煤炭科学技术
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煤炭科学技术
2017年 45卷 07期

刊出日期 2017-07-28

采矿与井巷工程
安全技术及工程
机电与自动化
地质与测量
煤炭加工与环保
 
   
采矿与井巷工程
1 朱志洁,王洪凯,张宏伟,汤国水,兰天伟,高明
多层坚硬顶板综放开采矿压规律及控制技术研究

针对特厚煤层和多层坚硬顶板赋存条件下,工作面易出现液压支架压死、煤壁片帮和沿空巷道围岩变形严重、矿压显现强烈的问题,以同忻煤矿特厚煤层综放工作面为工程背景,对回采巷道和工作面进行矿压显现监测,分析多层坚硬顶板作用下的围岩应力和变形规律。研究表明:工作面开采引起的采动应力影响范围较大,多层坚硬顶板作用下覆岩形成了大结构,在其作用下围岩应力和变形表现为“上升突变”和“下降突变”交替出现。研究结果说明了特厚煤层大采出空间和多层坚硬顶板的共同作用是综放工作面强烈矿压显现的主要原因,据此提出了坚硬预裂爆破切顶和沿空巷道恒阻大变形锚杆吸能支护控制技术,可对强矿压进行有效防治。

2017 Vol. 45 (07): 1-6 [摘要] ( 60 ) [HTML 1KB] [PDF 571KB] ( 212 )
7 杨建华,汪东
近距离煤层群上位煤层开采底板破坏特征分析

针对高瓦斯近距离煤层群下伏煤层回采巷道变形、破坏严重并影响工作面安全高效开采的难题,通过实验室试验对近距离煤层及其顶底板力学参数进行了测试,结合底板滑移线理论给出了上位煤层开采后底板破坏带分区,应用离散元数值软件计算分析了上位煤层开采对底板造成的破坏程度,得到了底板最大集中应力沿底板水平及垂直方向的分布曲线。结果表明:近距离煤层群上位煤层开采后,沿底板岩体垂直方向底板破坏岩层厚度呈线性增长,沿水平方向岩层塑性破坏以扇形方式扩展且其最大厚度在工作面边缘。

2017 Vol. 45 (07): 7-11 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 568KB] ( 150 )
12 崔建军
深部沿空掘巷变形破坏机理及控制技术研究

为解决阳泉矿区深部开采15号煤层沿空掘巷围岩变形量大的问题,分析了其工程地质特点、地质力学参数特征及原支护方案,揭示了深部沿空掘巷初期相对稳定—靠帮顶板弯曲下沉—倒梯形大变形—顶板失稳的变形规律,研究了巷道变形破坏机理,指出原岩应力高、主应力差大、多次采动是影响巷道稳定的基础因素,初期支护强度低和弱帮支护是决定性因素。结合煤柱尺寸与围岩应力关系分析,提出了以强帮支护为主、顶帮协调支护的高预应力控制技术。结果表明:初期支护强度提高了149%,断面收敛率降低48%,保证了巷道整体稳定,满足安全生产要求。

2017 Vol. 45 (07): 12-17 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 943KB] ( 122 )
18 吕兆海,赵长红,岳晓军,李立波,靳华,朱海鱼
近距离煤层下行开采条件下覆岩运移规律研究
为得到清水营煤矿近距离煤层开采过程中,破断顶板层结构的形成、运动规律及能量演化特征,结合矿井地质资料,构建二维物理相似模型试验平台,基于全站仪、千分表、热红外成像等技术进行综合监测,并对破断顶板层结构形成的诱因及其扩展发育特征进行理论分析,得出近距离煤层下行开采过程中,二煤开采对其底板的破坏深度达10.05 m;三煤开采对上覆破断岩层造成二次扰动,覆岩整体下沉量为0.39 m,破断顶板层发育高度达到21.9 m;提出破断顶板层结构扰动下支架载荷由静态载荷与动态载荷构成,为保证工作面支护强度,需提高支架的工作阻力和初撑力;针对松散破断顶板层可采取工作面挂网作人工假顶、预注水泥砂浆固化顶板等方式提高顶板结构的完整性和承载力。
2017 Vol. 45 (07): 18-22,32 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1752KB] ( 127 )
23 张晓
综采工作面水力压裂初次放顶技术研究

