《矿业安全与环保》创刊50周年特刊_中国煤炭行业知识服务平台

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《矿业安全与环保》创刊50周年特刊

来源：矿业安全与环保

行业视野: 高端智库
类别; 189个
关键词; 113位
专家; 35篇
论文; 8859IP
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新疆典型矿区低阶煤氧化动力学特性研究

作者(Author)：曾强, 沈莉, 冯桐

摘要：采用X 射线衍射(XRD)、红外原位光谱(FTIR)、程序升温氧化(TPO) 和热重(TGA) 等实验方法,研究新疆典型矿区主采煤层低阶煤氧化动力学特性。XRD 实验结果表明,煤中的主要矿物成分有石英、高岭石、方解石和白云石等;大黄山矿区煤样的矿物成分含量最高。FTIR 实验结果表明,不同煤样的官能团种类相似,吸光度不一;四棵树煤样的官能团吸光度随粒径减小呈现增大趋势;含氧官能团随温度增高呈现减少趋势。TPO 实验结果表明,四棵树煤样的耗氧速率大于大黄山和乌东煤样的耗氧速率。TGA 实验结果表明,四棵树矿区煤样经历不同温度后其活化能在T1 ~T2 阶段随温度增高而降低,在T3 ~T5 阶段随温度增高而增高;T1 ~T2 阶段煤样活化能低于T3 ~T5 阶段煤样活化能;煤质、元素质量分数对煤氧化动力学参数具有一定影响,T3 ~ T5 阶段煤样活化能和燃点温度随水分( <8%) 的降低总体呈现增高趋势;煤样含氧官能团峰面积随挥发分(27% ~31%) 的减小而增大,随灰分(4% ~7%)的减小而减小,随水分(1. 9% ~ 10. 0%) 的减小呈现减小趋势;燃点温度T3 随O 元素质量分数(15. 5%~18. 0%)的减小而降低;T1 ~T2 阶段煤样活化能随H 元素质量分数(3. 3%~3. 6%) 的减小而增高,随N 元素质量分数(0. 65%~0. 80%)的减小而增高。

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2022年第04期

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顺层钻孔水力割缝煤渣运移及排渣工艺技术研究

作者(Author)：张永将, 季飞

摘要：由于钻孔排渣空间狭小、煤体颗粒易堆积等原因,顺层钻孔在水力割缝过程中容易出现喷孔、堵孔及抱钻等现象,严重影响顺层钻孔割缝施工成功率及安全性。针对以上问题,研究了顺层割缝钻孔钻进时的钻孔形态,通过分析钻孔下沉现象,将割缝钻孔分为加速下沉段、倾斜下沉段及开孔段3 个阶段,分析了各阶段钻孔堵孔模型及堵孔现象。研究得到割缝钻孔各阶段煤渣的运移情况:加速下沉段钻孔煤渣运移以水流升力及拖拽力为主,煤水混合两相流体通过钻杆旋转的扰动作用充分混合;倾斜下沉段则以钻杆外螺旋旋转动力为主带动煤渣运移。通过大量现场试验,得到了不同煤层坚固性系数条件下的割缝压力及钻杆转速参数。研究发现,随着煤层坚固性系数的增大其最优割缝压力随之增大,但合理钻杆转速随之减小,形成了包括合理选择割缝压力及钻杆转速参数、控制压力调节梯度、孔口返水返渣情况观测,以及延长割缝后低压洗孔时间等4 个方面措施的顺层钻孔割缝排渣工艺技术。现场试验结果表明,割缝排渣工艺技术能有效避免割缝堵孔风险,保障顺层钻孔割缝安全实施,提高割缝成功率,大幅提高钻孔瓦斯抽采效率,有效推进了顺层钻孔水力割缝卸压增透技术的应用。

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2022年第04期

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不同断裂模式下低温对砂岩断裂韧度的影响研究

作者(Author)：李勇, 张昊, 刘延保, 胡双杰, 桂辉高

摘要：为了研究不同低温条件下砂岩峰值载荷和断裂韧度的变化规律,对经过低温处理的5 组干燥砂岩试件和常温砂岩试件进行半圆盘三点弯曲断裂试验。研究结果表明:低温对不同断裂模式的砂岩试件峰值强度和断裂韧度产生了明显的影响,纯Ⅱ型砂岩试件在20~-60 ℃的峰值强度和断裂韧度随温度的降低逐渐增大,-80 ℃时略有下降;纯Ⅰ型和Ⅰ+Ⅱ复合型砂岩试件峰值强度和断裂韧度在20~-20 ℃随着温度的降低呈增大趋势,-20~ -60 ℃随着温度的降低呈减小趋势。在不同温度条件下,纯Ⅰ型断裂模式的砂岩试件峰值强度最低、断裂韧度KIC 最高;Ⅰ+Ⅱ复合型砂岩试件断裂模式的峰值强度与等效断裂韧度Keff 均居中;纯Ⅱ型砂岩试件断裂模式峰值强度最高、断裂韧度KIIC 最低。KIC 与Keff 受低温影响的变化幅度较大,KIIC 受低温影响的变化幅度最小。

