二次采动影响下区段煤柱破坏机制及围岩控制技术

针对二次采动影响下区段煤柱破坏严重巷道难以控制的难题,以小纪汗煤矿11215工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟方法,分析了该工作面面临的二次采动下覆岩空间结构经历"O"形变化为"厂"形的接替过程,揭示了二次采动影响下巷道围岩的破坏机制,提出了差异化巷道围岩支护技术,并采用现场监测方法验证措施的可靠性。研究结果表明:①采动影响下煤柱变形破坏的控制是确保巷道断面快速掘进和安全回采的重要保障;②应力叠加与高强度开采的耦合作用、巷道断面与支护参数匹配不合理及回采推进速度的不协调是导致煤柱失稳的主要因素;③采用长锚索、高预应力锚索+钢带联合差异化控制,有效控制了11213工作面剩余段围岩的强烈变形,基本满足了巷道的使用要求。但由于采动应力的影响,回采过程中回采帮侧顶板下沉0.3 m,煤柱帮侧顶板下沉0.15 m,顶板最大下沉量约0.42 m,但采取措施巷道围岩完整性较好,不会影响运输及工作面回采,该技术也为类似工作面安全开采提供了有益参考。     

晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10⁸m³,其中游离气资源为0.102×10⁸m³,吸附气资源为212.914×10⁸m³。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。     

基于COMSOL的顺层抽采钻孔漏气通及带压封孔技术研究

回顾了封孔效果影响因素,基于流-固耦合作用下顺层钻孔漏气通道模型,研究了钻孔周围应力及主动支护封孔技术效果,结果表明：钻孔钻进经历巷道前方“三带”,应力集中带内煤体裂隙发育|随着距钻孔壁距离的增加,钻孔施工的二次扰动作用逐渐减小,钻孔卸压松动圈与巷道卸压松动圈叠加效应出现在孔周局部范围内,并共同形成钻孔漏气主要通道|无支护力作用下,抽采负压与巷道大气压在短时间内,很容易通过钻孔卸压松动圈裂隙与巷道壁的卸压裂隙连通,形成漏气通道|支护力作用下,加固了孔周煤体,愈合卸压裂隙,减小漏气通道,加大了有效抽采时间,且随着支护力的增大,这种效果更明显。进一步试验了主动支护封孔技术,与原有普通囊袋式封孔相比,主动支护封孔单孔日平均抽采浓度提高近3倍,单孔日平均抽采纯量提高近1.6倍,主动支护封孔效果好,理论分析结果得到验证。     

急倾斜煤层开采防水煤柱稳定性影响因素研究

为实现水体下急倾斜煤层的安全回采,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的水文工程地质条件,采用离散元UDEC2D数值计算,分析了急倾斜煤层开采防水煤柱稳定性的影响因素。结果表明:随着急倾斜煤层采高的增大和煤体强度的降低,防水煤柱的垮落范围呈增大趋势;覆岩中关键层的存在以及直接顶岩梁的破断旋转均导致防水煤柱的垮落范围增大;当充填体弹性模量达到0.5GPa时,防水煤柱的垮落破坏范围可以降低54.3%,根据数值计算结果确定了急倾斜煤层采空区矸石自溜充填并注浆胶结充填体的顶板控制技术,同时采取了防水煤柱加固措施,有效确保了急倾斜煤层回采期间防水煤柱的稳定。     

煤矿开采损伤数值模拟量化表征与应用

地表岩土层沉陷和生态损伤是采动损伤的主要表现形式，量化表征采动损伤是分析围岩稳定性、设计开采工艺参数和巷道支护参数的前提。本文根据现阶段常用的有限元和离散元模拟方法，提出并定义了损伤度概念，作为表征开采损伤的量化指标，即单元体塑性体积占比和接触断裂长度(个数)占比；利用损伤度量化指标优化了西部矿区高强度开采参数，分析了采动水浸条件下区段煤柱的稳定性和充水断裂构造区域巷道围岩的渐进损伤特征，获得了覆岩损伤度与工作面长度和推进速度的量化关系，可以实现开采参数的合理优化；揭示了区段煤柱采动水浸的渐进损伤特征，认为现有煤柱条件下采空区作为蓄水区域存在渗水危险；量化了充水断裂构造区域巷道围岩损伤分布特征，提出了疏放断层贯通顶板含水层+原有断层裂隙注浆加固+加强支护的解决措施。与导水裂隙带高度、煤柱塑性区发育宽度等常用损伤指标进行对比，损伤度量化指标对于采动损伤表征的敏感度更高，能够实现连续性采动损伤表征。     

