地面定向钻技术在综采面突水治理中的应用

朱庄煤矿是一座生产能力2.2百万吨/年的大型矿井,水文地质类型为极复杂型。发生突水的Ⅲ631综采工作面位于Ⅲ63采区上部,为该采区右翼首采面。开采煤层为山西组6煤层,含煤地层之下为太原群灰岩。工作面走向长412.5m,倾斜宽180m。煤层倾角16~18°,煤层厚度平均2.8m。     

杨柳煤矿10煤层底板的采动破坏特征

煤层底板在煤层采动后会发生变形与破坏,煤层底板破坏特征是判断底板突水与否的重要依据。以杨柳煤矿10煤层底板为研究对象,采用理论计算与数值模拟相结合的方式,分析煤层底板岩层在采动条件下的应力变化特征与岩体破坏特征。结果表明:10煤层底板平均厚度59.16 m,在开采条件下最大破坏深度为13.6 m,底板受下部灰岩水影响的可能性很小。该研究可以为分析煤层底板突水机理与底板水害防治提供理论依据。     

复杂地质条件下变采厚工作面采煤方法研究

针对淄博矿业集团岱庄煤矿4321工作面两顺槽实际揭露煤层最大厚度5.5 m,最小厚度1.60 m,局部煤厚4 m以上,煤层平均厚度为3.82 m的特点,为最大限度地回收煤炭资源,根据《煤矿安全规程》和《关于淄博矿务局岱庄煤矿北翼采区3煤提高开采上限的批复》的要求,结合4321工作面基岩厚度、第四系底界粘土隔水层厚度、工作面受水威胁情况,把4321工作面回采分为五个块段:第一、三、五块段采用综采一次采全高,第二块段采用综采放顶煤开采,第四块段采用限厚综采。一个工作面内根据煤层情况分别采用不同的采煤方法,对倡导节约型社会来说,经济效益和社会效益都是十分巨大的。     

综采工作面底板灰岩突水井下动水治理实践

朱庄煤矿是一座生产能力2.2Mt/a的大型矿井,水文地质条件复杂。发生突水的3628综采工作面位于Ⅲ62采区中下部,开采煤层为山西组6煤层,含煤地层之下为太原群灰岩。工作面走向长860m,倾斜宽115～192m,煤层倾角5～9°,厚度2.6m左右,机巷、风巷底板标高分别为-356～-378m、-350～-373m,里高外低。     

临近水库浅埋煤层防水煤柱留设宽度数值模拟

留设防水煤柱是临近水库煤层保水开采最为有效的方法,而如何确定防水煤柱留设宽度是当前迫切需要解决的问题。分析保水开采问题的流固耦合机理,建立流固耦合作用的控制方程,以张家峁矿井常家沟水库周边4^-2煤层开采为工程依托,采用数值模拟研究煤层采动对库岸边坡变形和孔隙水压力的影响规律,分析浅埋煤层开采覆岩采动破坏特性与岸坡失稳模式,进而提出防水煤柱的合理留设宽度。结果表明：当工作面临近库岸边坡时,库岸坡体先后出现向采空区侧倾倒转动和向水库方向滑移失稳的破坏模式;当坡面顶点产生反向水平位移且竖向位移急剧增加时,岸坡开始向水库方向滑移;当煤层顶底板孔隙水压力突变为0时,顶底板开始突水;取以上两种情况下较大煤柱宽度作为临界煤柱宽度,可以保证岸坡不出现失稳破坏且煤层顶底板不发生突水事故。在此基础上确定4^-2煤层防水煤柱宽度为109 m,工程实践证明该宽度可以保证安全开采。研究成果可为确定临近水库煤层开采的防水煤柱宽度提供理论支撑和实践依据。     

基于数值模拟的不同工作面宽度下开采煤层底板流固耦合破坏规律研究

随着煤矿开采业的迅速发展及规模的不断扩大,采煤工作面的宽度越来越宽。采用数值模拟的方法,综合考虑地质构造,煤层开采,矿山压力,含水层水压力等因素,从渗流与应力耦合作用的角度入手建立了底板含水层均布水压流固耦合模型。运用FLAC3D有限差分数值模拟软件对采动工作面底板进行数值模拟,分析了不同工作面宽度下采动煤层底板应力分布状态以及破坏特征和渗流特性。重点模拟工作面推进过程中不同工作面宽度下底板的变形,破坏区域,导升带高度变化情况,得出在进行采矿活动过程中,要在综合考虑多种因素前提下,选取合理的工作面宽度,以保证安全开采的结论。     

