高瓦斯矿井煤层的瓦斯治理技术分析

针对7105工作面瓦斯涌出量大的问题,结合现场情况以及煤层赋存情况,提出采用高位瓦斯抽采钻孔+顶板定向长钻孔+地面瓦斯抽采相结合的方式进行治理。高位瓦斯抽采钻孔分为高位裂隙瓦斯钻孔和高位拦截钻孔,可实现采空区顶板裂隙瓦斯抽采并拦截上覆3号煤层卸压钻孔;利用顶板定向长钻孔钻进距离长、钻孔轨迹可控的优点,实现顶板瓦斯长距离接抽;利用地面钻孔钻进方便、效率高以及抽采量大的优点,实现7105采空区内及3号煤层卸压瓦斯等抽采。采用以上瓦斯治理措施布置方案后,7105工作面回风隅角、回风巷瓦斯浓度均在安全范围内且波动较小,采面瓦斯涌出量较小,可为采面安全高效生产创造良好条件。     

采空区高位钻孔瓦斯抽放的数值模拟

依据Darcy定律,在Navier-Stocks方程的基础上,对祁南煤矿综采工作面采空区瓦斯抽放问题作了计算分析,并进行了CFD数值模拟.从理论上模拟采空区瓦斯聚集过程,直观展示了瓦斯抽采时采空区流态、瓦斯分布变化.把抽放钻孔布置在顶板裂隙内,结合上隅角埋管实施瓦斯抽放,该抽放瓦斯技术起到了对开采工作面上隅角瓦斯的截流作用,现场管路测量显示,可抽出高浓度瓦斯达30%～80%(体积分数),工作面回风瓦斯的体积分数基本控制在0.3%以下.     

基于灰度共生矩阵和工业CT扫描的受载含瓦斯煤裂隙动态演化特征

为研究受载含瓦斯煤在三轴压缩作用下的裂隙演化规律,利用受载含瓦斯煤显微工业CT扫描系统,开展了三轴加载条件下受载含瓦斯煤的工业CT扫描测试,获取了受载含瓦斯煤的应力-应变曲线和各变形阶段的CT扫描图形.运用图像分析软件对CT扫描数据进行了三维数字重建,实现了煤样内部裂隙的三维可视化和定量表征,并基于灰度共生矩阵（GLCM）理论分析了受载含瓦斯煤的裂隙动态扩展特征及规律.研究结果表明：瓦斯压力的存在一定程度上弱化了受载含瓦斯煤的力学性质,同时也加速了裂隙的扩展;受载含瓦斯煤二维裂隙先闭合后扩展,峰后快速扩展并形成连通二维裂隙网络;三维裂隙体积和裂隙密度呈现出先减小后增大的变化趋势,总体上可划分为裂隙压密闭合、新裂隙萌生扩展和主裂隙加速扩展贯通3个变化阶段;灰度共生矩阵分析中,对比度先减小后增大,能量和同质性先增大后减小,相关性呈现出单调递减趋势,准确描述了受载含瓦斯煤内部裂隙随应力增加不断变化的总体发展规律.     

本煤层单一顺层瓦斯抽采钻孔的渗流场数值模拟

针对本煤层瓦斯抽采钻孔的合理布置问题,通过建立钻孔抽采瓦斯的渗流场控制方程和煤层变形场控制方程,结合钻孔抽采瓦斯的初始及边界条件,推导出钻孔抽采瓦斯渗流的固气耦合数学模型.以石壕煤矿本煤层单一顺层钻孔瓦斯抽采为工程实例,基于研究区域的煤层瓦斯赋存特征,采用数值模拟计算方法,获得了本煤层单一顺层钻孔周围煤层瓦斯压力、煤层瓦斯渗透率、煤层瓦斯渗流速度和煤层变形的分布规律.确定了本煤层单一顺层钻孔抽采瓦斯的有效影响半径,从而为本煤层单一顺层瓦斯抽采钻孔的优化布置提供了依据.研究结果表明,石壕煤矿本煤层单一顺层钻孔抽采瓦斯的有效半径分别为4 m左右;在延长钻孔抽放时间不到20%的情况下,减少了钻孔工程量50%左右,抽采效果良好.     

岩石与岩体冻融损伤内涵区别及研究进展

岩石与岩体内部结构、空间尺度及裂隙分布形式不同,在冻融循环作用下其损伤劣化机制存在显著差异,损伤评判标准亦有所不同,因此厘清岩石与岩体冻融损伤内涵区别并总结相关研究进展具有重要意义。在内涵方面,岩石损伤主要是内部微小缺陷作用,属于微观层面问题（毫米量级及以下尺度）;而岩体损伤则更加关注节理裂隙的影响,属于宏观层面问题（厘米量级及以上尺度）。目前冻融损伤相关研究主要集中在完整岩石块体,对于含有宏观裂隙的岩体研究较少;岩石冻胀是原位水冻胀与迁移水冻胀共同作用的结果,主要从冻胀力与疲劳损伤2个角度进行岩石冻融损伤本构模型的构建研究。未来岩体冻融损伤研究应重点关注裂隙所带来的影响,即从微观尺度入手,利用室内试验探究冻融循环过程孔隙和裂隙内部水分迁移冻胀机制与相互作用规律,结合现场试验与数值模拟研究构建大尺度下岩体冻融损伤本构模型,最终形成寒区岩石与岩体冻融损伤评价体系。     

