风化砂岩石窟表面热响应及力学性能变化:对砂岩石窟本体表层风化(劣化)评价的启示

表层风化问题严重影响石窟寺类文物的长久保存。如何通过风化表层的性能变化来对石窟寺进行病害诊断和风险评估是预防性保护的关键问题。本研究利用便携式无损检测手段(ProceqEquotip 550里氏硬度计、FLIR T660红外热成像仪)对甘肃庆阳北石窟寺外立面8个研究面进行表面硬度测试及表面温度监测,分析其典型风化病害的热响应情况及力学性能变化规律。研究结果显示,病害类型对其表面硬度值和温度波动幅度有不同程度的方向性影响。水锈结壳的表面昼夜温度波动幅度最小,表面硬度离散地分布在较高水平;粉化剥落和泛盐的表面昼夜温度波动较平缓,表面硬度值集中分布在较低水平;沟槽状溶蚀(差异风化)的表面昼夜温度波动幅度略高于粉化剥落表面,其表面硬度集中分布在较高水平;微生物覆盖的表层,昼夜温度波动幅度最大,表面硬度值离散地分布在较低水平。上述病害-性能对应关系有助于在石窟寺类文物的日常监测中判别风化病害的分布及变化趋势,对砂岩石窟的风险预警有一定指示作用。

大倾角综放采场遗留顶煤运移规律及防灭火技术

为研究大倾角综放采场遗留顶煤运移规律及裂隙扩展情况,以王家山煤矿中二401工作面为研究对象,采用物理相似模拟实验与数值模拟实验相结合的方法,深入分析大倾角综放采场遗留顶煤运移及裂隙发育规律。结果表明,大倾角综放采场遗留顶煤破碎和运移具有非对称性,工作面倾斜中下部应力与位移量均大于倾斜上部。遗留顶煤在采空区内沿倾斜方向呈现“顶煤—直接顶—顶煤”交替堆积形态,倾斜下部堆积量大于倾斜中上部。围岩裂隙发育范围广,随工作面推进最终可扩展至3号煤层。针对遗煤特征综合提出此类采场的“两阶段”防灭火技术措施,达到良好的防灭火效果,确保工作面安全高效生产。

松软煤层工作面片帮分析及防治技术研究

以5102采煤工作面为研究对象,对煤壁片帮的内在及外在因素展开了详细的分析,并制定了一系列防治措施,以增强松软煤壁自身的承载能力和降低顶板下沉对煤壁的影响。通过“超前大范围注水+局部注浆”的方式可以提高松软煤体的强度,采用ZF 2600/17/26型液压支架不仅能够增强顶板管理效果,还能够减少顶板下沉量,给煤壁提供一定的支护作用力。工程应用后,5102采煤工作面后续回采期间片帮发生率明显降低,实现了松软煤层片帮的有效防治。

近直立煤层群水平分段综放开采充填卸压防冲研究

目前近直立煤层开采冲击地压防治措施主要有爆破、水压致裂、建立保护层等,或破坏层间岩柱和顶底板,或难以解决大采深情况下的层间岩柱应力集中问题,且会导致较大的地表沉降。以乌东煤矿为工程背景,针对近直立煤层群水平分段综放开采方法,提出了充填采空区技术,以支护层间岩柱及顶底板,降低开采分段周围煤岩体的应力集中现象。设计了3种充填方案:方案1为第一开采分段采空区使用高强度材料充填,其余分段采用普通材料充填;方案2为第一开采分段采空区使用高强度材料充填,其余分段交替采用高强度材料和普通材料充填;方案3为每一分段采空区均使用高强度材料充填。通过数值模拟研究了3种充填方案的卸压防冲效果,结果表明:与未充填相比,3种充填方案下层间岩柱最大垂直应力分别下降25.07%,26.57%,29.23%,下一分段煤体最大水平应力分别下降10.63%,10.79%,12.34%。综合考虑卸压效果和经济效益,优选间隔充填的方案3。指出可结合高应力区域实时智能监测技术,及时支撑层间岩柱,减少层间岩柱及下分段煤体的应力集中,防止冲击地压发生。

