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基于变权-云模型的煤矿安全生产评价研究 被引量：1
1
作者 程磊 史浩镕 +1 位作者 贺智勇 耿剑统 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期10-18,共9页
目的为了合理有效评价煤矿安全生产状况,方法通过组合赋权法,结合变权综合法,提出变权-云模型评估方法。根据河南省煤矿安全专项整治三年行动评估表及现场调研,从人员、设备、环境、管理4个方面选取24个评价指标,建立煤矿安全生产评价... 目的为了合理有效评价煤矿安全生产状况,方法通过组合赋权法,结合变权综合法,提出变权-云模型评估方法。根据河南省煤矿安全专项整治三年行动评估表及现场调研,从人员、设备、环境、管理4个方面选取24个评价指标,建立煤矿安全生产评价指标体系。采用变异系数法对G1法中指标重要性的确定进行改进,结合COWA客观赋权法,对评价指标进行组合赋权。通过变权综合法对常权权重进行修正,结合云模型理论绘制出安全生产评价云图,通过云图表征该煤矿整体安全风险等级。结果结果表明:提出的变权-云模型评估方法评估结果与现场考察评估结果相符,验证了评价方法的准确性。选取的评价指标和划分的风险等级较为合理,变权综合法可以较好地实现动态权重计算。结合云模型理论提出的变权-云模型评估方法可以实现评价指标的定性和定量分析,绘制出的云图可以表征评价结果的模糊性和随机性,很好地评估煤矿安全生产状况,验证了评价指标选取的合理性和变权-云模型评估方法的准确性,并指出该煤矿当前安全生产工作不足之处。结论构建的评价指标体系和评价模型可以应用于煤矿安全生产评价,为煤矿进一步加强安全生产工作提供指导和参考。 展开更多
关键词 改进G1法 COWA法 变权综合法 云模型 安全风险评价
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新近系含水层下厚煤层综放安全绿色开采及水资源清洁利用 被引量：10
2
作者 郭文兵 白二虎 +3 位作者 张璞 侯建军 张要展 李萌 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期30-37,共8页
煤炭开采在支撑国民经济和社会高质量发展的同时,也对矿区安全、生态环境造成严重影响。为加快推进绿色矿山建设进程,基于安全绿色开采与可持续发展理念,对新近系含水层下采煤的安全性进行了区域划分,提出了将顶板水转化为矿井水的井上... 煤炭开采在支撑国民经济和社会高质量发展的同时,也对矿区安全、生态环境造成严重影响。为加快推进绿色矿山建设进程,基于安全绿色开采与可持续发展理念,对新近系含水层下采煤的安全性进行了区域划分,提出了将顶板水转化为矿井水的井上、井下联合贯通疏放水及利用技术,解决了松散含水层水害威胁问题,实现了安全高效开采。分析了综放开采地表响应特征,阐明了地表动态演化规律,得到了地表动态移动变形参数;通过对沉陷区破坏程度进行区域划分,以工程复垦与生态复垦相结合的原则,对开采沉陷区实施了土地复垦措施;结合水资源与清洁能源综合利用理念,以全寿命周期理论为基础,建立了矿井供热方式的全寿命周期成本模型,分析研究了合理的矿井热源供应方式。结果表明:疏干排水解放了5.99 Mt的水体下压煤资源,且为覆岩含水层水资源的清洁利用提供了丰富的矿井水余热资源,以不同供热方式的全寿命周期成本进行分析,确定了余热利用是矿井热源供应的最佳方式,具有运行成本少、高效节能、绿色环保等特点,实现了清洁能源的高效利用;同时,以地表移动变形角量参数指导沉陷区土地复垦不仅提高了土地生产力,而且有效改善了矿区生态环境,加快了绿色矿山建设进程。 展开更多
关键词 新近系含水层 厚煤层综放 安全绿色开采 地表沉陷 水资源利用
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深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律研究
3
作者 陈立伟 王东杰 边乐 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期18-28,共11页
