摘要：为了解决特厚煤层小煤柱综放开采瓦斯涌出复杂、治理难度大的问题,以塔山煤矿 8204 综放工作面为研究对象,采用现场实测方法定量计算工作面瓦斯来源,通过数值模拟计算分析瓦斯分布特征及涌出规律,提出采用地面垂直井抽排技术治理工作面瓦斯,并确定最佳抽排时机.研究结果表明:小煤柱内部较为发育的裂隙为气体流动提供了通道,使得 8206 采空区与 8204 工作面之间存在气体对流现象,造成8206 采空区的瓦斯大量涌出,成为 8204 工作面瓦斯主要来源,其占比高达 62.0%;超前工作面20 m到滞后工作面120 m范围内,瓦斯抽采效果最佳;通过地面垂直井抽排瓦斯,工作面瓦斯浓度远小于临界报警值0.8%,有效降低了工作面瓦斯浓度.

摘要：为了研究深井工作面过断层回采诱发的矿震演化规律及防治冲击地压解危措施,分析了赵楼煤矿11301 工作面回采过程中断层区域的矿震能量和频次,从覆岩运动角度研究了矿震演化规律,对工作面进行CT反演分析后采取卸压措施,并利用已有的冲击危险预警模型及预警准则对卸压措施效果进行检验.结果表明:11301 工作面回采至靠近断层区域时,大能量事件及频次明显高于正常区域;工作面回采至靠近2 条断层期间顶板出现高能量矿震现象.CT反演结果显示出 11301 工作面的冲击危险区域分布情况,在冲击危险性区域采取两帮大直径钻孔、底板松动爆破和顶板强制断顶相结合的卸压措施,利用冲击危险预警模型的异常指数对卸压降能防冲效果进行评价,发现卸压措施的防冲效果显著.研究成果可为预防深井断层区域的冲击地压事故提供借鉴.

摘要：为提升光干涉式甲烷浓度测定器的测定精度与适用范围,解决煤矿井下低氧环境中测量结果不稳定、测定值偏差较大等问题,以传统光干涉式甲烷浓度测定模型为基础,结合影响测定精度的环境温度、气压因素,并融入井下含CH4 混合气体中O2、N2 的气体组分浓度的影响因子,将传统光干涉式甲烷浓度测定模型中除CH4 外的混合气体折射率由定值转换为以气体组分体积分数决定的变量,以此研究并构建了光干涉式甲烷浓度测定优化模型.设计了实验室标准气样测试对比实验,选取体积分数为18.00%、19.00%、20.00%3 种O2 及体积分数为 0.50%、1.00%、1.50%3 种CH4,共配制 9 组不同体积分数的含O2、CH4、CO2、N2 等4 种气体的混合气体,对优化模型进行对比测试及其准确性验证.实验结果表明:利用建立的优化模型计算的CH4 体积分数与实验室所配制的标准气样中CH4 体积分数一致,且不受O2 体积分数变化影响,最大误差不超过 0.03%,优化模型精度明显优于传统光干涉式甲烷浓度测定器.优化后的光干涉式甲烷浓度测定模型提升了测定精度,克服了传统光干涉式甲烷浓度测定器易受环境中O2 浓度变化而影响测定准确性的缺点,更加适用于煤矿井下大气成分多变环境中的CH4 浓度测定.

摘要：为解决煤矿瓦斯爆炸事故应急救援中生产技术人员工种适配问题,以"企业应急,社会救援"思想为指导,采用情景分析和贝叶斯网络相结合的方法,对瓦斯爆炸事故应急救援过程进行推演:分析煤矿事故应急救援现状特点,确定事故情景、孕灾环境、响应动作、响应目标、自身演变规律 5 类核心情景要素;引入贝叶斯网络确定情景要素间的关系,运用模糊理论处理优化,构建瓦斯爆炸事故情景推演模型;选取煤矿瓦斯爆炸事故案例,通过Netica软件进行后验概率和敏感性分析,确定关键应急响应动作,并与煤矿各工种任务进行匹配,得到煤矿瓦斯爆炸事故生产技术人员工种适配方案,并验证模型合理性.研究结果可为煤矿应急救援工种适配提供一定参考.

