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钠盐改性铝基高固水材料在矿山老巷充填治理中的适应性研究

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矿业研究与开发 2024年第10期 36-46页

作者：何国志刘国磊马秋峰董晓勇郝喜庆孟圣师张东山东理工大学资源与环境工程学院枣庄矿业(集团)有限责任公司田陈煤矿枣庄矿业集团高庄煤业有限公司山东能源临沂矿业集团菏泽煤电有限公司郭屯煤矿山东新矿赵官能源有限责任公司

针对工作面推采过老巷过程中面临的冲击地压、顶板管理等难题，研发了钠盐改性铝基高固水材料，可用于矿山井下老巷(空区)的充填治理。为探究该材料在矿山老巷原位充填治理中的适应性，采用室内试验、数值模拟、工程验证等方法，分析了... 详细信息

针对工作面推采过老巷过程中面临的冲击地压、顶板管理等难题，研发了钠盐改性铝基高固水材料，可用于矿山井下老巷(空区)的充填治理。为探究该材料在矿山老巷原位充填治理中的适应性，采用室内试验、数值模拟、工程验证等方法，分析了该材料在老巷治理中的优势，给出了老巷在不同充填条件下围岩应力特征及变形破坏规律。研究表明：该材料单浆不凝固，混合料浆在4～15 min内初凝，1 d充填体强度可超过最终强度的70%,早强性明显、流动性好、密闭状态下充填体稳定性高、具有较高的固水性能；对老巷进行充填后，帮部煤体内应力峰值较未充填时降低，峰值位置向浅部转移，塑性区范围和围岩变形量减小；工程现场按水灰比8∶1进行充填，料浆输送距离超过1 100 m,速凝性、早强性明显，充实率和接顶率高，冲击地压等各类灾害均得到有效控制，证明该材料可较好地适应于矿山废弃巷道治理。

关键词：高固水材料老巷治理力学性能充填开采

沙曲二矿顶板注浆锚索支护与单元支架支护设计及应用

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能源与环保 2024年第4期46卷 234-242页

作者：张俊虎华晋焦煤有限责任公司山西吕梁033000

结合沙曲二矿的地质条件及工作面条件,通过现场调研,设计了沙曲二矿5号煤层5302工作面110工法中空注浆锚索支护与单元支架临时支护,并进行实践。现场应用结果表明,切顶卸压后采取注浆锚索支护与单元支架的临时支护技术,在距切眼0~200 m... 详细信息

结合沙曲二矿的地质条件及工作面条件,通过现场调研,设计了沙曲二矿5号煤层5302工作面110工法中空注浆锚索支护与单元支架临时支护,并进行实践。现场应用结果表明,切顶卸压后采取注浆锚索支护与单元支架的临时支护技术,在距切眼0~200 m内,顶底板移近量及巷道两帮移近量逐渐减小,趋于稳定。顶板总体下沉量不大,底鼓量较大。留巷段前200 m两帮移近增量逐渐变小,巷道逐步进入稳定阶段,满足留巷要求,验证了本文提出的支护技术的可靠性。

关键词： 110工法注浆锚索支护单元支架支护切顶卸压

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煤层瓦斯抽采单双排钻孔最优布孔研究与应用

山东煤炭科技 2024年第9期42卷 61-65,71页

作者：闫俊杰华晋焦煤有限责任公司山西吕梁033000

为减少定向长距离钻孔的打孔数量,保证瓦斯有效抽采的同时提高整体施工效率,以沙曲二号煤矿九采区为工程背景,建立基于达西定律的流固耦合模型,应用数值模拟软件,分析不同孔间距对于有效消突体积的影响。结果表明:顺层长钻孔合理的布孔... 详细信息

为减少定向长距离钻孔的打孔数量,保证瓦斯有效抽采的同时提高整体施工效率,以沙曲二号煤矿九采区为工程背景,建立基于达西定律的流固耦合模型,应用数值模拟软件,分析不同孔间距对于有效消突体积的影响。结果表明:顺层长钻孔合理的布孔方式与数量对煤层抽采效果起重要作用,间距过小会造成资源浪费,间距过大会产生空白抽采区域;单、双排钻孔的最优布孔间距不同,单排钻孔间距在10 m时有最大的瓦斯消突体积,双排钻孔交错排列时,孔间距在13 m时有最大的瓦斯消突体积;双排交错打孔方式,增加孔间距的同时,减少扰动对于周围钻孔的影响,从而降低钻孔失稳概率,钻孔总进尺分别缩短18.18%与33.33%。

