煤基固废多源信息数据库构建及利用路径评价

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作者 杨旭 丁子昭 +4 位作者 孔令宇 孟凡燃 黄艳利 杨伟 李俊孟 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期172-178,共7页

以新疆宽沟煤矿和屯宝煤矿各地点煤基固废为研究对象,系统开展煤基固废理化特性测试,构建煤基固废潜在利用路径层次分析评价模型,划分煤基固废潜在利用等级,基于Python-Tkinter库开发多源煤基固废理化特性数据库并进行具体应用,结果表明... 以新疆宽沟煤矿和屯宝煤矿各地点煤基固废为研究对象,系统开展煤基固废理化特性测试,构建煤基固废潜在利用路径层次分析评价模型,划分煤基固废潜在利用等级,基于Python-Tkinter库开发多源煤基固废理化特性数据库并进行具体应用,结果表明:宽沟煤矿的煤基固废品质优于屯宝煤矿,工作面和选煤厂矸石的利用等级高于矸石山矸石;工作面和选煤厂的矸石潜在最优利用路径为喷浆材料、注浆材料、充填材料和水泥材料,矸石山矸石的潜在最优利用路径为喷浆材料和土壤复垦。研究成果为系统分析煤基固废的潜在利用等级提供了理论依据,并可为新疆其他矿区煤基固废信息系统构建和资源化利用提供借鉴。 展开更多

关键词 煤基固废 数据库 利用路径 层次分析 重金属

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不同加载条件砂岩破坏声发射多通道参数差异性研究

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作者 尹勇 杨伟 +4 位作者 赵志鹏 李振雷 李娜 杨菲 卢安良 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第3期140-147,共8页

岩石损伤破坏过程伴随明显声学特征,不同声发射(AE)通道的信号特征常常存在差异。为探究岩石破坏过程声发射不同通道信号差异化特征和机制,开展不同加载条件下砂岩受载破坏多通道声发射同步监测实验。结果表明:不同加载条件下砂岩受载... 岩石损伤破坏过程伴随明显声学特征,不同声发射(AE)通道的信号特征常常存在差异。为探究岩石破坏过程声发射不同通道信号差异化特征和机制,开展不同加载条件下砂岩受载破坏多通道声发射同步监测实验。结果表明:不同加载条件下砂岩受载破坏全程各通道声发射参数表现出共性规律,即参数在弹性阶段活动微弱,其余阶段则密集活跃;不同通道的参数演变模式及参数幅值差异显著,部分通道累计振铃计数曲线在压密阶段增速大而在破坏阶段增速小,其余通道增速则相反,且破坏阶段幅值差异达2~6倍。造成这种差异的机制是:砂岩破裂引起的弹性波随传播距离增大而衰减;砂岩的破裂源和传感器的间距不等导致信号强度差异;设定门槛值造成部分通道信号遗漏。 展开更多

关键词 砂岩破坏 声发射 加载条件 多通道参数 差异性

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多煤层开采卸压防冲效果数值模拟研究

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作者 杨贵儒 李红平 +6 位作者 周雨 杨旭 刘江 王建淇 梁洪宝 卢安良 李振雷 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期96-104,共9页

现有多煤层开采卸压防冲研究多基于简化数值模型分析多煤层采动应力分布,难以真实反映复杂地质条件与煤层间物理力学相互作用,且对采空区与遗留煤柱叠加影响机制缺乏系统性表征。针对上述问题,以宽沟煤矿4组煤层开采为工程背景,通过数... 现有多煤层开采卸压防冲研究多基于简化数值模型分析多煤层采动应力分布,难以真实反映复杂地质条件与煤层间物理力学相互作用,且对采空区与遗留煤柱叠加影响机制缺乏系统性表征。针对上述问题,以宽沟煤矿4组煤层开采为工程背景,通过数值模拟研究了多煤层采空区、遗留煤柱等复杂空间结构体对下伏煤层开采的影响,结果表明:单组煤层开采时,遗留煤柱下方有明显的应力集中,采空区下方卸压效果显著;多组煤层开采叠加影响下,多个煤层采空区边界重叠处应力集中程度进一步增大,而遗留煤柱的上下方若存在采空区,则其应力集中将显著降低,造成该遗留煤柱投影下方煤层的应力降低从而出现卸压;采空区的保护卸压和煤柱的应力集中效应随煤层间距的增加而降低。依据煤层应力集中系数划定煤层保护卸压区及应力集中区,即当煤层应力集中系数为(0,1],(1,2],(2,3],(3,∞)时,分别对应卸压区或无影响区、弱影响区、中等影响区、强影响区;使用电震矢量监测仪对划定区域的电磁辐射及声发射能量进行测试,结果验证了保护卸压区及应力集中区划定的准确性。 展开更多

