煤矿精细地层模型反演技术研究

针对煤矿三维地质建模中煤层厚度及顶底板岩性准确刻画的难题,提出在传统“点”和“线”数据插值为主的三维地质建模技术基础上,加入三维地震数据作为约束,基于全局插值方法的径向基函数,用“点”和“线”数据对“体”数据精细解释层位进行校正,以校正后的精细地层框架为基础,基于地质统计学反演方法对煤系地层进行了岩性及厚度预测,分析了校正前与校正后地层框架为约束的反演结果准确性。研究结果表明,校正后的反演结果与实际资料的相对误差在5%以内,相较于未校正的反演结果,校正后的反演结果相对误差降低10%,校正后的结果与真实值之间误差控制在0.1 m以内,说明校正后的反演结果与实际水平钻孔结果吻合较好,能够精确刻画各岩性厚度及其空间展布情况。通过分析校正后的反演数据结果发现,地质岩性模型的精度得到极大提高,提高了钻孔间地层信息的准确度,在锦界煤矿取得了较好的应用效果。

神东矿区煤炭资源安全高效绿色开采技术综述

神东煤炭集团公司自1985年成立开发神东煤田的神东矿区,多年来在煤矿建设与煤炭开采过程中,根据神东矿区特定地质与煤层赋存的开采技术条件,不断进行浅埋深、薄基岩、安全高效开采关键技术,超大采高综采技术,低污染防爆车全面推广使用,矿井信息化、数字化、智能化技术,井下水资源综合利用技术等实用新型技术研究与应用。这些技术的研究与应用提高了矿井防灾抗灾能力,最大限度消除采煤对自然环境和生态的破坏,实现了煤炭资源的安全高效绿色开采,截至2015年底,共为国家提供了约24亿t的清洁煤炭能源。

神东矿区不同赋存深度沉积岩抗拉强度与断裂韧度研究

为研究神东矿区不同赋存深度沉积岩抗拉及断裂性能,利用声发射监测系统对神东矿区不同赋存深度沉积岩样品巴西劈裂加载过程中的声发射参数进行监测,探讨了岩样抗拉强度、I型断裂韧度及两者比值k随赋存深度的变化规律;分析了劈裂破坏过程中损伤演化、破坏特征及前兆信息。结果表明:抗拉强度和断裂韧度随赋存深度增加而增大,且二者均与赋存深度呈幂函数关系,埋深-300m以浅岩样的抗拉强度和断裂韧度分别在0.5MPa和0.15MPa m1/2以下,而-300m以深岩样则分别在1.0MPa和0.15MPa m1/2以上;岩样抗拉强度与断裂韧度的比值k也随赋存深度的增加而增大,且与赋存深度呈对数函数关系,即埋深-300m以浅岩样k值为2~3,-400m左右k值为3~6,-500m以下k值相对离散。同时,神东矿区不同赋存深度岩样破坏为张-剪混合型,张拉破坏贯穿整个破坏过程,但剪切破坏发生时间不同,即-300 m以浅岩样剪切破坏发生在峰后阶段,而-300 m以深岩样剪切破坏发生在峰前阶段;不同赋存深度岩样在峰值强度前均会出现破坏前兆点,-300m以浅岩样(除中粗砂岩外)基本在应力峰值的70%~90%,而-300m以深多在应力峰值的92%以上;可以看出沉积岩失稳预警时间随赋存深度增加而减少,且随深度增加其失稳破坏更加迅速且剧烈。

神东公司安全绿色高产高效开采煤炭资源综述

神东公司1985年成立开发神东煤田的神东矿区,30年来在煤矿建设与煤炭开采过程中,实事求是地根据神东矿区特定地质与煤层赋存的开采技术条件,不断进行实用新型技术研究与应用,提高矿井防灾抗灾能力,最大限度消除采煤对自然环境和生态的破坏,实现安全绿色高产高效开采煤炭资源,为国家提供了约24亿吨的清洁煤炭能源。