莒山矿综放工作面瓦斯抽采及防治技术

以莒山矿3盘区3305工作面为研究对象,在分析工作面瓦斯来源、瓦斯涌出量主要影响因素、瓦斯涌出量及矿井瓦斯抽采系统的基础上,提出了3号煤层工作面采用钻孔预抽煤层瓦斯的抽采技术和具体的瓦斯抽放方法,分析了工作面钻孔布置方式及瓦斯抽放量,并对瓦斯抽放情况进行评价,在此基础上给出了瓦斯抽采安全技术措施。

冲击性煤层综放面采空区漏风区域识别及控制方法研究

矿井煤层发生冲击失稳易诱发矿压灾害,且工作面间煤柱破碎形成漏风通道,采空区自燃危险性增强。以孟村煤矿401103深埋冲击倾向性超长工作面为工程背景,通过分析工作面开采时漏风及煤自燃诱因,测定工作面及相邻采空区的漏风规律并数值模拟验证煤自燃危险区域,从而制定漏风控制及煤自燃防控措施。结果表明:401103工作面受冲击矿压影响较大,漏风供氧增加了采空区遗煤自燃的风险;漏风观测数据表明面间煤柱存在漏风通道,使得两工作面采空区形成了复合漏风采空区;在401103工作面推进过程中,煤自燃危险区域主要集中于工作面后部采空区,工作面进风隅角与其临近的401102采空区产生明显的漏风涡流区。采用束管监测、漏风封堵、材料阻化与调节风量等综合防控措施,有效控制了工作面及相邻采空区的遗煤自燃,保证了工作面的安全开采。

大倾角放顶煤回采工作面防灭火技术研究

本研究针对大倾角放顶煤回采工作面的特殊性,探讨了一系列防灭火技术。首先研究分析了大倾角工作面在放顶煤回采过程中易发火灾的原因,包括气体积聚、通风不畅等因素,并详细阐述了这些因素如何增加火灾风险。接着,本文提出了一套综合的防火技术措施,包括优化通风系统设计、实施严格的作业规程及采用先进的监测和预警系统。这些措施的有效性在模拟环境和部分实际矿井中得到验证。最后,研究展望了这些技术在未来大倾角放顶煤回采工作面的应用前景,并对实施过程中可能遇到的挑战进行了初步分析。研究结果表明,通过这些综合防灭火措施的实施,可以显著提高大倾角放顶煤回采工作面的安全性。

综放工作面末采回撤防灭火技术应用

以汾西矿业两渡煤业15021综放工作面末采回撤为工程背景,针对采面设备回撤期间由于耗时长、采空区漏风严重、遗煤量大等问题导致采空区遗煤自然发火问题,提出综合采用强化监测、持续注氮、封堵上下端头、调节配风以及架间向采空区注高分子材料等方式进行防灭火。工程应用后,采面高抽巷内CO浓度由43×10^(-6)快速降至8×10^(-6)以内,设备回撤期间采面各位置CO、温度等始终保持正常,综放设备得以安全高效回撤。

老空老巷富集孤岛面末采及撤除防火技术

随现阶段国家矿山安全监察局对煤矿CO气体管控更加严格,对于自然发火矿井工作面撤除是易发火和难防火的关键阶段,为保证综放工作面在末采及撤除期间无自然发火隐患,打破以往“逢拆必着”的防火被动局面,通过对常村煤矿2012年以来8个撤除工作面的防火工作进行梳理和总结,因地制宜,采取完善防火措施,升级防火装备,强化人员组织,落实管控效果等手段,对末采及拆除防火技术进行优化创新并在21002撤除面得到检验,保证工作面安全顺利回撤,实现架间及回风流CO零管控,并减少防火费用投入,使得矿井撤除防火技术和经验在整个集团公司得到推广和应用。

8101工作面注氮防灭火安全技术优化设计

为解决王坪煤业8101工作面采空区遗煤多、自燃风险高的问题,利用模拟软件对采空区在回采过程中覆岩应力场的演化过程进行仿真,分析采空区走向及倾向塑性区分布,根据模拟结果,明确划分水平垮落带的“三区”范围。通过对比分析得出:散热带与自然堆积区相对应;氧化带与破碎堆积区相对应;窒息带与压实稳定区相对应。模拟不同注氮条件下采空区氧气浓度分布规律,得出最优氮气注入位置为40m处,最优氮气注入量为1400m^(3)/h。将非间隔式注氮工艺的注氮防火安全技术应用于现场试验,结果表明:在埋置采空区40m处,采空区回风面氧含量显著下降,且采空区内一氧化碳含量最高不超过100mg/m^(3)。

