煤矿地下水库坝基层间岩体破坏及突渗力学模型

煤矿地下水库技术为西部矿区矿井水资源储存和利用提供了新的途径。煤矿地下水库安全稳定的科学问题之一是开采扰动下煤岩体渗透特性突变机理及量化表征。以陕西大柳塔煤矿为原型开展了煤矿地下水库层间岩体裂隙演化的物理相似模拟试验和三轴循环加卸载渗流耦合试验。结果表明:下煤层工作面朝上部水库推进过程中层间岩层发生拉伸剪切破坏,裂隙逐渐向水库坝体方向延伸,采用数字散斑方法观测到坝基岩体裂隙网络由离散局部变形连通形成宏观裂缝,并贯穿至煤柱坝体;从几何和拓扑角度定量地分析了裂隙网络的幂律分布特征,证实了裂隙演化在空间上存在连通概率,岩层的裂隙网络连通属于渐进式,区别于岩石试件裂隙激增式扩展过程。综合考虑原岩应力、初始采动应力、循环加卸载等作用,发现采动应力导致煤体的体胀作用远大于砂岩,砂岩作为硬岩关键层有利于抑制裂隙扩展和渗透增加;采用基于分数阶理论的非达西渗透率公式计算瞬态法测试的渗透率,相比常规计算方法具有更好的灵敏性,渗透率突变伴随着应力突降、体应变激增、破裂信号陡增等行为,揭示了渗透率的本质是裂隙网络的拓扑连接,提出了突渗的力学定义和拓扑定义。采用逾渗理论将裂隙网络连通视为连续相至非连续相的跳跃行为,建立了煤岩体突渗的逾渗模型,经应力渗流、蠕变渗流等试验验证模型有效且形式简单,为突渗力学行为的数学描述奠定了基础。

煤矿许用电子雷管在煤矿井下爆破中的应用

普通电雷管用于煤矿井下爆破作业时,由于爆破产生的振动效应,后引爆的雷管很容易造成损坏,从而产生盲炮,导致爆破作业效果较差。为解决这一问题,根据民用爆炸物品行业发展规划要求,研制了专供煤矿井下爆破使用的电子雷管并对其进行应用。试用煤矿许用电子雷管共计224发,结果表明,爆破效果良好,掘进进尺理想,未发现盲炮,较电雷管时进尺更好;研制的煤矿许用电子雷管能很好地适应煤矿井下的爆破环境,能够有效地减少甚至杜绝盲炮,提高本质安全,改善爆破效果。

煤炭安全开采最高允许含气量求算模型

以国家《煤矿安全规程》中的相关规定为切入点,考虑煤层气地质条件、矿井瓦斯状况、煤炭开采强度、煤矿通风安全措施等4方面主要影响因素,建立了求算最高允许含气量的数学模型,提出了最高允许解吸量等新的概念,并据此模型对我国6个矿区34个单元进行了测算.测算结果显示,最高允许解吸量平均为2.24 m3/t,最高允许含气量平均为7.51 m3/t,即只要煤层气平均预抽采率达到25.32%,6个矿区在总体上就能达到防止矿井瓦斯爆炸的安全规定上限要求.不存在全国统一的煤炭安全生产最高允许含气量标准,而最高允许解吸量和最低预抽采率可能是建立矿井瓦斯保安标准的核心.

二级煤矿许用乳化炸药爆轰参数的理论计算

采用B-W法则预测二级煤矿许用乳化炸药的爆炸产物,同时运用盖斯定律、热力学定律及C-J爆轰理论对该炸药的爆轰参数进行理论计算。结果表明:理论计算得出的爆轰参数与实验测得的结果相当,说明该计算方法将对其它煤矿许用乳化炸药配方设计具有一定的指导意义。

按埋深划分煤炭开采类型界定指标与特征

提出以煤层埋深、煤层上覆岩层组成、煤层上覆岩层处理方法、长壁回采工作面覆岩活动规律、长壁回采工作面顶板“结构”、开采事故灾害隐患特征、回采空间围岩环境、巷道围岩变形特征等指标组成的煤炭开采类型界定指标体系及划分方法；并按界定指标重要性排序，给出各煤炭开采类型的主要特征．

我国煤矿许用炸药的研究与发展

随着煤炭工业的快速发展,以及人们安全意识的提高,煤矿炸药越来越受到重视。本文介绍了煤矿许用炸药的特点和我国煤矿许用炸药的发展现状,分析了它们中具有代表性的几种产品的组成和优缺点,概括了各种煤矿许用炸药所取得的成就和进展,阐述了它们的发展前景,并对我国煤矿许用炸药技术的发展提出一些建议。

