陕北曹家滩矿井富油煤地球化学特征及其沉积环境

为探讨陕北富油煤形成的沉积环境和控制因素,采用井下刻槽和钻探定向取样相结合的方法采集了曹家滩矿井2^(-2)煤的垂向剖面煤样,对样品的煤岩煤质参数和等离子低温灰化样的地球化学参数进行了系统测试,从有机显微煤岩组成和无机地球化学特征方面研究了2^(-2)煤层形成的沉积环境,探讨了焦油产率与沉积环境之间的关系,揭示了富油煤形成的主要控制因素。结果表明:曹家滩矿井2^(-2)煤层以亮煤、暗淡煤为主,显微煤岩组成以惰质组为主、镜质组次之,壳质组含量较少;低温灰化样无机矿物组成主要是方解石、石英和黏土,元素组成以Ca、Si、Fe、Al、S、Mg和Na为主;微量元素中大多数元素处于亏损,仅有Cs、Ba属于轻度富集;稀土元素含量均值9.91μg/g,低于世界煤均值68.47μg/g;煤相分析显示2^(-2)煤主要形成于干燥森林沼泽和潮湿森林沼泽中,成煤植物以低木本植物为主,整体属于弱还原的陆相淡水沉积环境、水动力条件弱,沉积期以温湿和干热的过渡气候为主,晚期出现了古气候由温湿向干热气候转变;显示了2^(-2)煤焦油产率与镜质组含量、凝胶化指数、Sr/Ba、Ni/Co、Ce/La等呈正相关关系,但与植物保存指数、植被指数及Fe_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)+CaO+MgO、MnO_(2)含量呈负相关关系。富油煤在分布上具有中高等镜质组含量、中高凝胶化程度和低木本组分的特征,即植物组织保存程度低、凝胶化程度较高、低木本植物,以及有适量的陆源碎屑物质供应、适量盐度的还原沉积环境更有利于富油煤的生成。

曹家滩煤矿掘锚一体化施工工艺优化研究

针对曹家滩煤矿大断面煤巷智能快速掘锚成套装备与掘进工艺不匹配、无法实现完全平行作业等问题,为了提高掘锚一体化平行作业率,以现有技术设备为基础,开展了现场调研、跟班实测、理论分析及数值模拟,在实测掘进工作面工艺流程、人员配置、各工艺时间的基础上进行定量化与理论化研究,对截割、临时支护、永久支护等方面进行了优化。同时结合理论分析和数值模拟研究了锚杆密度、长度对巷道围岩变形的影响规律,在保证安全支护的前提下,提出锚杆减密加长的支护方案,即:在保证原有支护强度的前提下,通过增加锚杆长度和增大锚杆间距来缩短支护时间,提高支护效率,实现掘锚同步的平行作业。

曹家滩煤矿智能辅助运输系统建设与应用

曹家滩煤矿智能辅助运输系统经过总体规划设计,兼顾安全、环保、便捷、人性化,利用5G通信、AI摄像头、图像识别、路径规划、扫描地图、精准定位技术,可节省调度排班时间、避免车辆安全事故、提升员工工作效率。智能辅助运输系统建设以车辆精确定位信息为基础,通过车载终端实现对井下车辆实时状态的监控,结合煤矿生产过程中约车、派车、运输物料的实际情况,搭建一套专属约车系统软件,并配合副斜井行车安全防护设施和井下重要交通路口的红绿灯,优化辅助运输作业流程,可实现辅助运输业务信息化全覆盖。

曹家滩煤矿大断面智能快速掘进系统应用与示范

煤炭是我国最经济、稳定的能源,根据当前社会经济需求,未来50年内,煤炭仍将是我国的主体能源。近年来,国家出台了一系列政策文件,围绕智能化无人开采的重大技术需求,把突破行业共性核心问题,加快智能、安全、高效现代煤炭生产体系建设作为主要目标。

曹家滩煤矿煤质特性及清洁利用途径分级研究

煤炭资源清洁高效利用是实现国家“双碳目标”的有效途径。通过对陕西陕北侏罗纪煤田曹家滩煤矿采集样品煤质数据的综合分析,探讨了该矿煤质特性及清洁利用途径。研究结果表明,研究区主采煤层属特低—低灰分、中高—高挥发分、特低—低硫、特高热值的长焰煤和不黏煤,砷、氯、氟、磷有害元素含量属低—特低,热稳定性好,可选性属易选煤。参照不同用途煤质的评价指标对曹家滩煤矿主采煤层的煤质进行了分级评价。结果显示,曹家滩煤矿各主采煤层可以作为优质动力用煤、煤制兰炭用煤、煤制焦油用煤及气化用煤的优选矿区;各煤层大部分区域为Ⅰ级动力用煤,部分为Ⅱ级动力用煤;各煤层部分区域为Ⅰ级兰炭用煤,大部分为Ⅱ、Ⅲ级兰炭用煤,仅有部分区域不可用于兰炭用煤;各煤层大部分区域为Ⅰ级煤制焦油用煤,小部分区域为Ⅱ级煤制焦油用煤;各煤层的大部分区域可以应用于气流床气化用煤和固定床气化用煤,但是受煤对二氧化碳反应性指标的制约均不能应用于流化床气化用煤;各煤层的全部区域可以用于固定床气化用煤。研究可为曹家滩煤矿煤炭资源的清洁、高效的利用提供指导。