摘要：为满足大型复杂老矿区的综合治理与开发需求,提出采用多目标多层次协同建模方法,整合矿区地质、工程资料等多源信息,形成矿区信息数据库,构建地质模型、工程模型,动态集成协同模型并应用到抚顺煤田矿区.建模过程强调"管理—仿真—集成—开发"多目标导向、注重对地质模型、工程模型、模型应用的多层次表达,能根据实际所需,动态生成不同目标不同层次的模型并进行集成和有针对性的模型应用.研究结果表明:协同模型能精确反映矿区信息,为矿区综合治理与未来开发提供科学依据,建模方法为大型复杂老矿区治理和开发提供了有效的技术支撑和指导意义.

摘要：针对陈四楼煤矿21210 工作面存在的瓦斯治理效率低、效果不理想等技术难题,通过精细瓦斯地质分析,系统研究了工作面瓦斯赋存规律,明确了影响瓦斯分布的主控地质因素,并划分出 5 个瓦斯异常区.构建了"穿层钻孔+水力冲孔"联合"顺层钻孔超前治理+超前采动卸压区治理"区域防突措施、"定向高位长孔+普通高位短孔"上隅角瓦斯治理措施、"抽采/排放+煤层注水"工作面防突措施等多措施协同瓦斯治理技术.试验结果表明,采用井下瓦斯含量直接测定法实测 21210 工作面原始瓦斯含量为 3.07～11.79 m3/t,采用井下煤层瓦斯压力直接测定法(被动测压法)实测瓦斯压力为0～0.65 MPa,经抽采达标评判实测煤层残余瓦斯含量为 2.30～5.61 m3/t,残余瓦斯压力均为 0 MPa,抽采瓦斯量为362.9 万m3,预抽率为47%,可解吸瓦斯含量为3.50 m3/t,评判范围瓦斯抽采效果达标,实现了工作面瓦斯安全高效抽采.

摘要：对水平定向钻进孔底钻具振动的实时监测,对于保障作业安全和提高工作效率均具有重要意义.同时,传统的振动传感器在供电方面存在局限性,而具有自发电功能的振动传感器更加适宜实际工况.基于摩擦纳米发电机原理,提出一种新型自供电振动传感器,其可充分利用钻进过程中振动工况诱导发电,并同步实现振动频率的测量.试验结果表明:传感器可在温度0～105℃、相对湿度 0～90%内正常工作,测量振动频率为0～13 Hz,测量误差小于±3%,传感器的安装平面倾角不超过45°;传感器的发电性能显示其输出功率最大可达0.61 μW,在并联多个传感器并进行电量存储后使用,可为其他井下测量仪器供电.相关研究成果可为井下随钻测量及传感器研发人员提供一定的借鉴.

摘要：鄂尔多斯呼吉尔特矿区煤炭开采过程中主要受顶板侏罗系直罗组含水层(平均厚度为153 m)和白垩系志丹群含水层(平均厚度为 350 m)地下水威胁,2 个含水层之间为安定组相对隔水层(平均厚度约为94 m),三者共同构成了顶板巨厚复合承压含水层组.针对呼吉尔特矿区煤层开采顶板巨厚复合含水层涌水机理不明等问题,以石拉乌素煤矿为研究对象,通过分析工作面采空区涌水量与顶板巨厚复合含水层水位响应特征,结合导水裂隙带发育规律,提出"下部含水层侧向补给型""复合含水层综合补给型"及"上部含水层垂向补给主导型"3 种顶板涌水充水模式,进而揭示了典型工作面"阶梯递进式"涌水机理.采用数值模拟方法计算了工作面回采 5 个阶段井下涌水中顶板各含水层地下水的参与量,结果表明:第一阶段,工作面开采前期,矿井涌水量主要由直罗组含水层贡献,参与度约占87.3%;第二阶段,志丹群含水层涌水参与量增大,占比超过70.0%;第三阶段,志丹群含水层地下水补给量缓慢减少,直罗组含水层地下水参与度缓慢增大至34.0%;第四阶段,志丹群含水层地下水补给量突增,占整个工作面涌水量的75.0%;第五阶段,志丹群含水层地下水补给量缓慢减少,直罗组含水层地下水参与度缓慢增大至29.3%.数值模拟结果与实际观测结果基本一致,进一步验证了"阶梯递进式"涌水机理.

