矿业科学学报

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徐红卫 , 李贤庆 , 周宝刚 , 杨杰 , 张伟 , 王哲 , 高文杰

2017, 2(2): 99-108.

摘要(779) PDF(295)

摘要:
通过页岩气样品的气体组分含量及稳定碳、氢同位素分析,对鄂尔多斯盆地东南部延长探区上三叠统延长组陆相页岩气地球化学特征进行了研究,探讨了延长探区延长组陆相页岩气成因和来源.结果表明:①延长探区延长组页岩气以烷烃类气体为主(87.89%～99.66%),甲烷含量均小于95%(60.44%～91.68%),重烃组分含量高,干燥系数较低(64.00%～93.43%),非烃气体含量低(以N₂和CO₂为主,分别为0.68%和1.36%),为典型的湿气;②延长探区延长组页岩气甲烷、乙烷、丙烷和丁烷碳同位素值分别分布在–53.4‰～–46.3‰、–39.7‰～–31.9‰、–34.3‰～–29.6‰和–33.8‰～–25.0‰之间,碳同位素总体上表现为δ¹³C₁<δ¹³C₂ <δ¹³C₃<δ¹³C₄的正碳同位素序列,仅少部分样品δ¹³C₃ 和δ¹³C₄发生倒转;③延长探区延长组页岩气以热成因气为主,主要为来源于低熟—成熟阶段的偏腐泥型页岩干酪根裂解形成的油型气.

浅埋沿空留巷切缝顶板断裂条件及移动规律研究

张国锋 , 苗沛沛 , 王二雨 , 陈新

2017, 2(2): 109-119.

摘要(795) PDF(781)

摘要:
根据浅埋煤层顶板断裂后岩块间水平挤压力较小难以形成砌体梁的特点,分析了切顶卸压沿空成巷下的巷道顶板断裂结构,建立了下位切缝上位弯曲裂缝的双边悬臂梁的断裂力学模型,推导了沿空巷道侧向基本顶沿切缝结构面裂缝扩展断裂时的切顶工作阻力;建立了侧向基本顶两种不同顶板断裂位态下围岩结构数值模型,得出了两种断裂位态下的结构移动变形规律。当切顶阻力Q«ql时,巷道顶板沿煤壁内一定深度内断裂,空区侧弧形三角板直接顶的倒台阶悬臂结构可向沿空巷道围岩传递较大破断动载和覆岩移动压力;而当切顶阻力Q≥ql并与切缝联合切顶同时作用时,则可使得垮落带内直接顶和低位基本顶沿切缝结构面断裂滑落失稳,实现顶板断裂位态主动控制,减小弧形三角板侧向悬臂传递覆岩荷载的结构长度,优化顶板承载结构和围岩应力,降低巷旁支护体承受的附加荷载。同时切落后碎胀的矸石及时充填空区将上覆岩触矸点前移,减缓了上覆岩下沉和旋转变形作用力。哈拉沟矿浅埋薄基岩大断面复合顶板切顶成巷试验结果表明:沿空巷道超前切缝可减小侧向顶板区域支架工作阻力和直接顶垮落步距,降低岩板破断引起的冲击动载,实际切顶阻力与理论计算分析结果较为吻合。

降雨渗流对边坡稳定性影响的数值分析

张娜 , 张博 , 柳龙标 , 盛海龙

2017, 2(2): 120-128.

摘要(849) PDF(384)

摘要:
降雨是边坡失稳破坏的主要诱因之一,边坡的滑动和破坏与雨水入渗密切相关。本文选取铜绿山古铜矿遗址Ⅶ号矿体西侧的露天采场东侧边坡为分析对象,根据工程水文地质条件和边坡产状建立数值计算模型,利用GEO-STUDIO软件的SEEP/W模块,模拟不同降雨强度下的边坡内部渗流特征,并结合SLOPE/W模块计算出各种降雨工况条件下边坡稳定性系数。模拟结果表明,随着降雨强度的增加,露天采场东侧坡体内部的渗流场发生显著变化,且边坡稳定性系数与降雨强度呈负相关的变化规律。

基于脆弱性指数法的整合矿井底板突水评价及主控因素分析

杜伟升 , 姜耀东 , 焦振华 , 刘华博 , 任政 , 郑利杰

2017, 2(2): 129-136.