针对柠条塔煤综采工作面顶板稳定难以垮落,工作面大面积悬顶带来的安全隐患问题,在综采工作面开切眼实施水力压裂初次放顶技术,通过监测水力裂缝扩展、水压变化及顶板垮落效果,分析水力压裂技术在初采期间的控顶效果。结果表明:针对厚而稳定的砂岩顶板,在开切眼处沿工作面推进方向实施水力压裂钻孔,可有效弱化顶板岩层,有利于综采工作面初采期间顶板岩层顺利、安全垮落。根据柠条塔煤矿顶板岩层条件,确定了合理的压裂参数,包括钻孔间距、长度、倾角以及压裂所需压裂,可保证工作面顶板在初采期间分层、分次逐步垮落,未形成强烈冲击,确保了工作面安初采。

2017 Vol. 45 (07): 23-26,79 [摘要] ( 47 ) [HTML 1KB] [PDF 576KB] ( 164 )
27 李伟,刘俊峰,代少军,兰永伟,金珠鹏,陈刚
薄及中厚急倾斜煤层综采工艺及装备研究
为实现薄及中厚急倾斜煤层的综合机械化开采,确立了适合60°~90°急倾斜煤层开采的采煤工艺与装备体系。采煤工作面沿走向布置,沿倾斜向下推进,设备布置与工艺流程均在同一水平方向上完成;以铰接液压支架为载体配合冲击式采煤机与上悬链式刮板输送机,支架依靠楔形架脚作用自行降架,降架动作起到了刮板输送机刮送浮煤的作用,同时又为采煤机准备了下一循环的破煤工序,从而形成了破煤、降架、运煤工序配合的循环工艺流程,支架支护伴随工艺流程全过程。结果表明:该工艺流程避免了设备防倒防滑等障碍环节,煤层倾角越大越适合;工序配合可靠,运行安全高效,试验工作面日产量为1 944 t/d,工作面采出率为95%,达到了综合机械化采煤技术标准。
2017 Vol. 45 (07): 27-32 [摘要] ( 26 ) [HTML 1KB] [PDF 1318KB] ( 102 )
33 余北建,付书俊
复杂地质条件下大采高综采技术可行性研究
针对阳泉矿区在复杂地质构造条件下,应用大采高综采工艺的可行性缺乏科学严谨论证的问题,以阳煤一矿已回采的8310和8303工作面为背景,通过理论分析、数值模拟和现场实测对大采高条件下围岩灾变机理及特征进行了研究,认为阳泉矿区大采高综采受工作面顶板结构、煤层强度、构造和仰采角度等因素影响较大;然后以待采的81303工作面为例,对其工作面开采技术条件进行了分析,认为81303工作面采用大采高开采合理的采高应控制在5.5 m以下;受工作面煤层强度低、厚度大、倾角大、顶板破碎以及地质构造发育等不利因素影响,81303工作面大采高一次采全高的适应性较差。
2017 Vol. 45 (07): 33-38,122 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 1587KB] ( 120 )
39 李爱军
钻爆法岩巷四位一体快速掘进技术研究与应用
为解决陈四楼煤矿突出升级后开拓工程滞后、采掘接替紧张的难题,分析了制约岩巷快速掘进的主要因素,提出了岩巷四位一体快速掘进技术体系。在矿井的六采区、九采区、二十采区进行实践,设计了采区矸石仓和采区下山共用排矸系统,建立了机械化打眼和连续出矸的岩巷作业线,提出了“工程设计科学到位、设备配套合理到位、支护技术应用到位、工艺组织高效到位、安全施工保障体系”的四位一体快速掘进技术体系。实践表明,该技术体系实现了机械化打眼、连续出矸、安全高效组织,矿井6个岩巷掘进工作面,月单进尺均在200 m以上,显著提高了岩巷掘进速度。
2017 Vol. 45 (07): 39-43,131 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 1507KB] ( 111 )
44 赵扬锋,张超,刘力强,朱小景
预制裂纹花岗岩单轴压缩全过程声发射特征试验研究

为有效提取含有宏观构造岩体失稳破坏的前兆信息,对不同倾角预制裂纹的花岗岩进行了单轴压缩全过程声发射变化特征试验。结果表明:预制裂纹对岩样峰值强度的影响是显著的,随着预制裂纹倾角的增大,花岗岩试样的峰值强度降低。随着预制裂纹倾角的增大,花岗岩变形破裂过程中声发射事件数和声发射震级都增加,出现声发射前兆信息时试样的应力大幅降低,完整试样的应力为峰值应力的88.5%,裂纹倾角30°时为84.5%,裂纹倾角45°时为56.2%,裂纹倾角60°时为46.3%,声发射前兆信号出现的时间也更为提前。花岗岩变形破裂过程中声发射事件主要集中在预制裂纹区域。声发射监测数据能较好地反映岩石的微小破裂情况,因此对含有宏观构造的岩体应加强宏观构造处的监测。

