倾斜分叉煤层连续推进瓦斯运移规律研究

随着我国煤炭开采的重心向西部转移,浅埋深地质条件简单的煤炭资源已经开采殆尽,煤炭资源的开采由易采的近水平煤层转向赋存条件恶劣的倾斜厚煤层,有的倾斜厚煤层存在夹矸分叉现象,针对分叉煤层的连续推进难题,设计了分叉煤层综放转极近距离分煤层综采工艺;利用COMSOL建立了多物理场模型,分析了不同开采阶段瓦斯压力、瓦斯放散速度以及煤岩体受开采扰动的范围,研究了分叉煤层连续推进过程中不同开采阶段瓦斯运移规律;监测了分叉煤层连续推进过程中上煤层采空区对下煤层采掘工作面瓦斯浓度变化,有效验证了分叉煤层连续推进的安全高效性。     

煤矸石基地质聚合物的制备及微观结构

采用正交试验分析了球磨时间、碱溶液模数、固含量以及液固质量比(简称液固比)对煤矸石基地质聚合物单轴抗压强度和弹性模量的影响,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和核磁共振(NMR)对煤矸石基地质聚合物进行了表征,探讨了不同力学性能煤矸石基地质聚合物的微观结构差异.结果表明:煤矸石基地质聚合物的抗压强度和弹性模量随碱溶液模数和液固比增加而减小,随固含量增加先增大后减小,其中固含量影响最显著,液固比和模数影响较显著,球磨时间影响最小.SEM结果显示抗压强度高的地质聚合物微观表面结构致密,观察不到明显的煤矸石颗粒轮廓,说明地质聚合反应较充分.XRD结果显示地质聚合物中晶相结构单一,主要为石英结构.地质聚合物抗压强度越大,波数1 200～950 cm^-1范围内的Si(Al)-O结构越多.化学位移56.36×10^-6～57.51×10^-6范围的AlQ₄(4Si)型²⁷Al NMR窄谱峰和化学位移-93.18×10^-6～-88.66...     

深部充填沿空留巷巷旁支护体变形特征研究

以唐口煤矿埋深为1 152 m的9303充填工作面沿空留巷为研究背景,采用理论分析与数值模拟的方法研究不同埋深、工作面充实率、巷旁充填体宽度和强度条件下沿空留巷围岩应力演化与移动破坏特征。研究表明:随着工作面充实率从50%增加到90%,留巷煤帮侧的偏应力从16.7MPa下降到10.7 MPa,巷旁充填体侧的偏应力从0.4 MPa增加到5.9 MPa,留巷周围塑性区发育范围明显减小;随着巷旁充填体宽度从2 m增加到6 m,煤帮侧偏应力逐渐减小并外移,巷旁充填体上方最大主偏应力由2.1 MPa增加到6.4 MPa,宽度在3 m及以下的巷旁充填体失稳;随着巷旁充填体强度的提高,上方直接顶的偏应力和下沉量小幅下降,巷旁充填体对沿空留巷的"应力隔离"效果更加明显。提出唐口煤矿9303工作面沿空留巷方案,巷旁充填体宽度为4.1 m,强度大于4 MPa,监测结果表明沿空留巷断面为原断面的87%,应用效果良好。     

充填与垮落协同开采覆岩层间滑移破坏规律研究

充填与垮落协同开采技术发挥了综采“高产高效”与充采“绿色环保”的双重技术优势,目前对协同开采覆岩移动变形的研究已取得了一定的成果,但忽略了岩层层间的滑移效应对覆岩移动的影响。基于充填与垮落协同开采技术原理与工艺,根据协同开采覆岩结构特征,建立协同开采覆岩复合岩梁滑移力学模型,解出双层复合岩梁挠度、滑移、剪力和弯矩的理论解,分析复合弹性地基系数k对四者的影响规律,并通过物理相似模拟试验得出不同充实率条件下覆岩层间滑移规律;研究认为,采用充填与垮落协同开采方法时,受到同一工作面中同时布置充填段和垮落段的影响,双层复合岩梁四者理论解较垮落法的单一开采均发生突变,四者统计数值随复合弹性地基系数k的变化规律具有一致性,均可划分为快速降低区、缓慢降低区和平稳区,并计算得出滑移效应影响下的充填段临界充实率为93.75%;将理论计算与物理模拟结果进行对比分析,知充填段与垮落段覆岩均向协同工作面中央位置移动,验证了滑移模型的合理性。     

