神木煤矿区土壤重金属污染特征研究

通过对神府煤田开采区3个煤矿区周围土壤Cu、Cd、Cr、Mn、Ni质量分数进行测定及分析,评价了煤田开采对周围土壤的污染程度。结果表明,长期的煤炭资源开发、运输等活动,已导致周围土壤受到重金属不同程度的累积性污染,土壤中Cd、Ni质量分数高于陕西省土壤背景值,且Cd污染程度较高,Ni污染程度较低,而Cu、Cr、Mn基本不受污染。3个煤矿表层土壤各重金属元素质量分数均表现出污染区大于对照区,但这种变化幅度存在一定差异;Cu、Cr、Mn 3种重金属元素虽没有超出背景值,但已表现出一定程度的累积;煤矿周围土壤重金属污染受到开采年限、土壤质地、风向等因素的影响。3个煤矿污染区土壤剖面样品中,5种重金属元素质量分数基本上随着土壤深度的增加呈现降低的趋势,且这种趋势具有波动性。     

淮南潘北矿塌陷湿地土壤退化评价

采煤带来的地面塌陷是极为重要的新生环境地质问题。以淮南潘北矿塌陷湿地为研究区域,其总氮(TN)含量平均水平为1.04g/kg,总磷(TP)含量平均水平为425mg/kg,在空间分布上均有从非季节性积水区向季节性积水区递减的趋势。土壤理化性质指标间总氮与有机质(SOM)含量呈极显著正向相关,与pH呈负向相关,与有效磷(AP)呈正向相关;总磷与有效磷表现为极显著相关;AP与有效钾(AK)、SOM都有很好的相关关系。通过应用相关分析和模糊数学的原理,以TN、TP、AP、AK和SOM等5个土壤肥力指标为基础,对该区域季节性积水区和非积水区土壤肥力进行数值化综合评价。季节性积水区IFI为0.463,非积水区IFI为 0.601,表明塌陷湿地形成后会加剧水域周边土壤的退化。     

厚煤层分层综采工作面的瓦斯治理

结合矿井瓦斯管理的实际,介绍了高瓦斯厚煤层分层综采工作面瓦斯治理的技术经验,具有很强的针对性和可操作性,实现了矿井在特殊阶段的安全生产.     

地质因素对煤层瓦斯赋存影响的研究

为研究地质因素对煤层瓦斯赋存的影响,针对淮北矿区石台煤矿3煤层,采用瓦斯地质块段划分的方法,以井田内主要断层和天然焦区为界,把3煤层划分为3个独立的地质块段,分区对不同地质块段内地质因素对煤层瓦斯赋存规律进行研究,分析褶皱构造、断裂构造及岩浆侵蚀等对煤层瓦斯压力和瓦斯涌出量的影响。结果表明:地质构造对瓦斯保存和运移起到重要作用,岩浆岩侵入对石台煤矿3煤层煤与瓦斯突出的控制作用最为明显,地质块段的划分(分区管理)对地质构造复杂的高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井具有重要意义。     

水力割缝增透抽采煤层瓦斯原理及应用

煤层瓦斯抽采是避免煤矿瓦斯灾害发生的根本防治措施,水力割缝技术使煤体在割缝后应力松弛、卸压、破坏、破裂,以成倍或者十几倍地提高煤层的渗透性,继而对煤层瓦斯进行抽采,使瓦斯煤层变为低瓦斯或无瓦斯煤层,从根本上避免瓦斯灾害发生。从水力割缝技术切割煤层致煤层应力变化角度,将理论分析和数值模拟方法相结合,根据渗流力学平面径向流理论,分析给出水力割缝技术增透抽采瓦斯原理。以兖州东滩矿3号煤层为例,分析采用水力割缝技术前后煤层应力变化、渗透率变化规律。结果表明:大面积割缝后,应力重新分布,由均匀状态转变为非均匀状态分布,水平缝使煤层卸压,煤层应力普遍降低,在缝上部煤层局部形成拉应力区。割缝后渗透率是割缝前的4.34倍,渗透率大幅度增加,从而提高瓦斯抽采速度和最终抽采率。     

