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  • 基于瓦斯涌出监测的巷道掘进迈步钻场瓦斯抽采技术研究2020年第12期

    作者:王伟林1 谷嘉兴2 郭书明1 连 强1

    单位:(1.山西潞安化工集团余吾煤业有限责任公司,山西省长治市,046100;2.中国矿业大学,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 为有效应对余吾煤业3号煤层掘进工作面瓦斯异常涌出的问题,研究了工作面巷道煤壁瓦斯涌出强度相对衰减随时间的变化规律以及落煤瓦斯涌出量与巷道掘进速度之间的关系,并对迈步钻场参数及钻孔参数进行优化。根据优化结果在S2108胶带巷进行了现场试验,试验结果表明:采用优化后的迈步钻场参数及钻孔参数布置,各测段瓦斯增量随着距工作面距离的增大而减小,测段距离工作面150 m后,瓦斯增加量趋于0.01 m3/min,有效降低了瓦斯突出风险,工作面及回风隅角瓦斯浓度控制在安全值范围以内。

    关键词 瓦斯涌出量 掘进速度 迈步钻场 钻孔 瓦斯浓度 瓦斯突出风险

  • “三软”低透煤层高压注氮促抽瓦斯工程实践2020年第12期

    作者:张 一

    单位:(郑州煤炭工业(集团)有限责任公司,河南省郑州市,450000)

    摘 要 为提高“三软”低渗透煤层的瓦斯抽采效果,在郑煤集团赵家寨煤矿井下采用注入高压纯氮气(组分为97%)的方法进行强化注抽煤层瓦斯试验。试验结果表明,在注气压力为1.5 MPa时,注气影响半径为2 m,影响范围内的排放瓦斯孔混合流量增加了9~21.8倍,纯瓦斯流量增加了4.2~6.2倍;井下穿层钻孔注气+抽采工艺措施的现场考察结果表明,抽采孔混合流量的增长幅度与注气压力呈正比关系,长时边注边抽的注抽效果好于间歇注抽效果,在6 MPa压力下,注气有效半径为6 m;注气35 d后煤层瓦斯含量降低了25.38%,煤中解吸的气体组分中,CH4浓度由97.12%下降到79.06%,氮气浓度由0.94%增加到12.38%。对比了同样范围长时边注边抽措施和水力割缝措施钻孔工程量、瓦斯治理费用以及预抽瓦斯达标时间等参数。

    关键词 “三软”煤层 高压注氮 驱替煤层甲烷 促抽瓦斯技术

  • 基于力学特性采场裂隙带分布规律研究2020年第12期

    作者:崔 聪1,2 舒龙勇1,2 杨 鑫1,2 王维华1,2 张慧杰1,2 郝晋伟1,2 凡永鹏1,2

    单位:(1.云南煤化工集团有限公司,云南省昆明市,650231;2.煤炭科学技术研究院有限公司,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 以长岭煤矿152106工作面为研究对象,通过Abaqus建立三维数值模型,基于真三轴D-P强度破坏准则,研究采空区顶板上覆岩层位移及应力分布规律,分析得到工作面回采过程中冒落带和裂隙带发育高度。试验表明:顶板上覆岩层下沉量由中部位置向运输巷、回风巷两侧位置逐渐减小,呈现出采空区“O”形圈分布特征;受工作面采动应力的影响,上覆岩层“三带”的水平应力符合“压应力-拉应力-压应力”的变化规律。通过下沉量及应力分布得到裂隙带分布范围为17.1~21.45 m与17~23.5 m,具有较好的一致性。根据高位钻孔层位模拟结果进行现场试验,结果表明:高位钻孔单孔浓度最高可达60%,工作面上隅角瓦斯浓度降低了25%,该层位下高位钻孔抽采可有效缓解工作面瓦斯超限问题,基于力学特性的数值模拟研究能够科学合理地预测裂隙带高度,为建成长岭煤矿高产高效示范工程奠定基础。

    关键词 裂隙带 高位钻孔 数值模拟 下沉量 应力分布

  • 低透气煤层高压气水混压增透驱替瓦斯技术研究2020年第12期

    作者:朱传杰1 刘思远1 伍厚荣2 刘 厅1 殷绍林3成艳英2 李连云2 王小兵2 刘 谦4

    单位:(1. 中国矿业大学安全工程学院,江苏省徐州市,221116;2.四川省煤炭产业集团有限责任公司,四川省成都市,610091;3.四川省华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿, 四川省华蓥市,638601;4.龙岩学院资源工程学院,福建省龙岩市,364012)