特厚煤层综放工作面矿震诱发机理及防控技术:以龙王沟煤矿为例

针对陕蒙地区矿井普遍具有煤层埋深大、厚度大、顶板坚硬,开采过程中不易及时垮落,造成矿震现象频发等特点,以龙王沟煤矿特厚煤层综放工作面为工程背景,通过对典型厚硬顶板条件下矿压显现特征和主控因素的分析,采用理论分析、现场实测和工程实践相结合的方式对厚硬顶版破断型矿震诱发的因素和防控技术进行了探讨。认为工作面出现矿震现象主要是高位顶板坚硬岩层采后不易及时垮落等单一或多因素耦合作用影响,应力叠加传递造成的,关键应从两顺槽及回撤通道对工作面高位坚硬顶板进行处理,避免弹性能的集聚与传播、阻断应力传递路径,通过水力压裂等人工干预的方式改变来压步距,减少悬顶结构、提前释放能量,从源头上减弱矿震发生频次及危害程度,进而实现采场围岩稳定性控制,为坚硬顶板条件下矿震防治技术提供理论借鉴。

采空区煤自燃防控技术创新对综放面临时停采的影响研究

综放开采工艺下采空区遗煤自燃危险性突出,在工作面需要临时停采时采空区煤自燃防控显的尤为重要。以王洼二矿115032综放面为工程背景,通过实验得到煤自燃极限参数,结合现场采空区浮煤厚度、氧气浓度和漏风强度的分布,确定煤自燃危险区域分布,最终制定出综放面临时停采防火措施。结果表明,115032综放面煤最短自然发火期为22 d,得到了极限浮煤厚度、下限氧浓度及上限漏风强度的变化规律,浮煤厚度在40℃时出现极大值,浮煤厚度为0.35 m,温度在40℃时,下限氧浓度值为25.42%,上限漏风强度为负值,此时煤是不会发生蓄热自燃;明确了综放面采空区煤自燃“三带”范围,散热带距工作面3~18 m以内,窒息带距工作面73~105 m以上,氧化升温带位于散热带及窒息带之间;当工作面临时停采时,结合采空区煤自燃危险区域,在临时封闭前、临时封闭期间及临时封闭后采取了针对性的防火措施。现场实践结果表明,115032综放面回风巷、上隅角与采空区氧气浓度均保持较低浓度,临时密闭的防火措施取得很好效果,为相似工作面采空区煤自燃防控提供理论、实验与技术借鉴。

矿井采煤工作面顶板事故原因及防治措施

以矿井采煤工作面顶板事故为研究对象,探讨了事故发生的原因及防治措施。通过对采煤工作面顶板事故的探讨,发现其主要成灾源头是煤层顶板结构不稳定、煤层顶板的支护不到位以及采煤工作面的开采方式不合理等。为了防止采煤工作面顶板事故的发生,提出了一系列防治措施,包括加强煤层顶板的支护、合理强化采煤工作面的生产管理以及加强对煤层顶板的监测等。这些措施的实施可以有效预防和减少采煤工作面顶板事故的发生,保障作业人员的生命安全和矿井的正常生产。

特厚易燃煤层综放工作面安装初采期间防灭火技术

通过招贤煤矿1305综放工作面设备安装、初采期间现场条件的分析,采用理论与现场结合的研究方法,分析特厚易燃煤层综放工作面设备安装及初采期间的自然发火原因、特点,提出相应的防灭火技术措施。通过现场实施并分析其防灭火效果,为特厚易自燃煤层综放工作面初采期间火灾防治提供理论和实践依据。

综采工作面过断层破碎带煤壁片帮防治技术研究

针对大采高综采工作面过断层破碎带时,易受煤壁片帮、顶板冒落等因素的影响,存在综采工作面安全隐患大不易过断层的问题,以山西某矿4306综采工作面过断层破碎带工程概况为例,分析了采动应力对断层的影响情况,对影响区域进行了划分,提出了一些综采工作面过断层巷道片帮、冒顶的精细化防治对策,并进行了应用验证,应用结果表明:通过综合应用这些防片帮、冒顶对策后,4306综采工作面过断层期间未出现片帮、冒顶现象,该综采工作面安全顺利高效的通过了断层,取得了较好的应用效果,可为类似工况下综采工作面安全顺利高效的过断层破碎带提供参考。