煤矿瓦斯安全监控系统的改进

在分析了原有瓦斯监测监控系统在数据网络化管理、瓦斯监测技术上所存在问题的基础上,对系统的监测方法提出了改进,新增了管理决策功能。首次从监测技术上提出了联动分析法,将多因素、多测点综合联系起来进行监测,并对监测数据进行动态分析,弥补了传统监测技术的不足;同时,创造性地对每个测点进行了测点定义。通过管理上的改进和监测技术的创新,增强了煤矿瓦斯的监控管理力度及监测准确性。用改进后的煤矿瓦斯安全监控系统,以山西省临汾地区煤矿为研究对象进行了实地应用,取得了显著的成效。

煤矿许用膨化硝铵炸药研究

文章介绍了一种无梯煤矿许用硝铵炸药的制造方法。该炸药是由自身具有敏化作用的膨化硝酸铵作氧化剂、辅助以可燃剂和抑制剂制成的，它具有优良的抗爆燃性能和沼气安全性能。其物理性能和爆炸性能达到或超过同级煤矿铵梯炸药的标准。

低爆速三级煤矿许用水胶炸药配方的研究

根据工业炸药爆轰理论以及影响工业炸药爆轰速度的因素,以煤矿许用水胶炸药的爆速作为指标,利用正交实验设计法确定了影响三级煤矿许用水胶爆速的关键因素,并根据实验结果确定了低爆速三级煤矿许用水胶炸药的配方。

氯化钾对煤矿乳化炸药爆温影响的理论计算

为研究氯化钾对煤矿许用乳化炸药爆温的影响,依据炸药爆轰理论进行了计算。结果表明,该炸药的爆热和爆温与氯化钾含量在适用范围内呈线性关系。该关系式对煤矿许用乳化炸药的配方设计具有重要指导意义。

煤矿许用爆破器材生产中存在问题及其原因与建议

就煤矿许用爆破器材实施煤矿矿用产品安全标志过程中 ,在生产中发现的问题 ,特别是煤矿许用爆破器材产品说明书中产品适用范围上存在的问题 ,分析其原因并提出相关建议。

煤矿许用乳化炸药中消焰剂的测定

研究了煤矿许用乳化炸药中消焰剂的测定方法。以乙醇和水为溶剂,使煤矿许用乳化炸药油、水相分离,并在pH值为6 0～7 2介质中,以5%铬酸钾为指示剂,用硝酸银标准溶液滴定溶液中的Cl-,计算出煤矿许用乳化炸药中消焰剂的含量。该方法简便、快速、准确,其相对标准偏差为0 18%～1 31%。

降低三级煤矿许用水胶炸药爆速的研究

本文在现有三级煤矿许用水胶炸药的基础上,利用正交试验法对降低三级煤矿许用水胶炸药爆速的因素进行了研究,寻求降低三级煤矿许用水胶炸药的爆速的方法。

煤矿许用炸药沼气安全性的简易气室悬吊试验法的评价

该文介绍了一种用于检验炸药沼气安全性的简易悬吊试验法，并对该方法及其检验结果进行了分析和讨论．

基于塔式池化架构的采掘工作面煤岩图像识别方法

煤岩识别技术是实现开采、掘进智能化和无人化的关键技术之一。为提高煤岩图像识别技术的精度和效率,提出了一种基于塔式池化架构和卷积神经网络技术的煤岩图像分割识别网络模型(Coal-Rock Pyramid Network, CRPN):(1) CRPN模型在图像编码部分采用了深度可分离卷积,使用了混合空洞卷积技术和嵌入全局注意力机制的残差卷积模块,在提高计算效率的同时扩大模型的感受野,并降低了全局无关特性对后续特征图的不利影响。CRPN模型在图像解码部分采用了基于空间塔式池化架构的计算框架,弱化了特征图内部不同区域之间关联信息的损失,显著增强了对全局信息的有效表征。(2)为保证模型训练的有效性,使用高感光度井下防爆相机对煤矿井下薄煤层采煤工作面原位煤岩图像进行了信息采集,包括完整状态、含有裂隙和阴影、暗光条件、暗光且有支护遮挡等4类典型条件下的煤岩分布图像。通过噪声添加、改变图像的特征和形态等数据预处理方法,建立了含有6 400个有效样本的煤岩高清图像数据库。(3)提出了基于交叉熵损失函数和修正自适应矩估计的训练优化算法,兼顾了模型的训练效率和精度。(4)选择像素准确度和交并比指标对CRPN模型的识别效果进行评估,结果表明CRPN模型的2项指标平均值分别为96.05%和91.54%,优于U-net模型和Segnet模型等现有其他煤岩图像识别方法。CRPN模型单张图像计算时间平均值为0.037 s,高于井下防爆摄像设备25 fps的成像能力,具备现场应用部署条件。将CRPN模型部署在工作面现场获取的动态视频中进行测试,测试结果表明该模型在稳定和抖动条件下均取得了良好的煤岩识别效果,验证了该技术在复杂环境中的可行性、鲁棒性。

