煤矿矿井水害隐蔽致灾因素识别与危险性分析

为进一步探究煤矿矿井中可能存在的水害隐蔽致灾因素,以某煤矿井田为实际案例,首先通过物探方法对其水害隐患因素进行探查,初步判定该煤矿水害隐患致灾因素类别。而后应用事故树分析法,对煤矿矿井水害隐蔽致灾因素的具体细节进行探究,明确不同致灾因素的重要程度。最后根据分析结果,从采空区水害防治、烧变岩水害防治、排水系统优化等多个层面着手,详细探讨了水害隐蔽致灾因素的治理措施,以期为今后的相关工作提供参考借鉴。

激光诱导击穿光谱技术应用研究进展(特邀)

激光诱导击穿光谱技术因其具有制样简单、快速、原位、远程、全元素同步分析等优点,在煤炭检测、冶金分析、生物医学、水质检测等领域具有重要的应用前景,被誉为“未来分析化学巨星”。激光诱导击穿光谱技术在各个领域中发展速度迅猛、研究成果显著。基于此,本文重点阐述了激光诱导击穿光谱技术在煤炭检测、冶金分析、生物医学、水质检测四个领域近五年的研究进展,讨论了当前研究的热点和难点,并对其未来发展趋势进行了展望。

开展水害致灾因素普查 防范煤矿水害事故发生

现阶段我国煤矿水害事故基本得到了有效控制,但水害重大事故仍时有发生,事故影响还有增大趋势,开展水害致灾因素普查治理是加强煤矿防治水工作,有效防范各类水害事故的重要举措。总结了我国煤矿水害发生的主要致灾因素,分析了充水水源、充水通道等各类致灾因素的特点;系统论述了我国在煤矿水害致灾因素探测中物探、钻探和智能探测方面的代表性技术和创新性成果,阐述了“三图法”等顶板水害预测预报理论和方法,以及五图-双系数法和“脆弱性指数法”等底板水害预测预报理论和方法,并介绍了地下水和地表水等因素导致水害事故的典型治理技术。研究发现,在目前煤矿水害致灾因素探查方面,老空水探测程度、深部岩溶含水层防控、西部煤矿区顶板砂岩含水层监测及智能化探测技术仍存在缺陷,关闭矿井的矿井水问题尚未得到重视。提出今后需重点在煤矿水害致灾因素综合精细探查、智能化探测及关闭矿井水害致灾因素探查等方面加强研究的建议。

流固耦合状态下煤矿井壁破损透水机理研究

煤矿井壁破损透水事件时有发生,给地下空间利用和矿产资源开采构成重大威胁。为了弄清井壁破损过程承压地下水存在的影响以及透水通道形成机制,采用相似理论设计模型试验并结合流固耦合数值模拟技术开展研究。结果表明,井壁与压力水直接接触不利于其承载变形能力的发展,具体体现在破坏时屈服点位置提前出现,峰值强度及峰值应变降低,宏观裂纹分布更广,这是由压力水渗入井壁混凝土时诱发的渗流场应力场相互耦合作用引起的。对照模型试验结果开展数值仿真分析,获得一套适用于流固耦合状态下井壁破损数值计算参数。基于此开展0.05、0.10、0.20、0.40 MPa孔隙水压影响下井壁破损透水全过程细观数值分析,发现孔隙水压增大使井壁承受的临界侧向荷载依次降低5.88%、17.65%、23.53%,屈服强度附近试件内部裂纹发展明显加速,裂纹不断扩展、贯通,最终形成沟通井壁内外侧壁的透水通道。0.40 MPa孔隙水压下透水通道率先出现,相对于其他3种孔隙水压提前了2.67、2.53、1.67倍计算步,说明孔隙水压越大裂纹扩展速率越快,裂纹扩展路径先径向后环向。声发射监测表明井壁破损透水前夕,事件数量先逐步增大再持续保持高位,破损后应力得到释放,声发射事件频率及数量骤降,该信号特征可作为现场井壁破损透水监测依据,为井壁突水预防和治理提供依据。

