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松软煤层空气螺杆泡沫钻进用泡沫冲洗液体系实验研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：金新中煤科工西安研究院(集团)有限公司

空气螺杆钻进技术是解决碎软煤层孔壁易垮塌问题的有效途径，但长期实践过程中，其粉尘污染严重、钻头寿命短、钻孔净化困难等问题也日益凸显。采用泡沫冲洗液代替空气作为循环介质形成空气螺杆泡沫钻进工艺成为了解决问题的新思路。因... 详细信息

空气螺杆钻进技术是解决碎软煤层孔壁易垮塌问题的有效途径，但长期实践过程中，其粉尘污染严重、钻头寿命短、钻孔净化困难等问题也日益凸显。采用泡沫冲洗液代替空气作为循环介质形成空气螺杆泡沫钻进工艺成为了解决问题的新思路。因此，论文采用Waring-Blender实验，根据松软煤层空气螺杆泡沫钻进对泡沫冲洗液体系性能指标及抗压性能要求，分别对发泡剂、稳泡剂、抗污染剂及抗压剂进行优选，并通过正交实验分析确定各处理剂的最优加量。在此基础上，对构建的泡沫冲洗液体系发泡量、半衰期、流变性能、抗污染性能、抗压性能以及携岩性能进行综合评价。结果表明：泡沫冲洗液体系的最优配方为：水+1.3%AMS +0.5%CMC+ 1%MP+0.3%HS植物胶，起泡体积达到5.3倍，泡沫半衰期为160min，发泡量大且泡沫稳定；动塑比达到0.91，剪切稀释性及携岩性能好能力强，煤粉沉降速度较清水降低了96.9%。抗污染实验结果表明，该体系抗地下水污染及抗煤粉污染强，卤水加量为30%时，其泡沫综合指数（FCI）仍能达到10642.5；煤粉加量为30%时，其FCI达到22050。论文研究成果为松软煤层瓦斯抽采孔采用空气螺杆泡沫钻进工艺提供了坚实的技术支撑。

关键词：松软煤层空气螺杆泡沫钻进泡沫冲洗液体系抗压抗污染

阳泉矿区碎软煤层深孔气动定向钻进关键技术与实践

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煤田地质与勘探 2024年第9期52卷 184-191页

作者：刘飞李泉新方俊刘建林杨伟锋褚志伟赵建国王四一中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

【目的】针对山西阳泉矿区碎软煤层瓦斯精准、超前、区域治理需求,提出采用气动定向钻进煤层预抽钻孔的技术方案。【方法】在分析气动定向钻进成孔技术难题的基础上,开发了适用于阳泉矿区碎软煤层赋存条件的气动螺杆钻具稳定运转技术、... 详细信息

【目的】针对山西阳泉矿区碎软煤层瓦斯精准、超前、区域治理需求,提出采用气动定向钻进煤层预抽钻孔的技术方案。【方法】在分析气动定向钻进成孔技术难题的基础上,开发了适用于阳泉矿区碎软煤层赋存条件的气动螺杆钻具稳定运转技术、钻孔轨迹精确控制技术、深孔高效排渣技术、气动套铣打捞技术,优化了气动定向钻进装备配套方案,并在阳泉矿区碎软煤层中开展了现场工业性试验。【结果和结论】结果表明:(1)通过优化气动螺杆钻具结构和工艺流程、设计低风阻管路,有效解决了气动螺杆钻具的异常制动,实现了稳定高效运转。(2)通过优化钻孔设计轨迹和工艺参数、设计大角度造斜钻具组合和研制气动冲击螺杆钻具,保障了钻孔轨迹的精确调控,提高了煤层钻遇率。(3)通过复合强排渣技术和短起钻冲孔工艺的应用,有效提升了钻孔排渣效率。(4)通过采用气动套铣打捞技术,配套设计的专用可退式打捞筒,满足阳泉区矿区碎软煤层孔内复杂事故处理需要,并成功处理2起严重卡钻事故。(5)在阳泉矿区某矿施工完成孔径120 mm的10个定向钻孔,成孔深度均达到450 m以上,最大钻孔深度达到607 m,最大单班进尺76 m。碎软煤层定向孔取得了显著的瓦斯抽采效果,单孔日均抽采瓦斯纯量最大达971.96 m^(3),实现了阳泉矿区碎软煤层瓦斯长时间稳定抽采。研究成果为阳泉矿区碎软煤层瓦斯高效治理提供了新的技术途径,具有显著的应用和推广价值。

关键词：阳泉矿区碎软煤层定向钻进气动螺杆钻具瓦斯抽采钻孔轨迹控制

煤矿快速掘进工作面产尘特点及综合防尘技术研究

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矿业安全与环保 2024年第2期51卷 33-39页

作者：陈玉涛中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

针对煤矿快掘工作面掘进速度快、设备集中、产尘量大等特点,以曹家滩煤矿122107辅运巷快速掘进工作面为研究对象,详细分析了快速掘进工作面的产尘规律,开展“喷雾抑尘+机载通风控除尘”综合防尘技术及其工艺参数研究,结合快速掘进工作... 详细信息