关键词 多煤层开采 卸压防冲 遗留煤柱 围岩应力 应力集中区

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复合长效阻化液在煤体中的渗润规律与防灭火效果应用研究

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作者 张立魁 石鑫 +1 位作者 李文林 刘龙飞 《煤炭工程》 北大核心 2025年第9期100-108,共9页

在原位阻化工艺应用过程中,为明确不同注液条件下阻化液在煤体内部的渗润规律,提高原位阻化技术的应用效果,以国能新疆宽沟煤矿B2煤层为研究对象,通过反向自发渗吸实验,确定润湿性能最优的复合长效阻化液配比;使用程序升温实验,对润湿... 在原位阻化工艺应用过程中,为明确不同注液条件下阻化液在煤体内部的渗润规律,提高原位阻化技术的应用效果,以国能新疆宽沟煤矿B2煤层为研究对象,通过反向自发渗吸实验,确定润湿性能最优的复合长效阻化液配比;使用程序升温实验,对润湿性能最优的阻化煤样与原煤煤样产气规律进行分析,明确阻化液的阻燃效果;基于优选的最优阻化液配比,依托三轴煤体渗流系统,测试不同轴压、围压、注液压力和阻化液温度对阻化液在煤体中渗润规律的影响;采用基于声发射阵列的气煤水体运移监测实验,明晰阻化液在不同注液条件下煤体中的渗润速度变化规律;基于上述研究确定阻化液注液参数,并在宽沟煤矿I010206工作面开展了原位阻化工艺防灭火技术应用。研究发现:通过反向自发渗吸实验确定了阻化液的最优配比,在该配比下,反向自发渗吸实验高度在1 d后可达16 cm,润湿效果优异;应用该配比阻化液开展程序升温实验发现,阻化煤样CO开始产生临界温度相较原煤提升10℃,全过程平均阻化率为52.78%,阻化效果明显;三轴煤体渗流测试实验表明,增大轴压、注液压力及注液温度,可增加渗透率,而增加围压会导致渗透率减小;基于声发射阵列的气煤水体运移监测实验表明注液压力、注液温度对渗润速度均呈正相关;原位阻化后的遗煤落入采空区后,通过束管监测系统进行监测,CO浓度大幅度下降,效果明显。 展开更多

关键词 渗润规律 原位阻化工艺 声发射 渗流 遗煤自燃

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上覆局部采空下冲击危险工作面煤柱留设宽度研究 被引量：1

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作者 杨旭 钟涛平 +5 位作者 杨伟 李振雷 张强 李红平 贾兵兵 孔令宇 《中国矿业》 2022年第4期158-165,共8页

