煤和矸石选择性破碎分选的研究

论述了测定不规则自然矿块在张拉破碎时的强度，通过对煤和矸石强度的对比，认为选择劈裂破碎作为煤和矸石选择性破碎分选方式较为合适。     

井下弹道式煤矸分选的理论和实验

为减少矸石山地面污染,对井下弹道式煤矸分选方法进行研究。利用非线性接触模型对煤和矸石的抛射、碰撞和反弹过程进行分析,得到反弹距离理论计算公式,确定其主要影响因素为煤和矸石碰撞前后的接触刚度。对新汶协庄矿的煤和矸石进行反弹距离实验,实验结果表明:煤的反弹距离服从正态分布,矸石的反弹距离服从?分布;当冲击速度大于7 m/s时,二者的反弹距离差值较大,可以分离出约30%的矸石,并且此时部分煤被破碎,可结合破碎粒度分离出更多的矸石。利用实验数据得到煤和矸石反弹距离的拟合公式,其相关系数R2分别为0.835和0.918。     

煤和矸石块(≥50 mm)破碎分选临界力的实验研究

介绍了煤和矸石块(≥50mm)破碎分选临界力实验样本的采集与实验条件,通过大量的实验研究和实验数据分析,得出煤和矸石在煤矿井下直接分选是可行的。     

煤和矸石颗粒冲击破碎概率差异的分形行为

为揭示煤和矸石颗粒冲击破碎概率差异的内在机理,以冲击破碎概率分形模型为基础,对3个矿区的矸石颗粒进行冲击破碎实验,并与相同矿区内煤颗粒的冲击破碎实验结果进行比较。研究结果表明:粒度在50~100 mm内的矸石颗粒冲击破碎概率与冲击速度在对数坐标中呈线性关系,符合其分形模型;对同一矿区,由于煤和矸石颗粒的来源和物理机械性质不同,矸石颗粒的分形维数和破碎常数均小于煤颗粒的分形维数和破碎常数;在相同冲击速度下,矸石颗粒的冲击破碎概率小于煤颗粒的冲击破碎概率,并且存在最优冲击速度使二者的冲击破碎概率差值最大。     

考虑间断级配的破碎矸石压实和再破碎研究

级配结构是影响破碎矸石压实和再破碎特征的重要因素,而级配矸石的压实和再破碎特征直接决定了采空区充填质量和效果。首先,采用分级加载方式对连续级配和间断级配的破碎矸石进行侧限单轴压缩试验;基于试验结果,研究轴向应力和级配共同影响下的压实变形参数、再破碎参数的变化规律,分析再破碎后颗粒的粒径分布和分形特征。然后,以级配压实-破碎—分形演化为研究路线,建立分别表征压实和分形特征的压实度增量与分形维数之间的关系式,以及分别表征压实和再破碎特征的应变与分形维数增量之间的关系式,并论证关系式中参数的物理意义,探讨级配矸石压实和再破碎过程之间的内在关系。研究结果表明：根据压缩模量变化规律及其不同阶段的压实变形机理,可将不同级配破碎矸石压实阶段划分为快速压实、缓慢压实和稳定压实3个阶段,颗粒再破碎后的粒径分布特征表明颗粒的再破碎主要发生在缓慢压实阶段;本文提出的关系式较好地描述了级配破碎矸石的压实—再破碎全过程,可反映不同级配矸石在压实和再破碎过程中的稳定性,可为采空区精准充填及其预防提供理论依据。     

千米深井破碎顶板控制关键技术

采用"双端封堵测漏装置"探测了上行卸压开采时上覆岩层运动破坏的范围和裂隙扩展程度,同时采用RFPA数值分析软件对先行开采4层煤后对2层煤的卸压效果进行了预测;在此基础上综合考察了上位煤层的工作面顶板所处的应力环境和围岩稳定性;论述了采用上行卸压开采降低上位煤层工作面顶板应力的可行性;分析了2层煤条件下采用轻型综采支架的可行性并进行了支架选型;提出了工作面无矸石快速通过断层的新技术。上述技术方案的实施,彻底解决了深井破碎顶板的控制问题,实现了破碎顶板条件下工作面的安全、高效生产。     