2017 Vol. 45 (07): 44-49,138 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [PDF 2162KB] ( 96 )
50 马盟,方新秋,吴刚
矿井越界开采混凝土防水隔离柱留设研究

为确定杨村煤矿与田庄煤矿井田边界安全隔水煤柱宽度,提出了以混凝土防水隔离柱取代部分煤柱,构成小煤柱与混凝土防水隔离柱相结合的边界隔水结构,采用FLAC3D软件对比分析了其与全小煤柱隔水结构在矿压与水压作用下的力学状态,对有效隔水的煤柱宽度临界尺寸进行了优化研究。研究结果表明:小煤柱与混凝土防水隔离柱相结合的边界隔水结构小煤柱宽度为2.5 m,隔离柱宽度为2.5 m;而整体为煤柱隔水结构中,其最大垂直应力在采空区侧煤柱深部1.5 m处,大小为原岩应力的2.3倍,有效隔水的弹性区宽度约为1.0 m,与理论计算结果基本一致,小煤柱与混凝土防水隔离柱组合隔水结构中,最大垂直应力在隔离柱深部0.5 m处,为原岩应力的3.2倍,有效隔水的弹性区宽度约为3 m,隔水安全性更高。

2017 Vol. 45 (07): 50-54 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 638KB] ( 93 )
55 傅小龙,彭杨皓,李多,程坤
减水剂对煤矿胶结充填料浆输送性能影响研究

为了有效改善煤矿高浓度胶结充填料浆的输送性能,选用萘系和聚羧酸系2种高效减水剂,采用实验室试验的方法,借助流变仪对改性浆体的屈服应力、剪切应力等流变特性进行测试分析,并通过坍落度、扩展度和泌水率等因素对浆体的流动特性进行探究。结果表明:在充填料浆中添加掺量为15%萘系和04%聚羧酸系减水剂,浆体剪切屈服应力由6344 Pa分别降低到3016、3147 Pa,塑性黏度由79 Pa?s分别提高到121、85 Pa?s;充填材料泌水率随减水剂掺量的增加不断增大,但聚羧酸减水剂泌水率更小,03%以下掺量时不泌水;结合环保要求考虑,建议优选聚羧酸系减水剂。

