深部低煤阶煤层高值化学品与天然气共采技术构想

温和氧化解聚作用下,低阶煤(褐煤、长焰煤)可高效生成高值化学品,同时煤体多尺度流动能力显著改善。针对我国低阶煤资源丰富与煤层中赋存巨量天然气的地质背景,结合低阶煤化学性质特点,提出了基于原位氧化改性的深部低煤阶煤层高值化学品与天然气共采技术构想,从氧化解聚制备羧基化学品方法、氧化改性提高煤层气采收率机理、共采技术模式、地质及工程有利条件等4方面论证了该技术可行性。调研总结发现：低阶煤具有丰富的含氧官能团(如羧基—COOH和酚羟基—OH)和侧链,为氧化解聚制备高值化学品(如羧酸)提供了关键前体结构;过氧化氢、次氯酸钠等氧化剂,在低温(<100℃)、常压条件下,温和氧化解聚低阶煤可高效、低成本制备羧基化学品,实现低阶煤非能源化高值利用;氧化解聚反应对低阶煤具有明显的氧化改性作用,主要表现为煤表面对甲烷的吸附能力减弱、水的疏水性增强、形成溶蚀孔与微裂缝,并可原位生成CO₂,从而增加了煤层气解吸-渗流能力。围绕深部低煤阶煤层气井高效增产改造需求与枯竭煤层气井二次利用,设计了单井压裂-溶浸开采(采气为主)与群井压裂-溶浸开采(采高值化学品为主)2种技术模式。前者通过注...     

新疆戈壁煤矿露天开采对生态环境扰动定量分析

新疆戈壁矿区生态环境脆弱,极容易受到自然和人为因素的影响,其生态环境也逐渐被广泛关注。选取新疆五彩湾露天矿区为研究对象,利用1990—2020年Landsat影像,在遥感生态指数I_RSE基础上,引入煤尘指数、盐度指标、土地退化指数构建干旱煤矿生态指数(I_ACME),并运用M-K检验与Sen趋势分析法揭示研究区I_ACME时空演变特征与规律,评价干旱矿区的生态环境质量状况,同时利用多元回归、神经网络、随机森林和支持向量机方法分别建立五彩湾矿区气候因素与I_ACME的关系模型,预测得到基于气候条件下的I′_ACME,结合残差分析与双重差模型定量评估采矿活动的影响。结果表明：(1)近30 a来研究区I_ACME均值为0.28,总体上I_ACME呈下降趋势,由1990年的0.30下降到2020年的0.22。变化幅度方面,退化区面积占比为62.63%,远高于改善区28.3%,由于采矿活动的影响,显著退化面积占比增加12.96%,主要集中在以矿井为中心向外...     

基于能量匹配的充填体强度设计及料浆配比优化

由于各矿山地质条件不同、开采方法及结构参数不同,且影响充填体强度因素多而复杂,给安全经济合理的充填体强度确定带来困难。本研究根据前期胶砂强度试验、管输特性试验的结果,基于充填体与围岩相互作用关系,采用能量耗散理论,分别确定一步采和二步采充填体合理强度;在此基础上,结合料浆管输特性,采用多目标模糊综合评判理论对充填料浆配比进行优化,在满足充填体强度和料浆流动性基础上进一步降低充填成本。研究表明:一步采和二步采充填合理强度分别为2.50 MPa和1.0 MPa,固化时间均为28 d;充填料浆优化配比均为胶砂比1∶5和料浆浓度64%。试验验证表明所得优化配比具有较高可靠性,可为工业充填提供依据。     

大空区充填体结构稳定分析与强度设计

结合某铁矿大空区胶结充填处理实际,分析了大空区的充填特点,提出了大空区胶结充填体的薄饼结构概念。运用结构力学方法分析了薄饼充填结构充填体的稳定性;考虑层间弱面结构作用,运用FLAC^3D数值分析软件分析了薄饼充填结构假顶首层充填高度对假顶稳定性的影响,得到结论:由于薄饼充填结构的层间弱面作用,用较高强度的充填料充填大空区既无必要,也不科学,可以固化稳定充填料浆为目的,采用较低的强度充填。     

