煤炭科学技术
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煤炭科学技术
2017年 45卷 09期

刊出日期 2017-09-25

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
“首届煤矿智能化开采黄陵论坛”优秀论文
"2017年煤层气学术研讨会"优秀论文
 
   
"2017年煤层气学术研讨会"优秀论文
1 刘世奇,桑树勋,MA Jingsheng,杨延辉,王鑫,杨艳磊
沁水盆地南部高阶煤储层气水产出过程分析

为了探讨煤层气井排采控制指标,以沁水盆地南部高阶煤为研究对象,基于气-水相对渗透率试验和渗流物理仿真模拟,探讨了宏观与微观渗流网络中气-水相对渗透率变化机制,并进一步阐述了煤储层气、水产出过程。结果表明,宏观裂隙气-水相渗曲线分为气-水同流区和纯气流动区;微观孔裂隙气-水相渗曲线分为单相水流区、气-水同流区和纯气流动区。煤储层流体产出过程可归纳为开发初期宏观裂隙中水带气的过程,微观孔裂隙中水的单相流动阶段,气相饱和度上升阶段,气驱水的过程,气的单相流动阶段,以及宏观裂隙中气的单相流动阶段。其中,微观孔裂隙中气驱水的过程是高产气井稳定产液的关键,而游离气产出则是煤层压力整体下降的基础。

2017 Vol. 45 (09): 1-6,24 [摘要] ( 49 ) [HTML 1KB] [PDF 1520KB] ( 180 )
7 杨兆中,刘云锐,张平,李丹琼,李小刚,闵超
滇东黔西地区多层叠置煤层压裂分层决策方法研究

为了实现成功水力压裂煤层,从而获得工业产能的目的,提出了一套针对多层叠置煤层的压裂分层决策方法,该方法以煤层压力梯度和渗透率作为刚性判别指标;以煤层裂缝延伸模拟结果为依据,建立目标函数,优选最佳射孔组合;对封隔方式适用条件进行判断,甄别出合适的压裂分层方式。此方法有效解决了煤层含气系统间的兼容性和系统内部的共享性问题。以中国西南地区某区块某井为例,压裂分层决策划分结果为:存在2个含气系统、4个渗透率差异大的小层组,并对Ab层组进行射孔位置优化,建议对4、5号煤层进行合层压裂,并使用封隔器封堵上下层,结果证明了该方法对多层叠置煤层的适用性。

2017 Vol. 45 (09): 7-12 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 1453KB] ( 138 )
13 张军建,韦重韬,陈玉华,罗金辉,闫高原,郑凯
多煤层区煤层气开发优选评价体系分析

多煤层区有利区优选包括平面区段优选和垂向层段优选2个方面,针对现有煤层气评价体系难以适应多煤层区多层合采开发模式的不足,基于前期研究成果及目标区客观实际,提出了针对多煤层区的“基于地质模型的分层分区”平面优选方法和基于叠置含气系统理论的“主地质参数权重优选+数值模拟产能最优化”垂向优选方法。研究表明,地质建模和叠置含气系统理论是区别于单一煤层区煤层气开发优选评价的2个重要理论基础。同时,多煤层区煤层气开发优选研究重点应集中在煤储层参数反演技术及精细化描述、优选体系影响因素及主控因素研究、优选体系评价方法差异性分析及地质建模与数值模拟软件的应用4个方面。

2017 Vol. 45 (09): 13-17 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 1328KB] ( 132 )
18 左景栾,吴建光,张平,吴翔,吕开河
基于储层保护的煤层气开发低密度钻井液研究

为了解决沁南示范区煤储层井壁易坍塌、钻井液易污染煤储层等难题,通过室内试验,对超低渗透钻井液处理剂和润滑剂进行了优选及评价,研选出超低渗透处理剂DL-1和环保型润滑剂SD-302:膨润土基浆中加入质量分数为2%的DL-1,在120 ℃老化16 h,煤粉床侵入深度733 cm,DL-1处理剂的主要性能优于国外同类产品;润滑剂SD-302在常用质量分数范围内(1%~3%),摩擦因数降低率在724%~877%。基于DL-1和SD-302,提出了中空玻璃微球低密度钻井液新配方。相对于原配方,改进的钻井液配方的润滑系数更低,为0041,有利于降低定向井及水平井钻进过程中的阻卡或卡钻现象。新配方对不同渗透性储层的封堵效果更好,具有良好的防塌性能和保护储层作用。应用改进的中空玻璃微球钻井液在沁南示范区进行了2口定向井的现场试验,防漏失效果明显,防塌性能好,保证了钻井施工的顺利进行。

2017 Vol. 45 (09): 18-24 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1365KB] ( 110 )
25 邢力仁,柳迎红,王存武,陈思路,郭广山
柿庄南区块断层发育特征及对煤层气井产能的影响