神东矿区地表水、地下水和矿井水水质特征及健康风险评价

神东矿区气候干旱,水资源匮乏,掌握矿区各类水体的水质特征及健康风险,对合理开发与利用矿区水资源具有重要意义。对神东矿区地表水、第四系地下水和矿井水进行取样测试,测试指标包括水质常规指标和毒理学指标,采用CCME-WQI法开展矿区不同水体的水质评价,在此基础上通过建立水质健康风险评价模型分析矿区范围内不同类型人群的水质健康风险及其空间分布特征。结果表明:神东矿区地表水和第四系地下水水质总体优良,矿区东部矿井水水质优于西部,矿区西部HJT井、SW矿、BLT矿、BET矿的矿井水水质较差;矿井水水质主要受到离子交换作用和蒸发作用的影响,其分布特征与地层结构差异有关;矿区地表水、第四系地下水和矿井水通过皮肤入渗摄入途径的非致癌健康风险HI值小于1、致癌健康风险CR值小于1.0×10~(-6),表明通过皮肤入渗摄入途径的健康风险可忽略;影响矿区地表水、第四系地下水和矿井水通过饮水摄入途径的非致癌健康风险的主要指标是F~-、As和Mn;矿区西部的矿井水具有非致癌健康风险和致癌健康风险,不同人群的非致癌健康风险和致癌健康风险从高到低依次为儿童>成年男性>青少年>成年女性;矿区地表水、第四系地下水和矿井水的非致癌健康风险和致癌健康风险的空间分布特征较为一致,推测矿区矿井水的生态利用对地表水和第四系地下水水质具有潜在的影响。

大柳塔52606工作面沿空留巷围岩走向非均匀破坏机制研究

大柳塔煤矿沿空留巷工作面混凝土墙及煤柱受力变形与煤层埋深呈现明显相关性,为获取埋深影响留巷侧围岩非均匀破坏的机制,以52606工作面开采为背景,采用相似材料模拟实验和理论分析的方法对岩层垮落结构及应力分布规律进行研究。结果表明,埋深增加,对应的周期来压步由10 m逐渐增加至约20 m。支承压力应力升高区范围增加,应力集中系数增加,应力峰值位置距离工作面距离减少。工作面顶板裂隙密度增加,不利于在埋深大区域形成支撑结构,不利于留巷稳定。埋深较大的终采线侧垮落角为34°,埋深较小的开切眼侧垮落角为43°。垮落角减小悬臂结构长度增加,破碎围岩支撑力减弱导致埋深大区域巷道发生大变形。

高抗菌可降解纳纤膜制备及其长效低阻捕尘机理研究

煤矿粉尘、空气中细微颗粒物(PM)和病原体的存在,严重危害生态环境和工作人员健康。传统高分子纤维过滤膜在滤除粉尘、PM和病原体方面显示出一定的作用。然而,传统高分子材料不可降解,易导致塑料污染和微塑料危害,亟需研发兼具高过滤效率、高抗菌效率的可降解纤维过滤材料。本文采用静电纺丝—喷雾相结合的技术,将二氧化钛(TiO_(2))纳米颗粒直接嵌入聚乳酸(PLA)纳米纤维(PLA@TiO_(2)),同时调控纺丝环境湿度形成串珠结构,从而有效提高纤维膜的电活性、驻极性能和过滤性能,并赋予优异的UV屏蔽和抑菌性能。在气体流量为85L/min时,纯PLA纤维膜对PM_(0.3)的过滤效率仅有83.9%,空气阻力高达654.9Pa,而PLA@TiO_(2)纤维过滤效率显著提高且空气阻力明显降低,当TiO_(2)浓度为4%时,过滤效率高达97.9%,空气阻力降低到260.2Pa。此外,PLA@TiO_(2)纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效率均达到100%。TiO_(2)嵌入PLA纤维还能使纤维膜吸收紫外线辐射,PLA@TiO_(2)纤维膜紫外线透过率(T_(UVB))与纯PLA纤维膜相比下降到20.1%,能够防止和避免皮肤损伤等疾病。纳米纤维驻极性能和串珠结构的结合提供了高效过滤、低空气阻力以及高抑菌效率,为减少和预防尘肺病的发生提供了有益的参考。