曹家滩煤矿导水裂隙带高度确定及水害防治

导水裂隙带发育高度是确定煤体回采后是否与上覆含水层及采空积水沟通的关键参数。特厚煤层回采导致上覆岩体破坏高度较大,导水裂隙带发育沟通采空积水区,将导致采空水经由新生裂缝涌入工作面,影响地下水赋存条件,进而影响矿山安全生产。为确定曹家滩煤矿122108工作面导水裂隙带发育高度,采用理论计算、数值模拟相结合的方法对覆岩层导水裂隙带的发育特征进行分析,并提出相应的水灾预防及应急措施。分析结果表明,随着煤层走向开采距离的增大,导水裂隙带高度逐渐增大,煤层充分采动后导水裂隙带高度趋于稳定,约为207~233 m,裂采比为20.7~23.3,为矿井的水害防治及矿区生态保护提供了科学的决策依据和技术支持。

曹家滩煤矿胶带运输队班组建设新模式与管理成效

为深入贯彻落实国家“四个革命、一个合作”能源安全新战略,加快推进煤炭行业供给侧结构性改革,推动智能化技术与煤炭产业融合发展,提升煤矿智能化和本质安全水平,从根本上消除事故隐患,按照《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》(发改能源[2020] 283号)要求,国家能源局综合司与国家矿山安全监察局综合司联合印发《关于支持鼓励开展煤矿智能化技术装备研发与应用的通知》(国能综通煤炭[2021] 59号),加快煤矿智能化技术装备研发与应用,提升煤矿智能化建设水平。

曹家滩煤矿矿井充水条件及充水因素分析

为探明曹家滩煤矿矿井充水条件及充水因素,采取勘探钻孔研究分析矿井充水水源、充水通道,预测矿井涌水量构成及水量,为有效防止矿井各类水害提供理论依据。

曹家滩煤矿矿井水文地质类型划分研究

曹家滩煤矿矿井水文地质类型划分的工作以《煤矿防治水细则》为基准,根据曹家滩煤矿矿井地质勘探及水文地质资料,系统总结区域与矿井水文地质条件,详细分析矿井充水的特征及条件,全面评价矿井受水害的影响程度。

煤巷钻锚一体化快速掘进技术与装备及应用

分析煤巷掘进技术与装备现状及存在的问题,介绍研发的钻锚一体化快速掘进新模式、新技术、新装备及井下应用效果。研发出钻锚一体化锚杆支护技术与设备,包括钻锚一体化锚杆、泵注式锚固剂、钻锚一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系统及智能控制系统,将传统树脂锚固锚杆安装6道工序简化为1道连续工序,实现了锚杆自动化“一键”打设,单根锚杆作业时间由原来5~6 min减少为3 min。研发出自动化喷涂支护技术与装备,包括高强、速凝、抗变形喷涂护表材料,抗拉强度超过9 MPa,断裂伸长率超过100%,黏结强度高于3 MPa;研发出6自由度喷涂系统,可实现随掘自动化快速喷涂作业。研发出巷道随掘变形动态监测技术与系统,实现随掘大粉尘、多干扰、低照度环境下的巷道表面变形监测,监测精度能够满足围岩稳定性评价要求。提出煤巷掘支锚运分区并行协同快速掘进新模式,研制出钻锚一体化快速掘进成套装备。对试验矿井陕西陕煤曹家滩煤矿回采巷道掘进过程中围岩位移和稳定性进行了监测,在时间上,巷道掘出2~3 h后80%以上的围岩位移已经发生;在空间上,距离掘进工作面相当于2倍巷道宽度的位置,90%以上的围岩位移已经完成。快速掘进引起的巷道围岩位移在很短时间内就基本完成,要求支护必须及时且快速。在曹家滩煤矿10 m超大采高综采工作面特大断面回采巷道完成近6000 m的巷道掘进工程,打设钻锚一体化锚杆60000余根。锚杆施工时间、支护用工人数及作业人员劳动强度大幅降低,掘进速度、效率及自动化水平显著提高。试验巷道顶板位移量小、完整稳定,支护效果良好。煤巷钻锚一体化快速掘进技术与装备井下试验取得成功,具备了特大断面煤巷月掘进进尺1500~2000 m的能力。