针对煤矿快掘工作面掘进速度快、设备集中、产尘量大等特点,以曹家滩煤矿122107辅运巷快速掘进工作面为研究对象,详细分析了快速掘进工作面的产尘规律,开展“喷雾抑尘+机载通风控除尘”综合防尘技术及其工艺参数研究,结合快速掘进工作面产尘特性及掘锚一体机外形特点,设计了4种贴近截割滚筒的喷雾装置和1种机载控除尘装置,并进行了现场工业性试验。结果表明:应用快掘工作面综合防降尘技术,降尘效率在90.69%以上,能极大地改善快掘工作面粉尘污染情况。

关键词：快速掘进工作面产尘特点综合防尘喷雾装置防尘效果

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煤矿用钻孔机器人钻臂定位误差补偿研究

煤田地质与勘探 2024年第3期52卷 153-163页

作者：梁春苗姚宁平姚亚峰彭涛中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 煤炭科学研究总院北京100013

目前钻孔机器人位姿调节多采用手动遥控调节与人工复测结合,未实现全自动调节,开环控制精度低、自动化能力低、无法实现煤矿用探放水、防突和防冲钻孔机器人精确开孔定位与孔群全自动施工。通过分析钻孔机器人钻臂结构和动作,建立了钻... 详细信息

目前钻孔机器人位姿调节多采用手动遥控调节与人工复测结合,未实现全自动调节,开环控制精度低、自动化能力低、无法实现煤矿用探放水、防突和防冲钻孔机器人精确开孔定位与孔群全自动施工。通过分析钻孔机器人钻臂结构和动作,建立了钻臂运动学模型;通过对加工误差、机身变形、装配间隙等影响因素分析,发现采用回转减速器蜗轮蜗杆结构间隙会引起倾角和方位角误差放大,并在机身平时会引起倾角和方位角误差最大达0.85°;为消除误差,首先采用传统钻臂运动学误差补偿方法建立了钻臂静、动态误差补偿模型,利用全站仪测试关节间隙和变形量,基于补偿模型和RBF神经网络法求逆解得到误差补偿量,钻臂期望位姿与实际位姿误差的x方向平均误差为9.6 mm,y方向平均误差为18.2 mm,z方向平均误差为16 mm,满足工程应用要求;其次为解决传统全站仪试验测量的方法的复杂性和非实时性问题,提出了一种通过激光测距仪和高精度开孔定向仪组合获得位姿误差检测的方法,通过测距实时计算实际和理论倾角、方位角差值,作为误差补偿后的新倾角和方位角的控制输入量,对钻臂进行实时误差检测与补偿;最后利用传统全站仪精度检测方法对激光测距组合位姿误差补偿模型进行验证。试验表明:激光测距组合定位误差检测法最大误差差值在±0.5°以内,方位角最大误差在±0.5°以内,比未采用误差补偿前分别提高了41.1%和37.5%,满足了钻孔机器人开孔定位误差要求。在煤炭行业开展了钻孔机器人钻臂在线精确定位与误差补偿研究,对钻孔机器人精确自动开孔定位及孔群全自动施工具有重要的借鉴和指导意义。

关键词：钻孔机器人钻臂定位运动学模型位姿误差检测误差补偿模型煤矿

用于环境应用的LDH及其复合材料的进展研究

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应用化工 2024年

作者：曾少华中煤科工集团重庆研究院有限公司

介绍了作为二维材料的一员的层状双氢氧化物LDH的一般结构和特征，它具有的合成简单、成分可调控以及成本低廉的特性使其在日益严峻的环境问题中引起了人们对它的关注。本文介绍了LDH与其他半导体材料形成的复合材料，通过协同效应可以... 详细信息

介绍了作为二维材料的一员的层状双氢氧化物LDH的一般结构和特征，它具有的合成简单、成分可调控以及成本低廉的特性使其在日益严峻的环境问题中引起了人们对它的关注。本文介绍了LDH与其他半导体材料形成的复合材料，通过协同效应可以有效地提高LDH的性能，用于处理环境污染以及能源问题，因此大量有关LDH及LDH基的复合材料的相关研究被报道。本文重点总结了近年来用于环境和能源领域的以LDH为基底的同MOF、MXene、CNTs以及聚合物形成的复合材料的相关研究，并对LDH复合材料的前景提出了挑战和展望。

关键词： LDH 复合材料进展环境应用

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基于RSM方法优化诱导结晶除氟研究

工业水处理 2024年

作者：郑威城秦树林王忠泉陈霞中煤科工集团杭州研究院有限公司

为了优化氟磷酸钙诱导结晶除氟效果，利用Box-Behnken实验设计(BBD)与响应面法(RSM)优化氟磷酸钙诱导结晶除氟实验，建立了以氟离子去除率为响应值的二次回归模型并通过方差分析(ANOVA)对模型进行了验证，比较了3个参数对氟离子去除率... 详细信息