    摘 要 针对煤体纳米级孔隙内瓦斯难以解吸抽采的难题,首次提出了低透气煤层高压气水混压增透驱替瓦斯技术,研究指出高压气水混压增透驱替原理主要包括压裂裂隙的形成、水分竞争吸附置换瓦斯和高压空气驱替提高运移效率并解堵3个核心部分。研发了高压气水混压增透驱替瓦斯技术配套工艺及装备。在绿水洞煤矿K1煤层进行了现场试验,试验结果表明:矿井的平均单孔瓦斯抽采纯量从2.43 L/min提高到6.45 L/min,增加了2.65倍,平均抽采浓度从31.3%提到47.6%,增加了16.3%,煤层瓦斯含量降低了25.14%~80.62%,取得了显著的效果。

    关键词 低透气煤层 压裂 驱替 瓦斯含量 抽采浓度

  • 大柳塔矿掘进面多级除尘工艺改进及实践2020年第11期

    作者:孙祺钰

    单位:(国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司,陕西省榆林市,719315)

    摘 要 随着煤矿机械化程度进一步提升,机械设备功率逐步加大,截割煤体、岩体过程中产生粉尘逐步增加,给员工身体健康带来危害。以大柳塔煤矿双巷掘进工作面为研究对象,制定了由KCS-700D湿式除尘风机、机载控尘系统和局部通风机供风的综合除尘工艺。新工艺系统使得作业点处的总粉尘除尘率提高到90%~95%,呼吸性粉尘除尘率提高到80%~85%,同时还减轻了传统降尘工艺给员工带来的劳动强度。

    关键词 掘进工作面 粉尘浓度 除尘工艺 除尘率 劳动强度

  • 基于马兰矿坚硬顶板的水力压裂技术试验研究2020年第11期

    作者:王浩鹏

    单位:(山西西山煤电股份有限公司马兰煤矿,山西省古交市,030205)

    摘 要 为了解决马兰矿坚硬顶板所带来的端头悬顶与巷道变形严重等问题,以马兰矿8号煤层的18509工作面为研究对象,探索了水力压裂技术原理。针对18509工作面实际情况,制定了水力压裂技术试验方案,分别从端头悬顶、巷道片帮底鼓和瓦斯抽采3个方面进行了对比分析。研究表明,与实施水力压裂前相比,18509工作面端头悬顶长度由过去的十几米至几十米减小至5 m以内,其辅运巷压裂段底鼓量较非压裂段降低70%左右,同时压裂钻孔的瓦斯抽采浓度较普通钻孔的抽采浓度提高了30%左右,有效保证了工作面的安全回采。

    关键词 坚硬顶板 水力压裂技术 端头悬顶 巷道变形 瓦斯抽采

  • 差错管理氛围与矿工心理安全行为的关系研究2020年第11期

    作者:杜 婕1 郭丽芳1 吴 鹏2

    单位:(1.太原理工大学经济管理学院,山西省晋中市,030600;2.内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古自治区呼和浩特市,010051)

    摘 要 心理安全行为在矿工工作态度与工作积极性方面发挥着重要作用,对引导矿工做出安全行为、减少安全事故具有重要意义。为提高矿工的心理安全行为,结合自我决定理论、心理资本理论、组织支持理论,笔者从组织层面的差错管理氛围视角出发,引入个体层面的安全心理资本为中介变量,利用Amos7.0软件对山西省4大煤矿的303份有效问卷进行结构方程模型检验,深入研究了差错管理氛围对矿工心理安全行为的影响机制。实证研究表明:煤矿企业差错管理氛围显著正向影响矿工心理安全行为;矿工安全心理资本在差错管理氛围对心理安全行为的影响关系中发挥部分中介作用。

    关键词 矿工 差错管理氛围 安全心理资本 心理安全行为 结构方程模型

  • 煤层高压气水混压技术及其有效影响半径测试研究2020年第10期

    作者:赵鹏远1 朱传杰1 伍厚荣2 成艳英2 李连云1 刘 谦3

    单位:(1. 中国矿业大学安全工程学院,江苏省徐州市,221116;2.四川省煤炭产业集团有限责任公司技术中心瓦斯与防灭火研究所,四川省成都市, 610091;3.龙岩学院资源工程学院,福建省龙岩市,364012)

