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主办单位：煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
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2020封面文章（《矿业安全与环保》）

来源：矿业安全与环保

《矿业安全与环保》创刊于1972年，双月刊，刊登矿业行业的安全、物探、环保等相关研究论文。封面文章涵盖了煤层受冲击后的影响状态、煤层开采采空区火区的探测与防治技术、煤层资源开发条件、巷道稳定性控制技术等领域的最新成果。

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  • 水力压裂条件下煤层流固耦合模型的建立及数值模拟研究

    作者(Author)： 赵向东, 唐建平

    摘要：为了客观评价煤层水力压裂效果，优化抽采钻孔布置方式，基于统计损伤力学原理修正了水力压裂后煤体有效应力值，建立了能够描述煤层在水力压裂过程中的流固耦合模型。以寺河矿3309工作面煤层的相关物性参数为基础，对建立的二维流固耦合模型进行相关数值模拟。研究结果表明：在同等条件下，随着水力压裂时间的延长，水力压裂影响范围逐渐扩大，煤层渗透率亦呈现同等变化；随着压裂时间的增加，煤层孔隙率逐渐增大，最后会接近一个定值，在此条件下，增大注水压力对煤层增透效果影响不大；与原始煤层相比，水力压裂后的煤层瓦斯抽采有效半径大幅度增大，增透效果较好。研究结果可为现场水力压裂技术应用提供理论支撑。
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    矿业安全与环保
    2020年第05期
    209
    138
  • 长期浸水风干煤瓦斯吸附解吸规律研究

    作者(Author)： 宋亚伟, 杨胜强, 杨锴

    摘要：为了探究长期浸水风干煤对瓦斯的吸附解吸规律，选取未浸水的原煤和浸水15 d、1个月、3个月、5个月的风干煤样，通过瓦斯吸附和解吸实验、液氮吸附实验，研究了不同浸水时间条件下风干煤的瓦斯吸附和解吸变化规律，以及孔隙结构分布特征。研究结果表明：随着浸水时间的增加，煤样累计瓦斯吸附量先减小后增大，对瓦斯的最大吸附量先减小后增大，而Langmuir压力先增大后逐渐减小；15 d浸水风干煤样的瓦斯初期解吸率大于其他长期浸水风干煤样的解吸率，而从1个月到5个月浸水风干煤样的解吸率逐渐降低；随着浸水时间的增加，煤样的BET平均孔径和BJH累计孔容逐渐增大，BET比表面积先减小后逐渐增大，同时与吸附量相关的微孔占比和微孔比表面积呈现先减小后增大的趋势。
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    矿业安全与环保
    2020年第05期
    679
    156
  • 流量引起的注入压力变化对水力压裂效果的影响研究

    作者(Author)： 刘乐, 胡千庭, 李全贵, 姜志忠, 武晓斌, 宋明洋

    摘要：为探究不同流量条件下水力压裂试件的破裂压力和裂隙扩展面积变化规律，利用真三轴水力压裂系统开展不同流量的水力压裂物理模拟实验。实验结果表明：通过压裂液流量控制注入压力变化量，流量与注入压力变化量、破裂压力呈正相关关系；泵压力曲线都经历了储液─上升─下降─稳定4个阶段，流量越大则储液时间越短、压裂曲线上升和下降的周期越短、稳定压力越高；裂隙扩展面积随流量的增加而增加，在流量为60 mL/min时裂隙扩展面积最大，压裂效果最佳，但当流量超过 60 mL/min时容易产生形态单一、扩展面积小的裂隙网络，水力压裂效果会明显降低。研究结果可为水力压裂技术工艺参数的设计提供参考
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    矿业安全与环保
    2020年第04期
    623
    272
  • 气—水两相流耦合模型及瓦斯抽采模拟研究

    作者(Author)： 于波, 毕慧杰, 邓志刚, 张坤, 苏振国, 马斌文

    摘要：针对目前进行瓦斯抽采模拟时大多忽略煤层含水的问题，建立了考虑气—水两相流的瓦斯抽采流固耦合模型。在瓦斯单相作用的基础上，考虑煤层水渗流及孔隙水压力所产生的影响，推导出相应的应力场方程和渗流场方程，并建立渗透率动态演化模型作为耦合模型，据此分析瓦斯—水运移规律。研究结果表明：考虑气—水两相流，产气速率具有峰值点；若不考虑水的影响，则将高估瓦斯抽采量；距钻孔越远，水对瓦斯运移的抑制作用越明显，且抑制作用大于因煤体自身有效应力减小、渗透率增大所带来的促进作用；煤层初始渗透率对瓦斯抽采具有决定性作用；煤层温度越高，瓦斯压力越不易降低，由温度增高引起的瓦斯解吸效应大于煤层自身的吸附应变效应。
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    矿业安全与环保
    2020年第04期
    302
    223
  • 基于大数据的煤与瓦斯突出预警技术