2017 Vol. 45 (07): 55-60 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 601KB] ( 93 )
安全技术及工程
61 李胜,毕慧杰,罗明坤,兰天伟,张浩浩
高瓦斯综采工作面顶板走向高抽巷布置研究
为解决高瓦斯综采工作面瓦斯超限问题,针对赵庄煤矿1307工作面实际地质条件和开采技术水平,提出在工作面顶板布置走向高抽巷抽采瓦斯。为合理布置高抽巷,通过修正经验公式进行理论计算,利用FLAC3D模拟顶板覆岩运动,结合钻孔流量法现场观测得出垮落带最大高度为2515 m,裂隙带最大高度为75 m,并确定高抽巷与煤层顶板垂距为30 m。通过对回风巷和高抽巷进行巷道应力分析,并考虑岩层垮落角的影响,选取高抽巷与回风巷水平错距为25 m。工程实践证明:高抽巷在抽采期间,抽采瓦斯纯量和浓度都保持在较高值,其大小波动受到工作面周期来压和地质条件影响;工作面回采期间,上隅角和回风巷瓦斯浓度都保持在较低值,避免了瓦斯超限问题。
2017 Vol. 45 (07): 61-67 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [PDF 1517KB] ( 135 )
68 李泉新,方俊,许超,刘飞
井下长距离定点保压密闭煤层瓦斯含量测定取样技术
针对煤矿井下现有瓦斯含量测试技术存在的取样深度浅、精度低、瓦斯易逸散等不足,将定向钻进技术与密闭取心技术结合,开发了基于井下定向孔的煤样长距离定点保压密闭采心方法,即先利用定向钻孔长距离精确钻进至取样点,然后采用煤层密闭取样装置进行煤样保压密闭采取,主要包括取样定向孔设计、套管孔段和定向孔段施工、单点煤样采取和单孔多次取样等工艺步骤,选配了配套钻进与取样装备,并在焦作某矿进行了现场试验。结果表明,采用经改进的采样工艺方法和装备,成功完成5次煤样采取,煤样采取率100%,保压密闭成功率100%,最大取样深度达到491 m,是现有技术取样深度的6倍以上,实际取样点与设计位置偏差小于0.5%,显著提高了井下煤样采取精度,并减少了瓦斯逸散,确保煤层瓦斯参数测试的准确性,可为矿井工程设计与评估提供准确的参考依据。
2017 Vol. 45 (07): 68-73,166 [摘要] ( 26 ) [HTML 1KB] [PDF 1301KB] ( 117 )
74 吕有厂,朱传杰
不同倾角底板穿层钻孔瓦斯抽采流量衰减规律研究
为了研究钻孔倾角对瓦斯抽采流量演化规律的影响,采用现场试验的方法,根据平煤十二矿底板穿层钻孔布置情况,研究了17种不同倾角下抽采钻孔周围的残余瓦斯压力分布情况,并现场实测了瓦斯抽采流量。研究发现,钻孔抽采流量呈3种演化规律,即负指数衰减、正指数衰减及先增大后呈负指数衰减;此外,靠近两侧倾角较大的钻孔的瓦斯抽采流量较高,而且标高较低的掩护掘进穿层钻孔的瓦斯抽采流量要高于治理下部穿层钻孔的瓦斯抽采纯量。
2017 Vol. 45 (07): 74-79 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 1499KB] ( 116 )
80 秦江涛,陈玉涛,黄文祥
高压水力压裂和二氧化碳相变致裂联合增透技术
针对白皎煤矿地质构造复杂、构造应力大、煤层透气性差、抽采瓦斯效果差的问题,提出了高压水力压裂和二氧化碳相变致裂联合增透技术,分析了水力压裂和二氧化碳相变致裂联合增透技术的原理;并在238底板巷对B4煤层进行了联合增透对比试验研究。试验结果表明:试验区域煤层透气性显著提高,单孔初抽瓦斯体积分数分别是高压水力压裂试验区域和普通抽采试验区域平均瓦斯体积分数的1.70、3.48倍;瓦斯抽采纯量较水力压裂区域和普通抽采区域分别提高了1.49、3.04倍;抽采65 d以后,高压水力压裂和二氧化碳相变致裂联合增透区域汇总瓦斯体积分数仍保持在40%以上,抽采效果良好,该技术可供类似矿井借鉴。
2017 Vol. 45 (07): 80-84 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1277KB] ( 123 )
85 朱庆忠,汤达祯,左银卿,陶树,张利文,耿昀光
樊庄区块开发过程中煤储层渗透率动态变化特征
为了查明煤层气开发过程中煤储层渗透率动态变化特征及其与产能的耦合关系,在揭示开发过程中煤储层渗透率动态变化机理,推导渗透率计算方法基础上,结合沁水盆地南部樊庄区块煤层气井开发实际,反演了不同开发井区、不同产能类型井开发过程中煤储层渗透率的动态变化特征。研究表明:建立的孔隙度-渗透率模型可以有效反演煤层气开发过程中的渗透率动态变化。开发过程中煤储层动态渗透率伤害率受应力敏感和基质收缩效应共同制约,与储层压力、含气量和原始渗透率关系密切。煤储层渗透性和产气能力的协同良性发展是实现高产稳产的关键,缓慢连续的排采、适中的高储层压力、高含气量和较高的原始渗透率是保证储层后期渗透率出现反弹现象的重要因素。
