榆神矿区煤炭开采的地下水动态演化规律

榆神矿区浅表层水资源短缺,生态脆弱,在划分主采煤层上覆含、隔水层组合类型的基础上,采用Visual Modflow软件构建煤层开采的地下水流数值模型,研究地下水流场演化规律,统计区内地下水位观测网(56个水文观测孔)近3年的有效观测数据,掌握首采煤层开采地下水位动态变化。结果表明:2020年第四系萨拉乌苏组潜水流场与2005年统测地下水流场形态基本一致,地下水位降深值在西南部达10 m;近3年的地下水位未发生明显变化,仅YS22钻孔处受村民井取水引起水位下降。研究成果对榆神矿区地下水资源保护与利用具有重要的指导意义。     

超声激励瓦斯抽采增效技术研究

针对矿井瓦斯抽采浓度低、流量小等问题,为了提高煤层瓦斯抽采效率,利用超声波能够有效提高瓦斯解吸量,增加钻孔抽采效果的特性,研制了大功率棒型超声波换能器,形成了"换能器-辐射棒体"振动系统,并在双龙煤矿201运输顺槽开展试验研究,试验结果表明:水平方向上距离超声波作业孔5 m范围内超声波影响较为显著,瓦斯浓度提高了40%～94. 7%,瓦斯抽采纯量提高了139%～240%,且距离超声波作业钻孔越近,超声激励作用效果越显著,超声波对较远距离钻孔的影响是逐步提升的,随着时间的增长其作用效果越明显。     

松软低透煤层CO_2爆破增透技术应用研究

为了有效提高松软低透煤层瓦斯抽采效果,采用理论分析和现场试验的方法,研究了CO2爆破增透技术的增透效果。以韩城象山矿5号煤层为例进行了试验研究,试验结果表明:CO2爆破不仅能有效提高煤层透气性,而且高压CO2气体对煤层瓦斯具有一定的驱替置换作用。经CO2爆破后,其有效影响半径为8m,钻孔瓦斯抽采浓度提高了1.98~2.18倍,该技术能够有效提高松软低透煤层瓦斯抽采效果。     

超声波激励下煤层气解吸扩散特性的研究

为了揭示超声波强化煤层气高效抽采的机理,自主研发了可控超声波激励煤吸附/解吸甲烷试验装置,试验研究了不同功率的超声波激励下煤中甲烷的解吸规律,结果表明:不加超声波和超声波激励下煤中甲烷的解吸动力学规律相同,在煤中的甲烷解吸全过程中,甲烷的初始解吸速度较大,随着时间的缓慢增加,解吸速度逐渐减小,最终趋于0,且解吸规律能很好地遵循扩散模型;超声波作用下煤中甲烷解吸量增大,且超声波功率越大,解吸量增幅增加,解吸量增加26.1%～65.6%;基于传热传质学理论,超声波激励下煤的传质毕欧准数减小,扩散系数增大,表明超声波能促进甲烷解吸、扩散。     

超声波作用下煤体微观结构的试验研究

为了揭示声震法提高煤层气抽采率的微观机理,通过扫描电镜、比表面积及孔径分析仪、核磁共振分析仪,试验研究了超声波处理对煤微观结构的影响。试验研究表明:超声波的机械振动效应能清洗干净含水煤体表面及裂隙通道中的微颗粒,打开煤中的封闭孔,局部破碎松软煤体,产生新的裂隙;超声波处理后,煤的总孔容、比表面积、平均孔径、孔隙率增大,T_2谱峰值增大、煤孔裂隙连通性增加,有利于煤层气的解吸、扩散和渗流;超声波处理后,煤对N_2吸附量增加,吸附与解吸过程存在吸附滞后现象,形成较大的滞后环,滞后环属于类型C;煤的孔隙、裂隙结构受超声波空化效应、机械振动效应和热效应的影响。研究内容为声震法提高煤层气抽采率提供了依据。     

关闭煤矿资源GIS综合管理系统的构建研究

随着我国绿色、低碳理念的倡导与践行,作为高碳的煤炭行业发展将会受到较大的影响。同时,我国对矿山开采活动进行了严格的政策管控,关闭的煤矿越来越多,如何对关闭煤矿资源进行管理和再次开发利用成为一个亟需解决的问题。为实现对关闭煤矿资源的高效管理,本文充分利用关闭煤矿的研究成果和各种资料数据,为矿业集团对关闭煤矿精准开发利用提供辅助决策支持,研究并实现了关闭煤矿资源GIS综合管理系统,包括系统架构设计、场景设计以及功能设计,以朱家河煤矿为应用案例进行了详细的阐述。关闭煤矿资源GIS综合管理系统实现了朱家河煤矿资源的评估、规划与可视化管理,为关闭煤矿的井上井下资源转型利用提供了新的技术方法与实践案例,具有推广使用价值和应用前景。     

微量镁的Mg~(2+)—BPR—CTMAB分光光度法测定

本文研究了Mg~(2+)—溴邻苯三酚红(BPR)—溴化十六烷基三甲基氯化铵(CTMAB)的显色反应,探讨了Mg2+—BPR—CTMAB体系的最佳测定条件。实验表明Mg~(2+)—BPR—CTMAB体系的最佳pH=9—10,λ_(max)=680nm,ε=1.3×10~4L·mol~(-1)·cm~(-1),镁量在0—80μg/50mL内符合比尔定律,该法用于测定铝合金中镁获得满意的结果。     

浅埋煤层群采场周期来压顶板结构及支架载荷

现场勘查发现,神府矿区浅埋煤层群间隔岩层厚度大多在15～45 m时,间隔岩层易存在单一关键层结构。文章通过现场实测得出了浅埋煤层群开采周期来压的基本特征:来压步距减小、强度增大、煤壁片帮严重,动载现象、台阶下沉现象和大、小周期来压现象明显。物理相似模拟实验揭示了间隔岩层关键层与上煤层已扰动关键层同步与非同步破断的大、小周期来压机理,发现了间隔岩层关键层与已扰动关键层共同形成的"梁-拱-壳"结构形态,给出了上煤层已扰动关键层结构形态的判别方法,得出了浅埋煤层群开采顶板周期破断可形成"台阶-台阶"、"砌体-台阶"、"砌体-砌体"的基本结构。综合建立了浅埋煤层群开采间隔岩层周期破断结构与力学模型,给出了支架受动静载荷作用的工作阻力计算方法,并得到了现场验证。     

承压水体上保水采煤注浆材料及技术

针对薄隔水层低承压灰岩含水层涌入工作面造成黄河生态湿地水位下降问题,采用数值模拟、现场实测、数理统计等手段综合剖析采动底板破坏带发育规律,并基于室内实验及注浆工业化试验研究了底板黄土高效注浆关键技术。应用结果显示,在底板破坏深度以下注入改性的黄土基浆液可降低矿井涌水量90%以上,其中,黄土基浆液主要由除砂后黄土加入奥灰水中快速搅拌而制得,高强度开采未造成半干旱地区生态湿地进一步退化,生态效益显著。     

极薄隔水层上开采奥灰水害防治技术

从韩城矿区薄隔水层条件出发,系统分析了桑树坪矿奥灰极薄隔水层水文地质特征,提出了定向钻联合常规钻在该类型隔水层防治水中的应用技术,设计定向钻孔稳斜段垂深为11#煤底板以下32 m,取钻孔在巷道外侧的距离为6 m,常规钻终孔处设计为11#煤底板以下垂深15 m,确定了最优注浆层位、注浆材料与注浆工艺,经过定向钻和常规钻的注浆探查、加固,水害防治效果显著。