晋牛矿1303综放面采空区注氮方案研究及数值模拟

为了合理设计采空区注氮防灭火方案，以晋牛煤矿1303综放工作面为研究对象，通过在采空区进、回风侧布置束管监测系统，连续测定采空区气体浓度变化，划分采空区自燃“三带”分布区域,并基于采空区自燃“三带”划分标准和数值模拟的方法，利用流体力学COMSOL计算软件，研究不同注氮量、注氮位置下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:注氮量和注氮位置参数的变化，对氧化自燃带上界限的影响并不显著，而对氧化自燃带的下界限影响比较显著；最合适的注氮位置应该在距离切顶线30 m左右，运用Origin软件得出注氮量与氧化自燃带宽度呈指数关系，由拟合式计算出最优注氮量为386 m3/h，此时氧化自燃带的宽度为31.5 m。     

硫酸盐还原菌污泥固定化特性

采用玉米芯为碳源,聚乙烯醇(PVA)为包埋载体,饱和硼酸(H3BO3)为交联剂,研究了硫酸盐还原菌污泥(SRBS)、铁屑、麦饭石共固处理合成煤矿酸性废水的最优配比与机理,并分析了固定化过程中小球稳定性及活性的变化规律。实验结果表明,SRBS投加量是影响处理效果的最显著因子,当投加30%SRBS、2%铁屑、3%麦饭石时SO2-4、Mn2+去除率分别为94.13%和84.39%,溶液p H为7.03,未检测出Fe2+;随着交联时间的延长,小球膨胀率及SO2-4还原率分别呈线性与指数下降,从保持小球稳定性与活性角度考虑,可将交联时间设定为4~8 h;该法可为市政污泥的处置以及生物法处理煤矿酸性废水的工程应用提供技术参考。     

平煤十矿底板巷穿层钻孔瓦斯抽采模拟研究

为了降低平煤十矿己15-16-24130工作面运输巷掘进中的突出危险性，基于实际工程背景，考虑瓦斯抽采中的瓦斯运移及煤岩变形等因素，建立了瓦斯抽采气固耦合模型，并利用COMSOL Multiphysics软件对平煤十矿己15-16煤层的底板巷穿层钻孔瓦斯抽采方案进行数值模拟，研究了瓦斯抽采对于降低掘进过程中突出危险性的影响。研究结果表明:在己18煤层开挖底板巷对己15-16煤层进行穿层钻孔瓦斯抽采，瓦斯抽采180 d后，己15-16-24130工作面运输巷附近煤层残余瓦斯压力及瓦斯含量分别降至0.315 MPa和3.84 m3/t；将底板巷穿层钻孔瓦斯抽采方案进行工程应用，实测抽采后的残余瓦斯压力及瓦斯含量在0.32 MPa和3.17 m3/t，均小于平煤十矿煤与瓦斯突出防治规定的“双6”指标（残余瓦斯压力小于0.6 MPa，残余瓦斯含量小于6 m3/t），可有效降低运输巷掘进过程中的突出危险性。     

露天矿溜槽粉尘逸散规律试验研究

为探索露天矿用溜槽系统粉尘逸散的影响因素,阐明溜槽系统运输过程中粉尘的产生机理和运移规律,从而解决溜槽系统产生的粉尘污染问题,以抚顺西露天矿为研究背景,运用相似理论,建立溜槽模型,通过单因素试验和正交试验,分别研究物料粉岩质量分数、物料含水率、溜槽倾角对溜槽运行过程中粉尘质量浓度的影响。单因素试验结果表明,粉尘质量浓度随物料粉岩质量分数、溜槽倾角增大而逐渐增大,随含水率增大而逐渐降低,溜槽底部粉尘质量浓度受影响变化幅度较大,溜槽中部和上部变化较小。溜槽粉尘质量浓度分布规律为溜槽底部粉尘产生量最大,中部次之,上方最小。溜槽底部为粉尘污染防治重点区域。正交试验结果表明,物料含水率对粉尘逸散影响最大,其次是粉岩质量分数,溜槽倾角影响最小。     

钻屑法测定煤层H_2S含量

为了测定煤层硫化氢(H2S)含量,防治矿井H2S涌出,提出一种通过钻屑法测定煤层H2S含量的方法。在未受采动影响的新鲜煤壁,采用钻屑法取样,通过测定煤样H2S解吸量、取样过程损失量和H2S残存量确定煤层H2S含量。根据溶于水中H2S的p H值和色谱分析解吸气体中H2S体积分数,确定H2S解吸量;根据煤样解吸规律和气样H2S体积分数,确定H2S损失量;根据色谱分析残存气体中H2S体积分数,确定其残存量。用此方法,对山西某矿H2S涌出煤层进行现场和实验室测定。研究表明,该矿H2S含量为(4.465~6.701)×10-3m3/t。钻屑法测定煤层H2S含量是可行的,可以为矿井H2S治理提供基础数据。     

