岩块尺度对采空区煤自燃区域的影响研究

为探究综放采空区岩块尺度对煤自然发火的影响,采用Fluent软件数值模拟不同直径岩块条件下采空区的煤自燃规律,分析采空区氧浓度场和风速场,分别以氧气体积分数和风速为指标,确定采空区氧化带面积并以二场叠加场作为采空区煤自燃危险区划分标准,研究煤自燃危险区域与岩块直径的关系。研究结果表明:当岩块直径由0增加到10 m时,以氧气体积分数为指标,氧化带宽度变小,面积由5563.84 m^(2)减至2602.69 m^(2);以风速为指标,氧化带面积由3376.60 m^(2)减至1262.95 m^(2);将2种指标确定的氧化带进行叠加得到煤自燃危险区,随着岩块直径的增加,其面积由1854.04 m^(2)减至552.91 m^(2),煤自燃危险区最大宽度由20.40 m缩减至9.06 m。研究结果可为采空区煤自燃发火区域的确定提供参考。

半煤岩巷快速掘进技术研究

结合山西省某煤矿实际,合理选择掘进工艺与掘进设备、优化作业流程、优化巷道支护方式,在确保巷道稳定性的前提下,实现了对工作面半煤岩巷道的快速掘进作业,实际应用表明掘进速度提升效果显著。

煤矿岩巷掘进工作面快速掘进工艺研究

针对目前煤矿巷道掘进工作面现代化、自动化应用水平较低,从而导致掘进效率低下、采掘接替紧张的问题,结合煤矿岩巷掘进工作面的特点,探索了快速掘进的工艺,决定使用结合了先进岩巷掘进设备的控制系统,通过实时监测该系统的应用效果,明确了其可以提高掘进工作面的掘进速度和效率。

锦丘煤矿工作面自然火灾治理技术

为解决锦丘煤矿井下煤层快速氧化问题,联合使用排除法+钻孔探测迅速锁定危险区域,针对各氧化原因提出相应的治理措施并现场应用,最后建立井下火灾检测系统和灭火系统,并对重点区域提出火灾防治方案。结果表明:针对12306工作面采空区因积水浸媒体导致煤岩快速氧化,采用喷洒阻化剂+注浆的治理方案在第13天降至最低值,而后CO浓度保持在0.0015%~0.0043%区间内;针对12307工作面采空区留设支撑煤柱压裂氧化放热的情况,采用围煤柱浇筑厚30 cm的混凝土墙,并注浆+氮气堕化空区的治理方案,发现采空区CO浓度震荡式下降后对封闭墙加固,最终在第12天降至最低值,CO浓度保持在0.0017%~0.0041%的区间内。

半煤岩及复杂条件下智能化快速掘进工程实践

为研究在大埋深、高瓦斯含量、半煤岩、顶底板水等复杂地质条件下的智能快速掘进,对黄陵矿业一号煤矿632回风顺槽采用掘锚一体机掘进成套装备配套、性能分析、灾害治理、智能控制等方面进行了应用分析,提出最佳的配套实施方案,形成了具有黄陵煤矿特色的智能快速掘进技术体系,实现了该巷道复杂地质条件下掘进的快速化、智能化、少人化。研究结果可在黄陵矿业一号煤矿同类巷道施工时推广应用。

围岩控制与煤巷快速掘进工艺研究

在快速掘进过程中,某矿形成了大断面煤巷,该大断面煤巷存在承载能力弱、易受周围工作面采动影响、现场施工条件差的问题,严重影响井下的采掘接续,使可平行作业的项目无法同时进行,从而影响企业生产效率。为此,采用数值计算、理论分析以及现场实测的方法对某矿围岩控制与煤巷快速掘进工艺进行研究,通过分析某矿的地质条件、围岩稳定影响因素以及快速掘进机组工艺,优化了某矿的快速掘进工艺,从而提高了企业生产效率,保证了某矿井下的安全高效生产。

煤巷快速掘进工艺及超前临时支护技术研究

随着煤炭资源开采深度和强度的增加,传统的掘进方法和支护技术已经无法满足现代煤矿高效、安全生产的需求。该现实需求下,煤巷快速掘进技术和超前临时支护技术应运而生。首先概述了煤巷快速掘进工艺及超前临时支护技术,其次分析了这些技术在煤矿生产中的作用,并阐述了煤巷快速掘进工艺及超前临时支护技术在实际应用中的难点,最后针对具体难点提出了相应的应用策略,实现了煤巷掘进效率和安全性的双重提升。