为了阐明断层封闭性对煤层产气量的控制作用,利用断层泥比率(SGR)与泥岩涂抹潜势(CSP)分析了沁水盆地柿庄南区块3条典型断层的侧向封闭性,在此基础上,分析了煤层气井距断层面的距离与产能之间的相关关系。研究认为,发育规模较小的逆断层(延伸长度<2 000 m,断距<50 m)受到一定的挤压作用,封闭性较好(SGR>50%,CSP>15 m),井距断层面距离与煤层产气量呈负相关关系;发育规模较大的逆断层(延伸长度>5 000 m,断距>60 m)所受挤压作用更为强烈,煤储层遭受破坏,封闭性中等(SGR<50%,CSP<12 m),随井距断层面距离的增加,煤层产气效果逐渐向好;寺头正断层上盘受应力破坏作用较大,使得下盘封闭性优于上盘,且下盘产气效果更好,煤层产气量随井距断层面距离的增加而呈现升高的趋势。

2017 Vol. 45 (09): 25-31 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 1807KB] ( 115 )
32 王博洋,秦勇,申建,汪岗,李久庆
二连盆地褐煤矿物质特征及其对孔隙结构的影响

为深入探讨不同矿物对褐煤孔隙结构特征的影响,以二连盆地三大凹陷主褐煤层为研究对象,采用全岩及黏土X射线衍射、扫描电子显微镜、低温氮吸附、压汞试验等分析测试手段,对样品的矿物质特征和孔隙特征进行了分析,并重点探讨了矿物对孔隙结构的影响作用。结果表明,二连盆地三大凹陷主煤层褐煤矿物以黏土矿物及石英为主,其他矿物含量较小,黏土矿物以高岭石为主;矿物多为与有机质伴生,呈分散状分布在有机质中;研究区褐煤有3种类型的吸附/解吸滞后线,孔体积分布以双峰发育为主;分形维数为2473~2616,吸附孔分形维数总体大于渗流孔分形维数,总孔隙分形维数主要受吸附孔控制;孔隙分形维数与腐植组含量、黏土矿物呈负相关关系,而与惰质组含量、灰分、石英含量呈正相关关系;煤中有机显微组分、矿物组分对孔隙分形维数的影响分别主要取决于腐植组含量及石英含量。

2017 Vol. 45 (09): 32-41 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 3087KB] ( 100 )
42 陈粤强,张晓宏,浦静怡
利用测井参数定量识别韩城矿区北区煤体结构

为了准确识别韩城矿区的煤体结构,以实现煤层气的高效开发,在分析韩城矿区北区钻井取心资料的基础上,将区内煤层的煤体结构划分为更符合实际情况的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。结合区内18口井的测井曲线,分析了不同煤体结构的测井响应特征,优选了与煤体结构相关性较好的3个参数:井径CAL、声波时差DT、视电阻率幅值差异系数FR,引入地质强度因子GSI对煤体结构赋值,建立了利用测井参数定量识别煤体结构的多元回归方程,方程中自变量CAL、DT、FR与因变量GSI之间符合线性相关关系。实例应用效果表明,该方程对煤体结构的定量识别结果与钻井取心结果一致,准确度高,可用于精确划分煤体结构“甜点区”。

2017 Vol. 45 (09): 42-46,91 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1413KB] ( 131 )
47 张超,黄华州,徐德林,李昭,赵英凯,张大旺
基于测井曲线的煤体结构判识

为了判识煤体结构,将鹤岗煤田东北部煤体结构划分为A(原生结构煤、碎裂煤)、B(构造煤)两类,总结测井曲线中密度、深侧向电阻率、声波时差、井径、自然伽马、伽马伽马等曲线对不同煤体结构的测井响应,B类煤相比A类煤井径和声波时差增大,深侧向电阻率、密度和伽马伽马减小,自然伽马及中子孔隙度因地区而异。通过研究不同煤体的结构特征,分析不同煤体结构所对应测井曲线响应值范围,进而依据测井响应及测井曲线图划分研究区煤体结构,得到研究区9煤、15煤构造煤占比分别达40%和50%,11煤构造煤发育均大于30%。

2017 Vol. 45 (09): 47-51 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 1381KB] ( 116 )
52 秦俭
煤层气井生产数据低成本传输技术研究

为实现对地处偏远山区的煤层气田生产排采井的精细化控制,需要突破人工巡井或布设井场间网络的传统方法,通过低成本的技术实现排采数据采集、传输。根据工业无人机体积小、机动灵活、地理适应性强等优点,提出无人机搭载对地数据通信模块、通过通信软件与飞控软件协同工作、依井位地理位置和高程优化飞行航迹与飞行速度,在已投入商业化生产数年的煤层气田进行了工业化数据传输应用实践。结果表明:目前可以实现24 h连续数据读取后的现场存储、一次性传输,数据连续性比原传统人工巡井方式提高数十倍;使用原来人工巡井10%的车辆和人员、原单班65%的巡井时间和原单班50%的井场巡井里程即可完成原巡井抄表任务,实现了煤层气田生产的降本增效。