关键词：瓦斯抽采定向钻孔单双排钻孔最优布孔

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西湾露天煤矿采区转向方案研究

中国煤炭 2024年第8期50卷 135-141页

作者：李雁飞国家能源集团陕西神延煤炭有限责任公司西湾露天煤矿陕西省榆林市719000

采区接续转向方式不仅影响露天煤矿生产稳定及剥采比均衡,而且是影响露天煤矿生产组织管理及生产成本的重要因素。国家能源集团陕西神延煤炭有限责任公司西湾露天煤矿(以下简称“西湾露天煤矿”)面临着首采区开采到界及产能核增的生产影... 详细信息

采区接续转向方式不仅影响露天煤矿生产稳定及剥采比均衡,而且是影响露天煤矿生产组织管理及生产成本的重要因素。国家能源集团陕西神延煤炭有限责任公司西湾露天煤矿(以下简称“西湾露天煤矿”)面临着首采区开采到界及产能核增的生产影响,为了解决由此产生的生产接续及采区转向问题,基于西湾露天煤矿开采条件与开发现状,在西湾露天煤矿优化原采区划分的基础上提出采区划分及重新拉沟、扇形转向、L型推进3种转向方案,对比分析了各种采区转向方案生产能力、均衡剥采比、排土规划等方面的影响,并综合优选最佳采区转向方案。研究结果表明,L型推进方案均衡期数最少,重新拉沟方案剥采比极小值最小,扇形转向方案平均剥采比最小;在农田征地且方家畔尾坑可利用排土时,推荐采用重新拉沟方案,在首采区农田征地问题不能解决时,建议采取L型推进方案。

关键词：露天煤矿采区划分采区转向剥采比排土规划

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煤层钻孔机械造穴抽采瓦斯效果分析

陕西煤炭 2024年第10期43卷 114-118,134页

作者：闫俊杰华晋焦煤有限责任公司山西吕梁033000

为研究机械造穴钻孔对于瓦斯抽采效果的影响,以沙曲二号煤矿三采区4号煤层4304综采工作面为工程背景,采用数值模拟研究方法,对比分析了平行钻孔与机械造穴钻孔对于瓦斯有效抽采区域的影响。研究表明,采用机械造穴钻孔,可有效提高有效抽... 详细信息

为研究机械造穴钻孔对于瓦斯抽采效果的影响,以沙曲二号煤矿三采区4号煤层4304综采工作面为工程背景,采用数值模拟研究方法,对比分析了平行钻孔与机械造穴钻孔对于瓦斯有效抽采区域的影响。研究表明,采用机械造穴钻孔,可有效提高有效抽采区域体积,相比平行钻孔,有效抽采体积扩大了1.75倍。通过现场实验,对瓦斯抽采数据进行监测,应用造穴钻孔后,平均混合抽采流量提高了1.84倍,平均瓦斯抽采纯量提高了1.62倍。通过对机械造穴钻孔的应用和研究分析,为造穴增透的瓦斯抽采方案提供了理论参考。

关键词：瓦斯抽采煤层钻孔机械造穴平行钻孔抽采效果

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1-萘酚的太赫兹光谱实验及理论研究

原子与分子物理学报 2025年第4期 39-45页

作者：王利民朱立江孙延华国家能源集团煤焦化有限责任公司

1-萘酚是煤化工产物萘的合成产物，对环境和人体健康有危害.采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术，获得了1-萘酚在0.5～4.0 THz范围内的实测太赫兹吸收谱，同时运用密度泛函理论(DFT)平面波赝势模型对1-萘酚晶胞模型进行理论光谱计算，探... 详细信息

