露天矿坑隔水层重构及泥岩-地聚合物损伤渗透特性

露天矿水资源保护与恢复是煤炭露天开采面临的重大环境问题,是制约露天煤矿大规模发展的重要因素。露天开采形成漏斗效应,对周边地下水资源破坏严重且难以恢复,根本原因是煤层以上隔水层被爆破剥离,隔水层缺失;内排物料结构松散,渗透系数大,达不到隔水、阻水的效果。目前针对恢复与保持露天矿水资源问题,鲜有系统研究及有效措施。因此研究团队提出,以泥岩-地聚合物材料构建露天矿内排土场重构隔水层,将露天矿山及周边工业固体废弃物纳入隔水层原材料选材范畴,在实现构建隔水层的同时,消耗大量工业废渣,形成以露天矿山为中心的工业生态圈。低渗透率是隔水层材料基本特征,其数值应在10^-15 m^2以内。重点考察了材料损伤渗透特性。以地聚物缩聚反应为理论基础,采用泥岩、矿渣、赤泥作为碱激发粉体材料,采用标准砂作为细骨料材料,水玻璃为激发剂,制备得到标准(φ50 mm×100 mm)泥岩-地聚合物试样。定义了一维应力条件下,以单轴加载水平为指标的损伤变量,通过渗透试验分析了不同损伤程度条件下材料渗透特性。结果表明,低损伤(当σ/σc<0.3时)情况下,材料并未出现贯通裂纹,导致渗透介质未能穿过材料,所以未能采集到数据;随损伤的增大(当σ/σc≥0.3时),试样的原始空隙与微裂纹迅速扩展、贯通,应力卸载后贯通裂纹不闭合,导致渗透率的急剧增大,且数量级介于10^-16~10^-15 m^2。通过线性与指数2种形式拟合试验结果,确定了本试验条件下损伤变量指数n=6,损伤变量Dσ与渗透率k呈典型非线性关系。泥岩地聚合物材料,在无损伤至破坏全过程中,其损伤-渗透性能满足构建重构隔水层对渗透率要求。为实现永久隔水目的,应当关注其长期渗透性能,以及在地下水环境中是否释放重金属离子等污染性物质,研究团队将针对以上方面内容继续开展研究。

综放开采散体顶煤初始煤岩分界面特征及控制方法

综放开采中,初始煤岩分界面作为后续移架放煤过程的约束边界,其发育过程和形态特征对后续放煤效果影响很大。以散体介质流思想为基础,结合室内散体顶煤放出三维模拟试验和PFC3D数值模拟结果,建立散体顶煤初始煤岩分界面的力学模型并进行深入分析。结果表明,初始煤岩分界面斜率上小下大的根本原因是煤岩分界面上不同位置所受侧向压力不同,放煤步距和破碎成散体的直接顶厚度是控制初始煤岩分界面形态的重要因素。提出了破碎直接顶合理厚度的确定方法和计算公式,从而达到控制散体顶煤初始煤岩分界面形态使其利于后续移架放煤的目的。

我国燃煤烟气脱硫技术研究进展

燃煤脱硫技术对于减少二氧化硫对环境产生的污染具有重要的现实意义,这里综述了当前国内燃煤烟气脱硫技术研究进展,通过对当前燃煤脱硫技术进行分析,根据存在的问题提出几点解决措施。

大直径大垂高煤仓设计及施工技术

为解决协庄煤矿-850m水平井底三号煤仓下口岩性差、断面大、施工工期短等难题,通过改变煤仓下部硐室矩形断面、加设工字钢支护、双漏斗口密排钢轨布置、优化上缩口及下缩口施工、采用1/3圆爆破法等方法对煤仓设计和施工进行优化,提高了煤仓质量,缩短了施工工期,为类似条件下煤仓施工提供了经验指导。

超短半径径向水平井抽采煤层气渗流规律的数值模拟

为得到超短半径径向水平井开采煤层气过程中的气体渗流规律以及进行产量预测,在基本假设条件下,建立了径向水平井开采煤层气的固流耦合渗流数学模型;在一定的边界条件及初始条件下,利用Matlab软件进行编程计算后,得到直井和不同数目分支径向水平井开采煤层气1000天后的压力场、速度场和气产量变化规律。数值模拟结果表明,在一定的生产区域和开采时间,随着径向水平井分支数目的增加,煤储层压力下降范围更广,气体流速场干扰加强,压力漏斗降大面积扩展,煤层气有效供气区及解吸面积大幅增长,煤层气解吸能力及稳产能力加强,煤层气产量大幅度增加;同时,气产量增幅随着井筒分支数目的增加而下降,分支井数目理论上应存在一个最优值。模拟结果显示了超短半径径向水平井技术开采煤层气的有效卸压作用,对煤层气工业增产技术的选择和钻孔方案的布置具有重要的理论指导意义。