全球主要产煤国煤矿AMD污染特征与治理技术

酸性矿山排水(Acid Mine Drainage,AMD)污染是全球采矿业面临的重大环境挑战。通过构建煤矿全生命周期AMD成因与水质演化规律概念模型,在明晰AMD污染成因的基础上,进一步梳理了中国、美国、英国、澳大利亚和印度5国的赋煤特点,揭示了AMD污染特征及其关键影响因素。结果表明,在不同成煤环境、水岩作用及气候条件等因素的影响下,主要产煤国的煤矿AMD污染特征存在明显差异,尤其受煤中硫质量分数影响显著。中国华南赋煤区和美国东部含煤区在晚古生代石炭—二叠纪发育的海陆交互相高硫煤(硫质量分数>3%)产生富含高质量浓度硫酸盐和铁锰等重金属的强酸性AMD;而发育在三角洲平原环境下的赋煤区具有中-低硫煤特征,如美国西北含煤区的煤田产生低铁锰高硫酸盐的弱酸性或弱碱性AMD。英国的石炭纪低硫煤主要产生弱酸性或弱碱性AMD,其中一些矿区因海水倒灌导致采空区AMD具有高盐特征。澳大利亚和印度在晚古生代二叠纪发育河流三角洲相的低硫煤(硫质量分数<1%),这些地区主要产生硫酸盐和铁锰等重金属质量浓度较低的中性或弱碱性AMD,酸性的AMD仅在印度东北部的新生代高硫煤中产生。根据AMD的不同特征,提出了低成本、可持续的原位多技术协同治理与防控策略。

煤矿岩巷快速掘进工艺的优化分析

岩巷快速掘进技术直接影响整个煤矿开采作业的施工质量及安全性,在岩巷快速掘进作业中,既要保证煤矿巷道快速掘进的安全性,又要采取各种方法与手段提高煤矿巷道掘进的工作速度。基于此,对煤矿岩巷掘进进行简要概述,分析了煤矿岩巷快速掘进的影响因素,提出煤矿岩巷快速掘进工艺的优化策略,为岩巷快速掘进工作的顺利开展提供科学可行的参考依据。

半煤岩巷快掘工作面综合防尘系统设计与应用

为了解决半煤岩巷快掘工作面的粉尘污染问题,采用现场调研方法分析截割粉尘产生及运移规律,提出减尘、控尘、除尘和风流净化为主要内容的综合防尘技术方案,并设计开发了以截割滚筒高效喷雾装置、机载控除尘系统、巷道风流净化装置为主的综合防尘系统。现场应用表明,有人作业区域全尘、呼尘的降尘率分别达到90.1%、85.7%,顺槽中全尘、呼尘浓度分别下降到4.6 mg/m3、2.4 mg/m3,工作面的作业环境得到显著改善。

无煤柱充填采煤工艺设计及试验

针对煤层回采率低以及维护效率低的问题,在对其工作面地质条件分析的基础上,确定采用高水速凝水灰比为1.5∶1的充填材料为核心实施充填采煤工艺;根据工作面断面尺寸和当前生产能力完成机械化充填设备的选型,并设计对应的充填工艺流程。最后,对机械充填采煤工艺的应用效果进行评估,并得出无煤柱充填采煤工艺可减少工作面顶底板近160mm的移近量,可实现工作面高效的生产。

