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涡北煤矿842工作面顶板水力压裂转移侧向采动应力分布规律

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科技和产业 2024年第9期24卷 246-251页

作者：周学斌淮北矿业股份有限公司涡北煤矿安徽亳州230006

水力压裂技术是实现工作面采动应力转移的重要手段之一。以涡北煤矿842工作面为研究背景,通过数值模拟研究顶板水力压裂技术对842工作面侧向采动应力转移效果和规律的影响。结果表明,水力压裂技术可使距离采空区30 m范围内支承压力有较... 详细信息

水力压裂技术是实现工作面采动应力转移的重要手段之一。以涡北煤矿842工作面为研究背景,通过数值模拟研究顶板水力压裂技术对842工作面侧向采动应力转移效果和规律的影响。结果表明,水力压裂技术可使距离采空区30 m范围内支承压力有较显著降低,但对距离采空区超过30 m外的区域卸压效果微弱。基于数值模拟结果,开展842工作面风巷水力压裂现场工程实践,结合现场智能钻孔窥视测试结果,发现水力压裂后老顶砂岩中产生了明显的压裂裂隙,为有效阻隔842工作面侧向采动应力向841工作面沿空掘巷传递提供了良好的条件。研究成果对于指导顶板侧向采动应力转移具有一定的理论与工程意义。

关键词：水力压裂应力转移侧向支承压力沿空掘巷

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弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究

煤炭科学技术 2024年第2期52卷 209-218页

作者：李江华煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤矿灾害防控全国重点实验室北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013 山西省矿井地球物理勘探技术创新中心山西晋城048006

安新煤田主采煤层上覆巨厚弱胶结砂砾岩含水层,富水性弱,但多个工作面回采期间发生突水,查明突水机制是矿井水害防治的关键。通过水文地质特征分析,阐明了砂砾岩含水层厚度分布特征和富水性分区特征。采用岩石单轴抗压强度、三轴声发射... 详细信息

安新煤田主采煤层上覆巨厚弱胶结砂砾岩含水层,富水性弱,但多个工作面回采期间发生突水,查明突水机制是矿井水害防治的关键。通过水文地质特征分析,阐明了砂砾岩含水层厚度分布特征和富水性分区特征。采用岩石单轴抗压强度、三轴声发射、X衍射试验等方法,获得了顶板隔水层岩石物理力学性质。基于关键层理论分析、导水裂隙带与采动富水异常区层位关系及相似模拟试验成果,建立了4种条件下巨厚砂砾岩含水层突水的水文地质结构模型,揭示了砂砾岩含水层不同条件下的突水机制,并明确了研究区突水点的突水机制,提出了隔水保护层失稳导致突水的工程判据。研究结果表明:研究区东部局部区域含水层富水性中等,以往多次突水均发生在弱富水区;砂砾岩含水层下顶板泥岩中黏土矿物含量达到59.6%,亲水性强,具有良好的隔水作用;但在采动作用下顶板隔水层岩体卸压后强度降低,厚度较薄时,受上部岩层载荷和采动富水区静水压力作用易发生破坏,成为良好导水通道;砂砾岩含水层物理力学性质特殊,采动扰动后孔隙裂隙发育,形成了富水变化异常区;弱胶结砂砾岩突水的强度与下部基岩特征、导水裂隙带发育高度、隔水保护层厚度等因素相关;研究区弱胶结砂砾岩发生突水的工程判据为正常区隔水保护层厚度小于30 m,受背斜构造影响区隔水保护层厚度小于60 m。弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制及工程判据对西部矿区水害防治提供了借鉴。

关键词：安新煤田矿井水害弱胶结砂砾岩采动富水区突水机制

基于LDA-RBF及综合赋权法的顶板突水危险性评价

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煤矿安全 2024年第4期55卷 187-196页

作者：王孝坤郑禄林兰红谢红东田友稳胥进贵州大学矿业学院贵州贵阳550000 贵州林东煤业发展有限责任公司龙凤煤矿贵州毕节551800 贵州省煤田地质局一七四队贵州贵阳550081