废旧涤纶织物制备水性聚氨酯及其阻燃改性研究

进行了废旧涤纶织物的乙二醇醇解,探究最优醇解条件后,以醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、含磷阻燃剂四羟甲基硫酸磷(THPS)等为原料,制备了阻燃性能及服用力学性能俱佳的阻燃改性水性聚氨酯及阻燃改性涤纶织物。结果表明,在涤纶与乙二醇质量比为1∶4,反应温度为196℃,反应时间为5 h时,涤纶织物的醇解率最高且成本最低;在再生水性聚氨酯的R=1.4,n(—NCO)/n(—OH)=4,DMPA%=5%,TMP%=3%,中和度100%,阻燃剂THPS与聚氨酯乳液的体积比为1∶2时,得到的阻燃改性聚氨酯乳液外观均匀且贮存稳定。涤纶织物经乳液浸渍、烘干后,可获得优良的服用性能及阻燃功能,平均经向断裂强力可达60 N/5 cm,极限氧指数可达29.7%,垂直燃烧损毁长度可低至11.75 cm,可到达UL94-V0级。     

大倾角分叉煤层下分层回采巷道合理布置方式研究

工作面回采巷道的布置方式对巷道矿压现象、变形特性及稳定性影响显著,尤其是在受分叉煤层上分层开采的影响下,下分层工作面回采巷道布置方式变为亟需解决的技术难题。采用数值模拟的方法研究了分叉煤层下分层回采巷道的合理布置方式,分析了5种回采巷道布置的应力分布、围岩变形特征。研究表明:上分层采动引起的煤岩体应力重新分布呈现非均匀分布,上部巷道所受应力集中程度明显大于下部巷道;随着下分层回采巷道由外向内布置,巷道受应力集中影响与变形破坏程度先增大后减小,由外错8m到内错8m,巷道应力集中系数减小82.3%,顶、底板移近量减小90.4%,塑性区发育高度减小74.7%,合理的下分层回采巷道应布置于内错8m与内错16m之间。现场实测证实,回采巷道布置于内错11m时,巷道顶、底板移近量144mm,两帮移近量249mm,可满足工作面安全生产的要求。     

长壁逐巷胶结充填巷道复合承载体支护研究

长壁逐巷胶结充填开采过程中充填巷道的支护效率极大地影响了掘巷速度,为了简化回采过程中充填巷道两侧处于煤体-煤体、充填体-煤体、充填体-充填体围岩动态组合时的支护,通过数值模拟得出单个开采循环内煤体和充填体的应力演化规律,针对充填巷道周围煤与充填体的不同复合承载特点,设计了3种支护方案,并分析了支护效果。结果表明,单个开采循环内的不同阶段煤体都为复合承载体系中的主要承载部分,其垂直应力最大可达34.4 MPa,应力集中系数为2.33;充填体垂直应力变化范围约为0.5~2.13 MPa,变化幅度小;在掘进过程中减少对充填体侧的支护时,处于3种状态的充填巷道断面收缩率分别为2.84%、4.38%、13.33%,即单个开采循环中存在煤体-充填体复合承载时减少支护对巷道变形影响较小。     

长壁逐巷胶结充填工作面关键参数设计

针对河南某矿老城区下压煤回采困难等问题,提出了应用长壁逐巷胶结充填采煤法回采老城区下煤炭资源.分析了充填工作面处于前、中、后3个充填时期的煤层-充填体相互作用状态,提出了胶结充填采煤工艺的3个关键参数;采用理论分析和数值模拟方法研究了充填工作面的应力分布及围岩变形特征;在数值模拟的基础上,建立了煤层-充填体控顶力学模型...