    摘 要 针对现在煤层纳米级孔隙内瓦斯抽采率低的难题,研发了煤层高压气水混压技术,给出了其高压气水混压的技术原理,即依靠高吸附能力的水分置换出甲烷,再注入高压空气驱替孔裂隙中的水分解除“水锁”效应。在川煤绿水洞煤矿开展了初步现场试验,施工3组气水混注考察钻孔,取样分析了采取技术措施后的残余瓦斯含量在1.76~6.75 m3/t之间(除去一个异常点的含量为10.51 m3/t),通过与原始瓦斯含量(9.02 m3/t)对比,最终确定其气水混注有效影响半径最大可以达到48 m。

    关键词 瓦斯抽采 高压气水混压技术 有效影响半径 瓦斯含量

  • 深化山西煤矿安全监察改革的创新探索2020年第10期

    作者:王端武

    单位:(山西煤矿安全监察局,山西省太原市,030012)

    摘 要 针对山西省整体生产能力大、煤矿数量较多、煤矿地质条件比较复杂、灾害齐全,全省煤矿安全生产形势依然比较严峻的问题,创新性地建立了煤矿安全监察“六个执法”体系,并对“六个执法”体系的落实提出具体要求。通过深化煤矿安全监察改革创新,激发了监察人员的内生动力,实现了煤矿安全生产、监察执法力度、精准执法水平、学法用法热情、煤矿主体责任意识、监管部门主动作为六个显著提升。

    关键词 煤矿安全监察 改革创新 “六个执法”体系 科学构建 山西省

  • 衰老矿井服务后期通风系统优化研究2020年第10期

    作者:王海波1 桑 聪2,3 郝晋辉1 周锦文1 李 伟2,3 刘彦青2,3

    单位:(1.山西汾西矿业集团有限责任公司双柳煤矿,山西省吕梁市,033300;2.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京市朝阳区,100013;3.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 为掌握衰老矿井服务后期通风系统现状及存在的问题,结合矿井通风系统实际确定了2条通风阻力测试路线,以精密气压计基点法对矿井中央风井系统和东风井系统进行了通风阻力测定。矿井2个回风井系统通风阻力均较大,通风阻力较大的原因是中央风井系统回风区及东风井系统的用风区和回风区巷道有效通风断面较小且巷道风速较大。根据通风系统存在的问题制定了对中央风井系统和东风井系统回风区巷道修复断面的优化降阻方案。利用三维矿井通风智能分析系统VentAnaly对矿井通风系统优化方案进行模拟,确定优化方案切实可行。矿井进行通风系统优化后,中央风井系统和东风井系统通风阻力大幅降低,且地面主通风机风量有所增加,矿井通风系统实际优化效果与软件模拟相比误差较小。

    关键词 通风系统 阻力分布 优化降阻 方案模拟

  • 煤矿顶板事故分析与防治对策研究2020年第10期

    作者:杜龙龙 宋宜猛 冯宇峰

    单位:(应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029)

    摘 要 针对我国煤矿顶板事故多发的现状,在我国近20年顶板事故数据统计的基础上,总结了顶板事故发生的规律、趋势及特点,分析了顶板事故发生的原因,并在此基础上提出了相应的防治对策。研究认为,我国煤矿顶板事故总量总体下降,但占比仍然较重,且以一般事故为主,散发多发明显。但近来较大事故起数增多,顶板事故有抬头趋势,防范较大及以上恶性事故重要性凸显;顶板事故发生的原因主要集中在思想认识和管理水平不足及顶板管理知识、能力不足方面;从顶板管理水平和能力两方面提出顶板事故防治的相应建议。

    关键词 顶板事故 事故分析 顶板管理 事故防治

  • 长岭煤矿瓦斯抽采效率评估与管路泄漏研究2020年第9期

    作者:张 镭1 崔 聪2,3

    单位:(1.云南煤化工集团有限公司,云南省昆明市,650231;2.煤炭科学技术研究院有限公司,北京市朝阳区,100013;3.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院),北京市朝阳区,100013)

    摘 要 为确定长岭煤矿现有抽采系统能否满足采掘平衡及安全生产需求,开展了矿井瓦斯抽采系统的管路摩擦阻力测定、瓦斯抽采泵效率评估;采用抽采管路首尾压差测定法对泄漏进行检查,应用数值模拟方法验证了压力梯度法进行抽采管路漏点定位的准确性与可行性。结果表明:基于长岭煤矿瓦斯抽采效率评估与管理泄漏试验研究成果,通过现场及时维修、维护,能够有效提高长岭煤矿瓦斯抽采效率。

    关键词 瓦斯抽采效率 管路检漏 漏点定位 抽采系统 压力梯度

  • 余吾煤业主采工作面瓦斯动态变化规律研究2020年第9期

    作者:杨 键1 叶新卫2

    单位:(1.山西潞安集团余吾煤业有限责任公司,山西省长治市,046103;2.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京市海淀区,100083)

