Properties and carbonization behavior of asphalt modified with the THF-soluble fraction of a coal liquefaction residue

This study focuses on the effects of the tetrahydrofuran-soluble fraction of direct coal liquefaction residue as a modifier to modify asphalt with formaldehyde. The properties and carbonization behavior of matrix asphalt and the modified asphalts were studied. The results indicate that the ductility properties of modified asphalts have been effectively improved. The morphology of modified asphalts without the addition of formaldehyde is a set of uniform distribution point, and it is converted from linear distribution to clustered distribution observed in fluorescence microscope images with the increase of the adding amount of formaldehyde.     

特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱宽度及控制技术研究

为了提高特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱及巷道围岩稳定性,以唐家会煤矿61102特厚煤层孤岛综放工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的研究方法,对特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱合理尺寸及巷道支护方式进行了研究,结果表明：采用应力极限平衡理论和内应力场分布规律,以及有限元法对比不同煤柱宽度的塑性区及应力分布特征,确定出孤岛综放工作面沿空护巷煤柱宽度为21 m;采用锚网索+钢筋梯子梁+钢带的联合支护方式,可以有效减小沿空巷道围岩移近量,显著提高沿空巷道围岩的整体稳定性。研究结果可为类似地质生产条件下的矿井提供参考依据。     

风门对矿井火灾烟气流动特性影响的数值模拟研究

为了明确煤矿钻孔煤粉着火影响因素,以及各个因素在火灾防治中的重要性,结合山西保利平山煤矿2次钻孔着火事故,采用层次分析法对钻孔煤粉着火影响因素进行定性定量分析,确定各个影响因素在钻孔着火防治中所占权重。结果表明：施工人员应急处理、施工人员规范作业、监控监测、钻孔施工工艺等是防止钻孔着火的关键因素。同时,根据分析结果中的优先考虑因素,提出一系列防止钻孔煤粉着火的技术建议与治理技术措施,可为煤矿钻孔煤粉着火防治提供科学的理论依据,以进一步促进煤矿安全生产。

     

巨野矿区煤自燃特性及动力学研究

为有效防止煤炭自燃,以5种不同类型的表面活性剂为基础,2种高分子聚合物为改性添加剂,研制出发泡倍数高、稳定性强、润湿性好的凝胶泡沫,并进行发泡性能和高温阻燃特性测试。研究结果表明：在发泡性能方面,当表面活性剂A与B的质量比为1∶2、总质量浓度为6 g/L,聚合物X的质量浓度为3 g/L时,制备的凝胶泡沫性能最佳;在高温阻燃方面,与原始煤样比较,经凝胶泡沫处理后的煤样点燃时间由27 s延长至334 s,热释放速率峰值从68.08 kW/m²降低至38.46 kW/m²,1 200 s内的总热释放量由41.98 MJ/m²降低至37.12 MJ/m²,阻燃效果显著。

     

超长综采工作面撤架期间煤自燃预测及防控技术研究

大兴煤矿北一202工作面采用超长开切眼布置,存在采空区空间大、开采易自燃煤层、工作面全程俯采且顶板存在复合煤岩层采空区遗煤量大等因素,导致工作面防灭火工作难度大幅提高。通过在工作面进、回风巷道,以及上、下隅角向工作面70 m处架后采空区预埋4个束管测点,对北一202超长俯采工作面采空区自燃“三带”分布范围进行多点位观测,得出超长俯采工作面采空区最大氧化带宽度为37.7 m,位于上隅角向工作面70 m架后采空区。根据北一202工作面实际参数,建立三维几何模型,通过Fluent数值模拟分析,揭示了超长俯采工作面采空区流场及O₂体积分数变化规律,并将采空区自燃“三带”分布范围模拟结果与实测结果进行对比,发现两者基本一致,证明了采用数值模拟方法分析研究超长俯采工作面采空区流场、O₂体积分数分布规律的有效性和科学性。

     