美国煤矿安全管理发展的研究与分析

为借鉴发达国家在煤矿安全管理的成功经验和失败教训,尽快提高我国煤矿的安全管理水平,采用数量统计和归纳总结等方法,分析美国煤矿安全生产水平与其社会政治、经济、法制、文化、科技、装备等的关系,讨论美国在不同社会发展阶段的社会政治经济特征;根据不同发展阶段的社会生态类型、安全诉求和安全观念对煤矿安全的影响,总结归纳美国由煤矿安全事故高发期向事故快速稳定下降期转变所采取的不同的煤矿安全管理策略。提出煤矿安全发展过程具有明显的阶段性特点,指出在由农业社会向工业化社会发展阶段,事故快速上升是必然的过程,通过完善法律法规等办法可加快煤矿安全向稳定好转的方向发展。     

基于MMAS-BP的煤与瓦斯突出强度预测

为提高煤与瓦斯突出强度的预测精度及预测速度,用最大最小蚂蚁系统和BP神经网络相结合的方法进行预测模型设计。根据煤与瓦斯突出强度及其主要影响因素之间的关系数据,建立其神经网络的预测模型。以网络的权值和阈值为自变量,网络误差为目标函数,通过蚁群算法的迭代运算,搜索出误差的全局最小值,以实现BP神经网络的初始权值、阈值优化,并用优化后的网络进行瓦斯突出强度的预测。实例结果表明,MMAS-BP算法的预测值均方差为0.089,约为BP神经网络的0.1倍,且输出稳定性好,适用于煤与瓦斯突出强度的预测。     

基于分形学的瓦斯爆炸事故时序数据分析模型及应用

针对煤矿瓦斯爆炸灾害子系统的复杂非线性动力学特性,以南方某省1958—2007年的煤矿瓦斯爆炸事故发生数构建时间序列,应用霍斯特时间序列数据的标度行为,提出瓦斯爆炸时间序列的重标极差分析(R/S分析)方法。结果表明:瓦斯爆炸时间序列的霍斯特指数为0.550 2,分形维数为1.449 8,其分式布朗运动轨迹表现出一定的持久性和非高斯性。为诊断瓦斯爆炸事故时间序列变异年份,对时间序列进行分段R/S分析,获得变异年份为1974年,以1974年为分界点构成2个时间序列,霍斯特指数分别为0.589 1和0.697 5,分形维数为1.410 9和1.302 5,与煤矿瓦斯爆炸事故时间序列的持久性趋势一致。煤矿瓦斯爆炸事故时间序列看似无序却蕴藏规律,反映了系统的动力学变化特征,R/S分析方法可以描述煤矿瓦斯爆炸事故时间序列的动力学特征。     

急倾斜煤层石门揭煤突出机理数值模拟研究

与其他类型的突出相比,石门揭煤的突出危险性最为严重,对它的突出机理进行研究有助于提高防突工作水平。根据马家沟矿石门揭煤突出后遗留的孔洞形状,采用数值模拟软件对突出过程进行反演分析;再现了马家沟矿石门揭煤突出发生的地质条件及发展过程。结果显示,急倾斜煤层石门揭煤突出过程中,煤体自重应力的作用比较明显;突出发生后,地应力梯度和瓦斯压力梯度均下降,卸压区宽度增大。因此,对于急倾斜煤层石门揭煤,一方面,要采取瓦斯抽放等措施,降低工作面前方煤体的应力和瓦斯压力;另一方面,要采用金属骨架对其上方煤体进行支护,防止该煤体垮落诱导突出。     

实验室煤与瓦斯突出模拟试验回顾及展望

为借鉴国内外煤与瓦斯突出模拟试验研究成果,查阅大量相关文献,进行分析和总结。以人们对煤与瓦斯突出试验研究的深入程度为主线,将实验室煤与瓦斯突出模拟试验的研究历程进行阶段划分。研究表明:20世纪50—60年代,成功诱导了突出,初步考察诸因素对突出的影响;70—90年代,深入探究突出发生的力学判据及突出过程,并提出数十种有关突出机理方面的假说;21世纪初,以组建三维模拟试验台进行试验为特点,大大提高了模拟试验条件与现场的相似度,但在力学加载系统的稳定性和可调性、模型的整体密封性、测试探头的精度等方面仍需改进。