压力渗流润湿煤体的实验研究

采用纯水和粘尘剂溶液,对不同煤质的压力渗流特性进行了研究。结果表明,煤体的层理方向和溶液的力学特性对压力渗流润湿煤体的效果影响很大,在中、低压力下,纯水的压力渗流湿润煤体的效果远不能满足煤层注水的要求,注水中添加粘尘剂等改变水的表面张力的物质,可大为提高相同压力注水润湿效果。     

掘进面“三压带”分段注水机理及应用研究

针对高瓦斯、大风量及突出掘进面的治尘难题,提出掘进面"三压带"分段注水新方法,采用理论分析法对"三压带"分段注水机理进行研究;根据钻煤屑全水分分析法、滤膜测尘法及钻屑量称重法,分别对"三压带"采用分段注水前后煤体湿润半径、降尘效率及应力分布规律进行测试。结果表明,掘进面"三压带"采用分段注水后,煤层湿润半径达2 m左右;司机处及其后10 m处降尘效率分别达到66.5%、67.6%;卸压带被延伸到9 m左右,9～12 m范围内的集中应力带峰值相比注水前明显降低,能取得较好的防尘及防突效果。     

含水煤堆自燃升温特征的实验研究

为了了解露天含水煤堆自燃过程中温度变化特性,利用模拟和实验手段研究了煤堆内部温度的动静态分布情况,结果表明:含水煤堆升温过程经历了升温—缓慢升温—快速升温三个阶段,水分的存在使煤堆在自燃中期升温速率放缓,水分含量越高,水分蒸发所需时间越长,煤堆安全保存期越长,水分蒸发完毕后煤堆进入快速升温阶段,温度模拟结果与煤堆升温实验数据在趋势上比较符合,降雨和注水作业都会对煤堆升温过程产生较大的影响,对高温煤堆进行大量注水,只会起到临时的灭火效果,本质上是促进自燃明火发生,适当的循环注水可以起到较长的冷却效果。     

煤层注射成胶型抑尘剂影响因素及抑尘效果研究

为解决煤层注水降抑尘技术中水分易流失,开采时注水抑尘效果较差等问题,提出一种既能增加煤层保水率又能改善煤层脆性的抑尘方法：研制出以海藻酸钠(SA)为基质的成胶型抑尘剂,并开展比表面积试验、氮气吸附试验、扫描电镜试验和产尘率试验,研究表面活性剂、黏度及注射压力对成胶型抑尘剂的影响。结果表明：表面活性剂有利于煤层润湿,但对抑尘效果影响较小;抑尘剂黏度增大有利于保水,可使保水时间由10 h提升至30 h,但会导致材料难以进入煤层内部;注射压力对于抑尘剂的抑尘效果具有较大影响,当煤层注射压力较小时,抑尘剂难以快速渗入煤的内部孔隙中,随着压力的增大,抑尘剂逐渐渗入煤孔隙中。当注射压力升至3 MPa后,抑尘效果不再随压力的增加而增加,产尘率由4%降低至2.3%,相对降幅达50%,有效降低了产尘。     

粘尘帘降尘模拟实验研究

提出了在矿井采用粘尘帘捕尘新方法,根据相似准则,设计与制作了巷道及其尘源的实验模型,通过模拟实验,考察了粘尘帘的降尘效果,分析与确定了粘尘帘的阻力系数、效率常数等参数,指出了这种捕尘方法尚存在的不足之处。     

应用渗透棒提高煤层注水效果分析及试验研究

为改善煤层注水效果,降低粉尘对矿工及设备的危害,开展渗透棒注水煤体润湿效果分析及试验研究。通过建立煤层注水力学模型,运用驱替理论推导注水过程水气动界面的运动特征及润湿半径与注水时间、注水压力和渗透率的关系式;设计普通注水与渗透棒注水对比试验,分析渗透棒注水对煤体润湿效果的影响。试验结果表明:与普通注水润湿半径为6～8 m相比,渗透棒注水润湿半径为20 m以上,是普通注水润湿半径的2～3倍;渗透棒注水能够大幅增大煤体润湿范围、减少工作面钻孔数量、降低注水成本。     

