矿井煤层底板承压水防治措施与应用研究

某井田周围的水源丰富,导致煤矿开采过程中出现了严重的涌水问题,对煤矿生产安全构成了一定程度的威胁。在对井田特征及主要水体进行简要介绍的基础上,分析了井田附近的水文地质特征。基于钻孔实验研究了11100掘进工作面围岩的水文地质情况,基于实验结果对工作面不同区域进行分区。利用综合探测、疏水降压和注浆加固技术制定了煤层底板承压水防治措施方案。通过实践应用发现取得了很好的效果,疏放水量达到了2万m³,工作面底板的钻孔承压值由最大时的0.76 MPa降到0。     

煤矿“三软”煤层开采地表移动规律及机理研究

掌握岩层与地表移动移动规律是进行“三下”采煤研究、煤矿采动损害评价及建筑物保护的重要依据。“三软”煤层储量在我国煤矿开采中占据了相当大的比例,其采动地表移动规律有其自身特点。以梁北矿典型综采工作面为研究对象,通过建立地表移动观测站,进行现场实测,分析了“三软”煤层综放开采地表移动与变形规律。基于关键层理论,阐明了“三软”煤层综放开采覆岩破断机理,理论解释了工作面开采后地表下沉机理,为梁北煤矿“三软”煤层综放开采及类似地质条件矿区的地表破坏预计及控制提供参考。     

单刀头采煤机系统设计研究

由于国家对煤层资源的大量需求,需要不断加大对煤矿的开采力度。为了提高采煤机的工作效率和安全性,对特殊煤层地质条件下的采煤机进行了设计,提出了单刀头采煤机开采煤炭的设计思路。以采煤机单刀头开采过程为研究工况,分析了单刀头设计的合理化以及对开采煤炭产量的影响,并进行了仿真分析。通过工程实践得出,单刀头开采与原开采方式相比,在煤层开采成本方面更具有优势,研究为矿井机械装备升级提供了重要参考。     

基于三维地震资料的赵楼煤矿构造和煤层精细解译

三维地震技术作为煤矿生产中必不可少的工作手段,有效解决了煤层赋存地质问题,对巷道布设和煤矿安全生产具有重要意义。通过对赵楼煤矿八采区和十采区三维地震资料进行精细解译,识别了新生界与奥灰顶界面形态,主要褶皱、断裂和岩浆岩的展布形态以及异常体、异常区的分布及导致因素;阐述了主采3煤层的深度、厚度和起伏形态变化,否定和修正了部分断层的形态和位置;新发现断层35条,并进行了勘探前后地层和构造变化对比。     

定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯技术

为缓解突出煤层矿井采掘衔接紧张的矛盾、实现煤巷掘进前快速消突的目标,针对传统瓦斯抽采消突方法存在的施工周期长、成本高的问题,提出利用定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯,采用空气复合定向钻进技术解决突出煤层定向长钻孔钻进难题,并且研制选型了配套的空气复合定向钻进装备。在青龙煤矿试验情况表明：该技术装备成孔效果显著,攻克了钻孔施工过程中存在的钻孔轨迹精确控制、下斜孔高效排渣、空气螺杆钻具正常运转等技术难题,定向长钻孔抽采瓦斯流量大、浓度高,其中21608轨顺钻场已抽采200万m3瓦斯;21601运顺钻场瓦斯抽采达标,经区域效果检验合格后已安全掘进。研究为碎软突出煤层煤巷条带消突提供了新的思路。     

远程备用智能保护一体化中心动作逻辑时序建模

针对双重化智能站域保护在检修、故障退出、灾变恢复等多种场景下可靠性不充分的问题,提出远程备用智能保护一体化中心(Remote Duplicate Configuration Smart-Protection Center,RDCSPC)继电保护新架构,需研究RDCSPC的动作逻辑情况。根据其与双重化智能站域保护之间的配合关系,使用Hierarchical Petri net Simulator(Hi PS)软件分别建立RDCSPC在热备用、冷备用工作模式下的时序Petri网(PN)模型并对之进行动态仿真分析,同时,采用PN矩阵分析法对所建立的时序PN模型进行描述验证。模型验证结果表明:所建立的时序PN模型可以有效的描述RDCSPC的动作逻辑。     

