切顶沿空留巷U+L型通风采场煤自燃风险判定研究

为探究切顶沿空留巷首采面U+L型通风采空区煤自燃危险性,以蒙西棋盘井煤矿东区9-1#层11101工作面为工程背景开展研究。通过封闭耗氧实验,测定得出煤样的耗氧能力弱、不同氧体积分数下煤样的耗氧速度慢、窒熄氧气体积分数(煤耗氧临界值)为15%。通过现场实测确定切顶沿空留巷和工作面的两端压差和漏风分布,现场埋管实测得到回风侧的氧分布数据,搭建了切顶沿空留巷采场相似模拟实验台,得到采场的漏风移动规律。运用CFD仿真探究了切顶沿空留巷采空区的漏风与自燃氧化分布特征,得到采空区可能具有自燃危险的3个区域分别位于开切眼附近、靠近沿空留巷的5～10 m内和工作面后方。提出在尾巷注氮和沿空留巷边界注浆堵漏防灭火措施条件下,可将U+L型通风采空区自燃模式转化为U型通风采空区自燃模式的危险性判定,得到棋盘井矿采空区自燃氧化带的最大宽度为80 m,最低安全推进速度1.2 m/d,无自燃风险,为工程防灭火做出指导。     

煤巷高冒区遗煤自燃数值模拟分析

煤巷高冒区因遗煤易自燃而成为煤矿内因火灾的重要危险源之一。本文在分析高冒区遗煤赋存状态的基础上,结合平煤十三矿11111巷道高冒区实际情况,应用FLUENT软件,对高冒区漏风风速、温度、氧气浓度以及CO浓度的分布进行了数值模拟。模拟结果表明:高冒区中部漏风在自燃风速范围内;在高冒区内,高温点出现在中部;高冒区中部氧气消耗量最大,煤氧反应产物CO浓度在高冒区中部最高。根据高冒区温度、氧气浓度、CO浓度、漏风风速的分布规律,可将高冒区划分为"易自燃带"和"不易自燃带"。     

切顶卸压沿空留巷“Y”型通风模式下采空区漏风规律研究

为研究切顶卸压沿空留巷“Y”型通风模式下采空区漏风规律及其导致的瓦斯超限安全问题,以晓南矿1502工作面实施“110工法”为工程背景,对工作面由“U”型通风系统调整为“Y”型通风系统后,采空区漏风较为严重,工作面瓦斯超限的现象进行治理探究,运用CFD技术并结合工作面回采实测参数,对采空区瓦斯分布情况及其治理技术进行模拟分析。模拟结果显示：采取不同管径尺寸的埋管治理效果,以采用300 mm的超大直径埋管抽采效果最好,在进行的抽采措施后,采空区整体瓦斯浓度稳定在0.4%以下,瓦斯积聚问题可得到基本解决。经现场调整工作面通风模式和在回风顺槽向采空区方向采取超大直径埋管抽采的措施后,采空区瓦斯浓度稳定维持在0.1%～0.3%之间,解决了1502工作面存在的瓦斯积聚问题,保证了后续安全生产的顺利进行,为综采工作面瓦斯超限治理提供了借鉴。     

综放采空区特性与氧浓度分布关系研究

在现场束管监测实验的基础上,分析总结了综放采空区特性.根据计算流体力学原理,采用FLUENT数值模拟计算软件,针对综放采空区的不同特性,分别对采空区氧化带和窒息带的关键划分指标"氧浓度"进行数值模拟.将模拟结果与实测结果进行比较,讨论了在考虑综放采空区不同特性情况下的数值模拟结果对采空区自燃"三带",即"散热带"、"氧...     

基于组合赋权和未确知测度采空区遗煤自燃风险评价

为了评价采空区遗煤自燃风险的大小,构建了采空区遗煤自燃风险评价模型,该模型基于未确知测度得到单指标测度矩阵,通过改进G1法、改进CRITIC法、离差平方和最大化计算包含主客观因素影响的组合权重,从而确定评价对象的综合测度向量,引入置信度和等级赋值判定评价对象的风险等级和排序。结合建立的模型,从5个方面建立了采空区遗煤自燃风险评价指标体系,确定了指标的未确知测度分布函数,计算得到了评价指标的组合权重和评价对象的综合测度向量,利用置信度和等级赋值判定了4个采空区遗煤自燃的风险等级和排序。评价结果分析显示：评价对象风险等级和排序符合实际情况,评价结果对煤矿防灭火具有指导作用。     

基于采空区漏风量的遗煤温度预测模拟分析

为了能够依据采空区漏风量判定遗煤温度,利用理论分析和数值模拟方法,对采空区漏风量与遗煤温度场的关联性进行了分析。以五龙矿某工作面为例,对其遗煤自燃过程进行了数值模拟,分析了工作面供风量和遗煤温度与采空区漏风量的关系,得到了相关函数关系式。结果表明:随着遗煤温度的升高,采空区漏风量逐渐增加,并且漏回风量增加的幅度逐渐大于漏入风量增加的幅度,漏风量与遗煤温度之间近似存在二次抛物线函数关系;提出了采空区相对漏风变化率的概念,其与遗煤温度间存在近似对数函数关系;给出了影响采空区漏风量的其它因素,判定遗煤温度时要注意这些因素的影响。     