为了解决龙凤煤矿9号煤层开采过程中顶板突水危险性问题,采用线性判别分析法(LDA)构建1种LDA-RBF神经网络导水裂隙带发育高度预测模型,并基于改进CRITIC评价法结合层次分析法(AHP)建立了CRITIC-AHP综合赋权法,分别评价矿区顶板采裂危险... 详细信息

为了解决龙凤煤矿9号煤层开采过程中顶板突水危险性问题,采用线性判别分析法(LDA)构建1种LDA-RBF神经网络导水裂隙带发育高度预测模型,并基于改进CRITIC评价法结合层次分析法(AHP)建立了CRITIC-AHP综合赋权法,分别评价矿区顶板采裂危险性及含水层富水性等级;通过ArcGis地理信息处理技术,将采裂危险性分区与富水性分区叠加,得到9号煤层顶板突水危险性综合分区图。结果表明:LDA-RBF神经网络预测模型结构简单且拟合精度更高,9号煤层导水裂隙带发育预测高度为50.4 m,已超过区域内大部分含水层底界标高,表明大部分区域存在较高的采裂危险性;而改进后的综合赋权法避免了评价结果主客观性过强的问题,其富水性分区结果与钻孔实际涌水量相符;突水危险区主要在矿区中北部呈条状分布,这是该区域含水层富水性较强和采裂危险性较高共同作用的结果,因此,在实际开采中应对以上区域予以重视。

关键词： RBF神经网络综合赋权法 ArcGis 导水裂隙带高度突水危险性

含瓦斯煤与水之间接触动态演化特性及微观机制

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煤炭学报 2024年

作者：岳基伟韩奇峻梁跃辉石必明申晓静郑梦浩张明月廖杰王辰安徽理工大学安全科学与工程学院煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学平顶山天安煤业股份有限公司

煤层注水治理瓦斯及粉尘的效果与水分润湿煤体的效果密切相关，含瓦斯煤与水接触后形成一个动态的润湿过程，其对于揭示煤层注水的润湿机理及煤层注水的应用至关重要，然而目前关于含瓦斯煤与水之间接触动态演化特性及微观机制还不清楚... 详细信息

煤层注水治理瓦斯及粉尘的效果与水分润湿煤体的效果密切相关，含瓦斯煤与水接触后形成一个动态的润湿过程，其对于揭示煤层注水的润湿机理及煤层注水的应用至关重要，然而目前关于含瓦斯煤与水之间接触动态演化特性及微观机制还不清楚。基于此，本文采用自开发的水与瓦斯之间表面张力分析软件、含瓦斯煤接触角实验设备及水滴轮廓线提取软件研究了含瓦斯煤与水之间接触演化特性，结合分子动力学模拟揭示了含瓦斯煤与水之间接触动态演化的微观机制。研究结果表明：表面张力与瓦斯压力满足负指数函数的关系；接触角是关于瓦斯压力及时间的函数，其与时间负相关，与瓦斯压力正相关；同一瓦斯压力条件下，随着润湿时间的增加，煤水界面能逐渐减小，煤的表面能逐渐增加，黏附功逐渐增加；随着瓦斯压力的增加，煤水界面能变大，煤的表面能变小，黏附功变小，水分在煤体表面铺展的难度增加；随着润湿时间的增加，水滴轮廓最高点下降的高度逐渐增加，水滴与含瓦斯煤接触面的宽度逐渐增加；瓦斯压力分别与水滴轮廓最高点下降的高度、水滴与含瓦斯煤接触面增加的宽度负相关，其与分子动力学模拟获得的含瓦斯煤-水之间的接触演化规律一致；在煤水交界面的上方，水分子的浓度出现峰值点，在峰值点上方一定距离处，水分子浓度分布规律由随着瓦斯压力的减小而增加逆转为随着瓦斯压力的增加而增加。对于高瓦斯煤层，可将煤层增透措施与注水措施联合使用，采取增透及抽采措施降低煤层瓦斯压力后再注水，从而增加润湿范围及润湿程度。研究结果为揭示水分对含瓦斯煤的动态润湿机理及煤层注水的应用提供理论支撑。

