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基于采空区气体膨胀理论的超大体积采空区综采工作面低氧风险精准预测研究

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煤炭技术 2024年第7期43卷 187-191页

作者：干滴滴李玉福王杰国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司上湾煤矿内蒙古鄂尔多斯017209

根据地面及井下大气压力传感器监测数据,得出地表与井下任意一点气压是同步变化的,井下任意一点与地表的压差是固定不变的。利用该结论分析得出,地表气压下降过程中井下采空区各条漏风通道的漏风量均无明显变化,提出了地表气压下降时采... 详细信息

根据地面及井下大气压力传感器监测数据,得出地表与井下任意一点气压是同步变化的,井下任意一点与地表的压差是固定不变的。利用该结论分析得出,地表气压下降过程中井下采空区各条漏风通道的漏风量均无明显变化,提出了地表气压下降时采空区内储存的气体发生了膨胀涌出,是导致综采工作面低氧风险加大的原因。通过大量数据统计和理论分析,得出综采工作面低氧仅发生在气压下降的过程中,对于地表漏风量较小的工作面(漏风量不超过120 m^(3)/min),其低氧风险主要取决于大气压力值的大小。对于地表漏风量较大(漏风量大于250 m^(3)/min)的综采工作面,其低氧风险主要取决于大气压力连续下降的幅度。根据天气预报气压预测数据开展了综采工作面每日低氧风险精准预测,预测准确率高达95%以上,同时将低氧风险预测结果用于均压通风管理,使均压系统做到按需启用,在保证了低氧防治效果的同时,有效避免了均压系统过度运行,大大降低了采空区遗煤自燃风险。

关键词：低氧采空区漏风预测均压通风

神东矿区新型无机膏体防灭火充填材料制备及性能研究

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煤矿安全 2024年第6期55卷 100-110页

作者：张鹏辉张茂微吴锐古启雄国能神东煤炭集团有限责任公司寸草塔煤矿内蒙古鄂尔多斯017209 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

为解决神东矿区回采工作面两端巷道附近采空区遗煤多、易自燃、难封堵的难题,提出一种新型无机膏体防灭火充填材料,高效快速充填回采工作面上下隅角。采用神东矿区附近易获取的粉煤灰、炉渣和P·O·42.5硅酸盐水泥作为膏体主要原料,通... 详细信息

为解决神东矿区回采工作面两端巷道附近采空区遗煤多、易自燃、难封堵的难题,提出一种新型无机膏体防灭火充填材料,高效快速充填回采工作面上下隅角。采用神东矿区附近易获取的粉煤灰、炉渣和P·O·42.5硅酸盐水泥作为膏体主要原料,通过室内实验对材料的物理性质和化学成分进行研究,并通过膏体流动性、凝固特性、膨胀特性、充填体强度测试实验,确定出膏体最佳材料配比及外加剂参量。实验结果表明:炉渣基膏体具有良好自膨胀性,7 d自膨胀率可达5.6%,且初凝时间短,满足工程所需强度要求;膏体防灭火材料的最佳配比方案为水泥∶粉煤灰∶炉渣=1∶4∶20,质量分数为78%,J85型速凝剂的添加量为6%。工程应用表明:采用优选的膏体充填材料进行隅角充填封堵后,采空区漏风量整体下降至充填前的30%,CO体积分数从120×10^(-6)降至46.5×10^(-6),O2体积分数在深入采空区走向长度约80 m处降至10%以下,采空区内“散热带+氧化带”的走向长度由未充填前的160 m缩短为80 m。

关键词：无机膏体防灭火材料隅角充填流动性能速凝特性强度特性

神东矿区综采工作面过同层位空巷强矿压显现机理及控制方法

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煤炭学报 2024年第8期49卷 3335-3352页

作者：罗文余伊河王文国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003

神东矿区各矿井在回采过程中由于工作面布置方式调整,工作面前方常会出现以往工作面空巷。为避免工作面过空巷期间发生顶板事故,总结了神东矿区多个工作面和空巷赋存条件、过空巷处理方法与矿压控制效果,分析了工作面过空巷期间顶板超... 详细信息