凯里鱼洞河流域煤矿废水治理方法研究

为解决鱼洞河流域废弃煤矿酸性废水外排的问题,针对废弃煤矿酸性废水的成因(煤系地层硫化物、氧化环境、地下水及通道)及废弃煤矿的不同开采情况,分类施策、分部实施,通过对多处废弃煤矿治理经验的总结,提出了一套相对适合该区域实际情况的“追、堵、截、围”的煤矿废水“成因-源头式生态关水污水治理法”,即追索废弃煤矿的巷道分布、封堵关键段、截流地表水、采用帷幕灌浆抬升采空区的水位。该方法的基本原理是改变地表水进入采空区后直接外流的路径,采用巷道封堵、帷幕灌浆等手段隔绝废弃煤矿采空区的氧气,同时抬升地下水位,使顶板含水层逐步恢复到原有状态、使煤矿废水变成深部滞留水、使后续补给水从高位流出。雨季检验结果表明治理效果显著。

神北矿区庙梁煤矿隐蔽致灾因素探查与分析

为了查明庙梁煤矿主要隐蔽致灾因素的类型、时空分布特征及对生产的潜在威胁,采用表格调查、现场质询、资料查阅、低空无人机快速扫描、地面排查、井下实地调查、周边煤矿调研、综合分析研究等方法,对煤矿目前存在的主要隐蔽致灾因素进行了全面排查。排查出的水害因素主要有地表河流、老空水、1-2号煤层烧变岩富水区、导水裂缝带、地面塌陷裂缝、封闭不良钻孔和封闭不良废弃井筒等;火灾隐蔽致灾因素主要有1-2号煤层房柱式采空区遗煤和开采塌陷裂缝、封闭不良钻孔及废弃井筒等漏风通道;顶板/矿压相关致灾因素主要有房柱式采空区大面积悬顶、工作面过沟及碎软顶板等;同时,深入分析了这些隐蔽致灾因素,并给出相应的治理措施。

上覆采空区和含水层叠加富水效应的工作面防治水技术

针对回采工作面上覆采空区和含水层富水叠加效应威胁工作面安全回采的问题,以典型矿井神东煤炭集团布尔台煤矿为研究对象,综合采用地面地质钻探、钻孔岩心精细编录、地面-井下物探联合探测、井下定向钻探、探采对比等技术,应用理论分析、数值模拟和相似材料模拟等方法与工程实践揭示了布尔台煤矿4^(-2)煤顶板采掘扰动条件下含水层富水叠加致灾机理。根据富水危险区综合探测结果,结合定向钻孔精准的区域治理方法,构建回采工作面定向钻探的水害超前区域精准防治模式,对富水区进行工程治理,累计疏放水量5.28万m^(3),实现了对典型工作面的安全高效顺利回采,有效控制了矿井4^(-2)煤采掘扰动富水叠加的灾害。

煤化工企业德士古气化炉带水原因分析及对策

随着新时代工业化步伐的加快,各企业都进入了生产转型的新阶段,煤化工企业在现代化趋势下陆续引进了全新的生产设备和技术,构建了全新的生产体系。德士古气化炉作为煤化工企业内的重要设备,带水问题将增大设备运行风险,不利于企业的正常生产。文章以煤化工企业的德士古气化炉为研究对象,分析了其出现带水现象的原因,提出了对应的策略。

陈蛮庄煤矿3602工作面突水分析及防治水措施

3602工作面开采过程中出现突水,为了分析工作面突水原因,通过对近露头煤柱留设情况及底板三灰岩层富水情况分析,并基于矿山压力理论,得出工作面涌水增加是停采导致底板破坏深度增大引起的。根据当前出水情况,提出了底板注浆加固、留设防水煤柱、疏水降压以及井下水害探测等防治水措施,确保工作面安全开采。

祁东煤矿突水灾害成因分析

介绍了皖北矿务局祁东煤矿第四系含水层特大突水灾害过程,并根据水位、水质和防水煤岩 柱的构成,分析出水水源为第四系“四含”水;导水通道为:工作面上方隐伏的南北方向的古河床切 割深沟或垂向导水裂缝带;同时对治理技术方案进行了阐述。

采场工作面顶板突水的渗流场分析

应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心 (CRISR)自主开发的F -RFPA2D渗流与应力耦合分析系统 ,对煤层顶板随着开采的逐步进行 ,采动裂隙逐渐向上发展并最终与含水层连通 ,进而发生顶板突水的全过程进行了数值模拟 ,直观地显示了煤层顶板的变形、破坏过程以及渗流场在整个岩体的运移过程及其突水前后渗流场的变化情况 ,从而较好地揭示了顶板突水过程。