2017 Vol. 45 (09): 52-58 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 1617KB] ( 119 )
59 郭晖
煤层气有杆泵-速度管连续排采系统工艺分析

为了解决煤层气井排采从前期向后期过渡时由于生产条件急剧变化造成的生产设备与产水、产气量不配套的问题,基于对有杆泵及速度管排采特点分析,提出了有杆泵-速度管排采不停井连续转换的排采工艺方法,完成了对该工艺的可行性分析,完成了整体转换作业的工艺流程的设计。研究表明:该工艺的应用能够避免修井作业,实现同一井筒内在不停井前提下,将有杆排采工艺快速更换为速度管排采工艺,从而减少对煤层气井储层的伤害,保障了煤层气井的连续排采作业,延长了煤层气井的稳产时间和无故障排采时间。

2017 Vol. 45 (09): 59-64 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 1344KB] ( 102 )
“首届煤矿智能化开采黄陵论坛”优秀论文
65 范京道
煤矿智能化开采技术创新与发展

为了实现煤矿“机械化换人、自动化减人”,加快提升煤矿灾害防治技术水平和安全科技保障能力,结合陕煤集团黄陵矿业公司中厚煤层智能化无人综采技术的成功实践经验,介绍了研发机架协同“割三角煤”工艺,超前支架远程监控系统,远程操作系统,工作面视频监控等关键技术,科学分析推广应用该套技术可能面临的主要问题及制约因素,指导该套技术的全面推广应用;同时,有针对性地对今后智能化综采技术的科研攻关重点和创新发展方向进行了展望。

2017 Vol. 45 (09): 65-71 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 3441KB] ( 172 )
72 符如康,张长友,张豪
煤矿综采综掘设备智能感知与控制技术研究及展望

阐述了煤矿智能化感知与控制具有的技术内涵,对我国综采工作面智能化远程控制开采和综掘工作面高效一体化进行了剖析。同时对国外领先的LASC技术实现的三维姿态、自动调直、水平控制功能和IMSC技术的应用情况进行了研究,并重点对国内综采设备、综掘设备智能化感知与控制新模式进行了探索。指出了综采设备的智能化开采、煤岩监测、远程控制、连续推进关键技术的重要性,同时分析了采煤机智能化感知与控制技术的关键所在;提出了综掘设备要实现智能化感知与控制的技术突破。同时针对制约发展存在的智能探测、智能决策和亟待解决的技术难题,引入实时三维GIS导航技术、机器人技术进行了展望。

2017 Vol. 45 (09): 72-78 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 1458KB] ( 141 )
79 张永民,邱爱慈,秦勇
电脉冲可控冲击波煤储层增透原理与工程实践

为解决煤层气高效开发和煤矿瓦斯治理面临的煤储层增透改造技术难题,研发成功了强度、作用区域、作用次数可控的电脉冲可控冲击波增透煤层新技术,并已开展了多种现场应用探索。冲击波通过破裂、撕裂、弹性声波扰动等方式改造煤储层,具有分段、分频带的基本特征,这种基本特征与重复加载的疲劳效应结合,使得可控冲击波技术具有其他储层改造技术不可比拟的优势。改造效果取决于冲击波幅值、加载次数与煤储层物性的耦合特性,冲击波幅值与煤层物性的耦合作用决定着冲击波在煤层中的传播特性,加载次数与煤储层物性的耦合则与煤储层疲劳效应有关。发明了电脉冲可控冲击波井下作业装置,初步形成了完整的现场作业工艺流程。现场试验证实了该项技术在顺层钻孔煤层改造及瓦斯抽采中的效益和有效性,并显示出地面煤层气井煤储层改造的可观前景。

2017 Vol. 45 (09): 79-85 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 2253KB] ( 123 )
采矿与井巷工程
86 杨晓杰,王二雨,张民,王嘉敏,王进
大埋深破碎顶板煤层切顶卸压成巷技术研究

为解决预留煤柱造成的资源浪费问题,基于城郊煤矿大埋深破碎顶板特殊条件,对切顶卸压成巷开采技术可行性进行研究。根据城郊煤矿21304综采工作面的地质情况,工作面留巷段采用定向预裂爆破技术辅之以恒阻大变形锚索对留巷段进行加强支护,留巷段沿工作面方向距回采侧煤壁200 mm处预留深8 m、间距600 mm、与垂直方向成15°预裂孔进行定向爆破切缝;在顶板施工两排长10 m,距切缝孔300 mm,间排距400 mm×700 mm,预紧力不小于280 kN的恒阻锚索进行永久支护。留巷试验段减小了大埋深破碎顶板对留巷技术的影响,实现了大埋深条件下沿空留巷无煤柱开采,并为切顶卸压沿空留巷技术在类似条件的矿井应用提供经验。