长距离区域预抽钻孔递进式消突技术在镇城底矿的应用

以镇城底矿28620综采面为研究对象,结合28620综采面的采煤工艺和地质条件,研究该综采面瓦斯浓度较高的原因,并对裂隙带瓦斯抽采机理进行探讨,提出"本煤层钻孔抽采+裂隙带钻孔抽采+瓦斯治理巷大直径钻孔抽采"的瓦斯治理技术。瓦斯治理技术实施后监测设备显示:28620综采面回风流瓦斯浓度控制在0.34%以下,为综采面的安全高效有序生产提供了保障。     

低渗透煤层瓦斯损失量测压结果的修正方法

根据煤层瓦斯压力测定原理建立低渗透煤层钻孔中瓦斯的流动模型,结合模型与Klinkenberg效应下低渗透本煤层瓦斯渗流方程,推导出瓦斯损失量的理论计算公式。由以上推论得出瓦斯压力测定结果,得出修正后的瓦斯压力与实测值的相对误差在一个百分点左右,具有较高的实际应用和指导价值。     

压缩气体射流切割破土机理

压缩气体射流切割破土机理既是气力喷射反循环钻孔技术的基础也是其重要的理论依据,而气力喷射反循环钻孔技术又是一项高效环保的软地层钻进技术,所以压缩气体射流切割破土机理研究对于气力喷射反循环钻孔技术有重要意义.首先,应用CFD软件模拟,得出8 mm直径喷孔切割能力为2.868×103kPa,与单喷孔地秤实验得到的2.468×103kPa拟合较好,其值都远远大于软地层破坏强度;其次,通过LS-DYNA模拟可知单次喷射18μs时的切割深度约为2.23 mm;最后,用CFD软件分析得到土体微裂隙断裂压力分布图及气体流速图.结果表明,压缩气体射流切割破土机理为:压缩气体沿薄弱环节进入孔隙和微裂隙后急剧膨胀,在恢复到钻孔围压过程中继续膨胀、扩张,同时在反循环抽吸力的共同作用下使土体结构破坏、断裂脱离母体;符合土体微裂隙断裂原理.     

高位钻孔抽采复合煤层顶板围岩及邻近层瓦斯技术的成功应用

文章介绍了广旺公司代池坝煤矿在施工高位钻孔对复合煤层采面顶板围岩及邻近层瓦斯进行研究,提出将瓦斯抽采钻孔沿开采煤层走向布置在煤层顶板上方的裂隙带岩石中,抽采出裂隙带及邻近层大量瓦斯,有效控制住了采面回风及上隅角瓦斯超限,在应用中取得了显著的经济效益和社会效益,为同类型矿井采煤工作面瓦斯治理提供了理论依据和现场参考。     

基于核磁共振T2谱图的裂隙砂岩疲劳损伤分析

岩石工程中岩体经常处于周期性的力学行为作用下,研究裂隙岩体在疲劳加载下的损伤变化具有重要的工程意义。选取了5种裂隙倾角的黄砂岩试样进行疲劳试验,采用核磁共振仪器分别测得各倾角裂隙砂岩在不同疲劳上限应力作用下30个疲劳循环前后其内部的孔隙变化情况,发现大孔隙数量随疲劳上限应力的增加呈指数增长,是造成裂隙砂岩疲劳加载后孔隙度增大的主要因素。定义了2种基于大孔隙占总孔隙比值的损伤变量来研究疲劳上限应力对各裂隙倾角砂岩的疲劳损伤影响,均能较好地反映损伤变量随疲劳上限应力的变化情况,得出损伤变化趋于平缓的裂隙岩样最终破坏时的强度大于损伤变量陡增的裂隙岩样。最后从理论角度分析得出孔隙与轴向应变之间存在正相关关系,即用孔隙反映砂岩疲劳损伤是合理的。     

薄带连铸用侧封板服役过程中热应力分析

为解决薄带连铸用侧封板服役过程中热应力过大导致破裂的问题,采用数值模拟的方法,通过热-结构耦合分析,研究了 BN基侧封板不同材料参数和预热温度对服役过程热应力的影响,并对高抗侵蚀性复合结构侧封板的适用性进行了讨论.结果表明,可以通过降低材料的线膨胀系数、弹性模量以及增大导热系数来降低侧封板服役过程中的热应力;预热温度越...     

锥面密封油套管特殊螺纹接头密封面过盈量计算

根据厚壁圆筒的弹性力学原理,对油套管锥面密封形式特殊螺纹接头的密封面过盈量设计进行了理论推导,根据第四强度理论,在保证密封面不屈服的条件下,得出密封面理论最大过盈量.利用得到的公式对密封结构参数进行了计算分析,结果表明,密封面角取10°～30°、台肩角取5 °～20°,为接头设计的理想范围.对实际加工接头进行标准试验,对比试验值与计算值,发现实际过盈量为计算最大过盈量的0.7～0.9倍,研究成果为接头密封面设计提供了理论依据.     