软煤钻杆研究进展及发展趋势

系统总结了软煤钻孔失稳机理及规律,提出钻孔失稳主要受煤体基本力学性质、孔周应力环境、孔隙压力及钻进方式等因素的影响,指出增大围岩力学强度,减小塑性区范围与钻孔径向位移是提高钻孔稳定性及成孔率的关键。分析了现有钻孔失稳控制技术的适用条件及优缺点,认为研发随钻护孔防喷与可视化修复一体化技术是瓦斯抽采钻孔失稳防治的发展方向。系统梳理了传统注浆加固材料的研究现状,认为研制并使用兼具固孔抑喷与释放瓦斯潜能的纳米浆泡材料,能延长钻孔服务周期,提高瓦斯抽采效率,应用前景可观。

     

煤和瓦斯突出机理的流变假说

基于煤与瓦斯突出能量理论,建立了突出煤体三维结构应力模型,并利用弹塑性力学相关知识和数学求解方法推导了突出煤体的瓦斯弹性势能和瓦斯内能方程,为钻孔造穴诱突技术应用提供理论依据和实现路径。现场试验了钻孔水力造穴诱突、爆破诱突2种诱突技术措施,结果表明,钻孔造穴诱突过程的能量耗散机制符合推导的瓦斯能量方程和结构应力模型。针对试验矿井实际条件,2种诱突技术措施应用时存在一个阈值,当试验矿井煤层瓦斯含量大于9 m³/t时宜采用水力造穴诱突技术,反之宜采用爆破诱突技术。实践表明,2种诱突技术措施均能使试验矿井瓦斯治理效果显著提高。

     

新型煤矿救援机器人研发与试验

煤矿井下是典型的低照度场景,为了解决一般摄像头在此环境下因特征提取不足导致跟踪失败的问题,提出了一种融合图像增强算法与多通道背景感知相关滤波器的低照度单目标跟踪器。采用增广拉格朗日方法来求解图像增强与目标跟踪的优化问题;提出采用目标区域光照均值判定方法来解决局部环境光源对目标亮度判别干扰的问题;设定亮度判据,实现单帧图像亮度判别与增强,保证了跟踪器在光照变化时提取目标特征的完好性。仿真实验验证了在暗光条件下,该跟踪器的跟踪准确度与重合度远高于一般的主流跟踪器。现场试验结果表明,该跟踪器实时帧率可达40 Hz,平均跟踪重叠精度为81.6%,有效地解决了机器人采用普通摄像头在煤矿低照度环境下的目标跟踪问题。

     

煤矿巷道锚杆支护应用实例分析

在传统顶板点式监测的基础上,应用BOTDR对采煤工作面回采巷道煤巷顶板沉降位移进行分布式监测。首先通过对BOTDR监测原理和煤巷顶板变形状态的理论分析,提出应用锚杆(索)在煤巷顶板进行光纤定点布设,并根据BOTDR测量的相邻定点间光纤轴向应变和变形量,推导出光纤应变量化煤巷顶板沉降位移的数学表达式;然后进行煤巷顶板沉降的光纤定点拉伸和区段拉伸室内模拟试验,试验中光纤应变表征的位移与光纤拉伸距离的误差分别为0.690%和1.545%,拉伸距离和应变表征光纤位移基本一致;最后进行了采煤工作面回采过程中进风巷煤巷顶板的BOTDR现场监测试验,试验期间,光纤应变表征出最大沉降位移平均值为64.09 mm和135.63 mm的2个顶板沉降区域。与井下十字观测法测量值相比,顶板沉降变形范围的最大误差为5.60%,顶板沉降位移的最大误差为4.96%,顶板垂直位移的绝对误差值小于4 mm,证明了BOTDR定量表征顶板的沉降变形范围和沉降位移的可行性。

     

绿色发展理念下的煤矿环保法律法规及其完善

为了在绿色发展的科学理念下完善我国煤矿环保立法,采用法规检索与文本分析研究法,集中梳理了与煤矿环保相关的法律法规,结果发现存在理念滞后、法多难治、忽视特殊性等不足之处。建议树立“绿色”的立法理念、制定专门的煤矿环保法及加强相应的地方立法。