放顶煤工作面顶煤破碎效果分析

通过分析指出,煤层强度、开采深度、煤层厚度和支护阻力是影响顶煤破碎效果的主要因素,并建立了评价顶煤破碎效果的综合指标,为放顶煤效果的预测提供了依据。     

分层炮采面顶板(顶煤)破碎机理与移动规律

根据爆破应力的传播和作用原理，分析了分层炮采用顶板破碎机理，利用放炮前后支柱载荷变化规律，研究分析了顶板活动规律，为现场工作人员提供了安全管理的依据，实践证明，利用支柱载荷变化判断爆破效果是一种简单实用的测试和分析方法。     

破碎波概率分析及实测结果

总结破碎波近年来的研究状况，从理论上对计算破碎波发生率进行分析。并利用先进的实验设备和良好的现场条件，从实验研究出发，在研究波浪破碎过程及其与环境参量的关系中，对破碎波发生率进行实际测量。利用不同的破碎波判据对破碎波发生率进行了计算、比较和分析。结果指出：利用不同的破碎波判据计算的破碎波发生率相差很大，甚至相差３￣４倍。     

高压水射流破岩钻孔过程的理论研究

对高压水射流破岩钻孔的试验结果、岩石内孔隙流体的运动规律以及水射流破岩过程中的能量分布变化趋势进行了分析，对高压水射流破岩钻孔过程进行了系统的研究。研究结果表明，高压水射流破岩钻孔过程分为两个阶段，初期以应力波作用为主，形成岩石损伤破坏的主体；后期以射流准静态压力作用为主，主要是使岩石孔眼直径扩大。水射流破岩钻孔过程中射流和岩石的相互作用以界面耦合为主，水射流的冲击载荷在岩石内产生的应力波和射流准静态压力共同作用使岩石破碎，其中应力波的作用占主导地位。     

洁净煤开采技术及其环保措施

采矿对环境的破坏和污染与矿井开采技术有直接的关系,对采矿过程中产生的"三废"及粉尘等采取相应的治理措施如全煤巷开拓方式、采区巷道全煤化、减少煤炭开采过程中混矸石量;采煤机径向雾屏降尘、溜煤眼粉尘的控制、凿岩时粉尘的治理、爆破时粉尘的控制;井下废水的处理;井下废气的净化等采取相应的治理措施,实现洁净开采,保护生态环境和井下生产的安全.     

煤矿井下清洁开采技术

采矿对环境的破坏和污染与矿井开采技术有直接的关系,对采矿过程中产生的“三废”,即废矸石、废水及粉尘、噪声等采取相应的治理措施;如全煤巷开拓方式、采区巷道全煤化、减少煤岩开采过程中混矸石量;采煤机径向雾屏降尘、溜煤眼粉尘的控制、凿岩时粉尘的治理、爆破时粉尘的控制;井下废水的处理;井下废水的净化;噪声控制等采取相应的治理措施,实现清洁开采,保护生态环境和井下生产的安全,以保持能源生产、消费和生态之间的平衡。     

绿色开采的理念与技术框架

绿色开采的理念是针对煤炭开采造成的严重环境问题提出的,它是从广义资源的角度认识和对待煤、瓦斯、地下水、土地、矸石等一切可以利用的资源,基于采动岩层运动规律防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响;目标是取得最佳的经济效益、环境效益和社会效益。构建的绿色开采技术框架包括保水开采、减沉开采、煤与煤层气(瓦斯)共采、矸石减排、煤炭地下气化等。     

煤岩体的损伤断裂机理研究

从分析煤岩的微结构特征和煤岩体的裂纹系统出发,根据损伤力学和断裂力学理论,初步探讨了煤岩体的损伤断裂机理,提出了煤岩体的损伤断裂准则,为煤炭开采中合理进行煤岩破碎和改进煤炭生产工艺及煤炭品质等提供一定的理论参考。     