硫化矿石自燃倾向性等级划分的GA-BP神经网络模型及应用

准确判定硫化矿石的自燃倾向性等级,可为高硫矿井防灭火设计和安全回采提供重要的理论依据。结合已有的研究成果,选取表征硫化矿石自燃倾向性本质特性的自热点温度、室内低温氧化质量增加率和自燃点温度3项指标作为硫化矿自燃倾向性等级划分的基本判别因子。以采自典型高硫矿山的18组矿样的实测数据作为训练样本进行分析计算,进而建立了硫化矿石自燃倾向性等级划分的GA-BP神经网络模型。最后,运用该模型对6组硫化矿井矿样的自燃倾向性进行了分级预测。研究结果表明,6组实测样本的误判率平均值仅为2.5%,取得了良好的预测效果。因此,GABP神经网络模型可以用于指导高硫矿山矿石自燃倾向性等级的划分。     

可调谐半导体激光吸收光谱技术用于火灾探测——初步试验

以火灾燃烧过程中产生的气体作为参数,可以大大提高火灾探测的早期性。测量气体浓度的方法有很多,可调谐半导体激光吸收光变更技术(tunable diode laser absorption spectroscopy,TD-LAS)由于其高选择性、高灵敏度和高分辨率的特点而越来越受到重视。描述了火灾特征气体CO和CO2的选取,设计了一套基于TDLAS原理的火灾探测系统,通过扣除背景噪声谱线以及对激光强度信号进行拟合,可以提高火灾探测的有效性。验证了系统对CO和CO2能够很好响应并且具有较好的线性关系,系统长时间运行稳定可靠,能够满足火灾探测的要求。     

松软煤层坚硬顶板中水力压裂卸压增透技术研究

为了解决新安煤矿瓦斯治理难题,提高瓦斯治理水平和增强防突效果,在对该矿煤层赋存特征及煤层物理特性进行分析和研究的基础上,在井下开展了水力压裂技术措施。在14170工作面上巷顶板施工压裂钻孔以及导向钻孔来延长瓦斯抽采周期,提高瓦斯抽采浓度,增加瓦斯抽采流量。现场试验表明:该技术成功地解决了钻孔利用周期短、流量衰减速度快的难题,大幅度提高了瓦斯抽采的效果,对目标煤层进行了有效地卸压增透,有效地降低了施工区域的突出危险性。     

新疆矿山环境地质问题及其治理对策

论述了新疆地区矿山中普遍存在的采空区地面塌陷、山体开裂、崩塌和滑坡、泥石流、煤层自燃和水均衡遭受破坏等主要矿山环境地质问题,分析了产生这些环境地质问题的原因和危害,从构建“和谐新疆”和“可持续发展”环境的角度出发,提出了矿山地质环境保护与恢复治理的建议对策措施。     

原煤自燃温升对煤码头堆场坑道混凝土构件性能的影响

自燃现象在原煤储运码头堆场经常发生,并对堆场的混凝土构件造成一定程度的影响。自燃与建筑物遭受火灾对混凝土结构的影响有一定的差别,自燃的影响以温升为主。混凝土在持续高温下将产生一系列的物理化学变化,这些变化是结构混凝土在持续温升中产生损伤的主要原因。本文通过原煤自燃火灾对煤码头堆场坑道混凝土构件性能影响的调查,总结特定状态下混凝土构件受持续高温作用的性能,为码头坑道混凝土构件的维护及设计提供参考。     

煤矿灾害超前注水综合防治技术研究

针对高瓦斯易自燃厚煤层开采时所引发的系列安全问题,以研究煤层超前注水为切入点,以义马耿村矿12200综放工作面为研究背景,展开煤层注水工艺参数及效果的研究。研究发现,采用"多排扇形立体注水"可使煤体含湿率显著增加。对煤体注水前后相关参数的实测数据分析表明,"多排扇形立体注水"的超前压注工艺措施对降低工作面及进回风顺槽粉尘浓度、预防采空区浮煤自燃及抑制工作面瓦斯涌出的作用显著。此研究对高瓦斯易自燃综放面的综合灾害防治具有一定的理论及现实意义。     

