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  • 大柳煤矿深部软岩巷道支护技术数值模拟研究2022年第5期

    作者:李治祥1,王福奇1,田斌1,吴军1,经来旺2,张瀚文3

    单位:(1. 华亭煤业大柳煤矿有限公司,甘肃省平凉市,744100;2.安徽理工大学光电和力物学院,安徽省淮南市,232001;3. 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽省淮南市,232001)

    摘 要 针对西部地区软岩巷道变形量大、底鼓严重的问题,以甘肃华亭煤业大柳煤矿1406工作面回风巷道为工程背景,基于ABAQUS数值模拟技术,对采用未支护、锚杆锚索支护、锚杆锚索支护+底部注浆、锚杆锚索支护+三帮注浆4种支护方案下巷道所处区域应力位移变化情况进行了分析研究。研究结果表明,与未支护巷道相比,架设帮顶锚杆锚索对巷道变形的抑制效果较强,Mises应力相应得到提高,锚杆锚索+注浆支护后巷道变形控制效果更加显著,围岩强度得到明显增强。通过不同支护方案数值计算结果的对比分析发现,控制帮部位移在一定程度上可以减少底鼓的上升量,帮部强化对底鼓位移可以起到很好的抑制作用。

    关键词 软岩巷道;Mises应力;支护方案;巷道变形;数值模拟

  • 超大井田矿井逃生方式与逃生临界深度研究2022年第5期

    作者:彭 然1,2

    单位:(1.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;2.煤炭科学技术研究院有限公司,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 逃生避险过程中自救器防护时间与逃生距离不匹配导致二次事故发生是造成重大事故发生的重要原因之一。简要介绍了超大井田矿井的逃生模式;对大直径钻孔和斜井的逃生时间进行了模拟计算;阐述了自救器理论防护时间、防护时间内登高高度和运动强度;对自救器临界适用深度进行了理论计算。得出自救器有效防护时间约29 min,计算出逃生人员登高所达到的高度在162~204 m之间,理论推导出大直径逃生钻孔和斜井的逃生临界深度分别为267 m和410 m。

    关键词 超大井田矿井;逃生方式;大直径钻孔;临界适用深度;自救器;防护时间;登高高度;运动强度;逃生梯

  • 煤矿水害事故分析与防治对策研究2022年第5期

    作者:李芳玮

    单位:(应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029)

    摘 要 对2019-2021年期间全国矿井水害事故进行了调查和统计。研究认为,老空透水是水害事故的主要类型,地质条件复杂的河南、四川、湖南等省的水害事故占比较大,并且水害事故的事故救援难度普遍较大,洪水倒灌涉险事故较为突出;水文地质条件不清、探放水措施落实不到位、物探代替钻探致使探放水工程量不足、违法违规组织开采、透水征兆重视不足、应对极端天气能力薄弱是水害事故发生的主要原因。从加大水文地质管理监管监察力度、监督煤矿主体严格落实探放水措施、研究制定应对极端天气防范措施、加强防治水专业人才队伍建设、不断提高事故救援技术及装备水平5个方面提出相关对策建议。

    关键词 煤矿;水害事故;老空透水;监管监察;探放水措施

  • 板定向瓦斯抽采钻孔合理层位确定及其抽采效果分析2022年第4期

    作者:薛伟超1, 2

    单位:(1.煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁省抚顺市,113122;2.中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 深部厚煤层工作面快速回采常诱发瓦斯异常涌出。根据唐口煤矿6305工作面工程条件,采用经验公式计算了6305工作面顶板导气裂缝带的高度区间,通过Fluent模拟分析了定向长钻孔的最佳设计层位,施工了3组4个定向长钻孔,观测定向钻孔抽采瓦斯情况,并与传统的高位钻孔进行技术经济比较。结果表明:6305工作面顶板裂缝带的区间高度距离煤层底板17.4~45.5 m,定向长钻孔的最佳布置层位为距离煤层底板4倍采高(40.32 m)处;顶板定向长钻孔瓦斯抽采量为39~44 m3/min,瓦斯抽采浓度可达15%,瓦斯抽采纯量为3~5 m3/min;与高位钻场钻孔抽采相比,采用顶板定向钻孔抽采裂缝带瓦斯能够在保证不降低瓦斯治理效果的前提下,总钻孔工程量减少50%,施工时间缩短72%,每500 m回采巷道节约成本100万元。