为了优化氟磷酸钙诱导结晶除氟效果，利用Box-Behnken实验设计(BBD)与响应面法(RSM)优化氟磷酸钙诱导结晶除氟实验，建立了以氟离子去除率为响应值的二次回归模型并通过方差分析(ANOVA)对模型进行了验证，比较了3个参数对氟离子去除率影响的显著性。RSM优化的最佳条件为：Ca/F=15、P/F=8.918、晶种投加量=9.208 g/L，理论最佳除氟率为97.26%，实际获得了95.07%的氟离子去除率。SEM和能谱图观察到晶种反应前后的形貌变化。XRD表征发现诱导结晶后产生了CaF2、Ca10(PO4)6(OH)2、Ca10(PO4)6F2、CaHPO4，表明氟磷酸钙诱导结晶除氟有多种结晶反应路径。

关键词：响应面法诱导结晶除氟氟磷酸钙

天然弱面对瓦斯抽采水平井压裂多裂缝扩展的影响

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煤炭科学技术 2024年

作者：庞涛姜在炳王正喜刘修刚李浩哲煤炭科学研究总院中煤科工西安研究院(集团)有限公司

针对碎软低渗煤层待掘煤巷条带瓦斯高效抽采难题，提出待掘煤巷条带顶板水平井分段压裂高效预抽瓦斯技术。为实现瓦斯无空白带均衡抽采，基于分段多簇压裂的裂缝网络构建是技术成功的关键。为研究煤系地层中的多裂缝扩展形态，分析了煤... 详细信息

针对碎软低渗煤层待掘煤巷条带瓦斯高效抽采难题，提出待掘煤巷条带顶板水平井分段压裂高效预抽瓦斯技术。为实现瓦斯无空白带均衡抽采，基于分段多簇压裂的裂缝网络构建是技术成功的关键。为研究煤系地层中的多裂缝扩展形态，分析了煤系地层天然弱面发育特征，建立了天然弱面对多裂缝扩展形态的判别式，并采用有限元方法分析了单一天然弱面和多天然弱面对多裂缝扩展的影响。结果表明：煤层及顶底板岩层中发育有大量裂隙、层理、界面等天然弱面，影响着水力压裂裂缝的扩展形态；裂缝与天然弱面的相互作用受原场地应力、已形成裂缝的诱导应力和裂缝尖端应力场的共同影响；天然弱面距预置裂缝距离小时能够诱导裂缝起裂并迅速取得扩展优势，距离大时能够诱导多裂缝扩展呈复杂形态；小角度天然弱面能够诱导附近裂缝快速扩展，角度为90°时不影响缝间干扰。多天然弱面发育条件下，应力差低时易形成以天然弱面为主的缝网，应力差大时易形成较为简单的单一裂缝；天然弱面密度大、形态复杂时易形成缝网，地应力对缝网形态影响不大。工程应用表明，试验井水力压裂形成了覆盖待掘煤巷条带的缝网，日产气量已达1 708m3，且正处于产气量上升阶段，具有良好抽采前景。

关键词：煤巷条带顶板水平井瓦斯预抽天然弱面多裂缝扩展

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井巷煤岩层精细对比技术

地质论评 2024年第S1期70卷 263-265页

作者：王海军王相业吴艳刘善德马良吴敏杰朱玉英中煤科工西安研究院(集团)有限公司西安710077

煤岩层对比技术作为地质调查、煤田地质勘探、矿井生产中重要的技术手段,该技术贯穿整个煤田地质勘查与矿井生产阶段的全过程,是煤炭资源储量计算、矿井地质构造分析的基础。煤岩层对比技术经过多年的发展已经形成了较成熟的煤岩层对比... 详细信息

煤岩层对比技术作为地质调查、煤田地质勘探、矿井生产中重要的技术手段,该技术贯穿整个煤田地质勘查与矿井生产阶段的全过程,是煤炭资源储量计算、矿井地质构造分析的基础。煤岩层对比技术经过多年的发展已经形成了较成熟的煤岩层对比理论和方法,可以满足煤炭地质勘查阶段的地质勘查设计、矿井设计及资源储量的计算等.

关键词：煤岩层对比地质透明化地质保障技术

露天煤矿废弃地自然资源价值识别与评估方法研究

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矿业安全与环保 2024年第1期51卷 154-160页

作者：肖泳张越李静中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司重庆400016

随着经济转型升级与煤炭资源的枯竭,露天废弃矿坑的二次开发利用成为资源型城市获得增量空间资源的新选择。基于科学的资源价值评价方法,提出了露天煤矿废弃地资源价值识别与定量评估的理想模型和技术方法路线,并以抚顺西露天矿各类资... 详细信息

随着经济转型升级与煤炭资源的枯竭,露天废弃矿坑的二次开发利用成为资源型城市获得增量空间资源的新选择。基于科学的资源价值评价方法,提出了露天煤矿废弃地资源价值识别与定量评估的理想模型和技术方法路线,并以抚顺西露天矿各类资源的评估为案例,直观展示了西露天矿的自然资源情况。通过研究可知,西露天矿总价值约为24.4亿元,其中直接使用价值占99.57%。在各类价值中,第三产业价值超过了第一、二产业的价值,这也与目前西露天矿的生态修复及发展方向相匹配,验证了模型的有效性。

关键词：二次开发利用价值识别定量评估分析理想模型模型有效性抚顺