井下煤矸分离与综合机械化固体充填采煤技术

在总结综合机械化固体充填采煤技术研究进展的基础上,提出实施煤矸井下分离的现实需求与意义,并着重综述了煤矸选择性破坏法、重介质选煤法、动筛跳汰法等常用井下煤矸分离方法的技术原理、系统及关键装备,提出了井下煤矸分离与固体充填采煤系统设计的基本原理。结合唐山煤矿存在"三下"压煤开采、矿区环境保护以及煤矸井下分离的工程案例,介绍了该矿"采煤→煤矸分离→矸石充填→采煤"闭合循环的采分充采一体化开采技术的基本原理、分离与充填系统设计及实际工程应用效果。研究表明:井下煤矸分离与矸石充填技术的有机结合可实现矸石减排、井下洗选以及地表沉陷控制,是实现绿色开采的重要途径。     

基于ABAQUS的液压支架立柱与柱窝的接触非线性分析

用有限元分析软件ABAQUS对液压支架立柱和柱窝进行建模,利用其强大的非线性分析功能对液压支架立柱及柱窝进行接触分析,得出立柱和柱窝工作时的应力云图。同时将所得的分析结果与赫兹接触理论所得结果进行比较,总结立柱与柱窝的变形特点,为液压支架立柱与柱窝的设计及校核提供了依据和参考。     

基于ABAQUS的液压支架立柱与柱窝的接触非线性分析

用有限元分析软件ABAQUS对液压支架立柱和柱窝进行建模,利用其强大的非线性分析功能对液压支架立柱及柱窝进行接触分析,得出立柱和柱窝工作时的应力云图。同时将所得的分析结果与赫兹接触理论所得结果进行比较,总结立柱与柱窝的变形特点,为液压支架立柱与柱窝的设计及校核提供了依据和参考。     

大工作阻力液压支架柱帽柱窝损坏处理的研究

以ZF13000放顶煤液压支架顶梁柱帽、底座柱窝发生损坏后的处理方案为例,对抗冲击柱帽、柱窝结构进行了修复设计,并介绍了各部位的功能和作用、处理过程中的相关关键件、立柱行程和外形,以及立柱固定方式方法。实践证明,该液压支架修复技术使用效果良好,值得借鉴。     

俯伪斜走向分段采煤法在急倾极薄煤层中应用

针对坚硬顶板的急倾斜极薄煤层安全开采技术问题,在对铁山南煤矿过去采煤方法应用的分析和总结基础上,把俯伪斜走向长壁采煤法的走向拦矸密集柱的挡矸防窜矸功能同俯伪斜柔性掩护支架采煤法的支架上垫层的作用与开切眼布置作用等有利因素有机地组合起来,形成了该矿的俯伪斜走向长壁分段采煤法。试验结果表明,该方法借助回风巷上方采空区矸石对工作面第1个走向拦矸密集柱进行充填,在回采推进过程中,利用对走向拦矸密集柱充填后,能使工作面作业空间与采空区完全隔离开来,达到防窜矸和对设备防滑底的作用;实现了多段平行落煤安全生产。     

矸石充填开采技术在煤矿应用与技术研究

本文通过对现阶段的矸石充填开采技术进行研究,对常用的井下煤矸分离方法的关键装备、系统及技术原理进行分析,提出井下煤矸分离和综合机械化固体充填采煤技术的基本原理。通过采用井下煤矸分离和矸石充填开采技术,实现了矿井矸石不升井、"三下"压煤绿色开采及有效控制地表沉陷的目的。     

复杂地质条件矿井矸石零排放处理技术与应用

为了将复杂地质条件煤矿矸石在井下处理,分析了煤矿矸石来源有掘进矸石、煤流矸石、煤层夹矸、切眼矸石和断层矸石等,提出了掘巷充填、硐室储矸和采空区充填的矸石处理方法,并在翟镇煤矿进行应用,实践表明：利用ZZ2600/13/20.5BC型充填综采液压支架实现采空区充填;含夹矸的工作面经采区煤矸初次重力分选和井底煤矸二次γ射线分选后,煤流矸石返运至工作面,利用抛矸带式输送机将煤流矸石充填于采空区内;在断层等地质构造带,采用预掘巷处理技术可将矸石运输至采空区进行充填。     

井下矸石充填工艺及普采工作面充填装备

基于鄂庄煤矿2202东工作面地质和生产条件及其地面有建筑物压煤情况,介绍了利用井下全岩巷道掘进出矸对普采工作面采空区进行充填的系统及充填装备。通过优化与改造原有的生产系统,形成了以矿车、翻矸硐室、斜巷矸石仓、耙斗装岩机为工程或装备的矸石外部充填系统;通过研制和开发,形成了以转弯带式输送机和带式抛矸机为主要装备的矸石内部充填系统,与普采工艺配合,矸石充填工作面平均煤炭月产达到1.22万t。     