深井巷道全断面硬岩掘进机及其快速施工关键技术

针对煤矿深井硬岩巷道掘进效率低下的技术难题,综合考虑深立井煤矿巷道工程环境和全断面掘进机技术特点,通过全断面掘进机施工煤矿深井岩巷可行性研究,制定了煤矿深井巷道全断面硬岩掘进机技术指标,研制了煤矿深井巷道全断面硬岩掘进机;基于考虑全断面掘进机施工扰动影响的岩石循环加卸载试验,建立了全断面掘进机快速施工围岩准静态循环加卸载损伤本构模型和非线性强度准则,并用于巷道围岩稳定性数值模拟中;通过数值模拟和现场监测,揭示了全断面掘进机快速施工围岩力学响应机理,提出了满足全断面掘进机快速施工煤矿硬岩巷道特点与要求的巷道支护形式和施工技术;通过分析煤矿全断面硬岩掘进机施工巷道围岩的稳定性,提出巷道顶板锚杆快速支护方案,并得到现场实测验证;针对立井井筒运输能力受限、井下工作环境空间狭小、设备需要频繁拆装转场等问题,研发了全断面岩石掘进机井下有限空间运输、组装、拆解技术,创新了全断面岩石掘进机井下始发、掘进关键技术;采用掘进、支护、排矸、辅助运输同步作业方式,解决了硬岩巷道快速施工难题。最后,通过在淮南张集煤矿西二采区1413A高抽巷进行工业性试验验证研究成果。结果表明:全断面掘进机施工煤矿深井硬岩巷道,平均月进尺达404 m,最高月进尺达560 m,为现有硬岩巷道掘进效率的5~10倍。

基于程序升温的煤层自然发火指标气体测试

研究煤自然发火过程中指标气体的产生规律.通过对上、下煤样在程序升温条件下测试研究煤层自然发火指标气体的变化规律,确定了测试煤样由低温氧化阶段到快速氧化阶段的临界温度和煤层自燃发火预测预报指标气体.研究结果表明:C2H4和C2H4/C2H6初始出现时的临界温度、C3H8/C2H4比值峰值点温度与煤样由低温氧化到快速氧化阶段的临界温度具有很强的一致性,均揭示了此时煤样已进入快速氧化阶段.该研究成果对开展煤自燃低温阶段实验研究提供了重要的科学价值.

改善煤岩储层渗流能力的氧化液处理实验研究

煤岩储层物理增产难,利用强氧化剂的氧化作用改造煤岩储层可以提高煤层气采收率,但目前基于煤层气领域的氧化研究却相对较少,系统评价氧化作用对煤岩储层渗流能力影响的实验研究则更为鲜见。为此,选取新疆托克逊黑山矿区侏罗系西山窑组煤样,分别开展了柱状煤样和粉状煤样与过氧化氢作用实验,测试了柱状煤样渗透率、粉状煤样溶蚀率和浸泡液性能参数等,并借助X射线衍射、扫描电镜、红外光谱及润湿角测量等手段,分析煤岩与过氧化氢的反应机制和改善煤岩渗流能力的机理,进而对比氧化作用与酸化作用的改造效果。研究结果表明:(1)煤岩氧化后渗透率明显提高,为初始渗透率的1.4~3.2倍;(2)氧化后煤岩产生大量微裂隙和溶蚀孔,可显著改善孔隙连通性,煤岩表面缔合态羟基和羧基增多,表面水湿性变弱;(3)有机质、黄铁矿等组分易被氧化消耗,同时产生的H+、小分子脂肪酸等又进一步溶蚀无机矿物组分;(4)氧化作用兼具酸化作用溶解无机矿物的优势,产生煤粉程度较弱、可控。结论认为,强氧化剂作用于煤岩储层具有成为一种新的煤岩储层增产改造技术的潜力。

低温氧化过程中不同变质程度煤体的孔隙发育规律

为探寻低温氧化过程中,不同变质程度煤层气储层煤岩动力灾害的发生机理,通过NMR和P波岩石测量系统,监测不同变质程度煤体低温氧化过程中煤体内部孔隙孔径和数量动态变化。实验表明:不同变质程度煤体低温氧化过程中孔隙发育存在共性和异性。共性体现在孔隙发育过程是一致的,30~130℃低温氧化初期。煤体内部微孔开始扩张、连通成中孔。至130~230℃,氧化后期煤体内部大分子化合物和挥发分开始氧化分解,中孔开始扩张、连通成大孔和微孔隙。微孔隙异性体现在随着煤体变质程度的增加,煤体抗氧化能力和热稳定性提高,相同孔径孔隙的发育初始温度升高。

淮南煤矿岩巷快速掘进技术现状与展望

介绍淮南煤矿岩巷掘进技术的发展,对淮南煤矿装备的掘进设备的主要性能和使用情况做了详细的分析,提出相应的快速掘进配套作业线;针对淮南煤矿岩巷快速掘进技术现状与存在的问题,指出快速掘进作业线应向个性化订制、多功能复合化、自动化和智能化方向发展。

