矿用煤自燃防治高吸水高保水性水凝胶的制备及性能研究北大核心

针对煤矿煤自燃问题,采用化学交联法,在碱性条件下研制出以木质素、羧甲基纤维素和聚乙烯醇为基体的矿用煤自燃防治高吸水高保水性水凝胶。研究水凝胶的溶胀性能和保水性能,并测试不同原料配比的水凝胶的吸水率、产率和保水率,选择出适合煤矿煤自燃防治的凝胶配比,并采用程序升温实验对凝胶的阻化性能进行分析。结果表明:高吸水高保水性水凝胶的溶胀性能和保水性能良好,固水作用强,水凝胶的吸水率、产率以及保水率受原料质量体积分数影响;程序升温实验表明,水凝胶使煤自燃过程中的CO产生量降低了38.09%~52.78%,抑制了煤的氧化过程。     

KHA/SA缓释保水材料的制备及性能

以腐植酸钾(KHA)、海藻酸钠(SA)、丙烯酸(AA)为原料,过硫酸钾(KPS)为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰(MBA)为交联剂,采用水溶液聚合法合成了KHA/SA缓释保水材料。探究了KHA、SA、KPS、MBA量(以AA计)对自来水、0.9%的盐水吸液率的影响,对产物的结构和形貌进行表征,考察了其对氮素释放率、土壤持水率的影响。结果表明,AA、KHA、SA、KPS、MBA用量分别为:10 g、10%,12%,1.0%,0.12%,聚合温度60℃,AA中和度为60%,对自来水、0.9%的盐水吸液率分别达426.7,98.6 g/g,30 d内氮的释放速率最高为35.6%,土壤最大持水率为70%。     

HPMC及硼砂对新型防漏高强注浆料性能及微观结构的影响

与传统注浆料相比，防漏高强注浆料具有防漏和高强两大特性，但其过快的凝结速度严重影响施工质量。为了解决凝结速度过快以及泌水问题，研究了羟丙基甲基纤维素(HPMC)和硼砂对防漏高强注浆料凝结温度、凝结时间、保水率、抗折强度和抗压强度的影响。结果表明：当HPMC掺量在0.20%～0.30%(以下掺量均为质量分数)时，硼砂掺量的增加会导致最高凝结温度上升以及恒温时间缩短；掺入HPMC不仅可以提高浆料的保水率，且对注浆料具有一定的缓凝效果，与硼砂同时使用时能增强注浆料的缓凝效果；随着硼砂掺量的增加，浆液结石体的抗折强度和抗压强度呈先增大后减小的变化趋势，HPMC可以减弱硼砂对浆液结石体强度的影响，但是，随着HPMC掺量的增加，浆液结石体强度逐渐降低。当硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时，防漏高强注浆料能够在保证良好力学性能条件下获得更好的工作性能，此时，初凝时间达到1 h以上，3 d抗压强度达到36.58 MPa。增加HPMC掺量会导致钙矾石(AFt)晶体由柱状向针状转变，片状单硫型水化硫铝酸钙(AFm)逐渐减少，使结构松散，硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时，AFt...     

矿山强渗松散层柔性磁吸防渗膜垂向帷幕截水技术研究

我国矿产资源丰富，矿业种类多，矿山数量多，矿业开发导致矿区周边地下水位下降、水资源浪费、水质污染、地表塌陷、土地退化、植被覆盖度减少、地下水资源和生态环境受到不同程度影响。为解决矿山强渗松散层水侧向补给矿坑引起的水资源浪费和生态环境破坏问题，保护矿山地下水资源和生态环境，提出了柔性磁吸防渗膜垂向帷幕截水技术，研究了防渗膜材料性能，研发了磁吸防渗膜连接工艺，开展了不同防渗膜连接工艺室内试验，并在试验矿区进行了1 369 m的强渗松散层截水帷幕现场试验应用。研究结果表明：防渗膜渗透系数低、结构致密、柔软、抗变形、经久耐用，是截流、控污、防渗的良好材料，可满足矿山强渗松散层垂向帷幕要求。研发的磁吸接头材料及连接工艺解决了现有叠覆搭接、连接锁、接头箱等连接工艺的铺设深度浅、接头渗漏、操作复杂等问题，磁吸接头连接的防渗膜帷幕施工深度不受连接条件的限制，磁吸接头连接工艺截水效果优于叠覆搭接和连接锁（接头箱）连接工艺。进行了自带磁和后充磁2种柔性磁吸防渗膜制作、铺设、连接和帷幕回填成墙试验，防渗膜接头处缝隙由5～20 cm减小为0，相邻两幅防渗膜紧密的连接为有机整体，减少了接头处截水帷幕的过水通道。...     

蒙陕接壤区侏罗系煤田深部煤层开采失水风险评价

以黄河流域中上游台格庙矿区为研究对象，分析含（隔）水层空间结构与导水断裂带发育高度关系，挖掘研究区内影响含水层失水的主控因素；引入残余基岩有效隔水层厚度指标，构建浅层白垩系含水层失水风险评价体系；基于层次分析-熵权综合判别法，计算各主控因素权重，建立深部煤层开采对浅水含水层扰动的定量评价模型；通过对不同权重的控制因素图叠加，得到了深部煤层开采失水风险分区图，利用周边矿井实测涌水量验证了分区结果。结果表明：含水层厚度、水压、单位涌水量、开采影响下残余隔水保护层厚度是主采煤层上覆含水层失水影响的主控因素，矿区内西北角和东北角富水性较好、残余隔水层基岩厚度较薄，导致该区域存在一定失水风险，研究结果与现场实际情况基本吻合。     