立柱活柱头与柱窝铰接机构优化改进

立柱是液压支架升降时支架重要的受力部件。已有的新型立柱活柱头与柱窝铰接机构为挡块固定球形柱头结构,该结构存在拆解难度大、安装难度大、工作人员的安全无法得到保障等问题。针对出现的问题对活柱头与柱窝铰接机构进行了优化改进,并对改进后的柱头固定装置进行了受力分析和有限元应力分析。     

急倾斜煤层综采双通道端头液压支架研制与应用

针对倾斜、急倾斜煤层综采使用的端头液压支架存在的问题,将端头液压支架的立柱由支架底座的前端改在靠近端头支架的中部位置,并在支架立柱前方设计了可升降挡煤(矸)装置,研制了双通道端头液压支架,形成了运煤和行人分别独立的专用通道,有效解决了工作面下出口行人安全和端头支架立柱不受煤(矸)冲击等技术难题。     

自燃煤矸石吸附煤矿酸性废水矿物学特性研究

针对煤矿酸性废水污染问题,采用SEM、XRD和FTIR等分析测试手段,对吸附煤矿酸性废水前后的自燃煤矸石、Na OH改性自燃煤矸石和SRB协同自燃煤矸石样品进行矿物学特性研究。结果表明:自燃煤矸石通过表面孔隙吸附作用和发生配位反应,将煤矿酸性废水中的离子以小颗粒的形式沉积在自燃煤矸石表面。Na OH改性过程溶出自燃煤矸石表面的部分物质,使煤矸石表面出现大量孔隙。对比XRD谱图和红外光谱图可知,自燃煤矸石中的石英和钠长石等矿物成分在吸附煤矿酸性废水时起到了一定的作用。SRB协同自燃煤矸石过程对自燃煤矸石结构成分的影响比Na OH改性过程影响大,附着在煤矸石表面的SRB不仅影响自燃煤矸石表面的矿物质成分,形成黑色硫化物颗粒,还可以直接处理煤矿酸性废水,进一步提高对煤矿酸性废水的处理效果。     

煤矸石骨料钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

为探讨煤矸石骨料钢筋混凝土应用于建筑结构的可行性，对煤矸石骨料钢筋混凝土柱的抗震性能进行了基础实验研究，试验结果表明：① 在反复荷载作用下，柱结构轴压比较小时的破坏形态为弯曲破坏，破坏过程较为缓慢，延性较好，而轴压比较大时的破坏形态为弯曲剪切破坏，破坏过程迅速，延性较差；② 在反复荷载作用下，柱结构的箍筋不易屈服，而柱两端的架立筋很容易屈服；③ 柱结构轴压比较小时，其滞回曲线呈丰满的梭形，所经受的循环荷载次数较多，抗震性能较强；随着轴压比的增加，滞回曲线包含的面积越来越小，承载力下降明显，耗能能力减弱，抗震性能较差，说明构件轴压比越大，越容易发生破坏。以上表明，煤矸石骨料钢筋混凝土应用在建筑结构上是完全可行的。     

矸石山岩体的抗剪特性试验研究

对李家壕煤矿矸石山进行实地勘察选点，对不同排弃时间段的矸石岩体进行原位剪切试验和室内大型剪切试验，分析了相应试验的矸石岩体剪切应力-剪切位移曲线规律，计算了不同压力级别下的峰值抗剪强度，并结合Hoek-Brown岩体强度准则分析黏聚力和内摩擦角试验值。结果表明：矸石的排弃时间越长，外部载荷影响次数越多，所处矸石山边坡堆积层位高度越低，矸石块体的胶结情况就越好，则矸石岩体滞后达到峰值强度，其抗剪强度就越大|原位剪切试验中矸石岩体呈剪切型摩擦剪切，与大型剪切试验的矸石块体剪切应力-剪切位移曲线都呈一定的线性规律，表现出峰值强度前阶段，随着剪应力的增加，以明显的弹性剪切变形为主|矸石原位剪切试验的黏聚力和内摩擦角都比大型剪切试验值大，Hoek-Brown岩体强度准则估计的黏聚力值都比试验值偏大，而内摩擦角估计值和试验值较为接近。该成果可为今后研究矸石岩体抗剪特性及矸石山边坡稳定性分析提供参考。     

煤矸石处置与综合利用研究

为了减少煤矸石、粉煤灰、尾矿、废石、弃渣等固体废物的产生量,研究了煤矸石处置与综合利用技术,分析了孝义市煤矸石的产生和堆存情况、煤矸石的危害以及现阶段煤矸石的综合利用情况,研究了煤矸石处置与综合利用技术思路,确保煤矸石科学、无害化堆存以及煤矸石能够综合利用.重点分析了规模化利用技术,主要为煤矸石生产免烧透水砖、透水珠技...     