2017 Vol. 45 (07): 85-92 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 1835KB] ( 126 )
93 李瑞,王生维,吕帅锋,肖宇航,粟冬梅,吴川
煤层气排采过程中储层压降动态变化影响因素
为了进一步认识煤层气排采过程中储层压降传递规律及其对煤层气排采的影响,在煤储层裂缝系统发育与分布特征观察研究的基础上,分别建立了煤裂缝系统及煤基质内压降传递地质模型,并分析总结了储层压降传递影响因素及其相互关系。结果表明:煤储层压降传递及动态变化主要受储层渗透率、含水性、含气饱和度、煤解吸/吸附特性以及井底流压影响,其中储层大裂缝系统内的压降传递主要与渗透率、含水性以及井底流压相关;而煤基质内的压降传递则主要与含气饱和度及煤解吸/吸附特征相关。鉴于储层压降传递及其影响因素在煤层气排采中的作用,提出煤层气排采前应首先掌握影响储层压降的地质参数特征;排采过程中井底流压的控制应充分考虑影响储层压降的各因素之间的联系。
2017 Vol. 45 (07): 93-99 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1404KB] ( 133 )
100 陈召英,王保玉,郝海金,郝春生
寺河区块煤层气井排采特征及抽采效果分析
为研究煤层气井长期排采特征及抽采效果,以寺河区块开发较早的煤层气井实际生产数据为基础,采用理论分析与试验测试等方法,分析了煤层气井排采过程中套压、产水量、产气量随抽采时间的长期变化规律,并对抽采效果进行了验证。研究结果表明:在煤层气资源赋存条件差异不大的情况下,区内煤层气井排采曲线与小构造关系密切,大部分气井套压在短时间内达到峰值,而后逐渐降低,产水量主要集中在排采阶段的前3年,产气峰值一般出现在排采后的4~6年,少数井产气峰值出现在排采后的1~2年。煤层气地面抽采效果显著,降低了煤矿投入,提高了掘进速度,减少了瓦斯超限事故。由于煤层气井具有排采周期长,不同构造部位产气效果及排采特征差异性大的特点,应根据煤层气赋存条件及井下采掘进度,在瓦斯含量高的区域提前10~15年进行地面预抽。
2017 Vol. 45 (07): 100-105 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1348KB] ( 129 )
机电与自动化
106 张科学
综掘工作面智能化开采技术研究
基于现场调研、统计分析和数值计算相结合的方法,研究了综掘工作面智能化开采技术现状及发展趋势,确定了综掘工作面智能化无人开采技术分2个阶段,即可视远程干预型智能化无人开采和自适应型智能化无人开采;指出了综掘大断面巷道围岩变形的极值宽度为4.5 m,且综掘智能化工作面断面宽度不宜超过4.5 m;得到了综掘工作面智能化开采工序、控制系统(围岩探测系统、生产控制系统和视频监控系统)和技术路线;提出了大断面巷道变形智能控制技术、掘进机智能化技术、锚杆支护智能化技术、运输系统智能化技术和视频监控智能化技术是综掘工作面智能化开采的关键技术。研究成果可为综掘工作面智能化开采技术的后续长足发展提供借鉴和参考。
2017 Vol. 45 (07): 106-111 [摘要] ( 61 ) [HTML 1KB] [PDF 1408KB] ( 156 )
112 李晓鹏
煤矿坑道钻机开孔定位参数自动调节系统研究
为实现精确调节煤矿坑道钻探钻机姿态,以满足钻孔设计的方位角、高度和角度等定位参数,确保钻孔走向精度,利用智能控制技术、电液比例控制技术,设计了煤矿坑道钻机开孔定位参数自动调节系统。基于钻机变幅机构的运动学模型,研究钻机的开孔定位调节控制原理及控制策略,基于控制需求设计了系统软硬件。试验表明:所设计的煤矿坑道钻机开孔定位参数自动调节系统,可以根据操作人员输入的参数,自动完成钻机开孔定位参数的调节,参数误差可以控制在钻孔施工许可的范围之内,相对于人工调节,该系统操作安全便捷,提高了工作效率。
2017 Vol. 45 (07): 112-117 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 1660KB] ( 114 )
118 周俊丽,王玉超
神东矿区水质对乳化液稳定性影响的研究