为研究上覆局部采空下冲击危险工作面区段煤柱的布置问题,以某矿I010203工作面为工程背景,通过现场监测、数值模拟、理论分析等方法对工作面区段煤柱冲击危险和合理宽度进行研究。现场监测和数值模拟结果表明:I010203工作面回采过程中,1... 为研究上覆局部采空下冲击危险工作面区段煤柱的布置问题,以某矿I010203工作面为工程背景,通过现场监测、数值模拟、理论分析等方法对工作面区段煤柱冲击危险和合理宽度进行研究。现场监测和数值模拟结果表明:I010203工作面回采过程中,15 m宽区段煤柱微震事件频繁,能量释放剧烈,增大了工作面冲击危险;15 m宽煤柱在工作面回采后不能完全破坏,仍可承受较高应力并向下部煤层传递,增大了下伏煤层回采工作面的冲击危险。理论分析结果表明:当宽度为0~6 m时,煤柱破碎程度较高,不利于隔绝采空区及巷道稳定;当宽度大于10 m时,煤柱内出现弹性核区,应力增加迅速,冲击危险性增高;8 m宽煤柱既能隔绝采空区预防瓦斯,又能使应力最低,降低冲击危险的临界煤柱宽度,因此更合理的区段煤柱宽度为8 m左右。研究结果可为该矿井接续工作面和相似条件工作面回采的煤柱宽度留设提供理论依据。 展开更多

关键词 煤柱 数值模拟 弹性能 塑性破坏

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厚硬顶板刀把形采空区下综放工作面冲击地压机制研究 被引量：10

6

作者 钟涛平 李振雷 +4 位作者 杨伟 赵志鹏 宋大钊 李红平 周超 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期29-39,共11页

不规则的开采空间结构可增大煤矿冲击地压危险,研究多煤层复杂开采空间结构下工作面冲击机制对煤炭资源安全采出具有重要意义。综合采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究了某矿井W1123综放工作面的动静载分布特征,分析了冲击显... 不规则的开采空间结构可增大煤矿冲击地压危险,研究多煤层复杂开采空间结构下工作面冲击机制对煤炭资源安全采出具有重要意义。综合采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究了某矿井W1123综放工作面的动静载分布特征,分析了冲击显现机制,提出了针对性的防冲措施并进行现场应用。结果表明,上覆刀把形采空区和厚硬顶板综合作用下W1123工作面动静载分布具有区域性特征,当工作面仅受到刀把形采空区的“刀柄”作用或同时受“刀柄”和“刀身”作用时,工作面中下部和区段煤柱静载集中、动载扰动剧烈,工作面回风巷围岩也存在动静载集中,且距离刀把形采空边界越近则围岩动静载越高;仅受“刀身”作用时,工作面回风巷围岩静载集中受动载扰动。工作面静载集中区和动载扰动区重合,动静载叠加造成冲击显现。依据刀把形采空区结构特征,W1123工作面回采期间冲击类型依次为强动载型、高静载强动载型、高静载型。数值模拟和现场监测揭示的冲击危险区与理论分析结果一致。针对W1123工作面静动载分布特征,优化设计了冲击地压防治措施,增大了厚硬顶板处理高度和破碎程度、增加了工作面运输巷煤体爆破和煤柱切顶以降低顶板和煤体应力和能量集中;优化措施实施后,工作面微震事件日均能量总体下降54%,大能量事件大幅减少,冲击地压危险显著降低。该研究结果可为相似条件矿井的冲击地压防治提供借鉴。 展开更多

关键词 冲击地压 刀把形采空区 综放工作面 静载分布 动载扰动 厚硬顶板

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超前深孔断顶爆破有害气体引排系统优化研究

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作者 陈梦乔 杨伟 +3 位作者 张海洋 王坤 孔令宇 赵亚明 《煤炭工程》 北大核心 2024年第12期83-88,共6页