1-萘酚是煤化工产物萘的合成产物，对环境和人体健康有危害.采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术，获得了1-萘酚在0.5～4.0 THz范围内的实测太赫兹吸收谱，同时运用密度泛函理论(DFT)平面波赝势模型对1-萘酚晶胞模型进行理论光谱计算，探讨了平面波截断能在800～1600 eV范围内对理论光谱的影响，并对吸收峰的振动模式进行了理论归属.实验结果表明，1-萘酚在0.5～4.0 THz范围内有1.14 THz、1.60 THz、2.16 THz、2.81 THz、3.56 THz共5个吸收峰，平面波截断能1400 eV下得到的理论吸收谱与实测吸收谱在吸收峰个数、峰位、归一化峰强度上均有较好的一致性，5个吸收峰的振动模式均是以两元环为平面的受氢键束缚的面外摇摆振动或者面内扭转振动引起的.这为太赫兹技术对1-萘酚的识别提供了实验和理论基础，具有一定的理论意义和实际应用价值.

关键词：太赫兹密度泛函理论(DFT) 理论光谱 1-萘酚

煤岩层分段水力压裂裂缝扩展与应力演化特征实验研究

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实验技术与管理 2024年第9期41卷 47-53页

作者：马兴莹成小雨程成中煤能源研究院有限责任公司陕西西安710054

随着我国煤层开采深度不断增加,由于煤层低渗透性导致的瓦斯抽采效率问题愈发严重,常规的瓦斯抽采措施已经不能满足现状。结合煤层瓦斯地质赋存条件和定向钻进技术特点,开展了分段水力压裂煤层增透技术,可有效解决上述问题,其关键在于... 详细信息

随着我国煤层开采深度不断增加,由于煤层低渗透性导致的瓦斯抽采效率问题愈发严重,常规的瓦斯抽采措施已经不能满足现状。结合煤层瓦斯地质赋存条件和定向钻进技术特点,开展了分段水力压裂煤层增透技术,可有效解决上述问题,其关键在于水力压裂在岩层中所产生的新生裂缝能否顺利进入煤层并提供瓦斯抽采通道。该研究以沁水煤田某矿煤层顶板特征为背景,开展了地应力差、煤岩界面和泵注排量条件下的分段水力压裂实验,分析了分段水力压裂过程中试样生成裂缝发育规律及应力变化规律。研究结果表明:分段水力压裂过程中,第二段压裂效果受到第一段压裂所产生的裂缝影响,且泵注排量的增加会显著提高新生裂缝的发育扩展及连通度,有效改善了煤层透气性;整个压裂过程中应力变化曲线可以分为Ⅰ憋压阶段、Ⅱ裂缝扩展阶段、Ⅲ应力恢复阶段,其煤岩界面强度越高,越有利于岩层中新生裂缝扩展到煤层中。研究揭示了在地应力、煤岩界面和泵注排量影响下分段水力压裂过程中诱导应力的作用规律和裂缝扩展机制,实验结果对分段水力压裂煤岩层增透机理及其施工工艺参数设计具有一定的借鉴意义。

关键词：瓦斯灾害防治分段水力压裂裂缝扩展应力特性煤层渗透性

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井工煤矿煤炭生产碳排放核算及减排路径研究

煤炭科学技术 2024年

作者：谷欣博潘卫东阿斯哈尔·尼亚孜别克赵志宁冯少华李一葳皇甫杰吴晓华中国煤炭工业协会生产力促进中心中国矿业大学(北京)能源与矿业学院中煤科工集团北京华宇工程有限公司山西鲁能河曲电煤开发有限责任公司上榆泉煤矿鄂尔多斯市转龙湾煤矿有限公司

在能源行业，实现碳达峰和碳中和的目标是主要任务，随着双碳策略的持续推进，行业监管模式将逐步由当前的“能源双控”转变为“碳排放双控”，减排将成为坚定不移的原则。近年来，煤炭行业深入践行绿色低碳理念，各煤炭企业已从战略层... 详细信息