针对神东矿区水质复杂以及不同矿井水质差别较大的问题,对40个矿井水质硬度、pH值、硫酸根、氯离子等进行了测试分析,并分别研究了矿井水质和人工水质的总硬度、硫酸根离子、氯离子浓度对3种乳化液产品稳定性的影响。结果表明:矿井水总硬度和硫酸根离子浓度过高均会对乳化液稳定性产生不利影响,人工水总硬度达到700 mg/L,或硫酸根离子浓度达到1 000 mg/L,将导致乳化液稳定性不合格;氯离子浓度在不高于400 mg/L时,对乳化液稳定性影响较小。该研究结果可为神东各矿井合理选择乳化液提供技术支持。

2017 Vol. 45 (07): 118-122 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 1260KB] ( 118 )
123 张勇
矿用防爆锂电池无轨胶轮车安全性能技术分析
针对目前矿用防爆锂电池无轨胶轮车暂无针对性的国家、行业标准,装备设计、检测与认证依据缺乏的现状,在充分考虑现有相关标准规定、煤矿井下车辆运行的恶劣环境以及复杂工况的基础上,以锂电池、底盘、车身等防爆锂电池无轨胶轮车关键结构与部件为主要对象,研究提出锂电池优选与安全使用、底盘与车身结构合理设计、自动保护监控系统优化配置等方面的安全要求,该要求在6家企业的20多台锂电池无轨胶轮车设计、检测中进行了应用验证,结果表明,锂电池无轨胶轮车相比防爆柴油机无轨胶轮车,运行成本降低3/4以上,出勤率提高近30%。
2017 Vol. 45 (07): 123-126 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 1233KB] ( 100 )
地质与测量
127 范立民,贺卫中,彭捷,向茂西,仵拨云
高强度煤炭开采对烧变岩泉的影响