不同含水状态下煤样蠕变实验研究

通过保持结构完整性浸水装置、X射线衍射仪及电液伺服加载煤岩体三轴蠕变渗流实验平台,实验得到上湾煤矿煤样的饱水曲线、不同含水状态下微观组分变化及蠕变特征。实验结果表明:煤样含水率与浸水时间呈负指数函数关系,含水率变化可分为加速增长、减速增长及稳定3个阶段;1次饱和过程中,随着含水率增加,煤样石英含量几乎保持不变,而高岭石等黏土矿物含量在这一过程中减少较多;干湿循环过程中,煤样石英含量衰减与循环次数成正比;随着含水率及干湿循环次数增加,煤样进入稳态蠕变及加速蠕变所需轴向荷载降低。

冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征研究

为研究冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征,选用砂岩、大理岩和花岗岩3种材料制成6组不同的夹层复合岩石试件,利用霍普金森压杆系统进行动态断裂冲击试验,研究不同复合岩石试件的裂纹扩展形态、应力波波形特征、裂纹尖端应力场和能量损耗关系,同时结合DLSM模拟结果,分析动态断裂过程中的应力波传播规律以及动能演化过程。结果表明:高速相机拍摄的动态断裂过程与DLSM模拟裂纹扩展过程具有良好的拟合度;裂纹的产生情况取决于层理弱面的破坏情况,相同冲击条件下,仅层理弱面不同的试件,层理弱面强度越低,裂纹扩展的时间越短且越靠前,夹层材料硬度越小,用于裂纹扩展的能量越多;在相同入射能量条件下,硬度较大的试件作为冲击端材料时,试件的反射作用较强,反射能量较大,透射作用较弱,透射能量较小,试件的能量耗散较大;层理面对应力波传播具有明显的阻碍作用,产生的透射波在尖端积蓄能量直至切缝起裂,试件综合硬度增大后,透射波明显减弱,并且传播速度减缓。

酸性矿井水中潜在可回收资源研究进展及技术应用

酸性矿井水是采矿行业面临的严峻的环境问题,当前关于酸性矿井水的大量研究工作更侧重于最大限度降低酸性矿井水对环境的影响,而对酸性矿井水中丰富、有价值资源的回收则研究相对较少,如何高效地实现酸性矿井水中有价值资源的回收仍然是一个巨大的挑战。本文通过查阅当前世界各国对酸性矿井水资源化及相关技术的最新研究成果,全面系统地总结了酸性矿井水潜在的可回收资源及技术应用。酸性矿井水中潜在的可回收资源主要包括回用水、硫酸、金属和稀土元素,这些有价值资源的回收不仅能降低其对环境和生态安全的影响,而且还能为化学品和能源提供持续供应,并实现经济价值以抵消部分治理成本。此外,酸性矿井水中潜在有价值物质的回收技术主要有吸附法、生物吸附法、膜技术法和组合工艺。组合工艺是最理想的回收技术,不仅能高效地对酸性矿井水进行处理,还能实现水的再利用和有价值资源的回收。在此基础上,本文将资源回收和再利用作为酸性矿井水可持续的治理目标,并提出了酸性矿井水在资源化层面存在的问题和值得探索的方向。