为减小深孔断顶爆破有害气体CO对判断煤自燃带来的影响,通过实验分析了宽沟煤矿所用乳化炸药爆炸所产生的主要有害气体,根据现场CO传感器监测数据研究了爆破后CO气体扩散机理,采用引排系统对爆破孔CO气体进行源头引排,并对引排系统参数... 为减小深孔断顶爆破有害气体CO对判断煤自燃带来的影响,通过实验分析了宽沟煤矿所用乳化炸药爆炸所产生的主要有害气体,根据现场CO传感器监测数据研究了爆破后CO气体扩散机理,采用引排系统对爆破孔CO气体进行源头引排,并对引排系统参数进行优化,确定最优的引排流量及巷道供风量。研究结果表明:爆破后CO气体主要从爆破孔涌出,并在巷道形成炮烟团,导致监测数据中CO气体体积分数急剧变化;CO气体通过爆破孔、煤岩体裂隙、煤体脱附三种途径缓慢释放,加之炮烟中CO气体在采空区积存或吸附以及通风等因素,导致CO气体体积分数急剧变化后呈缓慢降低趋势;引排系统最多能缩短回风流CO气体超限时间38 min,最大降低回风流CO峰值的45%;在不同巷道供风量和引排系统引排流量条件下,供风量为1400 m^(3)/min、引排流量为50 m^(3)/min时引排效果较好;提高巷道供风量会加快炮烟运移速率,缩短CO气体超限时间,但亦会对引排系统集气口产生一定影响。 展开更多

关键词 深孔爆破 炮烟 CO气体 引排系统 有害气体治理

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坚硬顶板磨砂射流轴向切顶防冲技术研究 被引量：12

8

作者 李海 杜涛涛 +6 位作者 孙秉成 杨伟 常博 赵志鹏 李红平 贾兵兵 张弘毅 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2023年第5期69-77,共9页

为了探索煤矿坚硬顶板处理的新方法,引入坚硬顶板磨砂射流轴向切顶技术,通过开展工业性试验,确定了割缝、压裂的关键技术参数,并进行了防冲工程实践,采用水压仪、钻孔窥视和观测孔出水观测、微震监测、支架压力监测和煤体应力监测等方... 为了探索煤矿坚硬顶板处理的新方法,引入坚硬顶板磨砂射流轴向切顶技术,通过开展工业性试验,确定了割缝、压裂的关键技术参数,并进行了防冲工程实践,采用水压仪、钻孔窥视和观测孔出水观测、微震监测、支架压力监测和煤体应力监测等方法进行了效果检验。研究结果表明,割缝参数为:割缝深度200m,割缝长度300m,割缝压力40~50MPa;压裂参数为:压裂压力50~55MPa,压裂时间20~30min;割缝、压裂后有效促使了顶板岩层裂隙的产生和扩展,破坏了顶板的完整性,压裂半径10~20m。相较于传统爆破切顶防冲技术,采用磨砂射流轴向切顶和爆破组合处理后,微震事件集中区域由超前工作面80m转移至130m,微震能量释放以小能量事件为主;周期来压步距明显降低,采动应力影响范围和应力集中系数明显减小,围岩活动强度和动载效应明显减弱,取得了良好的防冲效果。 展开更多

关键词 坚硬顶板 冲击地压 磨砂射流 割缝 水力压裂

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坚硬顶板磨砂射流轴向切顶初次放顶应用研究 被引量：5

9

作者 李红平 杜涛涛 +5 位作者 孙秉成 杨伟 常博 赵志鹏 贾兵兵 刘江 《煤炭工程》 北大核心 2023年第12期102-107,共6页

为了实现坚硬顶板的初次放顶,宽沟煤矿通过开展现场工业性试验确定磨砂射流割缝、压裂关键技术参数,设计并开展了扩面磨砂射流轴向切顶初次放顶工程,利用水压仪、钻孔窥视和出水现场观测等方法进行实施过程监控,利用微震监测、支架压力... 为了实现坚硬顶板的初次放顶,宽沟煤矿通过开展现场工业性试验确定磨砂射流割缝、压裂关键技术参数,设计并开展了扩面磨砂射流轴向切顶初次放顶工程,利用水压仪、钻孔窥视和出水现场观测等方法进行实施过程监控,利用微震监测、支架压力监测、煤体应力监测和顶板垮冒观测等方法进行回采过程的效果检验。研究结果表明,通过控制割缝压裂的作用压力、作用时间、用砂量等主要技术参数,完成了割缝半径200 mm、割缝长度300 mm的裂缝,压裂半径5 m和10 m的工业性试验;扩面初放实施结果验证了整个扩面顶板缝网导通,表明了该技术工程实施过程的有效性、可靠性;扩面后回采过程效果检验分析表明,采用磨砂射流轴向切顶进行顶板初次放顶同期垮冒情况基本达到了传统爆破初放切顶的效果,顶板对工作面煤壁的作用得到明显改善,工程实施过程使煤体发生2.9 MPa的应力降,扩面回采期间,煤体应力集中程度得到显著改善,煤体应力未再形成应力集中,起到了良好的卸压效果。 展开更多