多参量综合指标冲击地压预测技术研究

提出了"全局-区域-局部"多参量综合指标冲击地压预测技术,多种预测方法相互协调与配合、优势互补,形成空间上层次化全方位的预测体系,可极大提高冲击地压预测准确性。结合老虎台矿冲击地压发生机理与影响因素,提出利用微震法对采区全局范围内微震事件进行实时监测,划分具有冲击危险区域,全局范围预测冲击地压;利用电磁辐射法监测工作面及巷道近场围岩的应力场和煤岩变形破坏变化状况,确定近场围岩高冲击危险区域,局部范围预测冲击地压;采用矿压监测法和钻屑法对确定具有冲击危险的区域进行重点监测,判断冲击危险程度,对采取防治措施后的防冲效果进行检测;采用采空区气体分析法预测电磁辐射法和矿压观测法等无法监测到的采空区的冲击地压。实践证明:全局-区域-局部"多参量综合指标预测技术的各种预测方法在功能上表现出明显的互补特征,在老虎台矿的冲击地压预报中取得良好效果。     

复合射孔技术排放瓦斯的研究

复合射孔技术是油气行业中新兴的复合型增产技术,该技术能有效地控制射孔方向和压裂缝的扩展。对该技术应用于煤层瓦斯排放中的有关机理进行了初步的分析,并根据有关公式对相关参数进行了理论计算。针对煤层的特性,将该技术应用于现场,并对试验煤层的瓦斯排放进行了监控和测试。结果表明该技术应用效果良好,有效消除了潜在的瓦斯危害并取得了显著的经济效益。复合射孔技术在煤层致裂爆破中的发展方向较多,不仅可用于提高煤层瓦斯的抽放率,还可用于煤(岩)巷掘进,其应用范围和前景十分广阔。指出了目前该技术在理论和应用中的不足以及有待于加强研究的关键问题。     

基于GIS的滑坡空间特征分析

基于GIS技术对滑坡及其渗水盲洞疏干土体的空间特征进行了分析。首先讨论了基于三棱柱模型的滑坡体体积计算，然后提出确定渗水盲洞疏干土体边界与地面交线的方法，以此确定疏干土体的空间形态和体积计算方法，并以西昌一攀枝花高速公路沿线米易滑坡为例，对该滑坡的体积特征和渗水盲洞疏干土体的空间形态进行了分析和计算。     

应用高精度磁法测定灵武某煤田自燃区范围

煤层自燃后产生"热剩磁",基于这一理论,运用地面高精度磁测在灵武某煤田对煤田自燃区的边界范围进行圈定.由钻孔验证的结果来看,地面高精度磁测在圈定煤田自燃区边界范围时效果良好.     

基于偏最小二乘法的黄土湿陷性评价模型

基于统计学相关理论的黄土湿陷系数预测及评价方法是简化其工程应用的重要途径.当前采用多元回归方法建立黄土湿陷系数预测模型过程中往往缺乏对自变量间多重相关性对预测精度影响的合理考量.基于上述考虑,该文分别采用普通多元线性回归方法和偏最小二乘回归方法建立了黄土湿陷系数的多因素(天然含水量、初始孔隙比和压缩系数)回归模型并对二...     

进尺对浅埋隧道掌子面稳定性及变形受力影响

基于强度折减有限元法分析不同进尺对隧道掌子面稳定性和破坏形态的影响,研究不同进尺下掌子面变形形态、拱顶沉降特性、地表沉降槽形状,并揭示不同进尺下掌子面前方、进尺开挖段、支护段的应力传递路径、拱效应特征及应力演化过程。结果表明:进尺对稳定性的影响呈现非线性特征,整体上随着进尺的增大,稳定安全系数降低,塑性分布范围增大,位移影响范围增大,且从掌子面附近逐渐扩展到开挖段,位移矢量角呈现非线性增大,即竖向位移所占比重增加。掌子面前方及进尺开挖段均存在拱效应,竖向拱效应大于横向拱效应,水平拱效应最弱,应加强掌子面底部围岩的稳定和已支护段的强度;根据竖向应力距掌子面距离的不同,可以将其分为三个区段:掌子面附近为应力降低区,即卸荷区;掌子面前方一段距离为应力升高区,即应力承载区;掌子面较远处,为原岩应力区。     

缓倾斜煤层孤岛工作面巷道底鼓机制及控制

针对缓倾斜煤层孤岛工作面回采巷道底鼓严重的状况,以庞庞塔矿5煤107工作面运输顺槽为研究背景,测试了顶底板的矿物成分、微观结构,利用物理模拟研究了底鼓机制,结果表明:①107工作面运输顺槽底板以高岭石为主,膨胀性岩石成分较低,岩石内部空隙较少,结构致密,强度高;②107工作面运输顺槽底鼓属于挤压流动性底鼓,掘进期间发生的是浅部岩层整体弯曲,在采动超前支承压力影响阶段,底板上位坚硬岩层超过其抗弯强度而发生破断,下位软弱底板解除约束,变形急剧增加,帮角出现裂隙,底板变形出现剧烈变形区、受限变形区、变形过渡区;③107工作面运输顺槽底鼓机制为:坚硬底板在高应力下的挤压流动是造成底鼓的主要原因,缓倾斜煤层巷道底板存在三角煤和底板岩石中存在少量膨胀性岩石对底鼓影响较小。针对性提出了采用开挖卸压槽释放压力方式进行底鼓治理,现场实测表明所提措施可有效降低巷道底鼓量。