关键词：煤层注水瓦斯压力接触动态演化水滴轮廓

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陕西煤矿冲击地压发生规律与分类防治

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 95-105页

作者：潘俊锋刘少虹马文涛夏永学王书文冯美华中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤矿灾害防控全国重点实验室(冲击地压防控分实验室) 北京100013 国家能源集团国源电力(神东电力)公司北京100033 中国中煤能源集团有限公司北京100120

随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击... 详细信息

随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击地压防治提供借鉴,通过分析陕西煤矿10年来的24座矿井、85起冲击地压案例,基本厘清了冲击地压发生规律,并开展了基于主控因素的分类防治研究。研究结果表明:陕西省煤矿冲击地压具有灾害矿井集中、灾害程度严重、多灾害叠加影响显著、防治难度大等特点;冲击地压监测技术、防治技术与地方法规建设历程几乎同步,达到了起步晚,起点高,示范效应强的结果;基于冲击地压主控因素,将陕西省冲击地压划分为3大类,分别为:坚硬顶板主导型、地质构造主导型和宽煤柱主导型,并针对主控因素提出弱化坚硬顶板、转移煤柱高集中应力、释放构造应力的防治方法。通过10年来的工程实践,不断优化矿井开采设计,探索煤层厚硬顶板千米顺层钻孔区域压裂新技术,加大防冲卸压技术的落实,冲击地压显现逐年减少,成果显著。

关键词：冲击地压陕西煤矿冲击地压监测冲击地压防治主控因素分类防治

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国际间贸易发展与全球经济合作模式研究

金融客 2024年第2期 45-47页

作者：关玉华山西省晋城蓝焰煤业股份有限公司凤凰山煤矿

当代国际贸易的发展趋势包括自由贸易与保护主义的对抗、区域经济一体化，以及电子商务和数字经济的壮大。全球经济合作机制与组织包括国际贸易规则与机构如WTO,以及区域经济一体化组织如欧盟、东盟等。在挑战与前景方面，供应链管理问... 详细信息

当代国际贸易的发展趋势包括自由贸易与保护主义的对抗、区域经济一体化，以及电子商务和数字经济的壮大。全球经济合作机制与组织包括国际贸易规则与机构如WTO,以及区域经济一体化组织如欧盟、东盟等。在挑战与前景方面，供应链管理问题、不平等和非均衡发展、新兴经济体的崛起和地缘政治因素的影响都是当前面临的重要问题。

关键词：国际间贸易发展全球经济合作模式研究

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表面横向风流作用下煤体的内部燃烧蔓延规律

工程科学学报 2024年第2期46卷 187-198页

作者：王凯王喆韩涛邓军张嬿妮西安科技大学安全科学与工程学院西安710054 陕西省煤火灾害防治重点实验室西安710054 陕西黄陵二号煤矿有限公司黄陵727300

煤的自燃特性使其在开采、存储和运输过程中存在火灾事故隐患,极大地阻碍了煤炭行业的可持续发展.通过自主搭建的敞车载运煤燃烧蔓延模拟实验装置,分析在表面横向风流作用下的松散煤体内部高温区域演变以及气体蔓延规律.结果表明,表面... 详细信息

煤的自燃特性使其在开采、存储和运输过程中存在火灾事故隐患,极大地阻碍了煤炭行业的可持续发展.通过自主搭建的敞车载运煤燃烧蔓延模拟实验装置,分析在表面横向风流作用下的松散煤体内部高温区域演变以及气体蔓延规律.结果表明,表面横向风流明显加快了本文实验煤样内部高温区域蔓延速度,相比无风状况下,高温蔓延速度加快了0.3倍(风流1 m·s^(-1)时)和0.5倍(风流2 m·s^(-1)时),高温区域峰值温度升高了120±20℃;受表面横向风流影响,燃烧蔓延路径向风流流动方向偏移;在风流0 m·s^(-1)时,燃烧的高温点O2体积分数快速下降阶段所经历的时间随纵深的增加逐渐增大,风流作用会加剧煤氧反应.研究成果可为煤炭在运输与储存过程煤火灾害形成规律研究提供参考借鉴.