榆神矿区多层厚硬顶板强矿压显现及覆岩破断运动规律研究

针对榆神矿区多层厚硬顶板条件下工作面强矿压和邻空侧巷道变形严重问题,综合采用理论分析、数值计算和微震监测方法,分析了多关键层结构下顶板覆岩破断和邻空侧巷道围岩应力特征。研究结果表明:多层厚硬岩层条件下,顶板破断垂向位移和能量均呈现明显的“低、中、高”分区特征,中高位岩层破断明显滞后于低位岩层,这构成了工作面“大、小周期”的重要结构基础;本工作面开采时,相邻采空区破碎顶板大能量微震事件增多、破断强度较高,并可对邻空回风巷围岩形成强二次采动影响,这是邻空侧回风巷高应力、强变形的主要诱因。同时,高低位多关键层组合破断可导致“大周期”来压发生强度和风险上升,对关键层顶板破断运动规律进行控制是降低“大周期”强度和频率的有效途径之一。

煤矿斜井过动水砂层帷幕注浆扩散封堵机理及应用

我国西部煤矿斜井井筒在富水松散层段大多发生渗漏水现象,有时甚至存在涌水溃砂风险,影响煤矿安全生产。为科学指导斜井过动水砂层防治水工作,以曹家滩煤矿主副斜井过动水砂层帷幕注浆为工程背景,借助有限元数值模拟软件建立了动水砂层帷幕注浆扩散封堵模型,探究了煤矿斜井过动水砂层帷幕注浆扩散封堵机理,结合具体治理区域,优化了动水砂层帷幕注浆参数及工艺,并进行了现场效果检验。研究结果表明:随着动水流速和注浆压力的增大,浆液顺水流方向扩散特征明显;注浆压力0.5MPa,动水流速0.3m/s时,顺水流方向浆液扩散半径增至1.83m;随着帷幕内壁与井筒外壁间距的增大,井筒围岩变形破坏范围逐渐远离井筒外壁,治理区域间距设置应不小于12.5m;注浆参数及工艺优化后,主副斜井治理段水量分别衰减85.6%和82.7%,治理效果显著。本文研究成果有助于解决动水砂层斜井井筒渗漏水问题,保障斜井井筒安全运营,保护矿山地下水资源。

厚煤层内掘巷过小断层构造期间顶煤控制研究

以20322大采高工作面掘巷期间横穿小断层地质构造为工程背景,通过现场监测的方法揭示了巷道掘进横穿小断层构造导致的冒顶来压事故影响范围较大,并通过RFPA数值模拟的方法指明了提高顶板内煤岩体的强度和刚度值能够有效防止冒顶事故的发生。后续理论计算表明对顶板悬露段表面通过对称式布置的3根锚索进行锚固后,弯矩在1.2 m≤x≤4.4 m区域内减小量显著,且当将顶板内两侧锚索调整为锚索桁架系统并在20322回风巷横穿小断层构造F_(322-2)前后50 m范围进行应用后,其顶底板移近量仅为掘巷高度的3%左右,实现了对于顶板内煤岩体的良好控制。

煤矸石放热危险性与微观基团相关性研究

为了探究煤矸石自燃过程放热危险性及其与微观基团的相关性,利用红外光谱实验和差示扫描量热实验测试了4种煤矸石的微观结构和自燃放热特征;基于放热量和活化能建立了煤矸石自燃危险系数,并确定了其与微观基团之间的相关性。结果表明:4种煤矸石(编号CG1、CG2、CG3、CG4)均含有取代苯,‒C=C‒、Ar‒CH、‒CH_(3)、‒CH_(2)‒、Al‒CH、‒OH、‒C‒O‒、‒C=O及无机物等基团,但各基团的含量存在显著差异;煤矸石的自燃放热可分为水分蒸发,缓慢放热和燃烧3个阶段,但不同的煤矸石3个阶段的持续时间和放热量不同;4种煤矸石在吸热阶段的活化能大小依次为CG1>CG3>CG2>CG4,而在放热阶段煤矸石的活化能大小为CG3>CG4>CG2>CG1;4种煤矸石自燃危险系数的大小依次为CG1>CG2>CG4>CG3,微观基团与其相关性大小依次为‒C‒O‒>取代苯>‒OH>‒CH3>‒C=C‒>无机物>‒CH2‒>Ar‒CH>‒C=O>Al‒CH>‒COO‒,其中前三者的相关性均大于0.85;‒C‒O‒,取代苯和‒OH含量较多的煤矸石具有更大的自燃危险性。