摘要：煤矿胶带转载点虽通过布设传感器和降尘设备初步实现了对粉尘的监测和控制,但当区域粉尘浓度异常时,异常原因的排查仍高度依赖人工经验,存在响应滞后问题.为实现对粉尘浓度异常原因的远程、快速、准确定位,提出了一种融合有序约束Apriori 算法与溯源树机制的粉尘浓度异常溯源算法.基于区域防尘设备的布设情况,利用有序约束Apriori 算法挖掘异常关联规则,生成带优先级的异常原因表;结合粉尘浓度动态阈值与瞬时阈值设定溯源触发条件,构建集成回溯标记与节点权重的多层级溯源树;当满足触发条件时,采用基于回溯标记与节点优先级的深度优先搜索算法快速定位异常原因.实验结果表明:在矿井胶带转载点场景下,该算法能有效识别粉尘浓度异常的高频诱因(如喷雾装置故障),溯源准确率为96.96%.

摘要：屯宝煤矿WII02040501 工作面内发育有多条断层并贯穿整个工作面,且单侧采空.针对工作面回采期间三角煤柱区微震及矿压显现异常问题,通过理论分析揭示开采扰动下三角煤柱区域应力异常机制,数值模拟研究断层影响下三角煤柱应力场和能量场变化规律.研究结果表明:断层型三角煤柱区域受工作面回采产生的超前支承压力、断层的支承压力和相邻采空区悬顶压力的相互叠加影响,致使断层型三角煤柱区域应力集中程度高;断层阻隔作用下三角煤柱区域的静载应力和积聚的弹性能随工作面与断层之间的距离缩小而增高,当工作面距断层150 m时三角煤柱区域静载应力和弹性能开始上升,距断层50 m时达到峰值.提出三角煤柱区域的顶板和煤体爆破释压卸能措施,并对卸压工程的效果进行了验证.

摘要：为明确煤层瓦斯吸附—解吸行为对注氮驱替效果的影响,开展煤对不同配比N2-CH4 混合气体的吸附—解吸实验,通过煤体应变、吸附—解吸速率与孔隙压力变化来分析其吸附—解吸效果.研究结果表明:在吸附阶段,气体在初期能快速进入煤层孔隙,CH4 会迅速占据吸附位置,随后吸附速率逐渐下降,增大N2 的体积分数可以促进气体的扩散和吸附,从而提高吸附速率,孔隙压力逐渐下降,煤体在该过程中会经历挤压和收缩,但其在持续注气后会因吸附作用而膨胀,应变值会随着N2 的体积分数增大而减小;在解吸阶段,气体受压力差作用,迅速释放,孔隙压力迅速降低,解吸速率先减小后趋于平稳,煤体先轴向膨胀后持续收缩,应变变化量与N2 的体积分数成反比.

摘要：针对煤矿宽大综采工作面无线电波透视技术面临透距不足的突出问题,深入研究了收发线圈姿态对透视能力的影响.基于磁偶极子理论和层状介质模型,推导了水平与垂直姿态下的磁场分量表达式;提出并实践了垂直线圈发射与改进型汉克尔积分自适应计算相结合的探测方法.结果表明:在双层介质近似煤层的条件下,采用垂直线圈发射方式时,电磁波在煤层中的传播距离更远,接收信号强度显著高于水平线圈方式.现场对比测试证实,该方法使电磁波接收信号强度有效提升了约 25%,信号更加稳定,抗干扰能力增强;层析成像结果成功圈定了工作面内的地质异常区(陷落柱),后期回采验证了探测效果.