目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对... 目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对水力压裂裂纹扩展规律的影响,并根据现场情况设计水力压裂试验方案,实施水力压裂增透技术,分析现场施工效果。结果结果表明:预制裂纹沿着与原裂纹呈一定角度开裂并向外延伸,其扩展方向最终与最小主应力方向垂直;随着D增大,裂纹与原裂纹的夹角越来越小,当D较大时,裂纹呈现自相似的扩展状态;不同应力场下,裂纹扩展轨迹主要取决于主应力方向,最终与最小主应力方向垂直,水力裂缝为垂直缝,且在裂纹尖端有应力集中现象;现场监测发现,裂纹扩展符合最大周向拉应变准则,裂纹尖端沿着环向拉应变最大的地方扩展,环向拉应变达到最大时裂纹开始扩展,压裂过程中出现了较大环向裂隙,裂纹沿垂直于最小主应力方向延伸,与S5207回风巷的最大水平主应力方向大致相同,与数值模拟结果接近。结论研究结果可为深部强矿压工作面水力压裂提供参考和依据。 展开更多
关键词 水力压裂 裂纹扩展 强矿压 深部岩体 数值模拟 回风巷
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平顶山东部矿区煤系气资源量估算及有利开发层段预测
4
作者 李延河 倪小明 +1 位作者 王保玉 赵锦程 《大庆石油地质与开发》 北大核心 2025年第2期147-155,共9页
近年的勘探开发实践已经证实平顶山矿区煤系气资源潜力巨大,但煤系气富集规律不清、有利区分布不明的问题制约了平顶山矿区煤系气勘探开发的快速推进。以平顶山东部矿区为例,从煤系气赋存地质条件、煤储层物性特征出发,剖析煤系气富集特... 近年的勘探开发实践已经证实平顶山矿区煤系气资源潜力巨大,但煤系气富集规律不清、有利区分布不明的问题制约了平顶山矿区煤系气勘探开发的快速推进。以平顶山东部矿区为例,从煤系气赋存地质条件、煤储层物性特征出发,剖析煤系气富集特征,提出有利层段优选模型。结果表明:二1煤层和四2煤层的平均实测含气量分别为12.36和9.77 m^(3)/t,平均含气量梯度分别为2.56和1.60 m^(3)/(t·hm);二煤段、三煤段和四煤段的平均实测全烃值分别为0.39%、1.04%和0.85%,含煤岩系的含气量随全烃值的增加呈线性增大;平顶山东部矿区的煤系气总资源量为214.20×10^(8) m^(3),资源丰度为2.15×10^(8) m^(3)/km^(2);在区域分布上,首山一矿煤系气的总资源量最高,平煤八矿和十三矿中等,平煤十矿较低;垂向上,二煤段煤系气总资源量最高,四煤段次之,三煤段最小;研究区的有利指数为0.005~0.475,平均为0.172,煤系气开发有利层段3个,较有利层段5个,不利层段4个;区域上的优先开发顺序依次为首山一矿、平煤十矿、平煤十三矿和平煤八矿,垂向上的优先开发层段依次为二煤段、四煤段和三煤段。研究成果可为平顶山东部矿区煤系气有利开发层段的优选提供地质依据。 展开更多
关键词 煤系气 含气量 资源量 有利层段 平顶山矿区
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深部巷道围岩裂隙注浆加固浆液扩散规律研究 被引量：6
5
作者 肖同强 余子豪 +1 位作者 李怀珍 许磊 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期16-24,共9页
目的为了解决深部巷道围岩裂隙注浆加固难题,方法采用现场矿压观测、数值模拟等方法,结果研究得到深部巷道围岩破坏特征:深部巷道呈现“顶、帮、底”全断面大变形现象,围岩破坏深度显著增加;深部巷道围岩由浅至深形成裂隙发育区、裂隙... 目的为了解决深部巷道围岩裂隙注浆加固难题,方法采用现场矿压观测、数值模拟等方法,结果研究得到深部巷道围岩破坏特征:深部巷道呈现“顶、帮、底”全断面大变形现象,围岩破坏深度显著增加;深部巷道围岩由浅至深形成裂隙发育区、裂隙扩展区和原生裂隙区,其中裂隙扩展区裂隙较小,注入难度较大。采用数值模拟方法,分析裂隙特征、注浆压力、浆液水灰比等因素对浆液扩散特征的影响规律,结果表明:裂隙开度对浆液扩散半径影响显著,而裂隙粗糙度的影响较小;对于裂隙开度较大的裂隙发育区,采用常规注浆压力;对于裂隙扩展区,裂隙开度较小(小于0.10 mm),应采用高于10 MPa的注浆压力;浆液扩散半径与注浆压力、水灰比呈正比,但对于深部微围岩裂隙而言,注浆压力存在临界点,不应盲目增大注浆压力,选取水灰比时,应综合考虑浆液扩散半径和浆液析水效应。结论对于注浆工程而言,选取浆液配比及注浆压力时,应考虑巷道开挖后围岩裂隙开度的发育状态。 展开更多
