作用,而羟基π作用则暂时增强,至510℃时各种氢键含量均降为最低。东胜长焰煤中含氧官能团化学活性顺序为:[COOH]>[R-O]>[Ar-O-Ar,Ar-O-C,C-O-C]>[C=O]。镜煤非活性醚键含量为0.68 mol/kg,活性醚键为0.48 mol/kg,主要为非活性醚键。

高瓦斯煤层群“煤与瓦斯共采”技术研究

为了解决沙曲矿近距离高瓦斯煤层群开采过程中综采面上隅角和回风流中浓度超限这一难题,结合从德国引进的千米定向钻机设备,提出了高抽钻孔组和顶板裂隙钻孔组联合抽采瓦斯技术,构建了沙曲矿＂煤与瓦斯共采＂技术体系.本文在顶板千米钻孔抽采技术原理分析的基础上,采用UDEC4.0数值模拟软件计算得出采空区冒落带和裂隙带高度为9 m和30 m,采动裂隙＂O＂形圈的范围为距工作面顶板垂高10-25 m,距采空区两侧水平距离为10-35 m.研究表明,顶板千米大直径钻孔抽采技术治理瓦斯效果明显,上隅角瓦斯体积分数稳定在0.8%以下,且钻孔抽采瓦斯体积分数达55%以上,抽采量达50 m^3/min以上,实现煤与瓦斯安全高效共采.

顶板大直径千米长钻孔抽采瓦斯技术

在分析了14205综采工作面瓦斯涌出特征的基础上,进一步对顶板采动裂隙分布特征及顶板千米长钻孔抽采技术原理进行了研究,结合从德国引进的千米长定向钻机设备,提出了千米长钻孔高抽钻孔组和裂隙钻孔组联合抽采技术。

大俯角长距离煤层瓦斯压力测试装置在黔金煤矿的应用

研究了大俯角长距离煤层瓦斯压力测试装置,其创新在于"双挡板+返浆管"设计。通过在黔金煤矿测试15号煤层瓦斯压力的应用,并与传统"单挡板+倒浆"注浆封孔测试的瓦斯压力数据进行对比,3组瓦斯压力测试钻孔的测试结果分别为0.17 MPa与0 MPa、0.25 MPa与0.25MPa、0.27 MPa与0.18 MPa,研究表明"单挡板+倒浆"注浆封孔适用于短距离封孔,对于大俯角长距离钻孔,"双挡板+返浆管"注浆封孔装置的封孔质量更好。

乌达矿区近距离煤层开采瓦斯综合防治技术

针对乌达矿区煤层层间距小、瓦斯含量大、瓦斯治理难度大等问题,分析了近距离煤层开采过程中工作面应力分布、底板破裂规律与瓦斯涌出的关系以及邻近层卸压机理等,通过多年的摸索和实践形成了以9~#煤采前定向长钻孔区域预抽、10~#煤层和12~#煤层卸压抽采与顶板走向高位水平长钻孔抽采、10~#煤层工作面巷道倾向钻孔抽采等适合乌达矿区近距离煤层群开采的立体瓦斯防治技术,对工作面瓦斯进行有效治理,确保了工作面安全生产。

长焰煤低温氧化主要官能团迁移规律研究

煤自燃是引起煤矿火灾的主要原因,宏观上表现为煤自燃释放热量不断积聚,最终导致煤体升温引发火灾;微观上表现为煤中的活性官能团不断与氧进行各种氧化反应产生热量,不同煤种微观结构的种类和数量不同导致煤自燃倾向性不同。为研究典型杨伙盘长焰煤的原始波谱图、特征温度点的红外结构参数变化规律和主要官能团的迁移规律,采用原位漫反射傅里叶变换红外光谱测试系统,测量煤氧化过程中官能团的变化,得到了长焰煤原始煤样的波谱图;采用Origin软件对原始波谱进行分峰拟合,得出了各官能团的含量;计算分析了不同特征温度点下的红外结构参数,并与阳泉无烟煤进行了对比分析。结果表明:原始煤样中长焰煤的内表面积比较大,内部结构疏松,脂肪氢含量较多,脂肪链长度较短,芳香缩合度较低,更易发生自燃;随温度升高,各个温度点结构参数I_1长焰煤小于无烟煤,结构参数I_2长焰煤大于无烟煤,结构参数I_3长焰煤为先递减后递增的趋势;长焰煤中羟基、脂肪烃和含氧官能团是较活跃的基团,主要受自身羟基含量、烷基侧链和脂肪烃长链的影响,在煤氧化过程中变化较大,对煤的氧化反应影响较大;芳香烃在长焰煤中的变化较小,相对比较稳定。