奥尔托喀讷什锰矿粗骨料胶结充填体试验研究及配比优化

充填体材料的强度及充填体料浆的浓度、流动性和阻力坡降等是矿山充填体系统设计的关键指标,事关矿山的充填质量及矿山生产安全。为了保证矿山安全生产和降低矿山充填成本,针对奥尔托喀讷什锰矿矿山现状,选取了风化较少的青黑色废石和风化较多的土黄色废石,分别开展了材料基本物化性质试验、充填料胶结强度配比优化试验研究、充填料浆流变参数及输送性能研究等一系列试验。研究了不同粗骨料、水灰比、养护时间及料浆浓度对粗骨料胶结充填体单轴抗压强度、塌落度及充填体料浆流动性的影响,并进一步对粗骨料胶结充填体物料配比进行了优化。实验结果表明:当粗料为全粒径≤10 mm混合废石、灰砂比为1∶4时,充填体试块强度最大,料浆不易堵管或大量堆积于管道中;料浆浓度保持在82%～80%时,充填料浆的和易性和流动性较好;充填体料浆流速随浓度的下降快速上升,静料柱高也显著下降。     

硬岩矿床组合型井筒保安矿柱圈定与压覆资源回采技术

为合理留设硬岩矿床充填开采时的井筒保安矿柱尺寸,考虑硬质围岩的岩体质量等级和自身抗变形、抗破坏能力,在常规岩层移动角圈定方法的基础上提出了组合型井筒保安矿柱留设方案。以山东某铁矿东主井压覆资源开采为研究背景,通过现场调查与岩石力学试验开展了工程地质分区与岩体质量等级评价,根据分级结果将-250 m水平以上的Ⅱ～Ⅳ级围岩按岩层移动角圈定台体状井筒保安矿柱,-250 m水平以下Ⅱ级硬质围岩按极限距离80 m圈定圆柱形保安矿柱,同时设计了两种井筒压覆资源开采方案,即浅孔留矿法嗣后充填开采与上向水平分层充填开采。研究表明:上向水平分层充填开采对应的井筒内壁变形量为浅孔留矿法嗣后充填开采的80%,但两种开采方案引起的井筒变形均未超过安全标准。所提出的上向水平分层充填开采方案与组合型井筒保安矿柱留设法在该矿山得到了成功应用,回收矿量约400万t,可为其他类似矿山的井筒压覆资源开采提供借鉴。     

反井钻机与地下工程开发

反井外事机技术是钻井技术、机械破碉和其它相关科学技术在地下工程建设中的综合应用,它解决了长期困扰水煤炭、冶金等地下工程建设中竖井和斜井导井开挖的难题,比传统的吊地速度快,效率高、安全可靠。本文ＬＭ反井钻机特点,并简单介绍了反井外事机在十三陵抽水蓄能电站和大朝山电站工程中的应用,。认为反井外事机是先进的竖井斜井导井施工设备,对另快地下工程建设有重要意义。     

矿用充填料搅拌机研究进展

介绍了矿山所使用充填搅拌机的特性和开发新型充填搅拌机的必要性,总结了近期国内外对矿用充填搅拌机研究开发的现状,并对新型矿用充填搅拌设备研制发展趋势作了展望。     

新阳煤矿高浓度胶结充填站设计

针对新阳煤矿村庄下压煤情况,简要介绍了煤矿高浓度胶结充填技术,详细对煤矿高浓度胶结充填充填站设计进行了探讨,讨论了煤矿充填站的系统组成、充填站建站原则和主要设计步骤,并结合系统设计充填能力对其充填站所用设备进行了选型,提出充填站分别建在东风井和二号井附近两个方案,经分析认为充填站建设在东风井附近料浆输送距离较短、技术难度相对较低、经济效益更好。     

膨胀充填材料接顶试验研究

利用静态膨胀剂替代部分胶凝材料充入采空区,一定时间内,膨胀充填材料体积发生膨胀,充满整个空区并对周边岩体产生一定的预应力。离析分层实验结果证明：在充填率达到85%时,灰砂比1∶1和1∶3、浓度75%的料浆,分别在8h 和48h 后完全接顶,最终对顶板的压力分别为0.66 MPa和0.20 MPa。