长壁工作面矸石充填开采沉陷控制效果的初步分析

在简要介绍长壁工作面矸石充填采煤原理的基础上,分析了长壁工作面矸石充填开采沉陷机理和过程,提出了矸石充填开采的有效充填厚度和等效开采厚度的概念,建立了长壁工作面矸石充填开采覆岩破坏和地表沉陷的预测模式。并结合兖州矿区某煤矿3煤采区地质采矿条件,分析研究了矸石充填开采沉陷控制的具体效果。     

实行无废开采,促进矿业可持续发展

矿山开采排出废水、废气、废矸石等废弃物对环境造成污染,对生态产生破坏,对经济造成损失.为使矿业持续发展,维护经济效益、社会效益和环境效益的统一,必须采取有效措施,如研究单一煤层集中开拓、集中准备、集中回采的开采技术,采用全煤巷布置,杜绝或减少出矸量;井下设充填硐室,将采掘的矸石充填采空区,实现肥料不出窿;废料资源化等,实行矿山无废开采.使矿产资源开发和矿区发展走向可持续发展的健康之路.     

中等含水层下留设防砂煤柱的安全开采机理

介绍了百善煤矿中等含水层下留设防砂煤柱开采的试验研究情况以及覆岩破坏观测结果分析。为该矿和条件类似矿井留设防砂煤柱开采提供了可靠的依据     

煤岩力学非均质性对孔渗性质的影响规律

煤岩是由有机质和无机矿物组成的复杂不均匀多孔介质,非均质性较强,目前研究鲜有考虑煤岩力学非均质性对煤岩渗透率与孔隙度时空演化规律的影响.基于Weibull概率密度分布函数表征煤岩弹性模量的非均质性,建立了考虑煤岩内甲烷解吸引起的气压变化、线性热膨胀效应和煤岩骨架收缩变形的热流固耦合三维有限元模型,通过煤岩渗透率与孔隙度与温度场、应力场和压力场间的交叉耦合关联式,分析了非均质度下煤岩表征单元体内渗透率与孔隙度参数的变化规律.结果表明:煤岩力学非均质性是影响煤岩渗透率与孔隙度分布的重要因素之一,非均质煤层的渗透率与孔隙度分布呈现出明显的波动震荡特征,在不同位置处的孔渗参数大小不等;随着井眼距离增加,渗透率和孔隙度可能呈现与均质煤岩情况恰好相反的变化趋势.因此,煤岩的孔隙度与渗透率演化是一个复杂的热流固耦合过程.研究结果对指导煤层气高效开采具有重要的理论意义.     

长沟峪煤矿大倾角中厚煤层变薄带的顶板压力

大倾角煤层开采后,受采空区冒落矸石下滑充填的影响,特别是工作面中部煤层变薄带的影响,工作面顶板岩层的变形、破坏和运动形式不同于其他煤层。以长沟峪大倾角煤层变薄带顶板压力观测数据为基础,结合计算机模拟方法,分析该煤层顶板压力特点。数值模拟与实测分析均显示工作面煤层变薄带下部顶板压力大。这为相近条件下采煤工作面顶板支护设计提供了技术指导。     

浅谈阜新煤田东梁区辉绿岩活动对煤层气含量的影响

东梁区岩浆岩为第三纪喜山期产物,岩性为辉绿岩,呈高角度岩墙侵入。共组合25条辉绿岩墙,其中20条分布在煤层可采范围内。辉绿岩体以多种形式侵入到煤、岩层中,由于辉绿岩的侵入,引起局部煤层的热变质,受辉绿岩侵入体的烘烤作用,煤的变质程度增加,煤阶增高,煤层气含量增加。辉绿岩侵入体的烘烤作用使煤的煤层气最大吸附量增加,但煤变成天然焦后,储层煤层气含量降至很低甚至不含煤层气。