关键词 深部巷道 围岩裂隙 注浆加固 浆液扩散
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深部开采高温热液侵蚀煤自燃特性 被引量：3
6
作者 潘荣锟 胡代民 +3 位作者 贾海林 晁江坤 沈何迪 刘伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1906-1916,共11页
深部开采过程中,矿井水温度显著高于浅部煤层,高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征,进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制,通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600微量... 深部开采过程中,矿井水温度显著高于浅部煤层,高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征,进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制,通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600微量热实验,分析了热液侵蚀作用对煤体孔隙度、孔径分布、力学强度、氧化热特征参数的影响规律,并结合相关性分析,定量描述了各个参数间的相关度。研究结果表明:热液侵蚀煤体受热应力和溶胀作用的双重影响,内部孔隙结构发生显著变化,热液温度与煤体总孔隙度之间存在显著正相关关系,相关系数为0.97;随着热液温度的升高,煤体总孔隙度由0.24%增长至1.35%,微孔占比由69%以上降至60%以下,中孔、大孔占比增大;煤体孔隙大小显著影响着氧气的扩散系数,随着煤体孔隙宽度的线性增加,氧气扩散系数呈指数增加;受高温热液侵蚀作用影响,煤体孔隙发育以及部分有机质的溶解显著降低了煤体的力学强度,从原煤到80℃热液侵蚀煤体,其抗压强度均值由23 MPa降低至11.6 MPa,降低了50%;相较于原煤,热液侵蚀煤体的放热强度更高,放热量更大,TH40、TH50、TH60、TH70、TH80放热量分别增加了12.61%、16.63%、17.32%、19.36%和25.02%,热液温度与煤氧化放热量间相关系数为0.92。高温热液侵蚀作用显著影响着煤的孔隙度及氧化过程,随着热液温度升高,煤体孔隙度增大,力学强度减弱,氧化过程耗氧量及氧化速率加快,放热量增加。高温热液侵蚀煤具有更高的自燃危险性,且热液温度越高,风险越大。 展开更多
关键词 煤自燃 深部开采 热液侵蚀 孔隙 氧化
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采动岩体损伤与断层冲蚀协同致灾时空演化机制 被引量：3
7
作者 姚邦华 李硕 +4 位作者 杜锋 李振华 张勃阳 曹正正 王戈 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2212-2221,共10页
随着我国煤矿开采向深部延伸,断层突水成为威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。基于采动诱发断层突水相关研究成果,笔者提出了采动岩体损伤破裂−破碎岩体(断层)冲蚀协同致灾的突水概念模型,推导了2种介质的渗透性演化方程,系统性构建了工... 随着我国煤矿开采向深部延伸,断层突水成为威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。基于采动诱发断层突水相关研究成果,笔者提出了采动岩体损伤破裂−破碎岩体(断层)冲蚀协同致灾的突水概念模型,推导了2种介质的渗透性演化方程,系统性构建了工作面采动破坏与断层内部颗粒冲蚀协同致灾力学模型;数值模拟研究了采动岩体变形破坏、断层内颗粒运移以及渗流通道演化特征,系统性阐释了采动诱发断层突水的渗流灾变时空演化机制。研究结果表明:①随着工作面不断推进,底板采动岩体损伤场与断层冲蚀裂隙相连通,形成了含水层—断层—采动裂隙—工作面的渗流路径,并随着冲蚀时间增加,最终发展成为数条优势导水通道,造成工作面涌水量的急剧增大并发生滞后突水。②随着渗流时间增加,断层内部涌水量、裂隙开度均表现为缓变—突增—稳定3个阶段,冲蚀颗粒体积分数则呈现先增大后减小的变化趋势。③在研究矿区地质条件下,为预防发生断层突水,可采取超前注浆或留设防水煤柱等方法,超前注浆时间应在底板裂隙带连通断层之前,若不采取注浆措施则合理防水煤柱的留设宽度不应低于20 m。 展开更多