2017 Vol. 45 (09): 86-91 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1886KB] ( 154 )
92 金洪伟,肖乔,李树刚,徐刚
巷道围岩应力场结构的表征及破坏因素分析
巷道围岩应力场结构对巷道的变形和破坏有重要的影响,为了表征巷道围岩应力场结构,提出使用主应力迹线来可视化显示应力场,并通过主应力迹线图中退化点的位置和类型,以及优势主应力迹线束的分布来表征应力场的结构。分别对不同侧压系数和岩层组合条件下的巷道进行数值模拟,根据模拟结果手工描绘出主应力迹线图,得出巷道围岩应力场结构变化的一般规律,以及由此造成的巷道围岩破坏规律的变化。结果表明:应力迹线图是表征巷道围岩应力场结构的有效方法,巷道围岩破坏和应力场结构之间存在较明确的关系。该研究为巷道围岩控制理论研究提供新的思路。
2017 Vol. 45 (09): 92-96 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1899KB] ( 143 )
97 邸帅,王继仁,宋桂军
8.5 m大采高综采工作面煤壁片帮特征研究
为解决8.5 m大采高综采工作面煤壁片帮严重的问题,以上湾煤矿12401首采工作面为研究对象,采用理论分析、经验回归分析、数值模拟手段,对煤壁片帮的主要影响因素与煤壁片帮特征进行研究,提出了基于D-P准则引入洛德参数修正塑性区宽度计算公式,并以采高、塑性区宽度和现场实测场数据为基础,由经验回归分析法综合预测出煤壁片帮深度。结果表明:神东矿区综采工作面煤壁片帮主要影响因素为支承压力、采高、周期来压和埋深,综合确定上湾煤矿12401综采工作面煤体塑性区宽度为987 m,煤壁主要发生剪切破坏、易失稳位置距顶板298~357 m,片帮深度约285~345 m,综合分析法得到的片帮深度是可靠的,可为支架护帮板设计提供依据,并相应采取合理的防片帮措施。
2017 Vol. 45 (09): 97-102,115 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 1541KB] ( 143 )
103 张勋, 邓存宝, 王雪峰
双煤系煤层群开采覆岩动态形变及矿压显现规律研究
针对大同矿区双煤系纵深大区域煤层群开采条件,对大区域顶板岩层动态垮落形变与矿压显现特征规律进行了研究。以同忻煤矿8105工作面为工程实例,在提出了上部煤层未开采区域、遗留煤柱区域、开采垮落区域向下传递动态载荷的计算方法基础上,对动态载荷作用下岩层的垮落步距修正计算进行了研究。研究结果表明:同忻煤矿8105工作面受上部侏罗系14号煤层开采影响,主关键层垮落步距为38.23~62.32 m,8105工作面开采波及的顶板范围较广,各关键层发生同步失稳是导致强矿压显现的诱因;而主关键层垮落步距的动态变化,增加了其发生同步失稳的概率,是导致工作面频繁强矿压显现的原因。同时发现,纵深大区域煤层群开采条件下,上部煤柱对工作面强矿压显现的影响具有滞后性。
2017 Vol. 45 (09): 103-108 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1562KB] ( 118 )
109 唐维军,孙希奎,王恒,施现院,李向阳,李 毅
膏体充填开采条带煤柱覆岩稳定效应研究
针对膏体充填开采回收矿井条带煤柱中的覆岩稳定性问题,以许厂煤矿建筑物下条带煤柱开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,研究了膏体充填回收煤柱时的覆岩“活化”机理、顶板运移规律及覆岩稳定性影响因素。研究结果表明:采空区在外力扰动下会产生空洞、裂隙,随着岩块结构的演变,其对采场覆岩支护体系造成破坏,可通过控制充填体强度、充填率、充填步距及支护强度来改善采场围岩支护体系,要求充填体早期强度应大于0.13 MPa,而后期强度可按照与充填体宽度变化规律进行适当调整;模拟试验结果发现:覆岩及地表下沉曲线峰值位于条带煤柱中部区域,顶板最大下沉量为1 200 mm,邻近采空区覆岩“活化”程度达到最大;采取膏体充填开采回收煤柱,巷道矿压显现不明显,工程应用中取得了良好效果。
2017 Vol. 45 (09): 109-115 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 1491KB] ( 100 )
116 侯德建,孙雪亮,闫瑞兵,张建鹏,任鸽鹏
急倾斜特厚煤层基本顶破断规律研究