摘要：针对深部开采条件下孤岛工作面冲击地压防治难题,以江西丰城曲江煤矿中央采区 003 深井孤岛工作面为研究对象,采用实验室试验、理论分析、数值模拟相结合的方法,对孤岛工作面煤岩冲击倾向性、孤岛工作面覆岩结构特点、回采期间的应力演化特征等进行系统研究.试验结果表明,003 孤岛工作面煤层和底板无冲击倾向,煤层顶板存在强冲击倾向;通过FLAC3D 数值模拟发现,随着工作面的推进,前方煤柱应力集中系数从 1.05 逐渐增至 1.24,尤其在回采"见方"期间应力集中系数相对较高.现场进行了顶板预裂爆破卸压,并通过钻屑法进行检验,该卸压方式有效弱化了静载水平,防冲调控效果良好.

摘要：密闭火区内部情况复杂,气体取样结果差异大,监测指标的优先级及可靠性有待研究.利用程序升温实验优选煤自燃预警指标、搭建分级预警模型,通过灰色关联方法计算所选指标与密闭区参数的相关度来验证指标的合理性,最后通过采集现场数据检验分级预警模型.结果表明:30、70、100、200℃是亭南煤的4 个特征温度,对比选择CO体积分数和C2H4、C2H2 初现温度作为预警指标;在此基础上验证了常用复合指标RC,O亦可作为预警指标;CO体积分数、RC,O 与O2 体积分数、密闭内外压差ΔH之间存在较强相关度,CO体积分数、RC,O 与O2 体积分数关联度最大,分别为 0.801 3、0.785 8,与ΔH关联度次之,分别为0.696 8、0.672 1.经过对典型密闭进行连续监测发现,第 2 日之后,RC,O 超过蓝色预警的最低阈值,且呈递增趋势,并发布"蓝色预警",所搭建的预警模型成功应用于煤自燃分级预警.

摘要：针对黑岱沟露天煤矿爆堆采装作业粉尘污染问题,研制了一种具有快速渗透效果的抑尘剂.通过正交试验和渗透性能测试优化配方,确定最佳组分的质量分数分别为:水性聚氨酯0.10%、黄原胶0.02%、聚乙二醇(PEG-1500)0.06%、快渗T 0.50%.将抑尘剂在现场应用,并分别进行了含水率测试、粉尘浓度监测和扫描电镜分析,结果表明:该抑尘剂具有良好的保湿性能和减尘效果,相同喷洒量下对比喷洒纯水,水分流失量减少26.7%,减尘量增加了 14.5%.扬尘量随着抑尘剂溶液喷洒量的增大而减小,结合成本分析,确定爆堆每10 m区域喷洒15 t抑尘剂溶液性价比最高.

摘要：冲击地压煤层爆破卸压产生的裂隙分布广泛,为探明裂隙倾角对具有冲击倾向煤体渐进失稳特征的影响,开展了不同裂隙倾角煤样的单轴压缩试验研究.试验结果表明:①随着裂隙倾角增大,煤样峰值强度、弹性模量呈增大趋势,峰值应变先增大后减小再增大,横向峰值应变先增大后减小.②随着裂隙倾角增大,煤样起裂和损伤特征应力呈阶梯形变化;起裂和损伤应力呈"三段式"递增,0°、15°、30°、45°时特征应力线性增大,45°、60°、75°时特征应力快速上升,75°、90°时特征应力缓慢上升.③提出了冲击能指数、屈服度、破坏时间步及峰前裂隙占比联合评价冲击倾向性的方法,发现45°裂隙煤样冲击倾向性最弱.④建立了裂隙煤样渐进失稳模型以剖析其失稳机理.当倾角小于 60°时,煤样失稳受预制裂隙影响显著,起裂位置位于裂隙尖端或中部且以拉剪切混合破坏为主;当倾角大于60°时,裂隙对失稳行为的影响较弱.