关键词 断层突水 采动岩体 冲蚀作用 突水通道
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深部高瓦斯强动压巷道切顶卸压机制及技术研究 被引量：1
8
作者 肖同强 任勇辉 +4 位作者 神文龙 贾义雪 许磊 刘发义 代晓亮 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期126-140,共15页
深部邻空巷道面临强动压、高瓦斯的双重困扰。为解决深部邻空巷道严重变形问题,以13131巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,研究了采空区侧向上覆岩层运动特征、邻空巷道围岩变形机制以及邻空巷道切顶卸压技术参数。... 深部邻空巷道面临强动压、高瓦斯的双重困扰。为解决深部邻空巷道严重变形问题,以13131巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,研究了采空区侧向上覆岩层运动特征、邻空巷道围岩变形机制以及邻空巷道切顶卸压技术参数。结果表明:6.0m粉砂岩是上覆岩层亚关键层,弧形三角块破断导致厚硬岩层共同运动,致使侧向支承压力及其影响范围增大,造成邻空巷道严重变形;切顶卸压效果与切顶高度、切顶角度密切相关,只有当切顶高度达到关键层顶部时,才能有效降低邻空巷道变形量,超过关键层高度后,效果提升不再明显;当切顶角度为0°时,岩块传递的侧向支承压力最小,切顶角度由0°增加至10°时,邻空巷道变形量呈轻微上升趋势,由10°增加至20°时,邻空巷道变形量大幅增大。基于切顶关键技术参数及顶板瓦斯抽放钻孔空间分布特征,提出了“预留超前安全距离+留设抽放钻孔保护距离+封孔长度差异化+瓦斯监测与安全保障”爆破切顶技术方案,并开展了现场试验,有效控制了邻空巷道变形量,保证了顶板钻孔瓦斯抽采效果。 展开更多
关键词 深部巷道 围岩控制 覆岩运动 切顶卸压 瓦斯抽采
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铜改性TiO_(2)/碳纤维膜光热协同催化H_(2)O_(2)脱除燃煤烟气中NO性能 被引量：2
9
作者 杨娟 冷冲冲 +2 位作者 张鸽 单启月 丰之翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2099-2114,共16页
燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物(NO_(x)),太阳能驱动的光催化技术为烟气脱硝提供了近零排放的新途径,但单一光催化脱硝效率有限,为实现燃煤烟气中高浓度NO的有效脱除,亟需开发基于光催化的协同氧化脱硝技术。采用水热法并结合氢... 燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物(NO_(x)),太阳能驱动的光催化技术为烟气脱硝提供了近零排放的新途径,但单一光催化脱硝效率有限,为实现燃煤烟气中高浓度NO的有效脱除,亟需开发基于光催化的协同氧化脱硝技术。采用水热法并结合氢气还原处理制备了富含氧空位的TiO_(2)纳米片(Defective TiO_(2),D-TiO_(2))后,利用液相浸渍法将铜氧化物(CuO_(x))负载至D-TiO_(2)表面,制得复合样品CuO_(x)/D-TiO_(2)。利用透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、室温电子顺磁共振(EPR)及紫外-可见漫反射光谱等表征技术对复合催化剂的微观组成和能带结构进行测定分析,结果表明,负载的铜物种为混合价态CuO_(x),CuO_(x)改性未影响D-TiO_(2)的微观形貌,但可使D-TiO_(2)的导带电势负移,增强光生电子的还原能力。以CuO_(x)/D-TiO_(2)作为活化H_(2)O_(2)的催化剂,在模拟太阳光照射下考察CuO_(x)负载量对NO脱除率的影响,并以性能最佳的5%CuO_(x)/D-TiO_(2)为光催化剂,研究模拟烟气流速和NO初始体积分数对脱硝活性的影响。基于密度泛函理论的DFT计算结果表明,氧空位有利于NO吸附与活化,光电化学和EPR测试结果表明,复合CuO_(x)不仅增强了D-TiO_(2)的光生电荷分离效率,同时CuO_(x)作为H_(2)O_(2)分解产生·OH的活性位点,起到了助催化剂的关键作用。