产煤旅游转型 传承创新发展——同煤集团晋华宫矿生态文明纪实

晋华宫矿是大同煤矿集团公司下属的一个国有煤矿,该矿井田内所含煤层全部为侏罗纪煤层,是优质的火力发电用煤,煤炭发热量为6300到6500大卡/千克,被誉为"精粉中的精粉",是同煤集团的当家品牌。晋华宫矿先后获得了"全国煤炭系统文明煤矿"、"全国煤炭工业部级高产高效矿井"、"矿产资源开发利用先进单位"、"山西省优秀企业"等荣誉称号。     

冷冻取芯过程煤样温度变化特性研究

为探究冷冻取芯过程煤样温度变化特性,基于模拟试验的相似性,自主设计冷冻取芯模拟测试试验装置,选取榆家梁矿、首山一矿、六龙煤矿、九里山矿4个矿区不同变质程度煤样,用以测定瓦斯吸附平衡压力为0、1.0、2.0、3.0 MPa下冷冻取芯过程煤样的温度实时变化数据,并统计分析各条件下的数据。研究结果表明:冷冻取芯技术的冷冻效果与煤变质程度及瓦斯吸附平衡压力呈正相关关系;冷冻取芯对含瓦斯煤冷冻效果优于不含瓦斯煤;冷冻取芯对高变质煤冷冻效果优于低变质煤;冷冻取芯过程中,煤样温度随时间变化曲线符合指数函数关系。     

煤尘粒径对表面活性剂复配溶液润湿性的影响研究

为明确煤尘粒径对表面活性剂复配溶液润湿能力的影响,以径长范围为小于74、74～104、104～147μm的3种红柳煤样为研究对象,开展沉降试验。选取十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐(FMES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、异辛醇聚氧乙烯醚(JFC)和辛癸基葡糖苷(APG)5种表面活性剂,将其以质量比1∶1两两复配成10种复配组合,分别对单体和复配溶液作沉降试验,探究不同粒径煤尘在复配溶液和组成它们的表面活性剂单体溶液中的沉降速度变化特征。结果表明：煤尘粒径不会影响表面活性剂之间的协同润湿作用,但会影响表面活性剂之间的协同润湿程度;不同复配组合之间的润湿能力强弱不因煤尘粒径改变而变化;相较小粒径煤尘,复配溶液质量分数提高对大粒径煤尘润湿能力的提升更为明显;SDS与JFC复配组合对不同粒径煤尘均有很好的润湿效果,通过表面活性剂处理前后煤样的红外光谱分析推测,SDS与JFC能够协同提高煤尘的润湿性。     

深井厚煤层大巷孤立煤体冲击危险性评价研究*

为了探究大采深条件下厚煤层大巷孤立煤体频繁发生冲击地压的原因,以梁宝寺煤矿35000采区为工程背景,采取现场实践、数值模拟等方法分析不同采深、煤厚、大巷间距等因素对大巷孤立煤体冲击地压的影响,提出深井厚煤层大巷孤立煤体冲击地压的危险性评价方法。研究结果表明:大巷孤立煤体的采深与垂直应力峰值呈正相关,采深1 200 m时煤体的垂直应力峰值是采深500 m时的3倍左右;大巷孤立煤体随着煤层厚度的增加,其应力集中程度不断升高,且应力峰值向煤体弹性承载区转移;大巷间距越小,孤立煤体弹性承载区应力越集中,发生冲击地压可能性越高;包含开采影响因素和煤层冲击倾向性的大巷孤立煤体冲击危险性评价方法符合现场实际情况,可为大巷孤立煤体冲击危险性评价提供1种思路。     