    关键词 顶板定向钻孔;合理层位;瓦斯异常涌出;高位钻孔;裂缝带;快速回采

  • 回采面上隅角瓦斯超限防治方法探讨2022年第4期

    作者:崔 聪1,2

    单位:(1.煤炭科学技术研究院有限公司,北京市朝阳区,100013;2.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 分析了回采工作面瓦斯涌出来源与上隅角瓦斯浓度超限的原因,根据上隅角瓦斯防治进展,将上隅角瓦斯防治手段归纳为“七防”(临时挡风帘、采空区风幛、增大通风量、安设引射器、局部通风机、上隅角封堵及风流均压法)与“七治”(改变通风方式、采空区埋(插)管、高位钻孔抽放、高位钻场水平定向钻孔、高位抽放巷、工作面尾巷及底板拦截钻孔),介绍了个别方法的适用条件及存在的问题。分析认为,为了从根本上解决上隅角瓦斯浓度的超限问题,煤矿需要结合煤层瓦斯赋存条件与瓦斯涌出特征,以“治”的措施为主、以“防”的措施为辅的综合治理方法,保证煤矿安全高效生产。

    关键词 上隅角;瓦斯浓度超限;瓦斯防治;瓦斯涌出特征

  • 白坪矿煤层瓦斯抽采技术优化试验研究2022年第3期

    作者:穆春明1,2,孙向锋2,唐家豪3,王岳栩2

    单位:(1.郑州煤炭工业(集团)有限责任公司煤炭中心安全监察局,河南省新密市,450000;2. 郑州煤炭工业(集团)有限责任公司白坪煤矿,河南省登封市,452482;3. 河南理工大学安全科学与工程学院,河南省焦作市,454000)

    摘 要 针对白坪矿主采煤层煤质松软、透气性差、煤厚变化大,瓦斯赋存不均匀,目前存在瓦斯抽采困难和瓦斯抽采效果不理想等问题,提出采用简易胶囊封孔、钻孔修复以及低负压抽采等优化技术措施,并在13031工作面开展现场试验,得到不同优化技术措施条件下的抽采浓度和流量,分析了瓦斯抽采效果。结果表明:简易胶囊封孔组较正常抽采组平均瓦斯浓度偏低,但抽采量减小不大;钻孔修复组较正常抽采组平均瓦斯浓度和抽采量均有明显提高;低负压抽采组较正常抽采组平均瓦斯浓度和抽采量均有明显的提高;但是,该抽采效果不一定是低负压的贡献,极有可能是钻孔修复的结果。

    关键词 瓦斯抽采;简易胶囊封孔;钻孔修复;低负压抽采;抽采浓度;抽采流量

  • 地堑构造区综放工作面开采诱冲机理及防治技术2022年第3期

    作者:肖自义1,丁希阳2,左常清2,韩传磊2,王士朋2

    单位:(1.国家矿山安全监察局山东局,山东省济宁市,273500;2.汶上义桥煤矿有限责任公司,山东省济宁市,272500)

    摘 要 针对地堑构造区开采冲击地压防治难题,以义桥煤矿3307工作面为工程背景,在分析工作面地质资料和工程条件的基础上,应用FLAC3D数值模拟软件,构建了地堑构造区三维数计算模型,模拟研究了地堑构造区工作面开采应力场分布及断层活化规律,揭示了地堑构造区综放工作面开采诱冲机理。在此基础上,提出了工作面超前危险区预测+大直径钻孔强卸压+多源信息监测预警于一体的冲击地压综合防治技术,并进行了现场应用。监测结果表明,该技术体系可以有效预防与消除工作面冲击地压危险,确保工作面安全高效开采。

    关键词 地堑构造;冲击地压;断层;诱冲机理;应力分布;大直径钻孔;数值模拟

  • 宁东煤田鸳鸯湖矿区煤层顶板水害防控技术与应用2022年第3期

    作者:赵宝峰1,2,黄忠正3,宗伟琴3

    单位:(1.中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西省西安市,710054;2.陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西省西安市,710177;3.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)

    摘 要 为了避免宁东煤田鸳鸯湖矿区矿井发生顶板水害事故,对浅部煤层顶板含水层进行了富水性评价、涌水量预测和顶板水疏放效果评价和系统研究。提出了基于地质钻孔水文信息的含水层富水性分区方法,选取影响直罗组下段含水层富水性的6个评价指标,分析各评价指标与钻孔单位涌水量之间的相关关系,借助语气算子比较法确定各指标的权重,利用三角形隶属度函数构建了模糊评判矩阵,采用模糊综合评判法对直罗组下段含水层富水性进行了分区。充分考虑了顶板砂岩含水层的水文地质特征,提出了静储量结合动态补给量的工作面涌水量预测方法;根据矿井涌水量组成和变化特点,提出了基于时空分区的矿井涌水量动态预测方法;利用顶板水疏放的水量观测值,结合工作面静储量和动态补给量预测值,提出了工作面疏放水效果“双指标四因素”定量化评价方法。结果表明:基于地质钻孔水文信息的含水层富水性分区方法、静储量结合动态补给量的工作面涌水量预测方法,基于时空分区的矿井涌水量预测方法和顶板水疏放效果定量化评价方法可以对顶板水害起到有效的防控作用。