散煤运输用新型高分子抑尘剂性能的试验研究

为进一步优化新型抑尘剂在煤炭运输过程中的应用性能,以羧甲基纤维素钠、十二烷基磺酸钠、聚丙烯酸钠和无水硫酸钠为原料制备新型液态抑尘剂。开展新型抑尘剂抑制煤粉尘试验。试验结果表明:该型抑尘剂可在煤样表层形成一层致密保护膜及稳定的固化层,能有效降低水分蒸发速率,具备良好的抗冲击性能和抗雨水冲蚀性能;该型抑尘剂可加速水分渗透,但当使用量超过一定值时,致使溶液黏度过大,集中在煤样表层,固化及渗透性能下降。同时通过相似控尘实验平台测试证明:所选抑尘剂可有效阻碍表层高速流场冲击,降低煤尘排放,控制环境污染。     

坚硬煤层综放工作面粉尘分布规律及综合防尘技术研究

为解决综放工作面粉尘产生量大的问题,对西北某煤矿1202综放工作面粉尘质量浓度及分布进行了现场测量,针对该工作面粉尘防治方面的不足之处,根据各生产工序的产尘特点,提出了坚硬煤层脉冲式高压注水、采煤机喷雾系统和液压支架喷雾系统参数优化等技术措施。通过现场试验,所运用的综合防治技术效果明显,煤体水分增加值为1.735%,全尘和呼尘的平均降尘率分别为88.5%,76.6%。     

下分层回采工作面的综合防尘

徐州矿务局大黄山煤矿346下分层回采工作面的上分层,在回采时只是边采边注了少量的水,煤体较干燥,全水分仅1.5％～3.0％,工人在破顶采煤时煤尘较多。根据该工作面的产尘特点,采取了多种方法综合防尘。一、综合防尘措施 1.材料道超前短孔注水 346下分层回采初期,采用工作面洒水和材料道超前注水防尘。在材料道中每隔5m向煤体打一钻孔。由于煤层中有泥质页岩     

我国煤炭起尘特性

阐述了我国煤炭生产、加工、储运现状和发展趋势。对煤炭本身的起尘特性,包括全水分含量、内水分含量和外水分含量,煤炭的煤化程度与润湿性关系以及煤块和煤粉的饱和水分含量特性,分别进行了详细深入的试验研究。在此基础上,提出了主要问题及控制煤尘污染的对策     

煤层注水降低综采工作面煤尘浓度的研究

在深入研究官地矿９＃ 煤渗透特性的基础上,提出动压预注水的煤层注水方案与参数,并在官地矿进行了工业性试验,取得了降低综采工作面煤尘浓度６０％ 以上的明显效果。它对我国煤矿有效实施煤层注水、降低工作面粉尘浓度具有实际指导意义     

Effects of ignition energy on fire and explosion characteristics of dilute hybrid fuel in ventilation air methane

Deflagration explosions of coal dust clouds and flammable gases are a major safety concern in coal mining industry. Accidental fire and explosion caused by coal dust cloud can impose substantial losses and damages to people and properties in underground coal mines. Hybrid mixtures of methane and coal dust have the potential to reduce the minimum activation energy of a combustion reaction. In this study the Minimum Explosion Concentration (MEC), Over Pressure Rise (OPR), deflagration index for gas and dust hybrid mixtures (K_st) and explosive region of hybrid fuel mixtures present in Ventilation Air Methane (VAM) were investigated. Experiments were carried out according to the ASTM E1226-12 guideline utilising a 20 L spherical shape apparatus specifically designed for this purpose.Resultsobtained from this study have shown that the presence of methane significantly affects explosion characteristics of coal dust clouds. Dilute concentrations of methane, 0.75–1.25%, resulted in coal dust clouds OPR increasing from 0.3 bar to 2.2 bar and boosting the K_st value from 10 bar m s⁻¹ to 25 bar m s⁻¹. The explosion characteristics were also affected by the ignitors’ energy; for instance, for a coal dust cloud concentration of 50 g m⁻³ the OPR recorded was 0.09 bar when a 1 kJ chemical ignitor was used, while, 0.75 bar (OPR) was recorded when a 10 kJ chemical ignitor was used.For the first time, new explosion regions were identified for diluted methane-coal dust cloud mixtures when using 1, 5 and 10 kJ ignitors. Finally, the Le-Chatelier mixing rule was modified to predict the lower explosion limit of methane-coal dust cloud hybrid mixtures considering the energy of the ignitors.     