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2022年第04期

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大气风速对深凹露天矿山炮烟排烟时间的影响研究

作者(Author)：丁翠, 聂百胜, 孙殿阁

摘要：为探究大气风速对深凹露天矿山爆破排烟时间的影响,采用CFD 数值模拟方法构建了深凹露天矿山爆破非稳态数值模型,模拟大气风速为3、6、9、15 m/ s 和不同爆破位置条件下炮烟扩散场景,研究了不同大气风速对深凹露天采坑内风流场特征和爆破排烟时间的影响。研究结果表明:不同爆破位置下,随着大气风速的增大,露天采坑内的风流分布呈现出单复环流向双复环流结构的转变;当大气风速大于6 m/ s 后,随着大气风速的增大,爆破炮烟排烟时间下降的幅度逐渐减小,大气风速对排烟时间的影响逐渐降低;不同爆破位置下,随着大气风速的增大,露天采坑爆破炮烟排烟时间均呈现下降趋势,且与大气风速呈现良好的指数函数关系。

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2022年第04期

256

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基于压渗试验的城郊煤矿深部二水平区域底板岩层阻渗性能研究

作者(Author)：王伟, 戴磊, 段李宏

摘要：为研究城郊煤矿煤层底板关键岩层阻渗能力,评价工作面水害治理效果,采用现场压渗试验方法对煤层底板3 段岩层进行现场压水测试,收集了现场注水水压、注水流量、测压孔水压等实测数据。结果显示:矿井煤层底板3 段岩层在原始状态时阻渗能力较强,不存在导渗现象,仅砂质泥岩压裂导通形成导渗条件;对比3 段岩层初次和重复2 个压水过程可知,监测孔水压与注水孔水压的变化趋势一致,但重复压水的导渗时间比初次压水明显缩短,说明在初次压水后形成了一定的导渗裂隙。采用渗透系数和抗阻能力作为评价指标,对岩层阻渗性能进行了量化评价,最大渗透系数仅为8. 94×10-6 cm/ s,表明测试岩层具有微透水的特点。

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2022年第04期

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瓦斯压力对突出煤层煤样力学特征影响规律的研究

作者(Author)：李回贵, 王军, 李晓龙, 高保彬

摘要：为了研究瓦斯气体对煤岩力学参数及动力灾害的影响,选取贵源煤矿2 号井9#煤层为研究对象,设计了含瓦斯煤岩单轴压缩试验装置,利用RMT-150C 力学试验机对煤岩在不同瓦斯压力条件下的力学特性开展试验。研究结果表明,瓦斯压力对煤的单轴抗压强度、应力—应变曲线及弹性模量存在显著影响。煤的单轴抗压强度及弹性模量与瓦斯压力呈负相关关系;瓦斯压力为0、0. 5、1. 0、1. 5、2. 0 MPa 时煤样的平均抗压强度分别为24. 37、19. 37、12. 78、10. 40、7. 35 MPa,平均弹性模量分别为3. 388、3. 359、2. 614、2. 124、1. 143 GPa;与不含瓦斯煤样相比,瓦斯压力为0. 5、1. 0、1. 5、2. 0 MPa 时煤样的单轴抗压强度分别降低了20. 52%、47. 56%、57. 32%、69. 84%, 弹性模量分别下降了0. 86%、22. 85%、37. 31%、66. 26%。随着瓦斯压力逐渐增大,煤岩由脆性向延性逐渐转变,冲击性逐渐降低。研究结果有助于进一步揭示贵州地区煤与瓦斯突出事故频发的内在原因。

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2022年第04期

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火成岩侵入易自燃煤层超长俯采工作面采空区自燃“三带”分布范围研究

作者(Author)：柳东明

摘要：大兴煤矿北一202 工作面采用超长开切眼布置,存在采空区空间大、开采易自燃煤层、工作面全程俯采且顶板存在复合煤岩层采空区遗煤量大等因素,导致工作面防灭火工作难度大幅提高。通过在工作面进、回风巷道,以及上、下隅角向工作面70 m 处架后采空区预埋4 个束管测点,对北一202超长俯采工作面采空区自燃“三带” 分布范围进行多点位观测,得出超长俯采工作面采空区最大氧化带宽度为37. 7 m,位于上隅角向工作面70 m 架后采空区。根据北一202 工作面实际参数,建立三维几何模型,通过Fluent 数值模拟分析,揭示了超长俯采工作面采空区流场及O2 体积分数变化规律,并将采空区自燃“三带”分布范围模拟结果与实测结果进行对比,发现两者基本一致,证明了采用数值模拟方法分析研究超长俯采工作面采空区流场、O2 体积分数分布规律的有效性和科学性。

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2022年第04期

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低频地质雷达屏蔽天线开发及在地下空间工程探测应用

作者(Author)：许献磊, 张朝阳, 彭苏萍, 陈令洲 , 张迪

摘要：地质雷达技术已经广泛应用于地质结构及安全隐患探测中,受限于复杂地质条件,常规地质雷达探测天线系统存在探测深度浅、深部探测精度降低等缺陷,且难以实现实时处理功能。开发了一种低频地质雷达屏蔽天线系统,与常规地质雷达天线系统相比,该系统有2 个优势:①通过低频屏蔽及阻抗匹配设计,增强了天线的聚焦和辐射特性,可有效屏蔽环境干扰信号,提高数据的信噪比;②构建了基于FPGA 的数据实时处理框架,应用于可编程芯片上,系统开发实现了数据内插、去噪、增益等处理算法的集成,实现了数据的实时处理。试验结果表明:该低频地质雷达天线系统在城市环境下其探测深度可达30 m,基于FPGA 的处理模块实现了数据的实时处理,同时数字图像实时处理算法将图像信息熵、平均梯度等相对常规数据的处理平均提升分别为13. 72%、12. 44%。

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2022年第04期

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