复杂地层梳状定向长钻孔在区域瓦斯治理中的应用

针对贵州毕节地区某煤矿瓦斯治理预抽时钻孔抽采距离短、成孔性差、孔内事故频发等难题,提出在某煤矿采用底板穿层梳状定向长钻孔的技术方法。通过优化钻孔布孔形式、布孔层位和分支孔施工工艺,保证钻孔主孔成孔深度和分支孔见遇煤层率。试验期间,施工钻孔主孔深度均大于600 m,分支孔见遇煤层率达到60%。钻孔成孔明显得到改善,单孔最大瓦斯抽采浓度达到85%,最大瓦斯抽采纯量达到2.5 m3/min,同时节省了施工成本,为毕节矿区瓦斯治理提供了新的方案。     

基于采空区流场的遗煤自燃危险区域判定及复合惰化技术研究

采空区遗煤自燃火灾是影响煤炭生产安全的主要灾害之一。基于Fluent数值模拟技术,构建采空区三维物理模型,模拟研究了采空区流场立体分布规律,并以O₂体积分数为判别指标划分了采空区遗煤自燃危险区域;通过分析采空区遗煤空间分布规律及不同惰性气体的惰化特性,提出了综放工作面采空区复合惰化技术,即高位压注CO₂和低位压注N₂,并与单一气体惰化技术进行了对比研究。结果表明:复合惰化技术相较于单一气体惰化技术有着更好的防灭火效果;在工程应用中,各监测点CO体积分数在短时间内均降低到2.4×10^-5以下,压注惰气期间防灭火效果良好。     

综放工作面垮落带高度测定方法研究

为解决高瓦斯矿井综放工作面垮落带高度难以精确测定,造成工作面两端头难维护、预抽钻孔终孔位置难以确定等问题,依据工作面采动后顶板岩层破断垮落、弯曲下沉对采空区煤层底板施加压力的情况,结合采空区上覆各岩层的厚度和密度,提出了垮落带发育高度的测定方法。以大平矿N1S2综放工作面为例,现场测试结果表明：利用该测定方法测得的垮落带高度为88.65 m,钻孔冲洗液法测得的垮落带高度为88.20 m,二者绝对误差仅为0.45 m。     

河北省关闭煤矿地质环境影响评价

在对河北省主要的关闭煤矿实地调查和遥感影像解译基础上,将关闭煤矿的地质环境影响评价指标体系划分为3个要素和11个指标,利用模糊综合评价方法建立了关闭煤矿的地质环境影响评价模型,采用改良指数标度的层次分析法确定各指标权重。评价结果显示,在118处较大规模的关闭煤矿中,36处煤矿地质环境影响程度为严重和较严重状态,82处为轻微和较轻状态。严重、较严重的煤矿主要分布在蔚县矿区、宣下矿区、邯郸矿区。地质环境问题主要影响因子为土地资源压占、含水层破坏、地面塌陷和地裂缝等。     

热管式矿井通风热能自平衡系统设计与应用

为解决冬季煤矿进风口温度过低不能满足矿井通风安全的问题,利用热管的高效传热性能和等温特性,提出了采用低温相变热管技术通过矿井回风加热矿井进风的系统设计。根据热平衡理论对矿井回风中的有效利用热量进行理论分析,得出系统可处理的最低环境温度。结果表明:在矿井回风温度为15℃,相对湿度为90%的条件下,当环境温度高于-17.5℃就能将矿井进风加热至2℃以上。与矿井回风源热泵相比,其120天的运行费用可节约93万元,具有较好的经济效益。可为井筒防冻及矿井回风余热利用系统设计提供参考。     

深部巷道支护方案优化设计及数值模拟研究

为了解决打通一矿W2710运输巷道埋深大、围岩强度低,巷道变形严重、支护成本高等问题,在优化巷道断面基础上提出了3种巷道支护方案,并采用数值模拟方法对各方案的可靠性进行对比分析获得优化支护方案,最后对优化方案的可靠性进行现场验证。现场试验表明,W2710巷道支护方案优化后,巷道顶、底板最大移近量为67.22 mm,与优化前相比,巷道顶、底板移近量减小51.33%;巷道两帮变形最大收敛量为59.32 mm,与优化前相比,巷道两帮变形收敛量减小50.11%;设计优化的支护方案能较好地控制巷道的变形,且支护成本显著降低。     