柴油车尾气颗粒物净化研究进展

柴油车尾气颗粒物是大气污染物来源之一,尾气颗粒物的净化是后处理的重要组成部分,且技术发展较快。综述了柴油机尾气颗粒物的组成以及柴油机尾气颗粒物的净化方法,包括微粒过滤捕集技术、折叠滤筒、尾气洗涤净化技术、低温等离子体协同催化净化技术、微型旋转超重力机净化技术等。各种技术都有其优势和不足,需要根据柴油车功率和应用环境选择适宜的净化技术和设备,把尾气预处理与深度净化相结合,把颗粒物净化技术与脱除CO、NO_(x)、碳氢技术协同应用,不影响发动机性能且无安全隐患。

大柳塔煤矿沿空留巷柔模砼墙合理宽度研究及应用

针对浅埋煤层沿空留巷柔模砼墙留设宽度问题,以大柳塔煤矿52605工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析方法,研究大采高沿空留巷柔模砼墙合理宽度,构建柔模砼墙沿空留巷力学模型。研究结果表明:随着砼墙尺寸增加,在采场顶板回转下沉过程中柔模砼墙非对称变形现象更加明显;工作面回采阶段实体煤帮侧出现的应力集中与柔模砼墙尺寸无明显相关性;砼墙宽度为1.2m时,能够满足巷道支护强度,围岩变形较小,且巷肩处不会出现应力集中;在现场实测中,采用1.2 m宽的砼墙,顶底板最大变形量不超过287mm,砼墙最大变形量不超过120mm,回采巷道围岩位移量呈先增加后稳定的趋势。研究结论为较大采高工作面沿空留巷巷旁支护体宽度的确定提供理论参考。

大采高褶曲带矿压显现特征研究

为研究大采高过褶曲时矿压分布特征,以补连塔煤矿12514综采工作面为工程背景,选取工作面自开切眼推进310 m距离发生的来压特征及支架载荷分布情况进行分析,得到以下结论:(1)受褶曲构造和大采高影响,工作面来压步距差异较大,来压较强烈。(2)构造应力场与采动应力场的相互叠加,使得褶曲附近支架阻力大,来压步距短、带压距离长。(3)相比较下坡开采,上坡开采时来压步距长,支架阻力高。(4)来压时支架阻力超过工作阻力占比不足5%,选用的支架适应采场条件。(5)工作面在下坡开采时支架阻力大于上坡开采,大于水平开采,褶曲区域未来压时载荷低于45 MPa,且高载荷占比均小于来压时支架高载荷占比。

国有企业科技人员考核与激励机制优化研究

在技术快速发展的当代,国有企业面临着前所未有的挑战。这要求国企既要增强自身的创新能力,还必须有效地激励推动技术进步的核心力量——科技人员。优化考核与激励机制,是提升企业竞争力的重要策略。通过精细化管理和激励措施的调整,国企可以更好地激发科技人员的潜力,进而支持企业的长远发展。本文针对国有企业科技人员考核与激励机制优化存在的问题,提出具体优化措施。

国有企业党建工作的实践逻辑与创新机制研究

在国有企业中,党建工作与生产经营之间的关系可以用“驱动”来表述,犹如一匹骏马与马车之间的联系,党建工作所蕴含的动力就像是骏马的驱动力,能够带领马车向前驰骋。只有党建工作具备优质属性,才能为既定生产经营模式灌输新的改革升级意识,提升生产经营的目标精准度、过程规范度、结果有效性以及后续发展的动力。

水资源将是制约神东矿区科学发展的瓶颈

神东矿区地处中国西北部干旱、少雨且地下水资源极不丰富地区,自然形成的水资源生态环境脆弱。因此,随着神东矿区开采深度和范围逐渐垂直延深和水平扩展,如果不采取积极有效的保水措施,势必打破了本身就非常脆弱的水资源环境平衡体系,必将严重制约神东矿区可持续发展。因而,神东矿区现在就要注重发展与采矿业相适应的其它产业,必须及早采取有效的保护措施和综合利用地下水资源,最大限度地实现地下水、地表水、大气水处于基本平衡状态,努力保证举世瞩目的中国最大的煤炭生产基地稳定健康科学发展。