煤层双重介质模型及瓦斯抽采合理布孔间距研究

为使瓦斯抽采效果在技术、经济方面达到最佳,研究了瓦斯抽采过程中煤层瓦斯的运移规律和钻孔的合理布孔间距。将煤层视为双孔隙双渗透率弹性介质,推导了煤基质、裂隙渗透率演化方程,综合考虑了瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形等因素的影响,建立了煤层双重介质流固耦合模型,并进行了钻孔瓦斯抽采模拟,分析了钻孔间距对瓦斯抽采的影响。结果表明:不同钻孔间距的瓦斯压力随抽采时间的增加先快速下降再趋于平缓,且钻孔间距越小,瓦斯压力下降越快;随着钻孔间距的增大,O点消突时间逐渐增加,与钻孔间距呈二次方关系;现场试验与模拟结果基本吻合,钻孔间距5 m时瓦斯抽采效果最佳。     

超前支架迈步过程稳定控制方法研究

为提高巷道超前支架迈步前移过程的稳定性和安全性,建立一种基于液压油液体积平均释放原则的迈步稳定控制方法。用软件仿真及样机实测的方法,检验所提出控制方法的控制效果。结果表明,与传统的直线、对数曲线、指数曲线的阀芯位移控制方法相比,应用所建立的方法,设备迈步过程支撑力波动最小,稳定过程耗时最短,为2.2 s,顶板变形量最小,最大值约为4.74 mm。而采用对数曲线控制方式效果最差,稳定过程耗时3.8 s,顶板变形量最大值达到9.48 mm。     

深部煤层钻屑粒度随钻进深度分布规律

为了研究煤层钻屑粒度随钻进深度分布规律，选取具有冲击危险性的平煤八矿己15煤作为研究对象，采取钻屑量测试和孔口瓦斯浓度监测，通过筛分实验煤样并应用Rosin Rammler分布模型，探究了钻屑粒度和钻屑量大小随孔深变化关系，分析不同点钻屑粒度分布特征。结果表明:小于0.075 mm钻屑粒度分布随孔深变化与钻屑量变化规律相吻合；不同钻孔随深度变化分别对应不同Rosin Rammler分布函数，随着应力过渡越平缓，粒径分布宽度系数n值越小，煤体应力越大粒径相关系数D越大；不同范围钻屑粒度占比大小也会影响钻屑量大小；在钻屑量较大时，孔口瓦斯体积分数会出现增高现象。通过对钻屑粒度分布规律分析，更好地了解深部煤体应力分布，有助于冲击危险的预警。     

油漆挥发分爆炸特性及浓度检测装置设计研究

为了实现对喷涂车间内挥发分浓度的检测，进行20 L球形爆炸特性测试实验，分析了油漆挥发分主成分及爆炸特性，根据油漆挥发分受热易挥发遇冷易凝结的物理特性、采样器采样原理、滤膜增重法测量原理以及基于单机片C++软件程序编写的电路智能控制技术，设计1种喷涂车间挥发分浓度检测装置。研究结果表明:油漆挥发分主成分具有爆炸性，且随着油漆颗粒物浓度增大，爆炸压力也增加。设计的装置对挥发分的采集率都在90%以上，总采集率为93.1%~98.9%，装置能够较为准确地检测挥发分浓度。     

多场耦合作用下瓦斯与煤自燃协同预防数值模拟

为解决某综放面采用顶板巷与上隅角联合抽采方式可能引起的煤自燃及瓦斯爆炸等重大安全隐患问题,采用数值模拟从瓦斯、氧气体积分数分布特点和温度场角度综合分析合理顶板巷位置与抽采流量,为协同预防瓦斯和煤自燃复合灾害提供指导。结果表明:抽采口、上隅角瓦斯体积分数随抽采流量增加而降低;抽采流量100m3/min是影响氧化带宽度变化幅度的拐点;抽采流量对采空区最高温度的影响较大,对高温范围宽度影响较小;综合确定合理顶板巷位置为内错回风巷15 m,合理抽采流量为100~150 m~3/min;现场应用表明该方案既能解决瓦斯超限问题,又能有效控制煤自燃威胁,表明数值模拟具有较好的可靠性。