煤系气储层渗透率解析模型研究进展

渗透率是评价煤系气商业开采的重要参数之一,为了准确评价煤系气商业开采的可行性,基于天然裂缝性储层的几何模型,以及渗透率和孔隙率的立方关系、渗透率和有效应力之间的指数关系,调研分析了煤系气储层渗透率解析模型的研究现状。对影响煤系气储层渗透率的各个因素进行了分析,结果表明：气体在基质中的动力学扩散作用导致基质压力和裂隙压力不相等;面割理和端割理张开度的差异导致渗透率出现各向异性;储层为非连续介质,弹性模量随有效应力的变化而变化;有效应力系数和裂隙压缩系数对渗透率有明显的影响。基于分析结果,提出了弹性模量、有效应力系数及裂隙压缩系数的测试方法。     

煤矿安全监控系统技术现状及智能化发展趋势

智能化矿山的建设对监测监控系统的功能性、稳定性要求日益提高,把握未来技术发展的核心需求具有重要意义。通过分析“十三五”期间煤矿安全监控系统升级改造在传感层、传输层和应用层取得的具体技术成果,基于最新的《煤矿安全监控系统通用技术要求》,探讨了监控系统下一步智能化发展方向：传感器智能化、全覆盖,支持多网、多系统融合,系统增加自诊断、自评估功能,加强数据应用分析等。提出通过对新型传感技术、传感器智能化、分布式供电及共缆透传技术、一体化采集平台、监测数据深度挖掘与分析利用、生产协同管控等技术研究,引领煤矿安全监测监控系统的智能化技术。     

外加水分对煤层瓦斯压力测定的影响分析

针对钻孔及煤岩层水对瓦斯压力测定的影响问题,从宏观影响和微观效应两方面分析了水对直接法测定煤层瓦斯压力的影响。宏观影响主要是由水的重力产生的,可以通过测试后计量钻孔中水分进行修正;微观效应通过实验室开展水对煤中瓦斯的置换实验进行分析。实验表明:水能够置换煤微孔隙中的瓦斯,使吸附态的瓦斯变为游离态瓦斯;在未饱和状态下,煤中含水率在2%～10%时,瓦斯的置换量随含水率的增大而增大,最终平衡的瓦斯压力也变大;从置换速率来看,初期置换速率迅速增加到最大,达到顶峰后进入衰减阶段,衰减趋势比较符合指数衰减规律;从卸压后的瓦斯解吸规律来看,煤样瓦斯解吸量随煤层含水率的增大而减小。考虑到现场测试时测压气室的体积、水对煤的润湿范围、煤的含水率等不确定影响因素,现场尚不能进行水对瓦斯压力影响的定量研究。     

含钠磷酸盐对煤自燃抑制性能研究

为了探究含钠磷酸盐阻化剂对煤自燃氧化反应的抑制作用,以气煤作为实验煤样,选取磷酸二氢钠NaH₂PO₄和磷酸钠Na₃PO₄ 2种含钠磷酸盐化合物制备阻化剂。采用同步热分析实验和程序升温氧化实验分析含钠磷酸盐对煤自燃过程中热失重、热释放,以及气相特性的影响。结果表明:当煤自燃达到热解温度后,Na₃PO₄不再具有阻化作用;NaH₂PO₄可显著提高煤自燃的临界温度、干裂温度、着火温度等,此外,NaH₂PO₄有效提高了煤自燃初始放热温度和最大释热温度,且降低了煤自燃最大释热功率和放热量;NaH₂PO₄能够提高煤自燃过程中CO、CO₂及各烃类气体的初始生成温度,削弱其释放强度,其阻化率可达65.4%;相比于Na₃PO₄阻化剂,NaH₂PO₄阻化剂具有更好的阻化效果,且在煤自燃氧化全过程中均发挥了抑制作用。