摘要(674) PDF(363)

摘要:
整合矿井因地质资料难以统一,预测底板突水难度较大。鉴于AHP脆弱性指数法在量化底板突水的优势,选取了6个主控因素预测了某整合矿井9号煤层底板突水。结合GIS对相关数据实施归一化处理,建立了各单因素归一化专题图。根据层次分析模型获得的各因素权重对6个专题图进行叠加,将底板划分为脆弱区、较脆弱区、过渡区和安全区四部分,并得到了以往突水事故的验证。通过对各个因素的脆弱性灵敏度分析,得出有效隔水层厚度与脆弱性指数的相关度最高,提出了井田西部优先开采、东部重点防治的建议。该研究对预测整合矿井的底板突水具有一定的指导作用。

掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理猜想

马念杰 , 赵希栋 , 赵志强 , 郭晓菲 , 刘洪涛 , 贾后省

2017, 2(2): 137-149.

摘要(687) PDF(729)

摘要:
借鉴巷道蝶型冲击地压理论及非线性动力系统理论,提出了掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理的猜想,认为掘进巷道煤与瓦斯突出的力学本质是巷道掘进工作面前方极短时间内出现一定程度的蝶形塑性区增量,引发围岩内弹性能与瓦斯能的叠加并迅速释放,进而发生煤与瓦斯突出。从蝶型冲击地压与蝶型煤与瓦斯突出在塑性区变化规律上的一致性及突出能量源的大小等方面对猜想的合理性进行了论证,构建了煤与瓦斯突出危险性的评估指标体系,提出了发生煤与瓦斯突出的强度、应力、角度和触发事件等4个必要条件,确定了发生煤与瓦斯突出的充分条件;首次对煤与瓦斯突出现象、发生条件与过程进行了定量分析与定量(非定性)解释。研究成果为煤层巷道煤与瓦斯突出的预测、预报和防治提供了全新的思路。

N₂和CO₂对煤明火燃烧灭火性能的对比实验研究

郭志国 , 吴兵

2017, 2(2): 150-157.

摘要(724) PDF(269)

摘要:
为掌握N₂和CO₂对煤明火燃烧过程的不同灭火效果,采用自主研制的煤明火燃烧实验装置,对平煤八矿煤样进行了通入相同流量N₂和CO₂气体灭火剂的煤明火燃烧灭火实验,测定了在煤有焰燃烧和阴燃熄灭阶段的温度场温度、标志性气体(O₂、CO和CH₄)组分、热释放速率以及火焰图像面积的变化规律。结果表明:相比于煤自由燃烧,在煤有焰燃烧阶段,通入CO₂时明火火焰熄灭时间、煤温上升速度、耗氧量、热释放速率以及CO和CH₄浓度的下降速度比通入N₂时更低;同时,通入CO₂时火焰图像面积呈指数下降,而通入N₂时呈线性下降;在煤阴燃熄灭阶段,通入CO₂时煤温、CO和CH₄浓度下降速度比通入N₂时的更高,而通入CO₂时的耗氧量和热释放速率比通入N₂时的更低;说明CO₂比N₂具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力。

矿井高位钻孔偏斜特征及其对抽采效果影响的研究

付帅 , 解北京 , 吕平洋 , 王嘉鉴 , 刘文彪

2017, 2(2): 158-166.

摘要(782) PDF(118)

摘要:
为研究高位钻孔偏斜对抽采效果的影响,利用钻孔轨迹测量仪对现场高位钻孔实际施工轨迹进行测定并分析其偏斜特征。根据偏孔位置将钻孔分为上偏轨迹钻孔、有效轨迹钻孔、下偏轨迹钻孔、偏向采空区钻孔4类,并分析了各类钻孔抽采效果及特征。结果表明:高位钻孔偏斜严重,有效钻孔数量较少,偏向采空区钻孔所占比例最高;采动影响所形成的裂隙为造成高位钻孔偏斜的主要因素;4类偏斜钻孔抽采效果具有显著规律性及差异性,为高位钻孔优化设计提供了依据;有效轨迹钻孔抽采量最高,约为上偏轨迹钻孔的1.3倍,为下偏轨迹钻孔的2.9倍,为偏向采空区钻孔的4倍,其中偏向采空区钻孔抽采量最小且为无意义抽采。

基于无线传感器网络的井下容错性定位方法

刘晓阳 , 梁涛 , 胡乔森

2017, 2(2): 167-174.

摘要(631) PDF(228)

摘要:
本研究针对煤矿井下环境建立了以无线传感器网络为基础的监测定位系统。该系统以保证定位功能的实现为基本要求,在高容灾度的结构上配合使用合理的容错机制;提出了使用PIR或PIT内点测试法确定人员与定位区域的相对位置;在测距阶段对路径损耗模型参数的更新采用简单有效的计算方法;在传统三边定位算法的基础上,提出基于RSSI测距的加权三边定位方法。试验仿真表明,该方法有效提高了人员定位精度,同时具有较好的容错性。

粉煤灰基地质聚合物发泡材料的性能与微观结构

王栋民 , 崔勇 , 李端乐 , 邵宁宁 , 赵计辉 , 芮雅峰

2017, 2(2): 175-182.