在能源行业，实现碳达峰和碳中和的目标是主要任务，随着双碳策略的持续推进，行业监管模式将逐步由当前的“能源双控”转变为“碳排放双控”，减排将成为坚定不移的原则。近年来，煤炭行业深入践行绿色低碳理念，各煤炭企业已从战略层面统一对双碳目标进行布局，制定了各自的碳达峰和碳中和行动计划，全面规划了战略目标、关键任务及重大项目，从而绘制出碳达峰和碳中和的具体实施路径。选择合适的碳排放计算模型和科学的减排策略对于优化煤炭产业的碳排放管理，以及推动我国煤炭行业的绿色低碳转型具有至关重要的作用。以二氧化碳近零排放为目标，结合《国家温室气体清单指南：IPCC-2019》和煤炭企业温室气体排放核算国家标准，提出了井工煤矿全生命周期中煤炭生产各环节二氧化碳排放的具体核算方法，构建了井工煤矿煤炭生产碳排放核算模型，并以典型煤矿为工程背景，对该井工矿开采过程中的碳排放进行计算和分析。结果显示，逸散排放和运输工序是煤炭井工开采碳排放的重要环节，分别占到了总量的38.2%和18.9%；按碳排放源进行分类，电力的消耗排放二氧化碳占48.5%，比重最大。在此基础上，提出了井工煤矿碳减排路径及其“零碳矿井”的实施路径。研究结果可为井工煤矿低碳发展提供理论指导。

关键词：井工煤矿煤炭开采二氧化碳当量全生命周期碳排放源碳排放因子

脉状裂隙导水型岩溶陷落柱高压注浆机理及应用

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煤炭科学技术 2024年

作者：钱自卫鹿存金巩起立吴现帅王炳柱中国矿业大学资源与地球科学学院河南能源鹤壁煤业(集团)有限责任公司第九煤矿中矿地科技术研究院(江苏)有限公司

岩溶陷落柱在我国华北煤田广泛发育，为煤系地层严重缺陷，已引发多起严重突水灾害，开展陷落柱导水特征及注浆机理研究，对于保证煤炭资源安全开采具有现实意义。本研究根据陷落柱导水通道特征、陷落柱柱体结构形式及探查钻孔出水特征... 详细信息

岩溶陷落柱在我国华北煤田广泛发育，为煤系地层严重缺陷，已引发多起严重突水灾害，开展陷落柱导水特征及注浆机理研究，对于保证煤炭资源安全开采具有现实意义。本研究根据陷落柱导水通道特征、陷落柱柱体结构形式及探查钻孔出水特征，结合典型陷落柱探查及治理案例，在传统的松散间隙导水、微细孔裂隙渗透导水模式基础上，总结提出了陷落柱脉状裂隙导水的新模式，给出了此类陷落柱的水害致灾形式。研究发现此类陷落柱柱体一般较为密实，以软硬碎石组合分布，但分布不均匀，碎岩部分间隙未被破碎泥化物、砂、矿物结晶所充填，残存不规则扁平裂隙状或近似圆孔集中导水通道；初步分析认为柱体的不均匀性致使空隙渗流及结晶的差异是造成此类陷落柱形成的主要原因。开展了脉状裂隙导水型陷落柱透明可视化注浆模型试验，直观观测了单孔高压注浆对多个导水通道的治理过程，再结合相关理论，提出了涉及孔道渗流注浆、劈裂注浆及裂隙挤密闭合等复合形式的脉状裂隙导水型陷落柱高压注浆机理，以实现单注浆孔对多条脉状裂隙导水通道的综合控制。研究成果在埋深超过600m、奥灰水压7.67MPa、平面面积达到5200m2的鹤煤九矿9-6导水陷落柱的注浆治理中进行应用。依据相关标准设计了注浆控制段跨度，通过巷道揭露及钻孔出水情况可表征陷落柱的脉状裂隙导水特征，设计采用井下对抄布孔、分层布孔、分段注浆等实现了对注浆区域的全覆盖，分析注浆压力响应曲线可指示浆液的渗流、劈裂、挤密等过程，通过串浆情况、物探及微震监测、注水试验分析综合评判了陷落柱的治理效果，目前受陷落柱影响工作面已安全回采。研究成果为脉状裂隙导水型陷落柱的治理提供了理论及技术支撑。

关键词：岩溶陷落柱脉状导水通道高压注浆复合注浆机理