综采面高压注水联合高压喷雾二级防尘技术研究

综采工作面的粉尘防治一直是煤矿安全工作的重点和难题之一。结合双鸭山矿区新安矿综采工作面的实际状况,采用现场煤层高压注水实验方法,研究了高压注水条件下煤体增湿的规律;运用注水实验数据进行反演数值试验,优化煤层高压注水数学模型内部参数,利用注水数值模拟试验确定了综采工作面煤层高压注水减尘技术的最优参数;运用了高压喷雾降尘效率模型数值模拟方法,分析确定了综采工作面采煤机外置高压喷雾降尘的最优参数,研发了孔径为1.2 mm的7孔高压集成喷嘴。新安二矿、三矿煤层高压注水联合高压喷雾二级防尘技术应用效果表明:通过二级联合防尘措施,工作面全尘去除率高达96%,呼吸性粉尘去除率高达94%。     

综采面高压注水联合高压喷雾二级防尘技术研究

综采工作面的粉尘防治一直是煤矿安全工作的重点和难题之一。结合双鸭山矿区新安矿综采工作面的实际状况,采用现场煤层高压注水实验方法,研究了高压注水条件下煤体增湿的规律;运用注水实验数据进行反演数值试验,优化煤层高压注水数学模型内部参数,利用注水数值模拟试验确定了综采工作面煤层高压注水减尘技术的最优参数;运用了高压喷雾降尘效率模型数值模拟方法,分析确定了综采工作面采煤机外置高压喷雾降尘的最优参数,研发了孔径为1.2 mm的7孔高压集成喷嘴。新安二矿、三矿煤层高压注水联合高压喷雾二级防尘技术应用效果表明:通过二级联合防尘措施,工作面全尘去除率高达96%,呼吸性粉尘去除率高达94%。     

Experimental study on advantages of foam–sol in coal dust control

In China, more than 2.65 million coal mine workers are exposed to coal dust. Every year, new pneumoconiosis cases amount to 25,000, among which 6000 cases die of this disease. The figure is twice the death toll in production safety accidents. Occupational diseases seriously endanger life and health of coal mine workers, and restrict the healthy growth of the coal industry.The paper presented a study of foam–sol-based coal dust control. This was an experimental study of characteristics of foam–sol-based coal dust control, which features dust capture, suppression, and isolation. Comparative wettability experiments were carried out to determine contact angles of water, aqueous foam, and foam–sol solution. A new foam–sol generating system with a conical diffuser outlet was proposed.The experiment results clearly showed that the foam–sol features dust capture, suppression, and isolation. The wettability of the aqueous foam solution was better than the foam–sol solution, but the foam–sol technology had the better ability to capture the airborne dust, suppress the static dust and enclose the dust source, due to the excellent surface viscosity, strong cohesiveness and less volatile property. The paper concluded that the foam–sol could greatly improve the dust control efficiency and did not have main deficiencies that the aqueous foam technology had.     