摘要：为了研究颗粒煤的破碎特性,以不同初始粒径的 4 个矿区煤样为研究对象开展落锤实验,探究初始粒径的变化对颗粒煤破碎后的粒径分布、新增表面积和破碎比功等参数的影响.结果表明,颗粒煤破碎后的折算直径随着初始粒径的增大而增大,其中红柳林煤矿粒径为 8～<10 mm颗粒煤和赵固煤矿粒径为 2～<4 mm颗粒煤折算直径分别为 0.015 0、0.006 2 mm.颗粒破损率随着初始粒径的增大而减小,破碎后粒径小于 0.075 mm的煤粉的体积分数分布服从Gauss分布规律.颗粒煤破碎后新增表面积随着初始粒径的增大而减小,其中粒径为 2～<4 mm的赵固煤矿颗粒煤和粒径为8～<10 mm的鱼卡一矿颗粒煤破碎后的新增表面积分别为 154 261.30、73 048.17 mm2.破碎比功随着粒径的增大而增大,其中粒径为2～<4 mm的赵固煤矿颗粒煤和粒径为 8～<10 mm的鱼卡一矿颗粒煤的破碎比功分别为280.04、591.39 J/m2.

摘要：煤矸石的堆积不仅对环境构成极大危害,还造成资源的极大浪费.添加生物质有助于改善煤矸石燃烧性能,掺混燃烧是处理煤矸石和生物质的一种有效方式.采用热重分析和傅里叶变换红外光谱联用的方法,开展煤矸石与生物质主要组分(木质素、纤维素和半纤维素)共热解实验,研究生物质主要组分对煤矸石热解过程的影响,以及煤矸石与生物质主要组分之间热解失重的交互作用和气体产物特性.结果表明:煤矸石中掺混木质素、纤维素、半纤维素都可以降低混合物初始分解温度和峰值温度,提高综合热解指数,促进煤矸石的热解;煤矸石和生物质主要组分之间在热失重方面的交互作用机制与热解温度和掺混比例有关;少量纤维素和半纤维素的掺混对煤矸石的气体产物有较大影响,木质素的加入改变了煤矸石热解释放CO2 的规律.综合生物质主要成分对煤矸石热解过程的影响及热解失重方面的相互作用,掺混的木质素质量分数应大于 50%,而掺混的纤维素和半纤维素质量分数宜控制在25%以内.

摘要：分析了我国煤炭行业尘肺病的现状及其产生原因;从煤矿防降尘用水水质保障成套技术及装备、采煤工作面综合防尘技术、掘进工作面综合防尘技术、锚喷工作面综合防尘成套技术及装备、个体防护技术、煤矿粉尘检测技术及装备等7个方面,综合介绍了目前我国煤矿粉尘防治技术的现状及应用效果,提出了解决综采和综掘工作面粉尘问题的有效措施.分析表明,采用综合防尘技术措施后,可以将我国部分综采、综掘工作面的呼吸性粉尘时间加权平均质量浓度降低到2016年版《煤矿安全规程》的限值以下.阐述了目前我国煤矿粉尘危害防治技术及装备存在的主要问题,指出了我国煤矿粉尘危害防治技术研究的发展方向.

摘要：根据气体在多孔介质中的扩散模式，结合煤结构的实际特点，分析了瓦斯气体在煤孔隙中的扩散机理，得出瓦斯在煤体中有以下几种扩散模式：菲克型扩散、诺森扩散、过渡扩散、表面扩散和晶体扩散，并分析了煤层中影响瓦斯扩散的因素和各种扩散模式的适用条件。