西藏某高结合率氧化铜矿选冶联合回收实验研究

西藏某高结合率氧化铜矿含铜1.23％,根据其矿石性质,采用浮选酸浸联合工艺回收铜资源.硫化-黄药浮选法回收较易选的氧硫铜矿物,浮选尾矿通过加温酸浸回收其铜资源.实验结果表明,经过一粗一扫二精的浮选闭路流程可获得铜品位为27.33％,回收率为34.88％的铜精矿.浮选尾矿中铜品位为0.81％,对浮选尾矿进行加温酸浸,浸出实验结果表明,在温度为80℃,液固比为3∶1,酸矿比为100kg/t,浸出时间4h,铜浸出率达82.26％.总体实现了该氧化铜矿资源的有效回收.     

煤矸石充填重构土壤后多环芳烃的淋溶特征研究

以大同煤矿集团忻州窑矿煤矸石为研究对象,采用动态淋溶装置模拟煤矸石中所含多环芳烃在雨水淋溶作用下的迁移,利用化学检测手段对淋溶前后煤矸石中所含多环芳烃进行定量分析,从而找到煤矸石充填重构土壤后多环芳烃的迁移特征。研究表明,煤矸石中所含多环芳烃在雨水淋溶作用下随着埋藏时间和覆土深度的增加逐渐全部迁移到周围土壤中,其迁移数量为中分子量物质小分子量物质高分子量物质,埋藏时间较覆土深度对多环芳烃的迁移影响更占优,在覆土4a埋藏50cm时,模拟结果与实际结果最大相对误差8.8%,说明该动态淋溶模拟装置的可靠性较高。     

对冲击矿压的预测和治理

随着我国煤炭资源向深部发展,开采中出现的各种技术问题日趋严重。其中,最显著的是巷道变形严重,冲击矿压发生的比例逐渐增加,给我国的煤矿安全生产带来了巨大的灾害。因此,对冲击矿压的预测和治理对我国现代化煤矿的安全生产起到不可估量的作用。     

厚顶煤大断面综放回采巷道围岩支护方案

为解决马道头矿厚顶煤大断面综放回采巷道支护难题,调研了综放回采巷道工程情况与围岩变形破坏特征,分析了影响煤巷围岩稳定的因素。根据已有的支护理论并结合数值模拟研究了支护方案并分析了巷道围岩的稳定性。最后综合现场地质工程概况、模拟研究、理论分析及工程类比确定了厚顶煤大断面综放回采巷道的锚杆索联合控制方案,并将围岩控制方案在现场进行了实践。     

基于SSA-LSTM的瓦斯浓度预测模型

为了更好地捕捉瓦斯浓度的时变规律及有效信息,实现对采煤工作面瓦斯浓度的精准预测,采用麻雀搜索算法（SSA）优化长短期记忆(LSTM)网络,提出了一种基于SSA-LSTM的瓦斯浓度预测模型。采用均值替换法对原始瓦斯浓度时序数据中的缺失数据及异常数据进行处理,再进行归一化和小波阈值降噪;对比测试了SSA与灰狼优化(GWO)算法、粒子群优化（PSO）算法的性能差异,验证了SSA在寻优精度、收敛速度和适应能力等方面的优势;利用SSA的自适应性依次对LSTM的学习率、隐藏层节点个数、正则化参数等超参数进行寻优,以此来提高全局寻优能力,避免预测模型陷入局部最优;将得到的最佳超参数组合代入LSTM网络模型中,输出预测结果。将SSA-LSTM与LSTM、GWO-LSTM、PSO-LSTM瓦斯浓度预测模型进行比较,实验结果表明：基于SSA-LSTM的瓦斯浓度预测模型的均方根误差（RMSE）较LSTM,PSO-LSTM,GWO-LSTM分别减少了77.8%,58.9%,69.7%;平均绝对误差（MAE）分别减少了83.9%,37.8%,70%,采用SSA优化的LSTM预测模型相较于传统LSTM模型具有更高...