热解改性与煤/焦混配对神木煤成浆性的影响

为了提高神木弱黏性长焰煤(SM)的成浆性能,在气体热载移动床反应器中对其进行热解,制备了不同热解温度下的半焦,并分别对SM、半焦和二者的等质量比配合样进行水煤浆的成浆特性考察。结果表明:热解可以使SM的定黏浓度从65.2%提高到69.6%,而屈服应力τy和稠度系数K变化不大,说明热解改性是提高SM成浆性的有效方法;SM和半焦的孔结构分析、傅里叶红外光谱及酸性基团分析表明,半焦煤阶的提高、含氧官能团的减少和孔隙结构更加丰富是半焦成浆性提高的主要原因;配合样浆体的定黏浓度介于SM和半焦之间,并且其流变特性和稳定性优于SM浆体,说明半焦的成浆性能对配合样的成浆性起决定作用。试验结果表明,半焦与原煤混配是提高原煤成浆性的简易且经济的方法。

论煤炭企业集团全面风险管理与内部控制

煤炭企业属于资源开采型企业,企业集团化发展道路中容易受到多重因素的影响。要想取得较好的生产效益,就必须开展全面的风险管理以及加强内部控制,以实现资产保值增值、促进企业健康平稳较快发展。对煤炭企业集团实施全面风险管理与内部控制进行深入探讨,以期提高煤炭企业集团风险防范与管理水平,保障煤炭行业为中国整体经济注入持久性动力,确保经济发展整体的稳定性和安全性。

远距离下保护层开采对上覆煤层卸压保护效果研究

以平顶山煤田十矿为工程背景,针对远距离煤层群开采条件下,下保护层开采对上覆岩层卸压保护技术研究,应用离散元数值模拟技术,对被保护煤层卸压情况进行监测和分析,同时对下保护煤层跨越相距248m的被保护煤层顶板大巷和保护煤柱开采过程的巷道变形进行计算和分析。结果表明,下保护层采煤工作面虽然距上部岩层巷道248m,但采动的影响仍很显著,使远距离覆岩大巷产生大变形和沉降,丧失使用功能,数值模拟结果与现场观测到的情况一致,验证了数值试验对卸压保护效果的可靠性;通过数值模拟分析,下保护层开采后,上覆相距180m的被保护煤层最大主应力降低了20%,卸压保护角约为80°,卸压膨胀稳定区的膨胀变化率为2.25%-2.5%。这表明首先开采下保护煤层,对上覆被保护层煤层的卸压效果明显,具有一定的保护作用。

基于傅里叶红外光谱不同煤阶煤的官能团研究

基于傅里叶红外光谱(FTIR)和分峰拟合技术,对长焰煤和无烟煤2种不同煤阶煤的官能团进行定性和半定量研究,结合子峰面积拟合,对比分析了2种煤的化学结构参数。研究结果表明:FTIR和分峰拟合技术可以有效表征煤中官能团特征。长焰煤的生烃潜力比无烟煤更强,表现为长焰煤的A因子比无烟煤的大。低变质程度煤中有机质含量较高变质程度煤的少,高变质程度煤的有机质成熟度高于低变质程度煤。无烟煤的脂肪链长CH3/CH2比值低于长焰煤,反映低变质煤向高变质煤演化过程中,煤中脂肪链支链数量发生一定程度的减少,脂肪族主链长度不断缩短,煤的骨架变得愈疏松。无烟煤的缩合度DOC和芳香度AR均大于长焰煤的,随煤的变质程度提高,煤的芳香化程度越来越高,煤的芳香环缩合程度越来越强,易发生缩合作用。

深部远距离煤层群卸压主控因素及首采层优选方法研究

为了选取合理的深部远距离煤层群首采保护层,进行了煤层群开采卸压主控因素正交模拟研究,构建了有效卸压的主控因素耦合关系,提出了深部远距离煤层群首采保护层优选方法并开展了工程应用研究,考察了首采层开采对邻近层的卸压保护效果,检验了保护区卸压瓦斯抽采区域防突措施效果,评价了深部远距离煤层群首采保护层优选方法合理性。结果表明:在不考虑煤层群层间厚层坚硬岩层的情况下,远距离煤层群下保护层开采对上覆邻近层的卸压效果影响的关键主控因素为保护层采高、煤层层间距,上保护层开采对下伏邻近层的卸压效果影响的关键主控因素为煤层层间距;常规采高条件下(采高≮10 m),深部远距离煤层群只能选择下保护层开采模式,层间距必须在《防治煤与瓦斯突出细则》要求的最大保护层垂距范围内,且达到不破坏上被保护层的最小理论层间距,同时保护层采高应达到最小保护层厚度要求;朱集西矿远距离煤层群13-1、11-2、8煤层应当选择11-2煤层作为首采保护层,其开采对上覆13-1煤层能够形成有效卸压保护、对下伏8煤层不能形成有效卸压保护,有效卸压保护范围内13-1煤层采用地面井结合井下钻孔进行卸压瓦斯抽采能够实现区域防突措施有效;基于关键主控因素的深部远距离煤层群首采保护层优选方法合理,以此形成的深部远距离煤层群井上井下联合抽采防突技术可靠。