带式输送机机头漏斗的优化设计

为改进带式输送机头漏斗的结构,分析了TD75型带式输送机机头滚筒卸载大块煤物料的运行过程,通过计算机头滚筒卸载物料运动轨迹方程,确定了块煤在机头滚筒抛卸的运动轨迹,用几何作图方法确定出机头漏斗后部挡板遭受煤流撞击最严重的部位。根据得出的撞击区域,优化了机头漏斗结构,分别设计出带弧形调节挡板和带死煤堆缓冲段两种改进的机头漏斗结构。设计的两种新型结构的机头漏斗,均可以减小煤流对机头漏斗的冲击和磨损、降低产生的噪音和粉尘。

焦作电厂老厂煤仓漏斗水压爆破拆除

介绍了用水压爆破拆除钢筋混凝土结构物的设计与施工方法.作者对水压爆破的药量计算方法进行了详细的阐述,对药包布置及爆破网路的设计进行了精心的设计和施工,最后达到了良好的预期效果.

鞍钢7 m顶装焦炉斗嘴控制系统改进与优化

介绍了鞍钢股份有限公司炼焦总厂7m顶装煤焦炉斗嘴控制系统的概况。针对该系统在生产运行中存在的问题,提出了增加控制联锁点、利用信号电道、增加斗嘴监控及增设紧急操作箱等改进与优化措施。应用后,煤塔因电气回路及元器件故障所引起的淌煤事故率降低为零,增强了顶装煤焦炉煤塔和装煤车等设备在运行过程中的安全稳定性。

双漏斗矩形钢煤斗受力性能研究

双漏斗矩形钢煤斗的受力性能比较复杂,可以通过增加厚度或者改变加劲肋形式等方式改善钢煤斗受力性能。通过一个工程实例,采用数值分析方法,研究壁厚增加和增大加劲肋的截面尺寸对双漏斗矩形钢煤斗受力性能的影响。研究表明,最大Mises应力并不随着厚度的增大而一直减小,增加加劲肋的截面高度对异型钢煤斗的受力性能的改善效果比增加加劲肋截面宽度的效果更加明显。

我国燃煤烟气脱硫技术研究进展

燃煤脱硫技术对于减少二氧化硫对环境产生的污染具有重要的现实意义,本文综述了当前国内燃煤烟气脱硫技术研究进展,通过对当前燃煤脱硫技术进行分析,根据存在的问题提出几点解决措施。

水文地质条件对煤层气开采的影响研究

为了研究水文地质条件对煤层气开采的影响,以柿庄南区块3号煤层为例,采用现场试井测试以及Visual Modflow模拟软件,研究了煤储层压力、压力梯度以及影响煤层气开采的水文地质因素,模拟分析了不同顶底板渗透率以及顶底板存在关键层裂隙对煤储层压降漏斗半径的影响。研究得出:研究区域储层压力为1.62~4.48 MPa,为欠压储层;当设定煤层渗透率大于顶底板渗透率情况下,随着顶板渗透率的增加,压降漏斗的扩展半径逐渐减小;煤层气在开采的过程中,开采初期压降漏斗还未扩展到煤层顶板关键层导水裂隙时,裂隙以井孔为中心对称扩展,但是当压降漏斗扩展到煤层顶板关键层导水裂隙时,漏斗扩展开始不对称扩展,有顶底板裂隙造裂隙一侧,漏斗扩展速度明显增大,研究为煤层气合理安全开采提供一定的技术支持。

西安市某热电厂烟囱污染物排放的分析

依据西安市某热电厂两台100MW发电机组的基础数据,根据点污染源扩散的机理,利用解析方法,分析了燃煤污染源污染物排放的最大落地浓度点的下风向距离和最大落地浓度,从而使西安市集中供热发展中热源位置的确定更加合理。

滇西芒市盆地芒棒组软岩的水文、工程地质特征及其对工程的影响——以芒究煤矿为例

滇西芒市盆地是在喜马拉雅构造运动第Ⅱ幕基础上形成的陆相沉积盆地,该盆地中的上新世芒棒组为河湖相沉积体系。根据矿区钻孔资料,芒棒组在工程地质岩组划分上属半固结软岩,可分为砂岩-砂砾岩软弱岩组、粉砂岩软弱岩组和炭质泥岩-煤层软弱岩组3类。