矿用润湿型压裂液的制备与性能分析*

为有效减少煤矿开采时粉尘的生成量,降低综采区粉尘含量。基于自由基聚合和季铵化反应制备1种润湿型压裂液。通过单因素实验,确定最优配比是200 mL水,5 g油酸,0.3 g过硫酸钾,3 g N,N′-亚甲基双丙烯酰胺,2 mL环氧氯丙烷,2 g氯化钾和2 g水杨酸钠。对压裂液的反应过程、微观结构、剪切黏度、剪切稳定性、滤失性、润湿型性和清洁性进行研究。研究结果表明:该压裂液具有较高的剪切黏度和较佳的剪切稳定性,有利于注入煤层;具有较低的滤失性,便于压裂造缝;具有良好的润湿能力,能够有效地渗透到煤层中去;具有残渣含量少等特点,清洁性良好。     

煤层自燃危险性的模糊——可拓理论判别模型

首先确定了影响煤层自燃的因素指标,并对它隶属于不同自燃等级的取值进行了无量纲化处理,采用模糊层次分析法确定了各个因素权重,利用可拓学理论建立了煤层自燃危险性判别模型。其次,以山东新汶矿业孙村煤矿十三层煤为例,采用模型方法对其自燃危险性进行了评价,所得结果与煤科院的自燃鉴定结论一致。上述研究不仅丰富了煤层自燃危险性评价方法,而且也为预防此类灾害起到了一定的参考和借鉴作用。     

基于射流理论的瓦斯压力与突出参数关系研究

随着深部开采,煤与瓦斯突出作为我国煤矿最严重的自然灾害,其发生频度和强度越来越大。瓦斯压力是煤与瓦斯突出的关键动力源之一,针对其作用机制还不太清楚的实际情况,基于现场观察到的突出射流特征,引入射流理论,建立了煤与瓦斯突出的射流力学模型,推导了瓦斯压力与突出速度和突出流量间的关系表达式,分析了煤体密度对突出的影响。利用自主研制的可实时改变轴压的围压和孔隙压的主动突出式煤与瓦斯突出模拟仪,试验模拟了不同煤层开采深度下,当轴压和围压一定时,随着瓦斯压力的增加,最终发生煤与瓦斯突出的过程,得到了瓦斯压力与煤层深度和突出强度间的关系。研究结果表明:瓦斯压力与含瓦斯煤体突出速度及流量间均呈幂指数增长规律,与煤层开采深度具有线性关系,与突出强度间具有幂指数关系。瓦斯压力随深度增大的幅度为0.01 MPa/m,与前人研究结果一致。所得结论可供对煤与瓦斯突出机理的认识预测和防治参考。     

煤层群下保护层开采保护范围的数值模拟

为确定煤层群下保护层开采上部被保护煤层的保护范围,结合金佳矿一采煤工作面保护层顶底板煤岩层的物理力学参数和地质特征,采用FLAC3D软件模拟下保护层开采中被保护层的应力场及变形场的变化过程,得出保护层的保护效果;并根据保护层开采的应力卸压保护准则和变形保护准则,确定保护层沿倾向和走向的保护范围。结果表明,由于岩性及岩层结构的影响,通过数值模拟确定的各被保护层的保护范围与按照卸压角确定的保护范围有一定差异;分别用现场考察与数值模拟这2种方法所确定的下保护层保护范围基本一致。     

煤层群多重开采上保护层防突研究

针对目前煤层群开采所面临的瓦斯灾害问题,基于一般的保护层开采理论,对煤层群中多重保护层开采进行分析研究,并对同组煤层的多重上保护层开采进行现场试验,通过多参数的考察,对保护效果、保护范围和合理参数进行了综合分析,确定所进行的煤层群开采消除突出危险效果显著,完善了保护层开采的基本理论。研究成果对于对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定参考价值。     

稔子坪煤矿在软岩条件下探放水技术的探讨

稔子坪煤矿煤层顶底板主要由泥质砂岩和砂质泥岩组成,顶底板松软,遇水膨胀,采空区随采随落,顶板冒落后空区积水渗透性差,给采空区钻探放水带来了容易崩孔、堵孔、钻孔成孔率低、放水效果差等诸多技术难题,稔子坪煤矿通过在软岩条件下探讨探放水技术,对7106采空区进行探放水实践,取得了一些实践经验,对煤矿在软岩条件下进行探放水具有一定的指导意义。