SRB协同自燃煤矸石处理煤矿酸性废水试验

针对煤矿酸性废水中金属离子含量高、易造成环境污染等问题,采用自燃煤矸石、NaOH改性自燃煤矸石和SRB协同自燃煤矸石对煤矿酸性废水中SO42-、COD、Fe2+和Mn2+进行动态吸附试验研究。结果表明：3种处理方式对煤矿酸性废水中待测离子的处理效果为：SRB协同自燃煤矸石作用>NaOH改性自燃煤矸石>自燃煤矸石。其中,装有SRB协同自燃煤矸石的3号柱运行稳定后对煤矿酸性废水中SO42-、COD值、Fe2+和Mn2+的平均降低率分别为69.05%、72.06%、99.02%和38.29%。     

矸石充填体压缩率对充填效果影响的数值模拟

为了分析矸石充填体压缩率的变化对矸石充填开采覆岩破坏规律的影响,利用FLAC3D数值模拟软件对兖州某一矿区的矸石充填开采进行数值模拟,结果表明：矸石充填开采地表移动变形规律和薄煤层垮落法开采类似;矸石充填体压缩率越小,地表沉陷控制效果越好;矸石压缩率增加时,地表的下沉极值、水平移动极值、倾斜极值及水平变形极值分别呈线性增大;覆岩破坏高度和矸石充填体压缩率成正线性相关。     

KGX智能选矸机器人及随掘随采随填充工艺

传统的矸石外排导致的环境污染、无效提升成本高,人工选矸开采煤质差等问题日益突显。为减少乃至杜绝井下矸石外排,西安重装所属企业从智能选矸机器人入手,着力解决井下智能机器人研发及井下随掘随采随填充工艺的研究。通过分析主流的充填开采技术及常用的选煤方法,介绍了KGX智能选矸机器人工作原理及技术优势。分析认为,"采-选-充"一体化工艺是以KGX智能选矸系统为核心,充分考虑了采煤、分选和充填协同作用,采取随掘随采随充填方式,可以达到矸石回收以及控制地表稳定,从根本上解决了煤矿开采伴随着矸石等固废排放和采场矿压与地表沉陷控制问题。     

改性煤矸石粉的活化效果评价

利用硅炕偶联剂(KH-550)对煤矸石粉进行改性.采用红外光谱(FTIR),扫描电子显微分析(SEM)和热重分析技术(TGA)对改性前后煤矸石粉进行了分析.通过对改性前后煤矸石粉/笨乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)的力学性能来评价KH-550对煤矸石粉的活化效果.实验结果表明,KH-550与煤矸石粉能形成化学键,煤矸石粉的有机成分含量增加.改性后堞矸石粉的粒径变小,煤矸石粉表面活性增加.与未改性煤矸石粉/SBS材料力学性能相比,改性煤矸石粉/SBS材料的力学性能明显提高.改性煤矸石粉/SBS材料与炭黑/SBS材料的力学性能相当,说明改性后煤矸石粉的活化效果明显,可取代炭黑作为橡塑材料的填料.     

自燃煤矸石山的遥感识别——基于Landsat 8热红外波段地表温度反演数据

自燃煤矸石山的准确识别和温度影响范围圈定是矿区安全生产、生态修复的关键,煤矸石山自燃过程中表现出的地表温度异常成为其最明显的特征。如何在较大区域尺度快速识别自燃和潜在自燃的煤矸石山,对于自燃煤矸石山治理与防患工作有效开展至关重要。以Landsat 8 TIRS为数据源,利用大气校正法反演获取山西省阳泉市2018年冬季和2019年夏季两天的地表温度,同时利用监督分类法获得的高精度土地利用类型图去除了水体、植被和建筑用地。对得到的包含裸地、煤矸石山的地表温度区域使用阈值分析法,获得了2018年冬季地温异常区域温度范围为11.75~22.12 ℃,2019年夏季地温异常区域温度范围为32.41~43.31 ℃。利用已知的42座自燃矸石山进行验证,结果表明：2018年冬季和2019年夏季分别能够识别出的自燃煤矸石山有32座和27座,精度达到了76.19%和64.28%。基于上述提取结果对自燃煤矸石山的影响边界和范围进行了划定,结果表明:自燃煤矸石山的高温影响范围超过500 m。研究结果可为矿区自燃煤矸石山识别提供参考。     

氧化锌矿物的表面性质与浮选关系研究综述

氧化锌矿石结构和共伴生关系复杂，表面性质相似，浮选分离难度较大。氧化锌矿中有用矿物异极矿或菱锌矿在浮选过程中难以与含钙脉石矿物方解石和白云石有效分离。因此，对异极矿、菱锌矿及其含钙脉石矿物的表面性质以及其与浮选行为之间的关系进行深入分析可为其高效浮选分离提供理论基础。系统介绍了异极矿和菱锌矿及其含钙脉石矿物表面性质的研究现状，主要包括矿物的表面断裂键、表面润湿性、表面能、表面电性、表面溶解性等，并评述了矿物表面性质与浮选之间的关系。其中，表面断裂键决定矿物暴露面的活性位点；表面润湿性决定矿物天然疏水性；表面能与矿物吸附药剂能力有关，吸附能越负，药剂与矿物表面的相互作用越剧烈；在浮选过程中，带与矿物表面相反的电荷的捕收剂容易通过物理吸附导致浮选；有用矿物表面溶解的金属离子会活化脉石矿物，导致浮选分离困难。最后，对氧化锌矿物表面性质的未来研究方向进行了展望。