神东矿区各矿井在回采过程中由于工作面布置方式调整,工作面前方常会出现以往工作面空巷。为避免工作面过空巷期间发生顶板事故,总结了神东矿区多个工作面和空巷赋存条件、过空巷处理方法与矿压控制效果,分析了工作面过空巷期间顶板超前断裂失稳机理。综合考虑空巷、泵送支柱、煤柱与支架对顶板的不同支撑作用,采用数值模拟研究了不同煤柱尺寸、周期来压破断位置、空巷跨度与泵送支柱强度条件下,工作面过空巷期间顶板下沉和弯曲拉应力分布情况,结果表明:随着空巷与工作面斜角度从90°垂直减小至0°平行,空巷对工作面影响的推进长度减小,但过空巷期间工作面矿压显现范围增大,强度更加剧烈。工作面过空巷期间矿压显现强度主要受煤柱尺寸、过空巷前上一次顶板断裂位置、空巷跨度和空巷支护情况等因素的控制。随着工作面靠近空巷,煤柱必然逐渐失稳,且大多数空巷在工作面开采前已经存在,其跨度难以改变。神东矿区通过加强巷道顶板支护和通过等压调整顶板周期破断位置以实现工作面过空巷期间的矿压控制。随着泵送支柱峰值强度和弹性模量的增大,对空巷顶板的控制效果明显,但在顶板悬露过长时可能发生失稳破坏并失去承载能力。当顶板周期断裂位置分别位于过空巷前后,过空巷期间顶板能够承担主要上覆载荷,采场矿压得到有效控制;反之,顶板将在过空巷期间发生超前断裂,导致发生冒顶和压架事故。最后以神东矿区哈拉沟煤矿综采工作面过空巷为例,分析了泵送支柱和等压开采在工作面过空巷期间的矿压控制效果,为神东矿区乃至其他矿区工作面过空巷期间矿压控制提供借鉴。

关键词：空巷顶板超前断裂煤柱泵送支柱等压开采

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乌兰木伦煤矿“矿鸿”操作系统建设与应用

智能矿山 2024年第8期 30-35页

作者：沈秋彦武瑞杰宋晓锋王进龙国能神东煤炭乌兰木伦煤矿

国能神东煤炭乌兰木伦煤矿（简称乌兰木伦煤矿）隶属于国能神东煤炭集团有限公司（简称神东煤炭集团），位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东南部，归属内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇行政管辖，地处伊金霍洛旗东南部。矿井始建...

国能神东煤炭乌兰木伦煤矿（简称乌兰木伦煤矿）隶属于国能神东煤炭集团有限公司（简称神东煤炭集团），位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东南部，归属内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇行政管辖，地处伊金霍洛旗东南部。矿井始建于1988年11月，1992年12月正式投产，井田面积44.1 km2，矿井地质总储量41 204.66万t，主采煤层三层。

关键词：

基于3D打印的粗糙结构面模型表征及渗流特性试验研究

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岩土力学 2024年第3期45卷 725-736页

作者：王培涛黄浩张博王路军杨毅北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 国能神东煤炭集团有限责任公司煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102201 北京低碳清洁能源研究院北京100011 核工业北京地质研究院北京100029

基于Weierstrass-Mandelbrot(W-M)分形函数开展三维粗糙结构面表征,讨论了W-M典型几何参数对三维曲面形态影响,分析确定对应于典型Barton节理JRC轮廓线的二维与三维W-M几何参数。基于自主设计结构面渗流测试系统,结合3D打印开展不同分... 详细信息

基于Weierstrass-Mandelbrot(W-M)分形函数开展三维粗糙结构面表征,讨论了W-M典型几何参数对三维曲面形态影响,分析确定对应于典型Barton节理JRC轮廓线的二维与三维W-M几何参数。基于自主设计结构面渗流测试系统,结合3D打印开展不同分形参数和开度的裂隙渗流试验,试验结果表明:随着水力梯度和粗糙度的增加,流体的流动表现出明显的非线性,Forchheimer方程的系数A与B都随着裂隙粗糙度的增加而增大,随着裂隙开度的增加而减小;随着裂隙粗糙度的增加,临界雷诺系数Rec趋于减小,说明流体流动趋于非达西流动。光滑表面流体的流场流速比较均匀;粗糙裂隙表面流场更加复杂,整个粗糙面上存在多个高流速区域和低流速区域。研究成果可为裂隙渗流特性研究提供了可靠的分析方法和模型。