厚煤层综放开采工作面自燃煤层防灭火体系构建研究

31302综放工作面回采的13号煤层具有易自燃、顶板破碎及含矸坚硬等特征,结合现场条件以及煤炭开采工艺,确定采空区内遗煤量大、漏风严重以及部分区段推进速度慢等因素会诱发采空区遗煤自燃。基于此,构建监测预测系统(含人工及自动监测),实现采面内及采空区内气体成分监测,实现遗煤自燃发火预警。根据采面开采特点构建注氮、封堵进风及回风隅角、喷洒阻化剂以及灌注黄泥浆等防灭火技术体系。现场应用后,采面及采空区内温度、CO浓度始终在安全范围内,回采过程中未监测到C_(2)H_(4)等自燃发火标志性气体,防灭火技术体系起到了较好的应用成果。

某矿山采空区顶板冒落冲击气流分析及防治措施

在空场法采矿过程中,采空区顶板的冒落常会产生较大的冲击气流,严重威胁周围巷道和围岩的稳定性。某矿山的102采场为空场采矿法开采,其采空区顶板岩块的冒落常会产生较大的冲击气流,分析表明,冒落状态较为符合“绕流”气流模型,其顶板岩块冒落过程中空气最大流动速度与冒落体投影面积和冒落高度呈正相关,与采空区面积和空气流动距离呈负相关;采空区岩块冒落最大空气流动速度为0.47 m/s,冒落产生的冲击气流速度为37.77 m/s,基于采场冲击气流速度与安全距离的关系,得到顶板岩块冒落的安全距离为4 m。针对该矿山情况,本研究建议采用尾砂胶结充填采空区的方式,减弱或避免采空区顶板冒落造成的冲击危险。

深部综放工作面冲击危险性分析及防冲技术研究

为了保障文家坡矿冲击地压工作面回采期间的安全性,以4106工作面为工程背景,采用理论分析、现场监测的方法对工作面回采期间的冲击危险性进行了分析。结果表明:工作面大埋深提供高静载环境,开采4煤层具有弱冲击倾向性,45 m宽煤柱提供载荷承载位置,工作面后方及侧向采空区顶板悬而不垮提供超高基础静载荷,突然破断提供增量动载荷,动静载荷叠加,易诱发冲击地压。依据诱发冲击地压的动静载荷来源,提出分源防治技术:针对厚硬顶板采取深孔爆破预裂技术,整体实现顶板分层分块,降低因顶板悬露引起的动静载升高风险;针对帮部及底板采用大直径钻孔技术,降低承载区域静载水平,增加阻抗,提高冲击地压发生门槛。采用分源防治技术后,微震、地音活动大幅降低,煤层应力水平明显下降,保障了工作面安全回采。

易燃煤层综放工作面撤架期间防灭火高效阻化技术研究

易燃煤层综放工作面停采撤架期间存在遗煤长时间滞留、煤炭自燃等问题。以8416工作面为工作背景,研发了复合阻化剂,阐明复合阻化剂对煤炭自燃的阻化机制,分析不同阻化剂低温氧化过程中的CO,CO_(2)产生量。结果表明:复合阻化剂对煤炭自燃具有很强的阻化效果;阻化后的煤样侧链在氧化过程中不易被氧化,形成的氧化官能团产物明显降低;阻化剂能够明显抑制自由基链式反应从而达到抑制煤炭自燃;现场钻孔压注5 t复合阻化剂,架间温度降至24℃以下,CO气体浓度迅速降低至12×10^(-6)以下,撤架期间未再出现自燃征兆,阻化效果良好。

150315综放工作面“一通三防”技术措施

在煤矿开采过程中,“一通三防”工作十分重要。结合150315综放工作面的具体情况,采取了“一通三防”技术措施。重点分析了工作面的矿井瓦斯防治措施、防尘措施以及防煤层自然发火的措施,可以为煤矿“一通三防”工作的开展提供一定的参考。