为研究急倾斜特厚煤层综放工作面顶板的破断规律,以乌东煤矿北采区45°倾角煤层为研究对象,根据简支梁理论建立了急倾斜特厚煤层综放开采条件下顶板的受力模型,得到顶板的力矩方程,分析基本顶破断位置,对破断后的基本顶基于悬臂梁理论建立力学模型,得到顶板的拉应力方程,分析不同回采环境下基本顶破断长度,同时采用3DEC软件对不同回采环境下顶板破断长度进行数值计算。结果表明:急倾斜特厚煤层综放开采在充分采动条件下顶板中部最先破断;随着基本顶厚度的增加,基本顶的破断长度呈线性减小;随着回采段高的增加,基本顶的破断比呈抛物线增加。现场采用钻孔窥视,获得基本顶的破坏情况,监测结果和理论分析基本一致,为后续的顶板“注水-爆破”耦合钻孔位置提供科学依据,对于煤矿的顶板灾害防治有重要意义。

2017 Vol. 45 (09): 116-121,145 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1901KB] ( 102 )
122 杜君武,黄庆享
浅埋煤层群同采工作面合理走向错距研究
为确保浅埋煤层群高强度安全开采,针对现场生产过程中上、下煤层同时开采存在的安全和技术问题,采用UDEC数值模拟计算和理论分析相结合的研究方法,得出了上、下煤层同采工作面不同走向错距时下煤层工作面围岩应力分布规律和地表下沉规律。分析了上、下煤层工作面相互影响范围和影响程度,建立了上、下煤层同采工作面稳压式和减压式布置模型。综合考虑现场开采经验,给出了2种布置方式的计算公式。研究结果表明:上、下煤层同时开采时,下煤层工作面围岩应力受上煤层开采影响较大,上、下煤层工作面走向错距采用稳压式布置能够实现安全开采。
2017 Vol. 45 (09): 122-127 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 1350KB] ( 116 )
安全技术及工程
128 程欢,李晓伟
顺层瓦斯抽采钻孔封孔长度研究
为确定顺层瓦斯抽采钻孔封孔长度,基于煤层内开挖巷道后巷道周围的应力分布情况,煤层渗透率与煤体所受应力的关系,以及流过煤体的气体流量与煤层渗透率变化规律,提出了“稳压测流量”法测定煤层巷道松动带的范围,分析了该方法在理论上的可行性,并依据该测定方法的原理,设计出了该测定方法的设备。在薛湖煤矿进行了现场试验,根据测定结果,发现随封孔位置的深入,注气稳定流量均呈衰减趋势,直至一定封孔深度,气体流量趋于稳定。在松动带范围内,气体的流量较大,虽有衰减,但衰减的幅度不大, 均为21%~26%;松动带过渡地带,随着钻孔的深入,裂隙急剧减少,稳定流量急速衰减,衰减量为71%~82%,这两个区域裂隙较多,不适于封孔抽采,而在105 m以内,裂隙发育趋于稳定,达到最小值,可进行封孔抽采。依据测定现场进行了不同封孔距离下的抽采效果考察,发现依据测定的松动带范围封孔,能显著提高抽采浓度,增加钻孔寿命,解决封孔长度不科学造成的漏风问题。
2017 Vol. 45 (09): 128-132,156 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1339KB] ( 158 )
133 鲍先凯,武晋文,杨东伟,黄春辉,段东明
高压电脉冲水压致裂煤体效果试验研究
为了研究高压电脉冲水压对煤体产生裂缝的作用效果,制作了力学特征接近真实煤层的煤样试件,试验前首先在原煤试件中钻取煤样,利用CT进行扫描观察原煤试件中的裂缝分布情况,然后在实验室三轴刚性压力室内进行水中高压脉冲放电,试验完成后再次进行CT切片扫描,对比相同水压条件下高静水压力和高压电脉冲水压对煤样产生裂缝的效果。研究发现:原煤试件取样完整,无振动和破坏,无明显的原生裂隙分布;在3 MPa静水压力作用下,煤样钻孔及周边并未产生新的裂隙;而在3 MPa静水压力+10 kV高压放电的情况下,煤样钻孔及周边有一些长短不一、形状各异的新生裂隙产生,证明了相同水压条件下高压电脉冲对煤层致裂增透效果优于单纯静水压。
2017 Vol. 45 (09): 133-138 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 2277KB] ( 113 )
机电与自动化
139 雷煌
支架搬运车行走液压系统特性与优化匹配研究
为满足目前煤矿大采高工作面支架搬运车能爬大坡、下大坡速度稳定的要求,提出了适合大坡度矿井下支架搬运车行走液压系统性能优化改进方案。通过对该行走液压系统的负载特性和工作原理进行理论分析与仿真研究,得出了影响支架搬运车爬坡性能和下坡性能的关键因素;当要求爬21%坡度时,通过对提出的2种方案对比分析,研究开发了大坡度液压行走系统;通过对车辆重载下坡工况和液压控制方式分析,提出了适合车辆重载下坡控制策略。优化后的系统在支架搬运车上的应用试验结果表明:与改进前车辆相比,该系统大幅提高了车辆的爬坡能力,有效改善了支架搬运车重载下坡速度稳定性。