高强度开采条件下巷道切顶护巷技术研究

针对厚煤层、高强度开采条件下的沿空巷道围岩变形严重、维护困难的问题,以布尔台矿42203工作面为研究背景,采用理论分析和数值模拟的方法研究沿空巷道围岩变形特征,提出采用定向预裂爆破技术进行切顶卸压,以保护临近采空区的巷道。基于不同切顶高度条件下的巷道状况模拟结果发现,切顶后明显改善了巷道围岩应力环境,并确定合理切顶高度为21 m,定向预裂爆破钻孔间距为1.6 m,装药密度1.2 kg/m,钻孔角度向采空区方向偏15°、向回采帮偏5°;最终在现场进行试验。结果表明,切顶后巷道两帮移近量86 mm,顶板下沉量55 mm;采用切顶护巷技术对沿空巷道起到了较好的保护作用,能够满足安全生产需要,同时也为类似矿井切顶卸压工程试验的实施提供借鉴。

絮凝剂的研究进展及其在煤矿矿井水处理中的应用

随着我国煤炭开采规模的扩大、开采深度的增加以及开采区域的西延,煤矿矿井水水量逐年增多,水质也呈现出复杂多样化的特点。与此同时,我国生态环保要求日益严格,煤矿区排水水质标准也大幅提高,给煤矿矿井水处理和矿用絮凝剂的开发与使用提出了更高的要求。系统梳理了絮凝剂的研究进展,阐述了其在煤矿矿井水处理中的应用与挑战,并针对应用中的问题提出了未来的研发方向。为了满足新需求、适应新形势,新型矿用絮凝剂未来会向多功能、高效率、低成本及绿色环保的方向发展,并且优先考虑絮凝性能和环保要求,在满足处理水质需求和效率最大化的基础上,对其成本进行有效控制。

8.0m大采高工作面煤矿地下水库建设技术可行性研究

基于补连塔煤矿8.0m大采高工作面煤层赋存条件及水文地质条件,分析了煤矿地下水库建设的技术可行性内涵,采用理论计算及UDEC数值模拟分析方法,研究确定了8.0m大采高工作面的涌水量、储水空间及导水裂隙带高度。研究结果表明,12511超大采高工作面导水裂隙带直接沟通至地表,裂采比约为23.78,满足地下水库建设对导水通道的要求。通过分析超大采高工作面上覆岩层断裂结构及各分界岩层的位移轨迹曲线,确定工作面采空区的最大储水量约为5058773m^3,满足地下水库对库容的要求。补连塔煤矿8.0m大采高工作面满足煤矿地下水库建设对水源、库容、导水通道条件的要求,可以通过建设煤矿地下水库实现对矿井水的储存于调用。

极近距离综采采空区下刀把形综放工作面安全快速缩面技术研究

活鸡兔井12煤复合区二盘区煤层平均厚度10 m,倾角1°~3°,煤层普氏系数3,采用分层开采,对上分层4 m煤厚采用综采回采,下分层6 m煤厚采用综放开采方法,其中采煤机割煤厚度4 m,放顶煤厚度2 m,取得了很好的开采效果。为进一步提高资源采出率,对受到不规则煤层边界影响的下分层综放面采取了刀把形缩面设计。为解决下分层综放工作面缩面作业顶板控制及缩面工艺难题,创新采用“2条辅巷+区段平巷局部双巷+3条联巷”的设计方案,其中双辅巷的设计为实施缩面提供了更多的更换机会,也提供了更多的空间和时间,区段平巷局部双巷和3条联巷保证辅助运输畅通,也为设备临时存放提供了充足空间,同时对缩面使用的重点区域巷道超前采用锚索钢带加预注马丽散加强支护,并且超前研究了合理可靠的缩面工艺,最终实现了在极近距离综采采空区下刀把形综放工作面缩面作业安全优质、快速高效,成功解决了现场遇到的技术难题,对我国煤炭行业类似条件下的工程具有重要指导意义。