摘要(1093) PDF(99)

摘要:
本研究以循环流化床粉煤灰(CFA)、水玻璃(WG)和氢氧化钠(NaOH)为原料,双氧水(H₂O₂)为化学发泡剂,制备粉煤灰基地质聚合物发泡材料。通过添加掺量(wt)3%～8%的H₂O₂发泡剂,测试发泡材料的发泡倍数、孔径分布、表观密度、宏观孔隙率和抗压强度等物理和力学性能,研究该体系的发泡驱动力与浆体阻力的平衡点和宏观孔结构对抗压强度的影响。结果表明:掺量(wt)5%是该体系发泡驱动力与浆体阻力的平衡点;当H₂O₂发泡剂掺量(wt)为5%时,发泡倍数、表观密度、宏观孔隙率和抗压强度分别为4.2倍、255 kg/m³、81.7%和0.65 MPa。不同的孔径分布对抗压强度的影响程度是不同的,其中孔径10～20μm的孔为关键因子,对抗压强度影响最大。

煤泥水压滤滤饼孔隙结构特征研究

王东辉 , 刘文礼 , 张学仁 , 陈奂

2017, 2(2): 183-190.

摘要(709) PDF(295)

摘要:
滤饼的孔隙结构是影响煤泥水过滤效果的关键因素,但煤泥滤饼孔隙结构测量中存在滤饼结构易损坏和煤颗粒与孔隙难区分的难题。为了深入研究煤泥水压滤滤饼孔隙结构特征,建立了煤泥滤饼固化装置与方法,利用偏光显微镜研究了入料中-0.074 mm粒级含量、过滤压力对煤泥滤饼孔隙结构的影响。结果表明:随着入料中-0.074 mm粒级含量增加,滤饼孔径、孔面积和孔隙率降低速率变缓,孔隙孔径分布范围变窄,孔隙构成中的小孔径孔隙所占比例增加,孔隙截面边界分形维数变大,滤饼孔隙截面边界更曲折,孔隙结构更复杂;煤泥水过滤压力增加主要压缩滤饼中的大孔径孔隙,过滤压力越大,滤饼孔隙压缩越严重,滤饼孔隙率越低,孔隙截面边界分形维数越大,滤饼孔隙边界越曲折,孔隙结构越复杂。

中国西北某煤化工区土壤中重金属污染特征及其源解析

张凯 , 杨佳俊 , 白璐 , 强长棣 , 王丝蒂

2017, 2(2): 191-198.

摘要(773) PDF(319)

摘要:
为明确煤化工区内土壤中重金属的污染状况及其来源,本文选定我国西北某大型煤化工区的土壤样品、原煤样品和煤灰样品,通过消解后应用ICP-MS和冷原子吸收等方法对样品中Cr、Cd、As、Pb、Ni、Se、Hg等8种元素含量进行测定。选用富集因子法、相关系数分析法、聚类分析法和因子分析法等数学方法,对煤化工区土壤中的重金属进行污染评价和来源解析。结果表明:Cr、As、Se、Ag、Cd属于人为源,依据数据模型以及土壤、煤和煤灰中重金属迁移规律分析,推定区域内土壤重金属来源主要有三种污染源。其中,煤气化污染源主要负载Se、Cd、Pb,其对区域土壤中重金属的总贡献率为32.01%;渣场扬尘等主要负载Cr、Ag和Hg,对区域内土壤中重金属的总贡献率为23.89%;交通等外来污染源主要负载As、Ni等,对区域内土壤中重金属的总贡献率为19.61%。

煤矿井下工程界面识别与管理研究

张志强 , 朱伟 , 僧俐洋 , 王玮 , 上官单彬

2017, 2(2): 199-208.

摘要(708) PDF(97)

摘要:
针对井下工程管理协同问题,将地面工程项目管理中的界面理论应用到特殊的煤矿井下工程管理中,系统性地提出了煤矿井下工程界面管理的理论体系和实践方法。在构建煤矿井下工程系统框架的基础上,将煤矿井下工程的界面分为目标、过程和组织这三类界面,按照给出的界面分析流程,分别对这三类界面进行识别和管理,以实现各界面的有效控制和各要素关系的有效协调,达到井下工程地面化的目的。以开滦集团的工程界面管理具体实践为例,说明界面管理对于提高生产效率的显著效果。

留言板

2017年第2卷第2期

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