关键词 坚硬顶板 冲击地压 磨砂射流轴向割缝 割缝半径 压裂半径

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采区主运输巷局部二次挑顶立交过巷改造方案设计 被引量：5

10

作者 刘光金 杨伟 +2 位作者 袁志刚 李金亮 张吉 《煤炭工程》 北大核心 2022年第8期12-16,共5页

煤矿主、辅运系统在设计过程中难免出现同层位交叉布置,传统解决方案为布置绕道,但存在施工周期长、工程量大、投资高等诸多问题,以宽沟煤矿接续采区井底车场主运输石门和轨道大巷为研究背景,提出了轨道巷绕行、主运输巷局部挑顶抬高立... 煤矿主、辅运系统在设计过程中难免出现同层位交叉布置,传统解决方案为布置绕道,但存在施工周期长、工程量大、投资高等诸多问题,以宽沟煤矿接续采区井底车场主运输石门和轨道大巷为研究背景,提出了轨道巷绕行、主运输巷局部挑顶抬高立交两种交叉布置解决方案。采用理论计算、数值模拟方法,分析了带式输送机曲线段运输能力,校验了交叉点巷道支护参数。从工期、投资及运营费用等方面对两方案进行了比较,主运输巷挑顶立交方案相比于轨道巷绕行方案而言,系统简单、工期短、投资少、运营费用低,最终确定选用主运输石门挑顶立交方案,并进行了现场实施,取得了良好的技术经济效益。 展开更多

关键词 主运输巷道 二次挑顶 带式输送机 局部挑高 立交布置

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特厚缓倾斜煤层坚硬厚顶板超长钻孔定向三维水力压裂技术及应用 被引量：2

11

作者 常博 赵志鹏 +4 位作者 杨伟 杨旭 杨欢 郑凯歌 孔令宇 《中国矿业》 2023年第11期160-167,共8页

针对新疆坚硬厚顶板条件下特厚煤层开采后造成的大面积悬顶可能诱发的强矿压现象,以宽沟煤矿I010206工作面为例,通过理论分析、数值模拟、现场监测、工程试验等方法,分析了特厚缓倾斜煤层顶板垮落形态及坚硬厚顶板强矿压控制思路,明确... 针对新疆坚硬厚顶板条件下特厚煤层开采后造成的大面积悬顶可能诱发的强矿压现象,以宽沟煤矿I010206工作面为例,通过理论分析、数值模拟、现场监测、工程试验等方法,分析了特厚缓倾斜煤层顶板垮落形态及坚硬厚顶板强矿压控制思路,明确了合理压裂参数,提出了超长钻孔定向三维水力压裂技术并进行了现场试验。研究结果表明:孔隙水压力随着与钻孔径向距离的增加在5 m内迅速衰减,压裂段间距较小时两裂缝扩展出现影响,易造成裂缝偏转,注水量从20 m3增加至35 m3时,裂纹扩展长度增加50%,综合考虑压裂层位强度、裂纹相互影响范围及压裂效果,确定宽沟煤矿水力压裂最佳参数为:起裂压力17 MPa,钻孔间距50~72 m,压裂段间距30 m,单段注水量为35 m^(3)。基于宽沟煤矿地质条件提出了双厚组合岩层双封单卡多点拖动定向分段水力压裂技术及工艺,压裂后坚硬顶板微震次数大幅降低,顶板来压峰值有效减小。本文研究可为类似条件矿井坚硬厚顶板开采中出现的强矿压现象提供解决思路。 展开更多

关键词 特厚煤层 坚硬厚顶板 悬顶 定向压裂 矿压防治

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