2017 Vol. 45 (09): 139-145 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 1624KB] ( 101 )
146 周孟然,张杰伟,闫鹏程,胡锋
基于pH值温度补偿法的煤矿突水监测技术研究
为了准确监测煤矿井下突水水源水质的变化,消除温度对pH值的影响,在传统pH值监测煤矿突水水源的基础上,提出了基于PSOR迭代算法的pH值温度补偿模型,为煤矿突水预警提供了新依据。该方法采用了曲线拟合的方法对几种常见煤矿突水水源建立了E-pH值模型,且进行了相关数据处理,最终应用于奥灰水、1煤层顶板砂岩水、9煤层顶板砂岩水的pH值监测。试验结果表明:在3种水样温度分别为5、15、25、35、45 ℃五种情况下时,传统方法水样pH值误差最大,为085,有温度补偿水样pH值最大差值仅为013。该方法的应用有效克服了传统温度测量存在误差较大的缺点,通过PSOR法对pH值进行温度补偿,能够实现对溶液pH值的精确测量。
2017 Vol. 45 (09): 146-150,208 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 1331KB] ( 94 )
151 范忠明
煤矿供电系统中晃电现象的危害及其防治
为了防治煤矿供电系统中出现的晃电故障,对煤矿供电系统中晃电现象产生的原因及危害进行分析,通过对电源侧和负荷侧的向量分析和理论仿真,发现在15 ms内进行治理,可以消除晃点故障带来的影响。采用理论仿真和试验分析的方法,利用兆瓦级电池储能系统和电源快切技术对晃电故障的防治机理进行研究,根据煤矿供电系统工况,提出了基于兆瓦级电池储能系统的电源侧防治方案和基于电源快切技术的负荷侧治理方案。当电源侧出现晃电故障时,兆瓦级电池储能系统在15 ms内输出有功功率,拉升电压,防止晃电危害发生;当负荷侧出现晃电故障时,负荷侧在15 ms内完成双电源切换,消除晃电影响。
2017 Vol. 45 (09): 151-156 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 1357KB] ( 102 )
157 刘洵文
煤矿井下V型特殊巷道段带式输送机设计研究
针对距带式输送机机头200~364 m处形成的V型特殊巷道段竖曲线半径不满足带式输送机凹弧半径的要求,以神东煤炭集团万利一矿3-1煤三盘区集运大巷带式输送机为例,通过4个改向滚筒缠绕导向输送带形成中部落料点方案,与目前普遍采用的2种传统解决方案的技术经济比较。应用结果表明:利用滚筒缠绕导向输送带形成中部落料点这一方案,既可大量节约挑顶作业工程费用,缩短施工作业时间,又可完全避免挑顶作业带来的安全风险。带式输送机投入使用2年多来,运行平稳、可靠、安全,充分验证了设计方案的合理性,可为类似工程提供借鉴。
2017 Vol. 45 (09): 157-161 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 1321KB] ( 115 )
地质与测量
162 姜岳,PREUSSE Axel,SROKA Anton,姜岩
控制开采速度减缓建筑物损害程度的方法与应用
为控制开采过程中地表动态变形强度以减缓开采损害强度,把工作面开采视作一个系统,覆岩与地表移动视作系统的输出,开采速度是影响这个系统输出的唯一外界因素。根据地表移动规律,确定了地表动态变形与开采速度的函数关系,开采速度影响地表移动与变形速度与加速度。应用力学定律分析了地表移动导致建筑物产生附加荷载的主要因素是地表水平移动加速度,且地表水平移动加速度与开采速度的平方成正比。研究结果表明:当提高开采速度时,地表水平移动加速度增大,使地表建筑物受到的附加荷载增加,导致建筑物损害程度加剧,为减缓建筑物开采损害程度,控制开采速度是必要的。为工程技术应用提出了基于概率积分法的开采速度优化控制模型与控制方法,开采实例验证了控制开采速度减缓地表建筑物损害程度的有效性。
2017 Vol. 45 (09): 162-166 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 1355KB] ( 97 )
167 邓念东,杨佩,林平选,李锋,雷少毅,马逢清,周阳,袁喜东
榆神矿区保水采煤工程地质条件分区研究