玻璃封接电连接器的制备

采用硼硅酸盐玻璃作为封接玻璃材料,并与合金、碳钢等金属封接,制备了玻璃密封电连接器;制定了合理的玻璃粉体制备工艺及电连接器的封接制度.实验结果表明：制备的电连接器具有优良的电绝缘性能及很宽的使用温度范围.     

薄带连铸侧封板材料及技术的研制现状

侧封技术是薄带连铸工艺中的关键问题，直接影响薄带质量和工序流程。主要介绍薄带连铸的现状，并从固体侧封技术、电磁侧封技术、气体侧封技术3个方面进行阐述，着重介绍交变磁场电磁侧封技术和固体侧封板的材质。结果表明，虽然电磁侧封和气体侧封技术具有明显优势，但是当前技术还不够成熟，存在能耗大、不稳定、设备复杂等缺陷；对固体侧封技术而言，传统耐火材料不能满足薄带连铸工艺的要求，而BN为基的复合陶瓷材料结合气体侧封是当前最适合的侧封技术。     

装药结构对煤层深孔聚能爆破增透的影响

针对装药结构对聚能爆破煤层增透的影响,在分析装药结构对爆炸应力波传播特性、爆破裂隙分区影响的基础上,基于平煤十矿己组煤层瓦斯地质条件设计了煤层深孔聚能爆破现场试验方案,通过现场试验探讨了装药结构对煤层深孔聚能爆破在水平方向和竖直方向上的影响.实验结果表明:装药结构影响煤层深孔聚能爆破增透效果,煤层深孔聚能爆破后,在水平方向爆破影响区内瓦斯抽采浓度平均增幅为52.78%;竖直方向上距离爆破孔相同距离的考察孔在爆破后,处于爆破孔上方的考察孔无炮烟逸出,处于下方的考察孔有炮烟逸出,证明偏心不耦合装药结构对爆破孔上方煤层影响小于对下方煤层影响,爆破孔上方爆破裂隙范围小于下方爆破裂隙范围.      

新型密封材料在水泵中的节能应用

利用新型密封材料代替传统密封填料，既达到可靠的密封又减少设备维护工作量，同时降低水泵的运行电流，节能效果显。     

热喷涂涂层封孔处理及其耐蚀性能研究

研制了一种主要针对钢铁企业镀锌生产线沉没辊和稳定辊热喷涂层的复合封孔剂,其具有良好的耐高温腐蚀性能和抗粘锌性能。采用刷涂方法,对热喷涂涂层进行封孔处理,并对封孔处理的涂层进行酸腐蚀、锌腐蚀和抗粘锌试验。研究结果表明,涂层中的孔隙基本已经被封孔剂所填充,降低了涂层的孔隙率。封孔涂层可以屏蔽或减缓外部腐蚀介质对涂层及基体的渗透作用,从而起到有效的防护作用。并且该复合封孔剂具有很好的抗粘锌性能。     

捣固焦炉配加拜城煤的优化方案及生产实践

随着八钢2500m3的大高炉相继投产对焦炭质量的要求也在不断提高,而焦化又面临着优质的煤资源紧缺的严峻形势。八钢拥有的煤矿以肥煤为主,致使配合煤偏肥,焦炭气孔较多,气孔壁薄、焦炭耐磨强度较差。针对此问题八钢焦化厂通过40kg小焦炉配加新疆拜城煤进行配煤炼焦实验分析,提出了新疆拜城煤在捣鼓焦炉中配量的合理性,优化配煤结构,提高焦炭质量。     

Properties of plasma-deposited composite metal-boron nitride coatings

Conclusions By altering the processing parameters of plasma spray-deposition of composite metal-boron nitride materials, it is possible to vary within wide ranges the physicomechanical properties of soft sealing deposits of these materials. The strength, porosity, hardness, and solid lubricant content of metal-boron nitride sealing coatings are determined primarily by the physicomechanical properties of the metal and the amount of boron nitride in the composite being deposited and also by the particle size analysis of the charge. The effect of jet parameters on the properties of coatings varies depending on the nature of the composite material, which is mainly due to differences in the energetic levels and degrees of spheroidization of charge particles.Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, No. 8(224), pp. 91–96, August, 1981.     

焦肥煤配比对顶装和捣固焦性能的影响

为了解顶装焦和捣固焦在性能指标上的差异,利用300 kg试验焦炉研究了不同焦肥煤配比对顶装焦和捣固焦性能的影响规律。研究发现,焦肥煤配比由30%提高到60%,捣固炼焦可以改善焦炭冷热强度,且改善作用逐渐减弱;焦炭镶嵌结构体积分数逐渐升高,而同性结构体积分数逐渐降低;焦炭平均孔径逐渐升高,气孔率逐渐降低。焦炭的反应后强度随镶嵌结构体积分数的增大呈现升高趋势,而反应性随各向同性总和ΣISO体积分数的升高而升高。相同配煤结构情况下,捣固焦平均孔径偏低,气孔壁厚度增加,气孔率低约20%。