关键词：煤自燃表面横向风流温度场气体蔓延敞车载运

煤矿瓦斯抽采液环真空泵新型降温及余热利用方法研究

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煤矿安全 2024年第6期55卷 59-65页

作者：王彦敏李金石刘春刘垒张一帆赵春洲山西潞安矿业集团慈林山煤业有限公司李村煤矿山西长治046604 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

瓦斯抽采液环真空泵温度高是导致其运行效率低和使用寿命短的重要原因。基于液环泵无用功耗散理论,定量分析了泵的产热-散热机理,提出了基于低温热泵的瓦斯抽采泵智能降温及余热利用技术,并搭建了工程试验系统,研究了进液温度、工作液... 详细信息

瓦斯抽采液环真空泵温度高是导致其运行效率低和使用寿命短的重要原因。基于液环泵无用功耗散理论,定量分析了泵的产热-散热机理,提出了基于低温热泵的瓦斯抽采泵智能降温及余热利用技术,并搭建了工程试验系统,研究了进液温度、工作液流量、环境温度等参数对系统降温效果的影响。以李村煤矿2BEC87型瓦斯抽采泵为试验对象,在吸气负压为-53 kPa、进液流量为10 m3/h时,进液温度可由35℃降至16℃,运行温度由54℃降至45℃,降温效果显著;抽采泵运行效率提高了7%以上。

关键词：瓦斯抽采泵无用功耗降温余热利用低温热泵

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深部沿空巷道锚固围岩破坏失稳能量驱动机理

煤炭学报 2024年第4期49卷 1819-1833页

作者：刘学生王新谭云亮李学斌杨生龙裴洪喜山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 兖矿能源集团股份有限公司鲍店煤矿山东济宁273513 山东科技大学矿山灾害预防控制重点实验室山东青岛266590 国家能源集团宁夏煤业有限公司宁夏银川750011

深部沿空巷道受侧向顶板断裂所产生的动载影响,锚固围岩易产生大变形,甚至破坏失稳。以山东省孙村煤矿31120工作面上平巷为工程背景,首先采用YTJ20型岩层探测记录仪获得了锚固顶板裂隙发育规律及以脆性张裂破坏为主的破坏方式。然后,通... 详细信息

深部沿空巷道受侧向顶板断裂所产生的动载影响,锚固围岩易产生大变形,甚至破坏失稳。以山东省孙村煤矿31120工作面上平巷为工程背景,首先采用YTJ20型岩层探测记录仪获得了锚固顶板裂隙发育规律及以脆性张裂破坏为主的破坏方式。然后,通过相似材料模拟试验方法获得了深部沿空巷道侧向顶板前期、过渡期和后期3个运动阶段典型特征,并分析了不同阶段锚固围岩破裂演化及能量释放规律;其中过渡期运动阶段锚固围岩内部应力、变形量急剧增大,裂隙发育明显,能量释放显著,对沿空巷道锚固围岩稳定性影响最大。最后,构建了侧向顶板断裂运动下沿空巷道结构力学模型,给出了锚固围岩输入能量与可抵抗能量定量计算方法,揭示了侧向顶板断裂诱发锚固围岩破坏失稳能量驱动机理,并定义了失稳能量判据,即当作用在沿空巷道锚固围岩上的能量大于锚固围岩可抵抗能量时,将发生破坏失稳。进一步地,提出了锚固围岩失稳风险等级划分方法和相应地控制技术,计算结果表明,31120工作面沿空巷道锚固围岩失稳风险等级为中风险。采取加强支护措施后,沿空巷道顶底板及两帮移近量分别减小35.47%和35.71%,锚索受力减小23.43%,变形速度明显降低,锚固围岩能量积聚程度减小。

关键词：沿空巷道侧向顶板锚固围岩能量驱动机理