为有效地解决榆神矿区日益凸显的煤炭资源开采与脆弱的生态环境之间的矛盾,以榆神矿区区域地质资料为依据,选取了平面上均匀分布的500多个钻孔,统计了每个钻孔的首采煤层及其上覆含、隔水层组合类型,同时考虑区域保水采煤已有研究中研究较少的洛河组含水层,并将其作为保水对象,结合区域首采煤层及含、隔水层赋存特征,按照“区内相似,区际相异”、“为保水采煤服务”等原则进行了榆神矿区保水采煤工程地质条件分区,最终将榆神矿区保水采煤工程地质条件分为5个区:沙-土-洛-基型保水开采区、沙-土-基型保水开采区、沙-基型保水开采区、无水开采区、烧变岩型保水开采区,在此基础上,分析每个分区保水采煤的意义、可能性及难度,旨在促进保水采煤技术的发展,实现榆神矿区“煤-水”双资源型矿井的科学开采。
2017 Vol. 45 (09): 167-174,200 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 3583KB] ( 151 )
175 董大啸,邵龙义,李明培
华北地台晚石炭世-早二叠世含煤岩系聚煤规律研究
为了建立华北地台晚石炭世-早二叠世层序地层格架,绘制相应的岩相古地理图,找出华北地台聚煤作用控制因素,通过对野外露头及钻孔剖面资料分析等工作,将华北地台晚石炭世-早二叠世含煤地层划分为7个三级层序,煤层主要发育在SⅢ3和SⅢ5层序。利用单因素分析多因素综合作图法恢复了各层序中岩相古地理,并对煤层分布规律进行分析,结果表明:SⅢ3层序中煤层发育受到沉积相南北分异、东西展布特征的控制,华北地台北缘以河流泛滥盆地沉积为主,煤层层数少但单煤层厚度大,南缘以碳酸盐台地沉积为主,煤层层数众多但单煤层厚度小,SⅢ3层序的聚煤中心主要位于华北地台北部地区;SⅢ5层序中煤层受到沉积相和基底沉降速率的双重控制,碎屑沉积不活跃沉积相带有利于成煤,30~40 m的层序地层厚度地区有利于成煤,SⅢ5的聚煤中心主要位于河南、京津冀和银川附近地区。
2017 Vol. 45 (09): 175-181,187 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 2088KB] ( 142 )
182 毕彩芹,迟焕鹏,单衍胜,王福国,徐银波,张家强,李昭
水城矿区煤层气储层特征及压裂改造工艺研究
为了系统评价六盘水煤田水城矿区煤层气资源富集与开发条件,探索与薄-中厚煤层群发育条件相匹配的煤储层改造与合层排采工艺,基于该矿区内施工的3口煤层气井资料,分析了矿区煤储层物性、含气性等特征,并结合工程实践探索了与地质条件相匹配的储层改造工艺。研究表明:上二叠统龙潭组5-2煤、7煤、13-2煤具有单层厚度大、分布稳定、煤体结构完整、含气量及资源丰度高、是区内煤层气开发的主力层位。在正常-超压储层压力条件下,这些煤层含气饱和度高、孔渗性较好,适宜对储层改造后进行煤层气开发。在采用分层射孔条件下,以活性水为压裂液、细-中粒石英砂为支撑剂,采用光套管泵注+可钻式桥塞封隔方式及“大排量、分段阶梯式加砂、多级段塞”工艺实施分层水力压裂,煤储层可取得良好的改造效果。
2017 Vol. 45 (09): 182-187 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 1592KB] ( 106 )
188 陈峥嵘,刘书杰,冯桓榰,彭成勇
沁水盆地煤层气井压裂效果评估研究
为了分析评估煤层气井压裂增产后的生产效果,以沁水盆地煤层气井为实例,通过G函数曲线、时间平方根曲线和双对数函数曲线预测煤层压裂裂缝闭合压力,并建立了煤层气井的地应力模型。基于该地应力模型的结果,将注入摩阻及停泵裂缝净压力2项指标与煤层气井压裂前后产能进行对比,并拟合了煤层气井平均日产气量与该2项指标之间的关系模型。结果表明:预测的煤层地应力与测试结果的误差仅为075 MPa;注入摩阻及停泵裂缝净压力与煤层气产能存在较好的相关性,压裂注入摩阻和停泵裂缝净压力越高,裂缝的复杂程度越高且延伸越困难,导致煤层气井产能越低。该理论方法可为煤层气井的地应力模型和压裂后产能效果预测提供参考。
2017 Vol. 45 (09): 188-193 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 1347KB] ( 106 )
194 王维旭,贺满江,王希友,蒋佩,彭丽莎,杜悦
筠连区块煤层气产能主控因素分析及综合评价
四川南部地区煤层气资源量丰富,为精细评价该区域煤层产气潜力,以筠连区块为研究对象,选取65口进入稳产期的生产井数据,综合地质、工程参数,展开产能主控因素研究。选取地质因素和压裂效果2项一级指标、以及下属7项二级指标建立煤层气井综合评价体系,采用类比法和灰色关联法相结合的方式确定一、二级指标的权重,并运用基于2级权重的多层次多目标模糊优选法进行气井综合评价。研究结果表明:对区内110口稳产井进行验证,气井评分与实际产气能力吻合度高,综合评分大于85分为高产井,75~85分为中产井,低于75分的产气效果较差,同时该评价方法还可用于气井产量预测、有利区域划分等,为本区块煤层气开发后评价工作和开发技术政策调整提供决策。