水煤浆气化炉工艺烧嘴有关问题的探讨

工艺烧嘴损坏是水煤浆气化炉不能长周期运行的主要原因。导致烧嘴损坏因素主要有冷却水盘管损坏、物理磨蚀、热冲击、化学影响、应力破坏等。提出了改进措施以延长烧嘴的使用寿命,主要包括降低流速、改进材质、优化结构等。

邢东矿隐蔽致灾因素研究

以邢东矿为例,根据矿井的实际情况,通过对采空区范围、地质构造、含水性和瓦斯富集区等煤矿生产过程中可能涉及到的隐蔽致灾因素的分析研究,并针对不同隐蔽致灾因素对安全生产的影响程度,采取切实可行的综合治理措施,最大限度地消除隐蔽致灾因素对矿井安全的影响,提升煤矿安全保障能力。

对中国煤矿水害频发的几个关键科学问题的探讨

归纳分析了近年来中国煤矿水害事故发生的基本特点,研究了废弃矿井诱发矿井透水的水文地质条件,分析了现行断层与陷落柱等防水煤岩柱留设中存在的问题,探讨了突水系数理论和底板突水机理认识的缺陷,提出了正确认识老空与陷落柱重大水害的前兆和新的可行的预警技术手段,为新仪器的研制作出提示。

煤矿易发安全隐患及预防措施

针对煤矿常见的输煤胶带磨损、扯边及纵向撕裂,带式输送机超温自动洒水保护效果差,煤仓、煤堆自燃,水煤捅仓,立井井筒检修过程中人员坠井,电缆孔封堵不良造成串烧,机车运输事故,电气设备误操作,油品滴漏起火、燃爆等安全隐患,分析了隐患产生的原因,并给出了相应的预防措施。

浅埋煤层开采固液耦合的数值模拟研究

在前期固液耦合物理模拟的基础上,应用岩石破裂过程渗流与损伤耦合作用分析系统(F-RFPA2D),以大柳塔煤矿20601工作面50 m基岩厚度处为例,固液耦合模拟再现了采动后其上覆岩体破坏的动态发展过程;揭示了采场顶板破断后潜水向工作面溃流规律,松散层厚度和潜水水位对上覆岩层破断规律以及对开采参数的影响;模拟比较直观地得到了采动下岩层裂隙发展及贯通引起的突水过程。

贵州鬃岭煤矿区水环境污染特征及成因分析

贵州省是我国南方煤炭资源的主要生产区,煤矿开采引起的环境污染问题十分严重。其中,贵州鬃岭煤矿区水环境已遭受严重的污染,威胁了周边生态环境。以贵州鬃岭煤矿区小流域为研究区,调查分析了流域水环境污染特征,结合相关性分析和主成分分析对水污染来源进行探讨,并采用单指标评价和综合评价相结合的方法对研究区沉积物污染进行综合评价。结果表明:研究区河流水体主要污染指标为TP、NH3-N、CODCr,在流域内无矿井的河道以Ⅰ类或Ⅱ类水为主,矿井集中河段为Ⅵ类水;研究区河流沉积物中Fe和Mn含量严重超标,水环境污染来源于农村面源污染、矿坑水和煤矸石堆场。该研究结果对煤矿区环境污染防治以及区域可持续发展具有重要的意义。

立井煤仓反井施工及井壁防渗漏水技术的实践

开滦东欢坨矿在施工2号煤仓时采用了反井施工,而后采用由上至下刷砌井壁和煤仓岩壁的防治水综合措施来解决煤仓的出水、渗水、漏水问题。介绍了中央采区2号煤仓反井施工过程和采用综合防治水技术的施工方案,以及封、堵、输煤仓岩壁出水、渗水、漏水等取得的效果。

钻孔与水压联合爆破拆除地面煤仓

介绍了利用钻孔与水压联合爆破拆除钢筋混凝土煤仓及输送带走廊的方案选择、参数设计和爆破施工;通过采取合理的延期时间,保证了建筑物不同结构部分的顺序倾倒和不同爆破方法的联合作用,减少了二次破碎量。

水煤静力分析计算及其在相关设备设计中的运用

从理论上对水煤进行静力分析计算 ,推导出水煤在煤仓任意深度点的压力值计算公式 ,为水煤设备设计的强度及刚度计算提供理论依据。