关键词：岩石裂隙渗流试验分形维数粗糙度 3D打印

增稠剂对膏体充填料浆流动特性的影响及其工程应用

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有色金属科学与工程 2024年第1期15卷 97-104页

作者：王志荣石锦民王新坤吴锐王石国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315 国能神东煤炭集团有限责任公司寸草塔二矿内蒙古鄂尔多斯017209 煤炭资源与安全开采国家重点实验室(中国矿业大学) 江苏徐州221116 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

充填采矿法因其具有大量处置固体废弃物、控制地表沉陷、管理地压等优势广泛应用于地下矿山开采。充填料浆的流动性不仅影响其管道输送,也与充填料浆在空区内的自立性和封堵漏风性能密切相关。本文利用坍落度和稠度测试研究了增稠剂含... 详细信息

充填采矿法因其具有大量处置固体废弃物、控制地表沉陷、管理地压等优势广泛应用于地下矿山开采。充填料浆的流动性不仅影响其管道输送,也与充填料浆在空区内的自立性和封堵漏风性能密切相关。本文利用坍落度和稠度测试研究了增稠剂含量和浓度变化对充填料浆流动性的影响,进而分析了增稠充填料浆的自立和防堵漏风性能。在此基础上,开展了增稠膏体充填隅角的工业试验,评估了增稠膏体充填效果。结果表明:20万分子量的羟丙基甲基纤维素(20万HPMC)增稠剂可在10 s内快速溶解,满足连续充填作业的需求。随着20万HPMC含量增加,充填料浆的坍落度和稠度均呈二次多项式函数递减的变化趋势。当增稠剂含量一定,略微提高充填料浆的浓度将显著降低其流动性,改善其在采空区内部的自立能力。依据试验结果,考虑充填料浆在采空区内的自立性和封堵漏风功能,充填料浆的浓度为78%,20万HPMC含量为总固体质量的1‰效果更佳。工业试验结果证实了推荐的配比参数制备的充填料浆在隅角处满足自立性和封堵漏风的要求,隅角充填后CH4和CO浓度减少。研究结果可为充填料浆的增稠和充填技术应用提供参考依据。

关键词：增稠剂充填羟丙基甲基纤维素流动性

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煤泥热解和燃烧过程的行为特性研究

洁净煤技术 2024年第S1期 156-164页

作者：全翠郭爱军胡雅迪许联航宁永安谭厚章高宁博西安交通大学能源与动力工程学院国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司

为了研究煤泥的热化学转化特性，本文利用热重分析仪进行了不同升温速率(10℃/min、20℃/min、30℃/min)下的热解和燃烧试验，采用Flynn Wall Ozawa(FWO)和Kissinger Akahira Sunose(KAS)2种动力学计算方法对煤泥热解和燃烧过程的动力... 详细信息

为了研究煤泥的热化学转化特性，本文利用热重分析仪进行了不同升温速率(10℃/min、20℃/min、30℃/min)下的热解和燃烧试验，采用Flynn Wall Ozawa(FWO)和Kissinger Akahira Sunose(KAS)2种动力学计算方法对煤泥热解和燃烧过程的动力学参数进行计算并比较。结果表明：随升温速率的提高，煤泥的热解和燃烧过程的热重(TG)与微商热重(DTG)曲线向高温方向偏移。煤泥热解过程的DTG曲线主要呈现两个明显的失重峰。而燃烧过程中，由于挥发物和固定碳燃烧过程的重叠，在300～580℃范围内其DTG曲线出现一个明显的失重峰，燃尽时间随升温速率的增大而减小。FWO法和KAS法计算得到的煤泥热解第一阶段活化能分别为175.78 kJ/mol和163.40 kJ/mol,第二阶段活化能分别为225.37 kJ/mol和209.51 kJ/mol。FWO法和KAS法计算得到的煤泥燃烧过程活化能分别为109.12 kJ/mol和102.65 kJ/mol, 2种计算方法的结果具有较好的一致性，2种动力学计算方法综合使用有利于对煤泥的热解和燃烧过程形成更为全面的认识。

关键词：煤泥热解燃烧动力学分析资源化