薄层灰岩带压开采防治水技术研究

为了实现西坡矿5111工作面安全带压开采,减小底板薄层灰岩含水层对回采工作面的安全威胁,通过水文地质条件分析、采后底板破坏深度预计、突水系数法评价等多种手段评价该面带压开采突水危险性,认为工作面最大突水系数为0.084 MPa/m,大于安全带压开采临界值0.06 MPa/m,发生底板突水的可能性较大。采用矿井直流电法超前探查、井下钻探工程跟进验证、疏水降压工程治理相结合的综合防治水技术手段,探查工作面底板薄层灰岩含水层及隔水层富水异常区,验证并疏放薄层灰岩含水层水,有效降低了工作面底板隔水层带压值,最终实现工作面安全带压开采。结果表明5111工作面底板薄层灰岩含水层富水性不均一,局部存在富水异常区,且具有可疏放性,经过10 d疏水降压,薄层灰岩含水层水位下降36 m,底板隔水层带压值和突水系数均降低至安全带压开采临界值以下,从而实现了工作面安全带压开采,为西坡矿5#煤层安全开采提供了技术支撑,也为该地区条件相似工作面的开采奠定了基础,完善了底板水害防治技术体系。     

基于FLAC-3D的成庄矿多煤层陷落柱防水煤柱留设研究

运用FLAC-3D模拟软件对成庄矿内贯穿3~#、9~#、15~#煤层的KDX74、JDX75、KDX76陷落柱的防水煤柱预留情况进行数值模拟。通过分别留设不同宽度的防水煤柱进行模拟实验发现,当3~#煤层防水煤柱留设20 m,9~#煤层防水煤柱留设30 m,开采15~#煤层时,当15~#煤防水煤柱为20 m时,3~#煤层采空区下方塑性破坏区域与陷落柱活化区域导通,表明15~#煤层的开采可能导致3~#煤层采空区底板突水,故15~#煤防水煤柱宽度不应小于30 m。     

煤层底板变形与破坏规律直流电阻率CT探测

从煤层开采引起底板破坏的一般规律出发,探讨了底板岩层破坏与其电阻率的响应关系。介绍了直流电阻率CT探测技术的原理与方法,按照采动底板岩层活动规律设计了探测方案,进行煤层底板破坏深度的动态直流电阻率CT探测。通过在淮北某矿1028工作面风巷中底板位置施工2个钻孔,在孔中埋置一定数量电极,形成孔间探测剖面,并根据工作面回采进度探测不同时期岩层电场变化特征,反演其电阻率值,得出煤层底板采动裂隙演化过程中的岩层电阻率响应特征和1028工作面底板破坏深度为17 m,为煤矿安全生产提供直观有效的技术参数。试验结果表明:采用直流电阻率CT探测煤层底板采动破坏带演化过程效果明显,能显示出底板在回采过程中变化破坏情况,有利于煤矿底板突水预测和突水防治措施的制订。     

下保护层开采数值模拟与突水危险性评价

为了确定断层附近防隔水煤(岩)柱的合理宽度,解决煤炭安全生产问题,以山西省某矿下保护层开采为工程研究对象,用FLAC3D数值模拟软件进行了数值仿真计算,充分考虑了断层的产状和落差,再现了回采工作面在推进过程中的顶底板采动裂隙的发展情况,并结合经验公式法确定了隔水煤(岩)柱的合理宽度。同时还利用数值计算结果,对该矿六采区下保护层开采作了突水危险性评价。研究结果表明:断层不但是影响保护层开采底板扰动破坏程度的重要因素,也是确定防隔水煤(岩)柱宽度的关键所在。在对矿井突水危险性评价中,应该考虑采动对底板扰动破坏的影响。     

粗煤泥的回收利用研究

为适应矿井煤质变化,增强选煤厂工艺系统对煤质变化的适应性,从根本上提高原煤利用率,从而达到提高精煤产率的目的,通过深入细致的调查研究,同忻选煤厂对现有粗煤泥系统进行技术改造,增设煤泥弧形筛和煤泥离心机,对粗煤泥进行回收利用,实现了精煤产率的最大化。     

洁净煤转化技术研究现状及进展

对洁净煤技术的发展概况及洁净煤转化的技术途径进行了综述,重点介绍了洁净煤热解技术、洁净煤气化技术、洁净煤液化技术及燃煤发电技术的特点与应用,并对洁净煤技术的开发及其应用前景进行了展望。     

永恒磁场对水煤浆性能影响的初步研究

利用正交试验,在磁化杯中,对淮南洗精煤和北宿煤的成浆性能进行了初步研究。结果表明在磁化杯内磁化水、煤、和水煤浆,对水煤浆的性能都有不同程度的改变。淮南煤、北宿煤经过磁化杯磁化后,水煤浆均比空白试样粘度低、流动性好。但两种煤磁化后煤浆的析水率有所不同。     

青东煤矿7#煤层构造煤分布规律及其控制因素

为研究构造煤对煤与瓦斯突出的控制作用,通过解译钻孔测井曲线,结合现场揭露情况,对7#煤各钻孔构造煤厚度进行了判识,并利用软件Surfer8绘制了7#煤构造煤厚度等值线图,在此基础上对7#煤构造煤分布特征及控制因素进行了分析。结果表明：7#煤构造煤普遍发育,东部构造区较为发育,且构造煤厚度变化较大;中部构造区,构造煤厚度分布稳定;在西部构造煤在向斜核部较发育,两翼相对变小。井田构造分布受褶曲构造和断裂构造的影响。     

