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。     

新疆煤炭开发环境保护问题及对策建议

针对新疆煤炭资源开发状况及新疆煤炭资源的分布特点,分析了煤炭开发过程中引发的环境问题,提出了加强煤炭资源开发区域规划环境影响评价,积极探索建立矿山生态环境恢复补偿机制,加强对煤矿开发产生的废水、矸石的处理及监管力度,加大矸石、废水的监管和排污收费征收力度等措施。     

浅谈煤矿建设项目竣工环境保护验收调查

着重阐述了煤矿建设项目的主要环境问题及调查重点和调查内容、方法,分析了煤矿建设项目竣工环境保护验收调查中常存在的一些问题,并提出了几点对策和建议.     

某燃煤电厂周边农田土壤重金属污染特征及源解析

为探究某燃煤电厂污染物排放中重金属对周边农田土壤环境的影响,采用辐射环形法,以电厂烟囱为中心,布设31个农田土壤采样点.使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定土壤中10种重金属含量,分析土壤中重金属含量特征及潜在生态风险,基于地统计空间插值和AERMOD扩散模型对重金属空间分异情况和污染特征进行探究,并运用PMF受体模型对重金属进行源解析.结果表明：①燃煤电厂周边农田土壤重金属ω（Pb）、ω（Mn）、ω（Zn）、ω（Cr）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（As）、ω（Co）、ω（Hg）和ω（Cd）的平均值分别为414.46、286.38、155.22、69.54、55.77、53.48、31.73、19.86、0.78和0.71 mg·kg^-1,其中Hg、Pb、Cd、As、Zn、Cu、Co、Cr和Ni的含量均超过陕西省土壤背景值,分别为背景值的26、19.36、7.88、2.83、2.23、2.49、1.87、1.11和1.93倍,元素Cd、Cr、Ni和Zn的高值区出现在电厂西北方向.②燃煤电厂周边农田土壤重金属潜在生态风险指数（RI）的均值为714.53,整体处于很强的生态风险水平,并在千河火车站、石油天然气公司附近出现高值富集区,Hg元素的单项潜在生态风险指数（E_i）为520.92,处于极强的生态风险水平.③燃煤电厂周边农田土壤重金属主要来源为煤炭燃烧的降尘源（32.16%）、工农业活动源（19.78%）、自然源（26.25%）和交通源（21.81%）.土壤重金属含量较高值均分布在距电厂1~2 km范围内,重金属含量在距离电厂1 km范围内较小,在1~2 km范围逐渐增大,大于2 km后又呈逐渐减小趋势.研究得出的电厂周边农田土壤重金属空间分异情况及富集特征,可为开展土壤污染治理提供理论及数据支撑.     

煤炭资源型城市环境效率及其环境生产率变动分析──基于山西省11个地级市面板数据

绿色环境效率反映经济发展与资源环境之间的平衡关系,合理评价资源型城市的环境效率对于促进经济高质量发展具有重要的现实意义。首先从异质性环境污染排放角度出发,选取了四种环境压力指标,采用非径向的Slacks Based Model（SBM）模型和Sequential Malmquist指数模型,对山西省2003—2016年11个地级市的环境效率和环境生产率的区域差异及其动态演进进行了深入分析,然后采用固定效应模型、差分广义矩估计模型和面板分位数回归模型分析了环境规制对山西环境生产率的影响。研究结果表明：（1）在维持现有技术水平不变的前提下,山西省整体的环境效率仍有25.31%的改进潜力;中部地区的环境效率值高于北部与南部地区,但是三大区域的环境效率值都呈下降趋势。（2）山西省环境生产率平均每年提高14.63%,其中技术效率对环境生产率的增长表现为负效应,而技术进步是环境生产率提高的主要来源。（3）环境规制与环境生产率之间并不存在正向或者负向的线性关系,而是存在显著的“U”型关系;不同分位点上环境规制对环境生产率变动的影响表现出明显的异质性。