为探明高强度煤炭开采对烧变岩泉的影响,有效保护地下水资源,采用现场调查的方法对煤炭开采前后烧变岩泉的变化情况进行分析。结果表明:1994年煤炭开采之前榆林、神木、府谷等地区有烧变岩泉405个,总流量766.182 L/s。受20年来高强度煤炭开采等多种因素的影响,2015年现存烧变岩泉62个,总流量145.176 3 L/s。20年来烧变岩泉的数量衰减了93.58%,流量衰减了81.06%。基于烧变岩裂隙含水层水文地质特征,将采煤对烧变岩泉的影响机理划分为3类,即烧变岩侧边采煤造成烧变岩补给源萨拉乌苏组疏干,烧变岩下采煤地下水渗漏,地下水分水岭袭夺造成烧变岩泉流量衰减等。

2017 Vol. 45 (07): 127-131 [摘要] ( 127 ) [HTML 1KB] [PDF 1288KB] ( 233 )
132 李靖,姚征,陈利敏,蒋艾林,杨承伟,曹代勇
木里煤田侏罗系煤系非常规气共存规律研究
为探索木里煤田煤系气赋存特征,通过含气性、烃源岩有机地化以及储集层物性特征的分析测试,认为煤系气含气量变化较大,以木里组上段含气量最高;总有机碳含量和生烃潜率评价均显示此组煤系烃源岩为优质烃源岩,其中煤为Ⅲ型干酪根,而油页岩、泥岩为Ⅱ2型干酪根,Ro分布在074%~185%,处于成熟-高成熟度的有利生气阶段;煤储层孔隙度为2.7%~13.7%,渗透率为(0.03~10.6)×10-3μm2,而页岩及致密砂岩储层孔隙度普遍不高于45%,渗透率普遍低于01×10-3μm2。结合典型钻孔分析建立了木里煤田内的3种煤系非常规气共存组合模式。在总结了木里煤田的煤系非常规气的成藏特征基础上,综合分析认为中侏罗统木里组上段以及江仓组是煤系非常规气勘探的重点层段,并进一步提出了勘探开发建议。
2017 Vol. 45 (07): 132-138 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 1403KB] ( 131 )
139 尹尚先
新版《煤矿安全规程》(防治水部分)修订要点解读与讨论
为更好理解新版《煤矿安全规程》中有关防治水条款的修订情况,依据总体修订原则,按照“坚持以人为本、强化企业主体、夯实基础地位、吸取事故教训、严格工作程序、体现科技进步”六项防治水条款修订原则,重点梳理了修订后的内容。同时分析说明了“顶板含水层下采煤不属于带压开采范畴”,提出第302条中带压开采应仅针对承压含水层上采煤时的底板带压开采;指出了《煤矿防治水规定》附录四、附录五有关安全隔水层厚度计算存在矛盾,从理论上分析论证了斯列萨列夫公式与突水系数公式分别适用于掘进巷道工作面与回采工作面安全隔水层厚度计算评价,突水系数公式适用于回采工作面且底板隔水层厚度小于50 m的情况。
2017 Vol. 45 (07): 139-143 [摘要] ( 51 ) [HTML 1KB] [PDF 1282KB] ( 183 )
144 蔡婷婷,赵东,冯增朝
基于单层吸附理论不同温度下煤层气等温吸附特性
为了更准确地描述煤体对甲烷的吸附特性,基于常规等温吸附试验,对煤体甲烷吸附量进行了修正,引入了真实吸附量和视吸附量的计算方法,对比分析了视吸附量和真实吸附量之间的差异以及温度对二者差异性的影响;并以真实吸附量为基础,得到饱和吸附量和温度间的函数关系。结果表明:真实吸附量和视吸附量之间的差异会随着温度升高而逐渐显著,90 ℃时,二者差异最大,可达8%;煤体的吸附能力与其比表面积成正比,随着温度升高,因煤体比表面积不断增大,饱和吸附量随温度呈线性规律增长。研究结果可为正确认识煤体对煤层气的吸附特性及煤层气资源的开发利用提供参考。
2017 Vol. 45 (07): 144-149 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [PDF 1312KB] ( 107 )
150 何超,刘伟
煤粒孔隙的分形模型与分形特性研究
为了定量表征煤粒孔隙结构特性,选取褐煤、烟煤和无烟煤3个不同煤阶煤样分别破碎成3个不同粒度的煤粒进行压汞试验,基于Menger海绵模型和热力学模型对试验数据进行处理,研究了煤粒孔隙的分形特性。研究表明:基于Menger海绵模型得到的试验曲线不符合线性关系,曲线分为2段,前段分形维数DM大于3,后段线性拟合度太低;采用热力学模型分析孔隙分形特性时,曲线呈现显著的线性关系,拟合度均在098以上,且分形维数DT均在2~3。表明热力学模型较Menger海绵模型更适合研究煤粒孔隙的分形特性。DT随着煤粒度的减小而减小,且煤粒度对其影响较小;DT随着煤阶的升高而减小,并从煤变质作用的角度分析了其原因。
2017 Vol. 45 (07): 150-155,117 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1326KB] ( 90 )
156 伊伟,涂志民,冯延青,李涛,姜虹
韩城矿区煤层含气性分布规律及地质控制因素研究
为了找出韩城矿区单井之间生产特征差异性的原因,基于该区主采煤层的含气性特征,从煤岩变质程度、显微煤岩组分、构造条件、水文地质条件等4个方面探讨了影响该区主煤层含气性的地质控制因素。结果表明: 该区煤层含气性具有2个典型特征,太原组11号煤层含气性好于山西组3号煤层和5号煤层,这与煤层的埋藏深度和沉积环境有关;各煤层的含气饱和度为25%~94%,平均为63%,随埋深变化较小,但总体上呈现增大的趋势,分析原因该区煤储层为欠压储层,还没达到不同煤岩吸附性能差异的临界点。同时发现,随煤岩变质程度和镜质组含量的增高,煤岩含气量和吸附性均呈升高的变化,认为这是2次煤化作用对煤层气地质条件控制效应的具体体现;煤层含气量受构造条件和水文地质条件的控制非常明显。
2017 Vol. 45 (07): 156-160,206 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1435KB] ( 95 )
161 王琼,许浩,汤达祯,陶树,周东升,张梦萦
浙江煤山上二叠统龙潭组页岩气储层矿物成分特征
为了研究页岩气储层的矿物特征,分析浙江煤山地区不同矿物对页岩气储层的影响,采用X射线衍射(XRD)技术,对煤山地区上二叠统龙潭组17个泥页岩矿物样本进行了定性和定量分析,并探讨了矿物不同组成可能造成的储层性能差异。结果表明,龙潭组泥页岩矿物成分以黏土矿物和石英为主,平均含量分别为49.1%和30.6%,其次是方解石,平均含量为3.5%,此外还含有少量长石、黄铁矿、菱铁矿等矿物。黏土矿物有利于页岩气吸附,石英和方解石等脆性矿物有利于开发过程中压裂造缝,其对页岩气藏的形成和开发都具有一定的积极作用。页岩气储层矿物成分的研究为其吸附储存、裂缝评价、压裂造缝等研究提供了坚实的基础。
2017 Vol. 45 (07): 161-166 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 1542KB] ( 99 )