高威力三级煤矿许用水胶炸药性能研究

通过对高威力三级煤矿许用水胶炸药爆轰参数的理论计算,与实际结果和几个不同工业炸药性能参数进行比较,进一步加深对高威力三级煤矿许用水胶炸药了解和认识。

正定矩阵因子模型解析鄂尔多斯高原煤矿土壤重金属来源

为实现高原采煤矿区土壤重金属的源贡献程度的定量化,以研究区表层土壤为研究对象,利用正定矩阵因子模型(positive definite matrix factor,PMF)解析土壤重金属的来源。结果表明:各元素平均质量浓度均低于农用地土壤污染风险管控标准,其中Hg、V、Cr、Cu、Zn、Cd、Pb是内蒙古土壤背景值的33.20、1.41、1.42、2.83、3.57、2.96和1.48倍。土壤重金属累积主要受煤炭开采、化石燃料燃烧、大气交通的影响,相对贡献率分别为23.3%、42.4%、34.3%。另外,将PMF模型与地统计空间分析结合,可以进一步明确贡献源的分布情况,对于采煤矿区土壤重金属污染治理具有实际意义。

高威力三级煤矿许用水胶炸药巷道掘进爆破

针对原有三级煤矿许用水胶炸药在巷道掘进中炮孔利用率低,循环进尺少,爆破效率低的问题,采用了研制成功的的高威力三级煤矿许用水胶炸药进行掘进爆破。同时,对煤矿许用水胶炸药的爆炸性能进行了对比和分析,对高威力三级煤矿许用水胶炸药的巷道掘进爆破技术经济进行了统计分析。结果表明,高威力三级煤矿许用水胶炸药的爆炸性能接近二级煤矿炸药水平,其可燃气安全度仍然高于二级煤矿炸药,达到三级煤矿炸药水平;高威力三级煤矿许用水胶炸药巷道掘进爆破炮孔利用率提高了12%~15%,月平均进尺增加14~18m,掘进循环次数减少,节约了大量掘进爆破直接费用,同时可缩短巷道开拓工期,提高煤炭开采效率和间接经济效益。

煤炭深部开采界定及采动响应分析

科学界定深部是深部开采理论发展与技术实践的重要问题,探讨适于我国煤炭现代开采实践的深部开采界定方法具有重要意义。为此,综合考虑我国煤矿矿区深部岩石、地下水环境和现代开采方式,将区域应力场与采动应力场分析相结合,基于我国地壳浅部、煤矿矿区深部准静水应力状态分析,进一步研究我国煤矿矿区的深部界定、基于不同矿区煤岩状态(岩性及组合、含水性等)差异的相对深部界定和开采时动态深部区确定方法。研究表明,原岩初始状态和开采方式共同决定了采动力学状态及变化规律和其他伴生状态变化。基于深部与浅部的力学状态差异,将深部开采界定为在高地应力环境且具有采动非线性力学响应的煤岩体空间实施的采矿活动;依据我国煤矿矿区应力场统计变化规律和准静水应力状态分析,采用平均侧压系数Kav(即:水平最大主应力和最小主应力的平均值与垂直应力之比)确定煤矿矿区深部临界深度,结合我国中东部深部开采实践确定的参考深部临界深度Hm为850~900m;基于不同矿区原岩差异性(岩性及组合、含水性等),建立了不同初始状态时实际深部临界深度Hs(简称为视临界深度)与Hm比较模型,分析发现采动煤层覆岩越软和含水性越强,其深部临界深度越浅(或“趋浅”),降低幅度可达30%~50%;基于开采“应力拱”现象构建了深部采动应力状态Kav模型和Hs计算方法,采动响应分析表明:开采工作面切眼外侧及采场前端局部Hs呈变浅→变深→正常的变化特征(或“端部效应”),工作面中部区域呈变浅趋势(或“趋浅”),采高越大其Hs“趋浅”效应越显著,而随工作面推进距离增加端部效应变小;东、中、西部典型矿区Hs与Hm比较表明:东部矿区Hs偏深,中部矿区深度相近,西部(陕、蒙等)地下水丰富的矿区偏浅,在500~600m即可达到实际深部临界深度,采深400~500m时大采高工作面两端外侧局部也可显现深部力学状态。研究基于我国深部岩石力学研究成果和开采条件及现代开采方式,探讨提出的深部界定方法和结果,与已有深部开采理论研究与实践成果比较证实,该方法具有理论合理性和结果可靠性。

某型煤矿许用电雷管高段瞎火原因的分析及改进

针对某型煤矿许用雷管生产中出现的点火失效问题进行了分析,结果表明电点火药头-延期药之间能量匹配裕度不足是导致产品瞎火的主要原因。通过设计改进提高了电点火药头点火能力及延期药的热感度,经试验验证产品发火的可靠性得到有效改善,解决了瞎火的问题。