    摘 要 为了研究工作面瓦斯动态变化规律,提高煤层瓦斯抽采效果以及改进瓦斯治理技术,以余吾煤业生产工作面为工程背景,通过建立瓦斯吸附解吸试验系统,对余吾煤业工作面煤样进行瓦斯吸附解吸试验,分析工作面煤样解吸过程的试验结果,得出3号煤层的瓦斯解吸扩散规律;沿工作面倾向方向布置瓦斯浓度测试装置,测试其瓦斯浓度动态变化规律,得到工作面动态变化规律和上隅角瓦斯浓度超限的原因。

    关键词 瓦斯吸附解吸 工作面倾向 上隅角 动态变化规律 余吾煤业

  • 小庄矿“以孔代巷”瓦斯抽采技术可行性研究2020年第9期

    作者:郭林生1 林建成1 李 可1 夏海斌1 董春发1 李 葳1 龙 航2

    单位:(1.陕西彬长小庄矿业有限公司,陕西省咸阳市,713500;2.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西省西安市,710054)

    摘 要 针对高抽巷工程量大、成本高等问题,提出采用高位长钻孔代替高抽巷工作面采空区瓦斯抽采模式。对比分析了小庄煤矿40309工作面高抽巷、高位钻孔、上隅角插管和边采边抽的瓦斯抽采量,对工作面现有瓦斯抽采能力进行了核定。研究发现,瓦斯抽采量约占绝对瓦斯涌出量的86.2%,高抽巷抽采占比约为48.39%,高位钻孔抽采占比仅为7.71%,现有抽采系统难以实现高位长钻孔代替高抽巷的抽采工艺;针对高位钻孔抽采占比低的问题,结合现场瓦斯抽采系统抽采能力,为实现工作面采空区瓦斯“以孔代巷”进行了高位钻孔参数核算,主要包括高位钻孔抽采量、钻孔数量、管路最小内径及抽采泵最小额定流量等参数,并从施工成本角度分析了现场实施“以孔代巷”技术的可行性。

    关键词 瓦斯治理 瓦斯抽采量 以孔代巷 高位钻孔 高抽巷

  • 8.8 m超大采高综采工作面顶板水害动态监测技术研究2020年第8期

    作者:杨茂林

    单位:(国家能源集团神东煤炭集团生产管理部,陕西省榆林市,719315)

    摘 要 针对上湾煤矿8.8 m超大采高综采工作面回采过程中顶板可能存在的水害隐患,采用视电阻率监测系统对工作面回采至石灰沟段顶板裂隙导通上覆含水层的情况进行了分段动态监测,结合地面水文观测孔及工作面涌水量对监测结果进行验证,并划分顶板水害预警级别。结果显示:在采空区内有明显的高阻异常发育,分析为煤层采空后顶板冒落导致上覆岩体裂隙增大所致。随着工作面的推进,在距离切眼1576~1766 m、1842~2260 m范围内存在低阻异常区,分析认为导水裂隙带导通了上覆含水层;通过查看井下采空区涌水和地面水文孔观测数据,验证了视电阻率监测结果。根据视电阻率监测情况对12401工作面顶板水害预警级别进行了评估,该工作面水害风险预警级别为二级预警,水害风险一般。

    关键词 8.8 m超大采高 顶板水害 动态监测 视电阻率 预警级别 涌水量

  • 基于微震监测技术的钻孔钻进扰动影响范围研究2020年第8期

    作者:秦贵成1 程仁辉2

    单位:(1.山西潞安矿业集团有限公司,山西省长治市,046000;2.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西省西安市,710054)

    摘 要 为了确定合理有效的瓦斯抽采钻孔间距,提高井下钻孔瓦斯抽采率,利用微震监测技术对钻孔进行无损监测,得到钻进扰动对钻孔的影响范围,从而确定钻孔成孔后其孔周裂隙发育情况,最终为钻孔间距的合理布置提供依据。以古城煤矿S1303胶带运输大巷为监测地点,现场监测了3个顺层钻孔钻进扰动对钻孔的影响范围, 选取90%微震事件发生的范围作为边界进行数据处理分析。监测结果表明:古城煤矿S1303胶带运输大巷的钻孔受钻进扰动的影响范围在0.85~0.95 m。

    关键词 微震监测 钻进扰动 影响范围 瓦斯抽采

  • 覆岩结构下含水层开采疏放水效果评价研究2020年第8期

    作者:吕兆海1 潘长斌1 杨皓博2 高 雅3 林金川1 靳 华1 李德彬3

    单位:(1.国家能源集团宁夏煤业有限责任公司,宁夏回族自治区银川市,750011;2.陕西彬长小庄矿业有限公司,陕西省彬州市,713500;3.西北矿井水文地质研究院,内蒙古自治区乌海市,016000)