煤气化多环芳烃初步研究

为了研究煤及其气化产物中多环芳烃的分布特征,在一台小型常压流化床气化炉上进行了以空气和水蒸气为气化剂的煤气化试验,经索氏萃取和K-D浓缩后,采用带荧光检测器和二极管矩阵检测器的高效液相色谱仪对原煤、底渣、旋风焦、布袋焦和煤气中被US EPA列为优控污染物名单的16种多环芳烃进行了测定.试验结果表明:煤气化前后多环芳烃质量分数和毒性当量质量分数的分布特征相似,但多环芳烃的组成和质量分数不同;煤化程度增加,原煤多环芳烃质量分数和毒性当量质量分数减小,煤气化多环芳烃的质量分数先接连后减,毒性当量质量分数与煤化程度呈线性关系;部分煤种气化多环芳烃的质量分数高于原煤多环芳烃质量分数,且煤气化多环芳烃的种类分为原煤未分解的多环芳烃、热解合成的多环芳烃、自由基高温缩合生成的多环芳烃.     

九龙矿构造煤压力作用下孔隙结构及分形变化特征

为探究邯郸九龙矿构造煤在压力作用下对煤孔隙结构造成产生的影响,选取九龙矿瓦斯突出煤层-山西组2号碎粒煤及碎裂煤为研究对象,对煤样进行加压处理,并利用低温氮吸附仪对加压前后的煤样进行低温氮吸附实验。利用传统低温氮实验数据定性分析和分形理论定量分析的方法,对实验前后煤样孔隙发育规模和结构变化进行对比分析。实验结果显示：压力对煤中的孔隙结构会造成一定的影响,加压后的碎粒煤孔隙结构变化情况较小,碎裂煤孔隙结构变化较为明显。碎粒煤孔容贡献基本不发生变化,碎裂煤孔容贡献度会发生变化,且孔容贡献度占比会更倾向于更小的孔径,表明压力在对煤产生影响时,孔径小的孔径对压力反应比孔径大的孔径反应更明显。碎裂煤和碎粒煤比表面积贡献均为较小的孔径,基本在2~4 nm左右波动,比表面积孔径贡献范围有轻微后移,但幅度不大。碎粒煤和碎裂煤在加压前后,微孔的分形维数高,拟合度均为0.99以上,小孔和中孔的分形维数较高,拟合度均为0.94以上。加压后,碎粒煤的煤样微孔复杂情况具有更简单的趋势,中孔和小孔的复杂情况具有更复杂趋势,但趋势均不明显,而碎裂煤在微孔的孔隙情况有轻微的变简单,在中孔和小孔的孔隙情况有变复杂的趋势,且趋势较为明显。九龙矿2号碎裂煤储层改造可以考虑在本煤层或在顶底板围岩进行水力压裂,而碎粒煤则需要通过水力冲孔出煤卸压或在顶底板围岩进行水力压裂。     

综合机械化采煤技术分析

综合机械化采煤是指采煤工作面的破煤、装煤、运煤、支护、顶板管理等基本工序都实现机械化作业,实现矿井高产高效集中化生产是煤炭井下开采的发展方向。本文详细对我国综合机械化采煤技术进行了分析,并阐述了采煤技术在煤炭作业中的选择。     

强化配煤管理 提高经济效益

由于煤炭用户对产品指标的要求越来越高,煤炭单品种出售很难完全满足用户需要,而有的煤矿生产的优质煤种单独出售又会造成资源浪费,如果对各煤种的煤质情况做出准确分析,掌握各矿煤质特性,并根据煤炭特点合理利用资源,强化配煤管理,可大大提高企业效益。     

煤矿自动排水系统的应用

煤矿自动排水系统的应用是煤矿信息化管理的一个主要部分,煤矿自动排水系统的应用将极大提高煤矿生产效率并保障生产安全。介绍了煤矿自动排水系统的组成及工作原理,并对煤矿自动排水系统的预期效果进行了探讨。     

煤炭工业可持续发展的策略思考

基于煤炭在我国能源中的地位和作用,分析了煤炭生产、消费、储量现状及制约煤炭工业可持续发展的因素,提出了实现我国煤炭工业可持续发展的战略思考。即及时转变政府职能,使其从法令政策的监督执行者转变为行业健康发展机制的缔造者,完善相关法律、制度、管理体制和市场运行机制。从资源开发的产权上,将煤炭资源的开发划分为国家所有制和私营企业所有制两类,开发经营模式分为国有特大型煤炭集团和私营煤炭集团;通过国有特大型煤炭集团来保持全国煤炭供需平衡和市场价格稳定,私营煤炭企业来完善煤炭资源市场优化配置。为建设安全、高效、环保、和谐的煤炭行业提供战略支持。