调浆对低阶煤浮选的影响及其机理研究

为了研究调浆对低阶煤浮选的作用,以低阶煤为原料,研究了调浆转速和时间对低阶煤浮选的影响。通过傅里叶红外光谱仪、X射线光电子能谱分析和接触角测定仪分析了调浆前后煤泥表面性质的变化。结果表明,调浆显著提高了低阶煤的浮选效果,随着调浆转速和时间的增加,精煤产率和可燃体回收率逐渐增加。当柴油用量为7 kg/t、调浆转速为2400 r/min、调浆时间为1 min时,精煤可燃体回收率和浮选完善指标达到最大值。煤样表面的接触角随着调浆转速的增加逐渐增加,但调浆转速过高时,煤样表面接触角略有降低。与调浆前的煤样相比,调浆后煤样表面的碳含量增加,C—C/C—H官能团含量增加,C—O官能团含量降低,煤样表面疏水性增加。强搅拌调浆有利于减少低阶煤表面含氧官能团,提高非极性油的分散程度,增加捕收剂与煤颗粒的碰撞概率,但搅拌转速过高时,高强度的剪切作用可能会使吸附在煤颗粒表面的药剂脱附,降低调浆和浮选效果。

井工煤矿技术变革研究与中煤集团具体实践

强调了新形势下我国井工煤矿技术变革的迫切性,在此基础上,进一步探讨了我国煤矿开采技术管理面临的问题与挑战。针对传统煤炭开采技术难以攻克的深部强矿压、高成本、高风险、低回收率和环境负效应等诸多难题,创新提出以“优化开采、绿色开采、智能开采”为核心的采矿技术变革思想,并提出无掘巷开采新方法以及无掘巷开采主动岩层控制新理论。建立了短充长采技术体系;介绍了自主研发的无掘巷开采成套装备;阐述了在初步形成井工煤矿开采技术管理新模式下建成的中煤能源集团(以下简称“中煤集团”)南梁煤矿井工无掘巷开采示范矿井的具体实践。基于井工煤矿开采技术管理新模式,对中煤集团孔庄煤矿的优化开采、南梁煤矿的井工无掘巷开采示范矿井建设和葫芦素煤矿的“短充长采”工程应用案例进行了介绍,这些技术成果在现场的成功应用,表明采矿技术变革有效提升了现代煤矿的社会经济效益,为构建我国煤炭新型现代科学开采体系提供了切实参考。

高瓦斯煤层群顶板大直径千米钻孔抽采技术

基于瓦斯流动规律建立了顶板裂隙抽采钻孔组抽采条件下垂直平面上的瓦斯流动模型，应用复变函数理论对该模型进行了求解，并开展了钻孔之间抽采量及其相互影响的研究．在分析研究顶板大直径千米钻孔抽采技术原理的基础上，结合从德国引进的DDR-1200千米定向钻机，开展了顶板大直径千米钻孔瓦斯抽采技术的试验研究．研究结果表明，实施顶板大直径千米钻孔抽采技术治理瓦斯效果显著，钻孔抽采瓦斯浓度可达50％以上，能抽采出大量高浓度瓦斯，实现煤与瓦斯安全高效共采．

长焰煤浮选高效捕收剂选择研究

以朔中选煤厂已建成的长焰煤浮选补套工程为研究对象,通过研究长焰煤表面性质、分析捕收剂红外光谱,结合具体的煤泥浮选试验,对照实际应用,分析适合长焰煤浮选的捕收剂内在结构,为长焰煤浮选选择高效捕收剂提供可靠的理论和实践依据。

近距离煤层群回采工作面瓦斯综合治理方法的探讨

为了解决近距离煤层群回采工作面回采期间上隅角及回风流瓦斯治理的难题,以万峰煤矿回采工作面为研究对象,基于瓦斯分源治理的思想,提出了利用大直径顶板走向长钻孔及底板梳状拦截钻孔抽采邻近层卸压瓦斯、建立隔离墙气室治理采空区瓦斯涌出等综合瓦斯治理方法。结果表明:采取综合治理方法后,采空区漏风量大的问题得到了基本解决,回采工作面回风流瓦斯浓度降低了0.2%,上隅角瓦斯浓度稳定在0.5%左右,回采工作面未再发生瓦斯超限。

近距离下伏煤层定向长钻孔瓦斯抽采技术应用

为解决马兰矿18506综采工作面下伏煤层卸压瓦斯大量涌入开采空间,通过尝试在下伏煤层底抽巷布置两组试验定向长钻孔替代顺层倾向和扇形钻孔进行瓦斯抽采的方法。经试验考察,每个定向钻孔分支或主孔平均抽采量为0.3974 m^3/min。推算结果表明,沿工作面走向均匀布置8个主孔及分支进行全覆盖,卸压抽采量可达3.18 m^3/min,回风流瓦斯浓度为0.079%,在安全范围内。