    摘 要 针对覆岩结构下煤层开采顶板水量变化情况,利用数值模拟方法对上覆含水层进行了有效探查和疏放研究。结果表明:覆岩组合特性控制着含水层释放过程,通过优化疏放水钻孔设计提高疏放水效果,实现工作面回采过程中矿井涌水量“削峰平谷”,以达到经济合理的目的,垂直或平行于地层走向并朝向地层标高降低方向的钻孔疏放水效果最佳。选择从钻孔疏放水原始数据、总量变化、钻场水量变化、疏放水量与水压相关性等方面的评价途径,对上覆含水层疏放效果进行分析研判,判断工作面受水害威胁程度降低至安全阈值范围,具备安全开采条件,为后续工作面顶板疏放水方案制定及效果评价提供参考。

    关键词 上覆含水层 数值模拟 覆岩组合特征 安全阈值 效果评价

  • 不同通风方式对大倾角采空区煤自燃危险区域的影响研究2020年第8期

    作者:刘志文1 史建设1 傅 琦1 李文涛1 吴春雷2

    单位:(1.华亭煤业集团有限责任公司东峡煤矿,甘肃省平凉市,744100;2.中国矿业大学安全工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 针对东峡煤矿大倾角工作面采空区现场危险区域难确定的问题,在确定工作面及采空区参数的基础上,采用相似模拟试验方法,构建了采空区自燃“三带”模拟试验系统,得出了大倾角工作面采空区在不同风量、不同风向下O2浓度的分布规律。结果显示:大倾角采空区自燃“三带”呈立体分布;随着工作面风量的增大,风流进入采空区的深度以及对采空区的影响高度增大;上、下行通风条件下自燃“三带”主要分布在下巷道侧。

    关键词 大倾角采空区 相似模型 不同风量 上下行通风 “三带”分布

  • 水力造穴卸压增透技术在底板岩巷中的应用研究2020年第7期

    作者:张俊伟

    单位:(平煤股份勘探工程处,河南省平顶山市,467200)

    摘 要 为了解决高瓦斯、低渗透性煤体瓦斯抽采难度大、煤巷掘进缓慢的问题,通过理论分析和现场试验的方法,研究了水力造穴卸压增透技术在煤巷底抽巷的应用效果。试验结果表明:水力造穴钻孔在煤体内制造孔洞,对煤体可起到卸压增透的效果,相对普通穿层钻孔,初始瓦斯抽采浓度增加了30%,瓦斯抽采浓度衰减到30%以下,时间减缓了10 d左右;钻孔影响半径由1.5 m扩大到3 m,增长了1倍,岩巷治理进度由每月50 m左右提高到80 m左右,提高了60%;掩护煤巷掘进速度从每月120 m提高到每月150 m,提高了25%。

    关键词 水力造穴 卸压增透 瓦斯抽采浓度 掘进速度

  • 低渗突出煤层瓦斯赋存规律及孔隙特征研究2020年第7期

    作者:杜海刚1,3 宋建伟2 杨军伟1 彭英华2 翟文杰2

    单位:(1.六盘水师范学院矿业与土木工程学院,贵州省六盘水市,553004;2.贵州五轮山煤业有限公司,贵州省毕节市,551700;3.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东省青岛市,266590)

    摘 要 针对五轮山煤矿区域瓦斯治理效果不理想、采掘工程严重滞后的问题,统计分析了现采8号煤层已采和待采工作面的瓦斯赋存规律,并采用压汞及电镜表征待采工作面切眼、中部、停采线煤样的孔隙特征,为区域防突措施的设计和施工提供基础参数。结果表明:矿井瓦斯含量的赋存规律为北部高、南部低,中部、中深部高,浅部和深部低;影响煤层瓦斯赋存的首要因素为岩浆热演化作用,煤的变质程度升高,不仅增大了瓦斯的生成量,同时体积和比表面积占比很高的微孔存在增加了煤层瓦斯的吸附能力;对于8号煤层的工作面而言,相邻工作面的瓦斯含量具有相似的变化规律,总体趋势为停采线至切眼的走向方向瓦斯含量在平均值上下起伏,总体呈下降趋势。其影响因素主要为高程差和停采线端的煤体变质程度略高所致。

    关键词 瓦斯赋存 影响因素 孔隙特征 区域防突措施 瓦斯含量