    关键词 顶板水害;富水性分区;涌水量预测;疏放水效果评价;钻孔单位涌水量

  • 新修《安全生产法》解读 ——矿山安全生产领域修改亮点剖析2022年第2期

    作者:胡雪坤

    单位:(应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029)

    摘 要 介绍了《安全生产法》的修改背景,阐述了修改《安全生产法》对提高矿山生产安全水平的意义,并对涉及矿山安全条款进行了剖析;指出,《安全生产法》聚焦了矿山安全领域的主要方面,对严格动火、临时用电等危险作业要求,以及矿山建设项目外包施工管理的内容进行了修改,增加了高危行业强制投保安全生产责任保险规定等内容。矿山企业是《安全生产法》落实的主体,笔者从矿山企业贯彻落实《安全生产法》出发,从加强矿山企业组织保障、提高矿山企业基础保障、健全矿山企业管理保障3个方面提出了政策性建议。

    关键词 《安全生产法》修改;矿山安全领域;矿山企业;危险作业;外包施工管理;安全生产责任保险

  • 测汞法探测煤田火区在五虎山煤矿的应用2022年第2期

    作者:王 刚1,2

    单位:(1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁省抚顺市,113122;2.煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁省抚顺市,113122)

    摘 要 从传热传质学角度详细阐述了汞迁移机理,建立了半无限大介质和温度影响下汞迁移的数学模型;介绍了RA-915测汞仪的原理和测试过程,并使用RA-915仪器在五虎山煤矿10号火区进行了现场测试,对10号火区汞浓度进行了数值模拟。结果表明:汞浓度越高,对应区域汞浓度等值线越密集。

    关键词 测汞法;煤田火区; 汞迁移机理;汞浓度;超前预测预报

  • 煤矿井下避灾路径规划研究综述2022年第2期

    作者:于 丹1,颜 伟1,2

    单位:(1.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东省青岛市,266590;2.山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东省青岛市,266590)

    摘 要 路径规划是煤矿井下灾害事故的热门研究之一,能够有效避免重大人员伤亡。针对矿井瓦斯爆炸、火灾、水灾3种煤矿井下灾害事故,从不同因素对巷道通行能力的影响、最优避灾路径规划模型构建以及求解避灾路径的算法3方面进行了总结研究。结果表明:巷道类型、坡度、局部障碍物数目、风速风向及CO等有毒有害气体、高温、烟雾浓度、水位高度等为影响巷道通行能力的主要因素;最优避灾路径规划模型构建主要以路径权值最短为原则;求解避灾路径所用的算法以Dijkstra算法为主。最后以矿井水灾为背景,使用Dijkstra算法实例分析了五沟煤矿1035工作面的最优逃生路径。

    关键词 避灾路径;瓦斯爆炸;火灾事故;水灾事故;避灾路径规划;Dijkstra算法

  • 顾北煤矿A组煤首采区灰岩水害探查治理技术探讨2022年第1期

    作者:蔡有京,窦春远,魏 健

    单位:(淮浙煤电有限公司顾北煤矿,安徽省淮南市,232001)

    摘 要 通过对淮南矿区以往A组煤开采实际生产情况的分析,发现煤层底板灰岩水害是威胁矿井安全生产的主要因素之一。以顾北煤矿 A 组煤层开采为背景,对A组煤首采区的灰岩水可疏放性进行了分析研究发现,C3 I组灰岩含水层为A组煤开采的直接充水水源,与下部灰岩含水层之间水力联系不密切,以静储量为主、补给差,具有可疏放性的特点。对所研究区域的灰岩水害治理效果进行了验证评价。

    关键词 灰岩水害;可疏放性;地面区域治理;井下综合物探;顾北煤矿

  • 近距离煤层群走向高抽巷层位布置研究2022年第1期

    作者:李 忠1,张慧杰2,3,郝秀明1,舒龙勇2,3,朱南南2,3

    单位:(1.晋能控股煤业集团兴峪煤业有限责任公司,山西省阳泉市,045100;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(煤炭科学研究总院),北京市朝阳区,100013)