2017 Vol. 45 (09): 194-200 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1626KB] ( 112 )
煤炭加工与环保
201 胥萌,晋伟,周济,李琛光,陈林浩,王大鹏
低温等离子体在矿物加工领域应用现状
基于表面性质在矿物加工领域的重要性及低温等离子体的改性优势,从产生方式、改性原理和应用途径3个方面综述了低温等离子体在矿物加工领域的应用现状。低温等离子体具有足够高的能量可使反应物分子激发、离解和电离,破坏材料中的化学键,可以快速脱除煤中有机质而不破坏矿物组成,使有机质被活性氧氧化、脱除,得到性质基本未变的矿物质,为分析煤中矿物质的组成,无机质基本性质提供了良好的条件;等离子体环境下,不同矿物的表面改性行为不同,可以扩展不同矿物的表面性质差异,为难浮矿物的分选提供了新途径;等离子体产生臭氧具有很强的活性,可与废水中的有机药剂反应,能有效降解废水中的有机药剂残留,并可用于浮选、煤泥水处理药剂的改性等方面,应用前景广阔。
2017 Vol. 45 (09): 201-208 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 1550KB] ( 101 )
209 郑彭生,周如禄,郭中权
煤气化废水短程同步脱氮试验研究
为实现高氨氮煤气化废水的高效、低成本处理,采用短程同步脱氮工艺对煤气化废水进行了试验研究,分析了工艺启动过程、氮素转化特征和主要影响因素(水力停留时间、溶解氧、碳氮比)对脱氮效果的影响。结果表明:反应器在29 d的培养时间内快速完成了短程同步脱氮工艺启动,NH+4-N去除率、NO-2-N累计率及同步硝化反硝化效率分别达到996%、813%、494%。为使反应器以短程同步脱氮的方式实现NH+4-N的稳定高效去除,水力停留时间、溶解氧、碳氮比宜分别控制在280~327 h、10~15 mg/L和4~8,此时NH+4-N去除率、NO-2-N累计率及同步硝化反硝化效率分别达到981%、812%、761%。
2017 Vol. 45 (09): 209-214 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1646KB] ( 106 )
215 史慧娟,周棋,陈山林,张定海,毛宇,王玉琴,冉燊铭
添加剂对沙尔湖煤矿煤中钠挥发比的影响
为解决沙尔湖煤矿煤作为电站锅炉燃料时对受热面严重沾污的问题,采用一步浸取与600 ℃低温制灰相结合法测试煤中钠含量,测试煤样在不同制灰温度下煤中的钠挥发比;同时研究了国标方法制灰时,不同种类添加剂高岭土、Al2O3、SiO2、CaCO3、SiO2 /Al2O3(质量比5∶1)及添加比例对煤中钠挥发比的影响。结果表明,沙尔湖煤矿煤中Na2O含量为0907%,随着制灰温度升高,煤中钠挥发比逐渐增大;添加CaCO3会显著促进煤中钠的挥发;添加高岭土显著降低了煤中钠的挥发;添加Al2O3或SiO2 /Al2O3时对煤中钠的挥发具有中等抑制作用,且Al2O3起主要抑制作用;添加SiO2对煤中钠的挥发仅有很弱的抑制作用。
2017 Vol. 45 (09): 215-219 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1308KB] ( 92 )
220 李自恩
水煤浆气化黑水处理絮凝剂的选择与优化
基于大唐呼伦贝尔化肥有限公司水煤浆气化黑水处理水质较差,系统管线、换热器结垢等问题制约气化装置长周期稳定运行的问题,介绍了褐煤水煤浆气化装置生产运行情况,阐述了褐煤水煤浆气化黑水处理工艺流程及絮凝机理,研究了黑水处理时有机高分子絮凝剂的选择与优化过程。结果表明,阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂对褐煤水煤浆气化黑水有较好的处理效果,在絮凝剂添加量为08 mg/L时,黑水浊度指标小于30 NTU,悬浮物质量浓度小于30 mg/L,悬浮物指标满足生产要求,确保了气化装置的长周期稳定运行。
2017 Vol. 45 (09): 220-223 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [PDF 1304KB] ( 96 )
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