高煤阶煤层气井储层压降扩展规律及其在井网优化中的应用

为明确煤层气井开发过程中煤储层压降扩展规律,建立了考虑气水同流的压降扩展模型,开展了压降扩展速度及压降漏斗扩展形态主控因素分析,在沁水盆地南部樊庄、郑庄区块设计了5口直读压力钻孔,实时监测煤层气井生产过程中地层压力变化和传导规律,基于监测结果讨论了储层压降扩展在井网优化中的应用。研究结果表明:高煤阶煤储层在平行于最大水平主应力方向的压降扩展因压裂裂缝影响存在明显的双段性,压降横向及纵向扩展速度较快;在垂直于最大水平主应力方向的压降扩展双段性不明显且压降扩展速度较慢。甲烷解吸膨胀的弹性能对煤层气井压降扩展的影响不可忽略,储层边界的压力扩展在压力降至临界解吸前后存在“双峰”变化。在相同排采制度下,压降漏斗扩展速度及形态主要受水动力条件、渗透率、地解比及束缚水饱和度影响,水动力条件越活跃、渗透率越低、地解比越小、束缚水饱和度越大,越不利于压降横向及纵向传播,含气饱和度较低的储层进行开发时,需要适当延长排水期、扩大压降漏斗在解吸前的波及范围,才能够在解吸后获得更快的解吸效率,以换得更长的稳产时间。通过分析部署在樊庄、郑庄开发井网内的井间地层压力监测井实测数据,认为储层压降扩展存在协同降压和协同解吸2个阶段,为了实现协同增产,两井井距范围内煤储层压力必须下降至解吸压力以下。使井间储层压力全部降低至解吸压力以下的最大井距定义为“协同增产临界井距”。该井距受渗透率及应力场控制,渗透率控大小、应力场控方向。渗透率越高,临界井距越大;与最大水平主应力方向夹角越小,临界井距越大。煤层气开发过程中应考虑不同方位的“协同增产临界井距”差异,开展差异化井网井距设计,以最大化动用资源,提高采收率。

煤仓堵塞基理及防堵措施探讨

根据煤炭颗粒在煤仓中的流动原理,分析了造成煤仓结拱堵塞的原因,并结合直立式圆筒仓的设计,探讨了近年来我国在煤仓设计中采用的几种防粘堵措施.

煤仓系统中双曲线漏斗方程的研究与应用

双曲线漏斗是煤矿生产系统中煤仓常用放料装置,而保持煤颗粒在漏斗内的流动性是防止其堵塞的关键。在煤质煤种稳定的条件下,漏斗的截面性质决定着煤颗粒的流动性。通过漏斗内煤的受力情况分析得出双曲线漏斗防止堵塞的根本原因是其拥有等截面收缩率的截面性质,由此推导出较为合理的双曲线漏斗工程设计方程、等截面收缩率方程、切线角方程,对相关参数的选取进行了分析,并简要地介绍了双曲线漏斗的设计实例,为今后的工程设计打下基础。

金属-微晶陶瓷耐摩衬板在原煤仓漏斗中的应用

原煤仓漏斗的耐磨内衬对保护漏斗结构层有着极为重要的作用。通过对原煤仓耐磨内衬损坏机理的分析得知,原煤中腐蚀较强的酸性液体(含硫、磷等成分),是造成钢材腐蚀和混凝土碳化的主要因素,装仓时原煤块体的冲击是导致内衬变形或脱落的诱因,两者共同作用,造成漏斗耐磨内衬的损坏。结合工程实例,针对性地提出新型漏斗耐磨内衬金属-微晶陶瓷复合衬板,可有效解决因冲击和腐蚀而造成耐磨内衬损坏的问题,对此类工程的设计和施工有一定的参考价值。

主井撒煤硐室清煤工艺改造

概述山东里能里彦矿业有限公司主井撒煤硐室清煤工艺改造前存在的主要问题,介绍采用漏煤斗的存煤原理,在撒落口下方安一存煤机构,实现了对清煤工艺的改造,以改变主井撒煤硐室的面貌。此项工艺改造技术可用于同类型的主井撒煤硐室,工艺具有独创性,推广应用的前景广阔。

煤仓漏斗的焊接工艺

针对Q235-B钢板制成的原煤仓漏斗锈蚀、磨损严重的问题,更换采用了内层为4Cr13马氏体不锈钢,外层为Q235-B钢板的双层结构漏斗,并通过焊接工艺试验为煤仓漏斗的制造工艺确定了正确的焊材和焊接方法,取得了良好的效果。

基于时序InSAR技术的矿区形变监测与分析

随着经济的不断发展,对能源需求的扩大,山西省浑源县煤矿大规模开采对当地环境造成了严重的破坏。基于2007年6月-2013年4月的36景ALOS/PALSAR与2012年1月-2013年4月10景RADARSAT-2影像数据,利用时序InSAR技术获取了浑源县年形变速率与形变时间序列结果,分析了浑源县矿区地表形变与煤矿开采的时空演变关系。研究结果表明,浑源县地表形变可划分为49个形变区域,且7 a间均呈持续沉陷状态,当地房屋出现不同程度损坏,浑源县在东部、北部、西北部形成了三大沉降漏斗群,且形变量级与范围呈加剧趋势。形变结果与煤矿开采治理范围在空间上一致性较高,煤矿开采是造成地表沉陷的主要原因。