    摘 要 深部近距离煤层群煤炭开采面临瓦斯治理难题,走向高抽巷是解决邻近层瓦斯的重要技术之一,高抽巷层位是影响抽采效果的关键。基于采动裂隙“O”形圈理论阐述了走向高抽巷抽采邻近层瓦斯作用原理,采用裂缝带高度经验公式及关键层理论,提出了走向高抽巷层位的理论计算方法。阳泉矿区应用实践表明,高抽巷与15号煤层的层间距在由30 m增加至80 m时,瓦斯浓度呈降低趋势且变化趋缓,抽采瓦斯混合量与瓦斯纯量呈增大趋势,变化趋势的拐点为层间距70 m或者层间距与煤厚比值为9.5左右,与理论计算结果一致。

    关键词 近距离煤层群;走向高抽巷;层位布置;裂缝带;关键层

  • 工作家庭冲突对矿工不安全行为的影响研究2022年第1期

    作者:郭立君,吕永卫

    单位:(太原理工大学经济管理学院,山西省晋中市,030600)

    摘 要 为探究工作家庭冲突对矿工不安全行为的影响机制,引入工作投入作为中介变量,情绪智力作为调节变量,构建理论关系模型。采用结构方程模型、Bootstrap方法以及分层回归分析法,对山西省5家煤矿企业的276份有效问卷数据进行分析,验证工作家庭冲突与矿工不安全行为之间的理论关系。结果表明:工作家庭冲突对矿工不安全行为具有显著正向影响,工作投入在工作家庭冲突与不安全行为之间起部分中介作用,情绪智力在工作家庭冲突与工作投入的关系中具有调节作用。

    关键词 工作家庭冲突;矿工不安全行为;工作投入;情绪智力;结构方程模型

  • 瓦斯抽采系统二元气体流动与负压不匹配特性研究2021年第12期

    作者:夏同强1,2,李子龙1,任红运1,何蛟飞1,陆建行1

    单位:(1.中国矿业大学电气与动力工程学院,江苏省徐州市,221116;2. 中国矿业大学安全工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 针对管网有源漏风造成的煤层瓦斯抽采系统“病态”或“亚健康”运行现象,建立了有源漏气下瓦斯抽采系统瓦斯-空气二元气体瞬态流动模型,实例模拟揭示了煤层瓦斯抽采系统气体流量、浓度和抽采负压随时间的演变规律,重点研究了煤层瓦斯渗流特征和钻孔封孔质量对瓦斯抽采效果的影响。结果表明:瓦斯衰减系数和钻场漏气阻力系数均与抽采系统负压演化正相关,与气体抽采混合流量和瓦斯浓度演化负相关;最后,探讨了瓦斯抽采系统负压自然分配特征与阀门调控对瓦斯抽采效果的影响,揭示了当前瓦斯抽采系统无法解决负压与抽采参数按需自适应匹配调控的工程难题。

    关键词 瓦斯抽采系统;抽采负压;瓦斯流量;瓦斯浓度;负压匹配

  • 厚煤层综放工作面沿空掘巷坚硬顶板水力压裂弱化技术研究2021年第12期

    作者:张庆国

    单位:(山西三元煤业股份有限公司,山西省长治市,046000)

    摘 要 为解决山西三元煤业沿空4306回风巷围岩变形破坏严重的问题,通过煤柱受力分析得出巷道围岩变形破坏的关键因素,提出了具体的水力压裂实施方案,并且在相邻的4302工作面回风巷实施了坚硬顶板水力压裂弱化技术。结果表明:注水压力最大值约为30 MPa,最小值约为22 MPa,每个钻孔每个压裂位置的平均注水时间均约为18 min,每个压裂位置的注水量约为1 m3;水力压裂影响范围在7.0~10.0 m;水力压裂后,部分钻孔中致裂段可以观察到明显的宏观轴向及径向裂缝。现场工程的成功应用表明坚硬顶板水力压裂弱化技术能够明显改善厚煤层综放工作面沿空掘巷巷道的应力环境,增强围岩稳定程度。

    关键词 厚煤层综放工作面;坚硬顶板;沿空掘巷;水力压裂;效果监测

  • 不同矿井乏风瓦斯体积分数燃烧特性模拟研究2021年第12期

    作者:刘 祥1,陈 曦1,邓存宝1,高凤利2

    单位:(1.太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西省太原市,030024;2.沈阳焦煤股份有限公司红阳二矿,辽宁省沈阳市,110000)