167 朱伟,滕永海,唐志新
潞安矿区综采裂隙带发育高度规律实测研究
为了研究潞安矿区不同开采工艺对导水裂隙带发育高度的影响规律,通过地面施工20余个勘探钻孔,采用水文观测、注水试验等综合手段,对采空区顶板岩层裂隙分布进行了探测研究。通过对大量实测数据的统计分析,研究了导水裂隙带高度与开采高度以及分层数的关系,对比分析了不同开采工艺裂隙带发育规律。结果表明:相同煤层条件下综放开采工艺裂隙带最为发育,分2层综采工艺裂隙带高度与综放开采相比降低了24%,但综放开采裂采比与初分层开采裂采比基本一致,裂采比值约为20,并得到了潞安矿区裂隙带高度计算经验公式,确定了该矿区水体下采煤的原则性方案。在五阳煤矿漳河下厚煤层综放开采的成功实施,验证了研究结果的可靠性。
2017 Vol. 45 (07): 167-171 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1274KB] ( 150 )
172 樊振丽
离层充填开采注浆液运移通道与溶质扩散特征研究
基于淮北矿区粉煤灰离层充填开采工程实践,为了查明粉煤灰离层充填体的赋存空间、水平与垂向运移通道、溶质在采动条件下的扩散特征,运用示踪试验和数值分析方法,对离层注浆液的储存位置、运移通道和溶质扩散特征进行了研究,研究发现离层等采动裂隙随工作面的推进而动态演化,粉煤灰浆液主要集中在离层带中,少量浆液通过采动裂隙和构造裂隙进入采掘空间,浆液对地下水的影响范围随时间的变化而逐渐减小,影响程度逐渐减弱。研究结果表明:试验矿井的导水裂隙带达到峰值并逐渐稳定后,顶板63~77 m上部区域出现了大面积的水平离层区,是粉煤灰充填体主要储存空间;粉煤灰浆液受地下水的稀释和净化作用,注浆20年后基本消除浆液对地下水水质的影响。
2017 Vol. 45 (07): 172-179 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1839KB] ( 119 )
煤炭加工与环保
180 王成琼,王振杰,卢义兵,孙廷亮,吴帮杰,罗荣
复合改性淀粉水煤浆分散剂的制备及作用机理分析
为了制备高浓度、低黏度、高稳定性的水煤浆,选取廉价的淀粉为原料,利用十二烷基苯磺酸钠为酯化剂制备十二烷基苯磺酸淀粉酯,再以高锰酸钾为氧化剂,最终合成水煤浆用分散剂氧化十二烷基苯磺酸淀粉酯。通过红外光谱对分散剂结构进行了表征,并对水煤浆的表观黏度、流变性和静态稳定性进行了测定。结果表明:合成的复合改性淀粉分散剂对水煤浆具有良好的分散性,当分散剂的用量(质量分数)为0.5%、水煤浆质量分数达69%时,水煤浆仍具有很好的分散性和稳定性,其表观黏度为1 187 mPa?s,静置7 d后的析水率为5.61%。
2017 Vol. 45 (07): 180-183,99 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 1280KB] ( 94 )
184 肖武,陈佳乐,胡振琪,陈永春,张建勇
高潜水位采煤沉陷地构建平原水库可行性分析与实践
针对我国高潜水位矿区中普遍存大面积积水的问题,为了更好地兼顾水资源与采煤沉陷地土地利用,改善沉陷区生态环境,基于目前沉陷区平原水库建设存在的问题,从技术和经济2方面探讨了构建平原水库的可行性。在此基础上提出了构建采煤沉陷地平原水库建设的流程与模式,并以安徽淮南张集煤矿采煤沉陷区为例进行了平原水库建设的实践案例分析。研究结果表明:主动式平原水库建设能更有效提高复垦耕地率、增加水库库容,节约水库建设成本,具有良好的推广与应用前景。
2017 Vol. 45 (07): 184-189 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [PDF 1482KB] ( 104 )
190 林皓,张健,刘瑞来,胡家朋,饶瑞晔
EF-Feox法预处理煤气洗冷废水中试研究
针对煤气发生站产生的煤气洗冷废水含有难以生物降解的酚类、芳香烃、氨氮等有毒有害物质,会对人和环境具有很大危害的问题,通过EF-Feox法处理实际煤气洗冷废水中试试验,分别研究了电流、pH及H2O2投加量等因素对去除效果的影响,并采用三因素三水平中心复合试验进行响应曲面设计,综合考虑经济因素及工程可行性确定最佳工艺条件。结果表明:在pH为4.0、H2O2投加量为3.0 mL/L、电流为0.6 A,电解质NaCl浓度为17 mmol/L、极板间距为100 mm、水力停留时间3 h条件时,废水中酚类的去除率可达92.82%;CODcr去除率不高,但可生化性(B/C)可由最初的0.09提高至0.44,适合作为生化处理的预处理。
2017 Vol. 45 (07): 190-195 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 1312KB] ( 98 )
196 陈雪梅,张晞,徐莉莉,刘岩,杜一男
煤与矸石分形维数的差异研究
为实现煤矸自动识别及快速分选,利用煤与矸石的纹理特征与轮廓表面灰度级别等差异较大的特点,对于二者的单一颜色灰度图像,采取平滑滤波、降噪等方法处理,应用差分盒维法求得二者灰度图像分形维数,以区分煤与矸石图像表面纹理粗糙度。试验结果表明,煤和矸石的分形维数有明显的不同,煤的分形维数要大于矸石,以数值2.450 0为分界点,煤的分形维数在分界点之上,矸石的分形维数在分界点之下。根据这一差异可有望实现煤矸的自动识别,为实现一种全新的煤矸分选系统奠定理论基础。
2017 Vol. 45 (07): 196-199 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1431KB] ( 105 )
200 王道平,尚庆雨,张博卿
基于碳交易机制的煤粉物流网络配送中心选址模型研究
为了降低煤粉生产、配送和燃烧过程中的碳排放量,基于碳交易机制,以一个煤粉厂、多个配送中心、多个热源厂和客户组成的煤粉物流网络为研究背景,研究煤粉物流网络中配送中心选址和各企业的碳减排决策问题。首先,以热源厂的利润最大化为目标建立了碳减排和订货的联合决策模型,求解出热源厂的煤粉订货量和碳减排量;其次,煤粉厂根据热源厂的订货决策,在考虑了碳减排决策的情况下,以利润最大化为目标建立了整数规划模型;然后,利用拉格朗日松弛法对该模型进行了求解,确定了配送中心的开设位置以及煤粉厂在生产环节的碳减排量;最后,给出算例验证了整数规划模型的有效性和可行性。
2017 Vol. 45 (07): 200-206 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1302KB] ( 88 )
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