    作者(Author)： 宁小亮

    摘要：针对现有煤与瓦斯突出预警技术对数据的分析利用不充分的问题，从大数据生命周期的各技术环节入手，介绍了基于大数据的突出预警技术体系的架构、大数据类型及获取方式。从工作面、区域、生产系统3个方面建立了多参量突出预警指标体系，并依此构建了基于层次分析法的突出预警模型，同时分析得到基于多层关联规则算法的层次分析各因素相对重要度的计算方法，实现了指标权重的自动确定与优化；开发了基于B/S架构模式的突出预警系统，主要包括预警数据库、预警服务、预警网站和移动终端APP。现场试验表明：预警总准确率达915%，无漏报现象，实现了预警数据的动态获取、智能分析、实时预警、在线发布与远程查询。将大数据技术应用于煤与瓦斯突出灾害防治是未来的发展方向，基于大数据进行突出预警是可行的，可为煤矿现场突出防治提供决策支撑。
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    矿业安全与环保
    2020年第04期
    441
    282
  • 复合采空区遗煤自燃极限参数变化及危险区域判定

    作者(Author)： 章飞

    摘要：特厚煤层采用分层综放开采时，上分层遗煤易发生二次氧化，致使煤自燃预防和治理的难度加大。为了准确判定下沟矿ZF1801工作面上、下分层采空区遗煤自燃危险区域，通过程序升温实验分析4#煤层煤的自燃极限参数，并根据气体监测数据判定采空区遗煤自燃危险区域。研究结果表明：4#煤层煤的耗氧速率和放热强度随温度的变化均符合高斯型函数关系；随遗煤厚度的增加，下限氧气体积分数逐渐降低，而上限漏风强度逐渐升高；当遗煤厚度一定，温度达到90 ℃时二者的极限参数最低；遗煤自燃危险区域在ZF1801工作面下分层采空区回风侧20~125 m、宽105 m，在上分层回风巷、进风巷侧0~40 m、宽40 m；当ZF1801工作面推进速度低于2.34 m/d且停采28 d以上时，采空区存在自燃危险。研究结果可为下分层综放工作面末采期间采空区自燃危险区域判定提供参考。
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    矿业安全与环保
    2020年第04期
    345
    203
  • 地表山体载荷对浅埋深工作面开采矿压的影响

    作者(Author)： 任艳芳

    摘要：为了掌握浅埋深工作面受地表山体载荷的影响规律，以典型浅埋深工作面现场矿压实测数据为基础，采用三维数值模拟方法，研究了地表山体对工作面的载荷作用机理及对矿压显现的影响。研究结果表明：浅埋深开采条件下，山体载荷与工作面矿压显现强度呈正相关关系，山体载荷越大，矿压显现越强烈；受基岩层承载及破断特性影响，地表载荷对工作面矿压的影响存在滞后距离，与顶板周期破断距离相近；山体区域影响范围远大于其垂直范围，工作面在进入和离开地表山体影响范围时，受两侧山体载荷叠加的影响，会造成工作面压力增高。因此，当浅埋深工作面在进出地表山体区域的影响范围时，应当确保工作面的支护强度，工作面保持合理较快的推进速度
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    矿业安全与环保
    2020年第04期
    300
    141
  • 基于多源信息融合的煤与瓦斯突出动态预警模型

    作者(Author)： 宁小亮

    摘要：针对传统的煤与瓦斯突出预警模型融合度不高、自分析与优化能力不足、预警原因难追溯等问题，采用关联规则算法和证据理论算法相结合的方法，建立了基于多源信息融合的煤与瓦斯突出动态预警模型。分析了定性和定量预警指标对应的关联规则项目设置方法，定义了用于煤与瓦斯突出预警分析的关联规则，得到强关联规则确定方法和预警指标优选方法；建立了用于煤与瓦斯突出预警分析的证据理论识别框架，确定了基于关联分析结果的基本置信度分配规则，并给出证据合成方法和基于类概率函数的融合决策方法；研究得出采用基本置信度分配函数进行预警原因追溯的方法，并给出了模型动态更新方法。测试结果表明，利用该模型进行煤与瓦斯突出预警分析，可实现预警指标自动筛选、多指标自动融合分析与决策、预警原因自动追溯及模型的动态更新优化。采用该方法进行煤与瓦斯突出预警是合理可行的。
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    矿业安全与环保
    2020年第03期
    635
    374
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