    摘 要 采用组分输运模型对矿井乏风与空气混合气体在二维锥形燃烧器的燃烧过程进行了研究,分析了不同体积分数的瓦斯燃烧特性。结果表明:矿井乏风沿着中心轴线方向射入热氛围后遇热,在燃烧器中心轴线方向发生多点自燃现象,瓦斯浓度降低2.67%,燃烧器出口处二氧化碳浓度达到了0.031 9%;随着乏风体积分数提高,燃烧器内氧化性气氛较强,一氧化碳和二氧化碳体积分数生成量显著增加,分别达到867.61%和283.02%;当瓦斯体积分数小于0.1%,氛围温度不会对燃烧器内瓦斯的燃烧反应产生影响,当瓦斯体积分数为0.2%~0.4%,其贫燃温度为400 ℃,随着体积分数进一步提高,贫燃温度逐步降低。表明煤矿乏风超低浓度瓦斯通入燃煤锅炉作为辅助燃料进行氧化增热是可行的。

    关键词 矿井乏风;锥形燃烧器;燃烧特性;污染物排放;数值模拟

  • 浅埋深综采工作面回撤阶段压架冒顶机理与防治2021年第11期

    作者:伊永杰

    单位:(国能神东煤炭集团保德煤矿,山西省忻州市,036600)

    摘 要 针对神东矿区辅巷多通道快速回撤技术在下部煤层应用中多次出现压架冒顶事故,采用理论分析、数值模拟等方法研究回撤阶段工作面压架冒顶机理。对比分析神东矿区多个工作面回撤情况后确定调节巷为事故灾害的诱因,调节巷使得工作面部分区域顶板悬空面积加大,随着埋深的增加,调节巷围岩的变形量和煤体应力极值显著增加,容易导致煤体大面积破坏而引发顶板事故。基于煤体稳定性确定了神东矿区工作面调节巷适用的埋深为200 m。据此提出了当埋深超过200 m时对调节巷进行充填或重新开掘新的主回撤通道、根据矿压规律科学地选择挂网位置等防治措施,并在大柳塔矿52303工作面进行了应用。

    关键词 回撤阶段;压架冒顶;理论分析;数值模拟;调节巷;回撤通道;神东矿区

  • 煤层注水对巷道瓦斯解吸释放影响及控制机制2021年第11期

    作者:权红星1,2

    单位:(1.潞安化工集团余吾煤业有限责任公司,山西省长治市,046100;2.山西潞安环保能源开发股份有限公司,山西省长治市,046100)

    摘 要 为了探究煤层注水对巷道瓦斯解吸释放的影响以抑制瓦斯涌出,根据余吾煤业3号煤层N2103运输巷掘进工作面实际工程特点,构建了高压注水模型,采用煤层多场耦合数值模拟的方法研究了在注水压力分别为3、6、9 MPa,动压注水时间为4 h时,钻孔中心不同位置煤体水压分布、水流扩散速度、饱和度分布及含水等值线变化规律;选取N2103运输巷掘进工作面作为试验钻场进行现场工程试验,探究压力水瓦斯涌出的抑制情况。结果表明:随着注水压力的增大,钻孔周围煤体含水率增加,由于液态水对瓦斯的驱替作用,促使瓦斯不断向边界移动,抑制了瓦斯的解吸释放;当注水压力为9 MPa时抑制瓦斯涌出的效果更好,且抑制瓦斯涌出的最佳效果维持在注水后15 d左右。

    关键词 高压注水;瓦斯涌出;渗流特性;煤层含水率;解吸释放;数值模拟

  • 上覆采空区积水煤层开采突水危险性研究2021年第10期

    作者:陈 超

    单位:(山西天地王坡煤业有限公司,山西省晋城市,048021)

    摘 要 为了摸清王坡煤矿15号煤层开采是否受上覆3号煤层采空区积水威胁,理论分析了3号煤层与15号煤层之间主关键层的位置、基采比、关键层破断裂隙贯通的临界高度等参数,预测原始条件下开采15号煤层覆岩导水裂缝带高度为69.13 m;采用经验公式,计算得出原始条件下开采15号煤层覆岩导水裂缝带高度为64.82~86.76 m。采用双端堵水器试验法实测了3号煤层采动影响底板破坏深度为20.39 m;采用经验公式计算得出3号煤层采动影响底板破坏深度为19.44 m。由于3号煤层与15号煤层之间平均间距为88.02 m,且大采高和放顶煤开采的垮落带和导水裂缝带高度要比分层开采高,经综合分析得出,开采15号煤层将面临上覆3号煤层采空区积水威胁,开采前需对上覆3号煤层采空区积水进行疏放。

    关键词 上覆采空区;采空区积水;主关键层;导水裂缝带;底板破坏深度