采空区防水密闭墙稳定性监测与抗水压能力研究

井下采空区储水是西部生态脆弱区保水开采的重要手段之一，防水密闭墙的稳定性关系到采空区储水的安全性。针对采空区防水密闭墙稳定性难以监测、抗水压能力难以预测这一关键问题，以察哈素煤矿井下采空区防水密闭墙为背景，采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法，测试了煤层及顶底板力学性能，获得了煤体及顶底板最小抗压强度；考虑密闭墙结构的受力特点，计算推导了不受采动影响情况下防水密闭墙的最大承压能力；建立了防水密闭墙数值模型，分析了超前采动影响和不同水头高度（6、9、12、15 m）下密闭的受力状态、变形及破坏情况；研发了井下采空区防水密闭墙应力、位移监测系统，并基于理论分析，合理布设监测点，且在现场进行了应用。在此基础上，结合理论分析与数值模拟结果，确定了防水密闭墙的最大安全水头高度和警戒水位线的水头高度。结果表明：超前采动对防水密闭墙损伤有一定的影响，且水压作用加大了密闭墙与煤柱接触面间裂隙滑移范围；采终防水密闭墙承受的最大水头高度为12 m，防水密闭墙的警戒水位线的水头高度为9.6 m；防水密闭墙在墙体与煤柱的接触面以及密闭墙体顶底角位置为结构弱面，易发生破坏，应注意加强密闭墙相嵌与煤岩体位置以及...     

新疆地区高大平房仓小麦度夏期间内环流控温保水试验

根据新疆地区气候特点及储粮情况，针对度夏期间使用内环流技术易造成粮食水分丢失等问题，通过在储存小麦的高大平房仓内安装湿度控制系统，形成粮食度夏期间“控温+控湿”相结合的储粮新模式，重点解决了表层粮食极度干燥的问题。试验结果表明，运用内环流控温技术与仓间湿度控制技术相结合的储粮措施，既能确保储粮安全度夏，又可实现保水减损的目的。     

火山盆地强含水层下保水采煤可行性探讨——以锡林郭勒盟农乃庙井田为例

针对农乃庙井田过半数煤炭资源受顶板弱胶结强含水层突水溃砂灾害威胁、煤炭开发会破坏矿区水资源环境进而影响草原生态环境等问题，从开采技术条件入手，分析了井田构造特征、含水层与煤层赋存特征、水化学特征、岩石物理力学特征、生态环境特征等，提出了“帷幕截流—主动抽排水—水资源转储—煤炭开采”煤炭开发模式。聚煤盆地基底为阻水边界、盆地边缘基底埋藏浅、第四系底部存在稳定的隔水层等客观条件，使得构筑圏闭型落底式帷幕具有技术可行、经济合理性；闭环的阻水帷幕将平面无限延展的新近系含水层分划为帷幕内和帷幕外2部分，帷幕内含水层失去补给水源成为独立的水文地质单元，为疏干开采创造了条件，同时可避免弱胶结砂砾岩含水层水—砂混合突涌地质灾害；相较于井下疏排水，地面水源井主动抽排水对水质污染小，第四系含水层水和下部基岩水均为Ⅱ类水源，水化学性质相似度高，为转移新近系水源储存空间提供了水化学基础；第四系砂砾层具有厚度较大、渗透性好、储水能力强、开放性渗流边界等条件，为转移新近系水提供了储水空间条件；基岩水补给浅埋的第四系松散层水源，可以更好地涵养草场生态环境，一定程度上缓解当地干旱少雨的矛盾，创造出煤炭资源充分开发、水...     

钢渣矿渣水泥在干混砌筑砂浆中的应用及性能研究

文中利用钢渣矿渣水泥配置不同强度等级的干混砌筑砂浆并与普通硅酸盐水泥配置的干混砌筑砂浆进行对比试验，研究钢渣矿渣水泥对干混砌筑砂浆凝结时间、保水率、2h稠度损失率及抗压强度的影响规律。结果表明，利用钢渣矿渣水泥替代传统硅酸盐水泥制备的干混砌筑砂浆，满足GB/T 25181-2019《预拌砂浆》中相关性能要求。较普通硅酸盐水泥制备的干混砌筑砂浆，钢渣矿渣水泥砂浆的凝结时间延长1.8～2.2h,2h稠度损失率降低1%～3%，保水率降低0.3%～0.6%，抗压强度提高0.8～1.4MPa。     

黄陇煤田厚层砂岩水害精准注浆防治水技术研究

近年来，随着我国西部侏罗纪煤炭资源的大规模开发利用，煤层顶板水害影响与威胁日益显现。为阻截煤层上覆含水层中水下泄，以实现井下目标区域内堵水、减水，提出了一种秉持“保水采煤”理念，以精细探查为基础，以精准注浆为主要工程手段的厚层砂岩水害顶板防治水技术方法，并在黄陇煤田高家堡煤矿进行了应用。首先，优选出了自然伽马曲线(GR)为能够区分研究区砂、泥岩的敏感曲线，利用波形指示反演精细解释了煤层上覆岩层的岩性展布形态。在岩性解释的基础上结合抽水试验结果，分析了研究区上覆地层不同含水层的响应特征，综合岩性、泥质含量(VSH)、自然电位(SP)以及孔隙度(POR)刻画了煤层上覆地层的富水性分布特征，解释成果表明对煤层开采隐患最大的为洛河组中段(K1lm)上层，该区域岩层主要为中粗粒砂岩，为中等-强富水含水层。然后，利用多属性融合技术对煤层上覆岩层中原生裂隙进行了精细刻画，在纵向上的展布规律具有断续分布特点，且发育具有分段性特征，相对集中分布在洛河组中下段，在平面上，裂隙主要发育方向为NW-NWW，以井27-2为界限，上部裂隙较发育。最后，综合考虑煤层上覆岩层岩性、富水性和原生裂隙分布特征以及导水裂隙...