不同含水率煤尘在瓦斯爆炸诱导下爆炸传播规律研究

为了探究不同含水率煤尘在瓦斯爆炸诱导下的爆炸传播规律,利用自行搭建的直管瓦斯爆炸诱导煤尘二次爆炸实验系统,从冲击波压力和火焰传播速度2个方面,研究了不同含水率沉积煤尘在瓦斯爆炸诱导下的爆炸传播规律和原因。研究结果表明:当煤尘含水率小于40%时,管道内沉积煤尘会在瓦斯爆炸诱导下产生二次爆炸,同时沉积煤尘总量一定时,沉积煤尘二次爆炸产生的冲击波超压峰值和火焰传播速度随着煤尘含水率的增加先增大后减小;当沉积煤尘含水率为20% 时,煤尘二次爆炸产生的冲击波超压峰值、火焰传播速度峰值达到最大值,分别为1.657 MPa和468.060 m/s;当沉积煤尘含水率大于40%时,沉积煤尘无法产生二次爆炸,此时爆炸产生的威力小于单一瓦斯爆炸,火焰传播速度衰减较无煤尘的瓦斯爆炸更快,沉积煤尘起到抑制瓦斯爆炸传播的作用。研究结果可以为防治煤尘二次爆炸提供理论依据。     

软煤层综放工作面注水防尘中的工艺问题

以现场注水试验和实验室实验结果为依据,分析并讨论了目前研究甚少而又对注水防尘实施,特别是在软煤层综放工作面实施很重要的工艺问题,提出了适宜的钻孔、封孔、润湿效果考察方法以及表面活性剂应用中的浓度选择、种类选择和应用的必要性评价方法     

煤层注水预防冲击地压的研究

煤层注水防治冲击地压的方法简易、价廉、适应性广 ,同时具有降尘、降温及软化煤层功用 ,一举数得 ,可以作为冲击地压防治的首选措施。煤层注水防治冲击地压的机理以及注水过程中 ,对水在煤层中的运动规律还缺乏研究 ,因而工艺参数决定只能依靠经验 ,存在很大盲目性 ,必然影响防治效果。因此 ,笔者从水对煤物理力学性质的影响 ,对煤层注水防治冲击地压的机理等方面进行了分析和研究 ,认为煤层注水过程 ,实际上是水驱气的驱替过程 ,是有动界面的渗流力学问题 ,为此 ,进一步研究了水在煤层中的运动规律。研究的结果和有关数据 ,为制订煤层注水防治冲击地压的工艺参数提供依据 ,为有效地防治冲击地压的发生 ,提供了新的手段。     

煤巷水力压挤防治瓦斯煤尘技术试验研究

为解决掘进煤巷瓦斯突出、积聚和粉尘污染等问题,结合祁东煤矿的煤层开采条件,研究水力压挤技术,探讨水力压挤防治瓦斯煤尘机理,试验确定钻孔布置、封孔深度、注水压力、注水量与注水时间等工艺参数。研究结果表明:水力压挤可使试验工作面卸压带增宽0.7m左右,挤出近20%的煤层原始瓦斯,最高降尘率达78.7%;该技术对防治瓦斯突出、超限和煤尘污染有显著效果。试验研究取得的相关水力压挤工艺技术参数,为类似煤层条件技术实施提供了工作基础。     

不同磁化抑尘剂对煤粉润湿性影响规律的实验研究

针对微小粒径粉尘具有危害大且难润湿的问题,基于润湿剂与磁场对水滴颗粒的耦合改性机理,研究不同磁场强度下各抑尘剂对煤粉润湿性影响,采用座滴法测定磁化试剂的煤粉表面接触角,通过粉尘润湿机理进行分析,煤尘沉降Walker实验进行佐证,得到抑尘剂种类、浓度与磁化强度对煤粉的润湿性规律。结果表明:未经磁化的高于临界胶束浓度值溶液对煤尘的润湿能力变化不大,阴离子表面活性剂溶液对煤样的润湿能力强于非离子表面活性剂溶液和阳离子表面活性剂溶液;磁化强度为500 mT的磁化溶液对煤尘润湿能力达到最佳效果。