矿用胶带火灾危险性评价研究

为解决目前矿用胶带火灾危险性评价中存在的主观分析和单一指标问题,提出了一种基于熵权法结合灰色关联度法的矿用胶带火灾危险性综合评价方法。利用NBS烟密度测试箱、锥形量热仪分析矿用胶带火灾烟气的光透过率、燃烧热释放速率、生烟速率和CO生成速率等火灾危险性关键影响因素,并建立矿用胶带火灾危险性多层次评价指标体系,综合评价不同热辐射条件下矿用胶带的火灾危险性。结果表明:在50 kW/m^(2)的热辐射强度下,测试箱内的光透过率迅速下降,在70 s时降为0;与热辐射强度25 kW/m^(2)时相比,35 kW/m^(2)下的热释放速率峰值和总热释放量分别增加了29.06%和36.22%,生烟速率峰值和总烟产量分别增加了45.55%和31.54%,到达生烟速率峰值的时间缩短了92.59%;矿用胶带火灾危险性因素的权重排序为:燃烧危险(0.5216)>生烟危险(0.2522)>毒性气体危险(0.2261)。

偏高岭土和PVA纤维对喷射混凝土强度的影响

通过开展不同温度、湿度条件下掺加不同掺量偏高岭土(MK)及不同长度聚乙烯醇(PVA)纤维的喷射混凝土喷射试验,探究不同养护环境下不同掺量的MK和不同长度PVA纤维对喷射混凝土抗压强度的影响规律。结果表明:在常温常湿的养护条件下,随MK掺量和PVA纤维长度的增加,喷射混凝土的抗压强度均呈现出先增大后减小的变化趋势,但在高温高湿的养护条件下,随MK掺量的增加,喷射混凝土的抗压强度呈现出增大的趋势;在高温高湿的养护条件下,喷射混凝土的抗压强度低于常温常湿养护下的。

煤炭企业财务风险预警防控机制建设的研究

财务风险预警机制是企业防范财务风险的重要手段,建立健全的财务风险预警机制,对企业发展起到积极的促进作用。煤炭企业的财务风险主要包括筹资风险、投资风险、运营风险、经营风险等。针对煤炭企业存在的财务风险,必须建立健全财务风险预警机制,完善财务风险防控体系,有效防范和化解各类财务危机。

基于响应面法的机制砂混凝土抗压强度影响因素研究

通过采用响应面法,建立Box-Behnken试验模型,分析研究石粉、粉煤灰和硅灰掺量对机制砂混凝土抗压强度的影响。采用多元回归分析方法,以石粉、粉煤灰和硅灰含量为因素,抗压强度为响应值建立机制砂混凝土抗压强度的预测模型,并采用响应面和等高线进行交互作用分析。研究表明:对于单因素来说,粉煤灰对机制砂混凝土抗压强度影响最大,硅灰影响次之,石粉影响最小;此外,两两因素之间的交互作用均是显著的。

巷道掘进横穿小断层构造带顶板支护优化研究

本文以曹家滩煤矿20322工作面掘巷工序为工程研究背景,通过现场调研监测了巷道横穿小断层地质构造带时发生冒顶来压事故前后的顶板变形破坏规律,并在此基础上通过数值仿真的方法研究了顶板强度值和刚度值对于顶板垮冒的影响特征。通过采取3根锚索和钢筋组合圈梁支护系统来对顶板进行控制,并对顶板内两侧锚索角度进行调整,通过桁架连接器构成锚索桁架系统来提升顶板内煤岩体的强度值和刚度值。结合现场实际地质条件,通过理论计算确定了顶板优化后的支护方案,现场应用后巷道掘进过小断层构造带期间顶板整体性较好且下沉变形控制效果显著。该技术为后续工作面安全高效回采奠定了基础。

工作面回采扰动影响下煤层大巷群围岩控制研究

研究余吾煤业N2105工作面回采末期阶段对其停采线前方煤层大巷群的影响,通过现场实测调研,指明了回采扰动影响将会导致煤层大巷群围岩发生不同程度的破坏,在此基础上根据UDEC3D离散元软件模拟分析得到煤柱体上方顶板致裂后能够有效地降低煤体内的垂直应力峰值,同时根据COMSOL Multiphysics 6.0仿真软件模拟分析得到最佳注浆压力值和水灰比,分别为1.0 MPa和1.5∶1。现场工业性试验阶段,在1号回风大巷内布置测站所监测的矿压数据表明,围岩两帮和顶底板收敛率均控制在5%以内,巷道围岩整体变形控制效果显著。