液罐车流-固耦合分析及优化设计

在液罐车转向的过程中,罐体内液体的晃动会对液罐车产生侧向冲击力和侧倾力矩。以非满载液罐体为研究对象,采用流体体积法(Volume of fluid,VOF)对转向工况下的液体晃动进行数值分析,获得了侧向加速度和充液比对液晃的影响规律。建立液罐车侧向动力学模型,仿真结果表明,充液比为50%~70%时液罐车侧翻阈值较小。对罐体内部结构进行优化设计,设计一种倒V型防波板装置来降低液体对罐壁冲击。研究了9种倒V型防波板在不同充液比时的减晃效果,结果表明,安装三块夹角为150°的V型防波板防晃效果最好。搭建缩比液罐车侧倾台架,利用电动液压缸举升整个钢板平面和滑台以模拟罐车侧倾状态,同时滑台带动罐体向反方向平移,实现质心位置纠正,从而减小液体侧向晃动力与侧倾力矩,提高了液罐车的侧向稳定性。     

顺煤层随钻测量定向钻进技术在金泰煤矿的应用研究

针对金泰煤矿待掘区域普通钻孔瓦斯治理存在的钻孔深度浅、轨迹不可控和抽采效率低等问题,基于煤矿井下随钻测量定向钻进技术,集成了有线随钻测量技术、双动力复合钻进技术和缓升倾角探顶技术等关键技术,配套了定向钻机、液动螺杆马达、随钻测量装置、中心通缆钻杆和定向钻头等装备,提出了顺煤层随钻测量定向钻进技术。在金泰煤矿10605运输顺槽开展了现场试验,共施工9个顺煤层定向钻孔,最大进尺232 m/d,最大孔深552 m;单孔抽采瓦斯浓度最高可达96%,单孔抽采瓦斯纯量最大可达0.66 m³/min,分别为普通钻孔6倍和20倍;主管路瓦斯抽采浓度提高到50%以上,抽采纯量提高到4 m³/min以上。应用顺煤层随钻测量定向钻进技术显著提高了本煤层瓦斯抽采效果,达到了超前掩护巷道掘进的目的,可为矿井瓦斯治理提供一种新的技术途径。     

发耳煤矿近距离煤层自燃预测指标研究

为了提高发耳煤矿近距离煤层自燃预测的准确性,对发耳煤矿6个主采煤层的煤样进行程序升温实验,分别得到低温氧化阶段的临界温度、干裂温度和CO、C₂H₄等气体产生规律。通过分析煤样的耗氧速率、放热强度、气体比值与温度之间的对应关系,建立了发耳煤矿近距离煤层自燃预测及分级预警指标。结果表明:1煤层和3煤层的氧化性最强,7煤层的氧化性相对较弱。在低温氧化阶段,CO生成量随温度的升高显著增加,在110℃~120℃时开始产生C₂H₄,耗氧速率、CO产生率、CO₂产生率在70℃~80℃和130℃~140℃范围内出现2次明显的突变。通过对比、和气体比值进行分析,能消除实验条件的误差,提高近距离煤层自燃预测的准确性和灵敏度。     

中国区域经济和产业的空间布局演变特征分析

分析中国区域经济空间布局特征以及产业空间布局变化对整体经济的驱动关联作用,进而提出南北方、东西部区域协调、均衡发展的宏观政策建议。通过重心理论运用集合经验模态分解法（EEMD）和灰色关联度分析方法,以基于时间序列具有多尺度周期波动的视角,重点分析1952—2014年我国区域经济重心的变动特征及其与产业重心移动的关联性。研究发现,经济重心的变动是由准9 a、准20 a、准50 a的周期波动与趋势项复合而成的,在纬度向上主要以长周期要素（方差贡献率63.76%）和固有趋势决定,在经度向上主要以短周期要素（方差贡献率7598%）与固有趋势决定。产业重心移动和经济重心变动的关联性在纬度向上显示第一产业与经济的关联性逐渐减弱,第二产业和经济的关联性一直较强,第三产业与经济的关联性逐步增强;在经度向上,三次产业重心的移动均能影响经济重心的变动,且第三产业重心和经济重心的关联度逐渐增加。通过剥离周期性波动因素,显示经济重心的变动趋势是向南、向西移动,但由于受到自然条件与社会条件的制约,向南、向东移动受到的拉力较大。经济重心的实际移动和固有趋势存在差异,从而表现出区域经济空间布局的不均衡。均衡国民经济空间布局既需要政策、战略的调整,也需要遵循市场力量,发挥比较优势,优化区域产业结构。南北方的差异主要在于市场发展的程度与产业升级的速度,北方应遵循产业演替的规律,提高市场化程度,加快发展符合要素结构和比较优势的第三产业。东西部的差距主要在于区位优势与集聚效应,西部需要完善区域基础设施建设,提高对不同层次劳动力的社会保障服务质量,承接东部转移的符合区域比较优势的产业,实现东西部产业和要素的良性互动。