基于数据包络分析的煤炭企业安全投入与事故预防

采用数据包络分析(DEA)模型,从事故预防的角度,将煤炭生产企业安全投入分为5个方面:安全技术设备、安全防护措施、安全教育、职业健康、安全管理.以大淑村矿为例,取其7年的数据,按照安全投入的5个方面进行整理,代入模型并通过DEA软件分析.结果表明:煤矿合理的安全资源配置才能使安全投入的收益最大化,盲目投入只会造成浪费....     

煤层水力压裂增透技术研究与应用

为了解决坦家冲煤矿2264-1N-S采煤工作面回风巷瓦斯浓度频繁超限问题,提高本煤层钻孔瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性,提出采用水力压裂增透技术提高煤层透气性.通过对压裂孔周围煤体环向拉应力进行分析,结合环向最大拉应力理论,计算得到煤体裂纹起裂临界水压为15.7 MPa.采用研制出的水力压裂设备进行现场试验后表明:单孔瓦斯抽采流量及抽采浓度均有明显提高,且煤层瓦斯流量衰减系数较低.     

羊东矿8463工作面采空区上覆岩层裂隙发育带的确定

基于煤层采动矿山压力与围岩发展理论,采用理论计算与数值模拟相结合的方法分析预测羊东矿8463工作面采空区上覆岩层发展规律,确定其主要裂隙发育带的区域,并通过现场钻孔瓦斯抽采量的考察,验证其合理性。结果表明:裂隙发育带范围为10～23 m,且在此区域单个钻孔瓦斯抽采纯量为0.6～0.8 m3/min,高于其它区域的瓦斯抽采量。     

Y型通风高位钻孔抽采被保护层卸压瓦斯研究

为防止被保护层卸压瓦斯大量涌向保护层工作面,进而造成Y型通风工作面回风巷和采空区瓦斯超限,依据保护层开采卸压理论以及采空区上覆岩层“裂隙三带”中的瓦斯运移规律,采用在Y型通风工作面布置高位钻孔抽采被保护层卸压瓦斯,并在羊东矿现场对高位钻孔关键参数进行了设计,终孔位置高度设计为24 m,倾向控制范围设计为9.5～60.0 m,终孔间距设计为10 m.现场应用结果表明:高位钻孔瓦斯抽采率为60.8％,回风巷平均瓦斯体积分数维持在0.27％,最高为0.46％,杜绝了Y型通风工作面回风巷和采空区瓦斯超限.     

常村矿2103工作面顶板走向高抽巷合理层位的确定

 为了防止常村矿2103工作面上隅角瓦斯超限,基于“O”形圈理论以及采空区上覆岩层裂隙发育规律,提出在其顶板布置高抽巷抽采采空区瓦斯。采用理论计算与数值模拟相结合的方法分析预测采空区上覆岩层裂隙发展规律,确定了主要裂隙发育带范围为22.9～36.6m;并通过现场测试单孔瓦斯抽采量与工作面的推进关系得到裂隙发育带范围为23.3～38.9m,验证了理论计算与数值模拟结果的正确性。为防止高抽巷被破坏,选取距离冒落拱的安全保险高度为1.5倍采高,将高抽巷层位设计为31.5～36.6m。     

基于能量原理的水力压裂煤体临界水压的确定

针对采用经典弹塑性力学求解的水力压裂煤体临界水压与现场实际存在较大差别的问题,根据热力学定律,基于能量原理对煤体破裂临界水压进行了研究。首先,采用能量释放的观点建立了煤体破坏准则,结合煤层钻孔注水过程中的力学分析,对不同起裂位置处临界水压的计算公式进行了讨论。其次,以平岗煤矿为实例采用能量原理和经典弹塑性力学分别计算了煤体破裂临界水压。最后,经现场试验结果表明:采用能量原理计算结果更加符合现场实际,而经典弹塑性力学计算结果相对偏大。     

大淑村矿172405工作面煤层注水防突技术研究及应用

为了预防大淑村矿172405工作面在回采过程中发生煤与瓦斯突出事故,提出采用煤层注水技术降低突出危险性。在分析煤层注水防突机理和现场情况的基础上,制定了长钻孔低压和短钻孔高压相结合的煤层注水方案,并基于能量原理确定了高压注水临界水压为11.8~12.6 MPa。     

掘进工作面煤岩应力演化规律研究及其应用

为了研究掘进工作面开采过程中煤岩应力演化规律,以现场实际情况为工程背景,采用FLAC3D对掘进工作面不同掘进距离条件下煤岩应力集中和卸载程度进行了分析。研究得到:随着掘进距离的增加,工作面前方和上下帮位置的竖直应力集中程度和集中范围随之增加,工作面前方倾向应力集中程度和集中范围随之增大,对走向应力的变化趋势影响较小,走向应力始终处于卸压状态。     

基于Klinkenberg效应下双渗透模型瓦斯运移规律研究

为消除基质瓦斯渗流作用对流固耦合模型的影响，准确描述瓦斯在抽采过程中的运移规律，建立了更加符合煤层多孔介质特性的双孔双渗透率模型，提出了考虑Klinkenberg效应和动态瓦斯扩散系数的双孔双渗透流-固耦合模型。利用COMSOL模拟钻孔瓦斯抽采过程，分析煤层钻孔预抽过程中瓦斯的运移规律、渗透率和有效抽采半径的变化。模拟结果表明：Klinkenberg效应能有效促进瓦斯运移，渗透率变化是骨架压缩效应和基质收缩效应共同作用的结果，随着抽采时间的增加，基质收缩效应占主导地位，渗透率逐渐增加；观测点的渗流速度可分为快速上升、缓慢下降和稳定不变三个阶段；瓦斯有效抽采半径与抽采时间和孔径符合幂指函数关系。现场试验与模拟结果基本吻合，验证了理论耦合模型的正确性，为瓦斯抽采设计提供理论基础。