超纯氧化铝国内外生产技术及新工艺研究

在深入研究超纯氧化铝国内外生产技术现状的基础上 ,提出了酸碱结合法生产超纯氧化铝的新工艺 ,这种工艺可有效地剔除产品中的Fe、Ca、Mg、Na等杂质离子 ,使杂质总量降低到 0 .0 1 2 %下以下。在利用煤系高岭岩 (土 )生产超纯氧化铝的生产试验中 ,作者还发现 ,中间产品Al(OH) 3中Na+ 的赋存状态是多样的。采用一般的洗涤方法 ,只可将其含量降低到 0 .3 %左右 ,采用合理的剔除方法 ,可以有效地剔除产品中的Na+ ,使其含量降低到 0 .0 3 %左右。产品中Al2 O3的含量达 99.9%以上 ,同时避免了环境污染和设备腐蚀等。

煤岩复合顶板易自燃煤层CO分布规律及防控措施

以神府矿区嘉元煤矿12202综采工作面为研究对象,通过向采空区安设监测点,研究煤岩复合顶板易自燃煤层的氧化过程和CO分布运移规律,在此基础上创新性提出采用分段向采空区低洼点注水封闭采空区“氧化带”的防灭火方法,该方法经12202综采工作面试验效果良好,具有效率高、工艺简单、投资少且安全易操作特点.

松软煤岩层预掘巷充填体构筑技术研究与应用

结合云驾岭矿12802工作面"三软"岩层的现状,根据从采空区到相邻煤体形成的稳定区、减压区和增压区的应力分布规律及关键层理论,采用ZKD型高水速凝材料构筑充填体,将充填体布置于减压区内,尽量使其承受较小的压力,以达到护巷的效果。结果表明:高水速凝材料具有早期和最终强度高、增阻速度快等优良性能;所构筑的充填体具有足够的承载能力和良好的可缩性,使充填体与顶底板岩层形成一个完整的支承结构体,并有效地减少了巷道的顶板下沉量。

预氧化煤低温氧化放热和动力学特性研究

现有氧化煤自燃特性研究大多以较低氧化温度和空气条件下制取的煤样为研究对象,缺乏对预氧化煤氧化过程中动力学特性的分析。针对上述问题,利用C80微量热仪以不同氧化温度(100,200,300℃)和氧气体积分数(21%,15%,5%)条件下制取的预氧化煤为对象,研究了其低温氧化反应的放热和动力学特性,并探讨了氧化温度和氧气浓度对预氧化煤低温氧化反应活化能的影响。预氧化煤低温氧化放热特性分析结果:(1)预氧化煤低温氧化进程滞后于原煤样,且滞后程度随氧化温度和氧气浓度升高而增大。(2)预氧化煤低温氧化反应的放热量低于原煤样,且放热量随氧化温度和氧气浓度升高逐渐降低。当氧化温度为100℃时,不同氧气浓度预氧化煤的t1(热流>0时对应的温度)、t2(热流增长率最大值对应的温度)及低温氧化过程的反应热基本相等。(3)随着氧化温度升高,氧气浓度对t1、t2及低温氧化过程的反应热的影响才逐渐明显。表明氧气浓度对预氧化煤低温氧化反应的影响在较高的氧化温度下才体现。但是,太高的氧化温度导致预氧化煤低温氧化反应进程严重滞后且反应放热量<0。预氧化煤低温氧化动力学参数分析结果:(1)预氧化煤低温氧化反应加速氧化阶段的活化能高于原煤样,快速氧化阶段的活化能低于原煤样。表明预氧化煤氧化反应进入加速氧化阶段的门槛提高,却更容易进入快速氧化阶段。(2)从指前因子数据可看出,预氧化煤低温氧化反应相较于原煤样更为迅速。(3)预氧化煤低温氧化过程的活化能没有随氧化温度和氧气浓度的变化表现出明显的规律性:在加速氧化阶段活化能随氧化温度升高而增大,随氧气浓度升高呈先降低后升高趋势;在快速氧化阶段,当氧化温度为100℃,活化能随氧气浓度升高呈先降低后升高趋势,而氧化温度为200℃时则相反。