自由基猝灭实验结果表明,表面·OH是NO光氧化脱除的主要活性自由基,助催化剂CuO_(x)和氧空位的协同作用使NO脱除率由TiO_(2)的15.1%提升至5%CuO_(x)/D-TiO_(2)的63.8%。同时,将5%CuO_(x)/D-TiO_(2)固载至改性碳纤维(MCF)表面构筑了整体式催化剂CuO_(x)/D-TiO_(2)/MCF,MCF载体的光热效应可将吸收的近红外光转化为热,使CuO_(x)/D-TiO_(2)表面产生局部温升,有效加速光电子界面传输与H_(2)O_(2)分解反应动力学,进一步提升NO脱除率达95.2%。此外,NO光氧化脱除的主要产物是可用于生产氮肥的NO_(3)^(-),副产物NO_(2)的质量浓度仅为4.7 mg/m^(3),NO_(2)与残余NO质量浓度均远低于燃煤锅炉NO_(x)质量浓度不超过50 mg/m^(3)的超低排放标准,且该整体式催化剂可在连续操作的工况下净化烟气中高浓度NO。基于CuO_(x)/D-TiO_(2)/MCF的光热协同催化体系在实际工业烟气脱硝与氮资源化利用领域具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 NO氧化脱除 光热协同催化 氧空位 CuO_(x) 整体式催化剂
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深部采空区煤自燃早期预测预报方法研究
10
作者 晁江坤 刘爽 +3 位作者 胡代民 韩学锋 余明高 潘荣锟 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期34-41,共8页
目的煤矿深部开采中出现的“三高一扰动”特点,导致深部采空区煤自燃危险区域出现判定困难和煤自燃早期预测预报理论依据不足等问题。方法在分析深部高应力条件下,煤氧化气体衍生规律的基础上,计算不同轴向应力下煤体的格雷哈姆系数和... 目的煤矿深部开采中出现的“三高一扰动”特点,导致深部采空区煤自燃危险区域出现判定困难和煤自燃早期预测预报理论依据不足等问题。方法在分析深部高应力条件下,煤氧化气体衍生规律的基础上,计算不同轴向应力下煤体的格雷哈姆系数和链烷比,结果结果表明:不同承压状态下,煤样氧化自燃过程中CO,CO_(2)气体的生成量随温度升高而增加;相同温度条件下,随着轴向应力增加,CO和CO_(2)气体的生成量先增加后减小。相同温度条件下,随着轴向应力增大,格雷哈姆系数先增大后减小,R1在9 MPa时达到极大值,R2在6 MPa时达到极大值,R3在9 MPa时达到极大值;相同轴向应力条件下,随着煤样室内温度升高,格雷哈姆系数基本呈线性变化。相同温度条件下,随着轴向应力增加,煤样的链烷比逐渐增大;不同承压状态下链烷比随着温度升高而升高。结论研究结果可为深部煤自燃早期预测预报提供理论依据。 展开更多
关键词 煤自燃 深部开采 预测预报 格雷哈姆系数 链烷比
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煤矿软弱围岩锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法与实验 被引量：2
11
作者 贺德印 刘少伟 +3 位作者 付孟雄 贾后省 张玮钰 宋伟鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期108-120,共13页
锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措,对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用,然而,扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸,导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行施工... 锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措,对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用,然而,扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸,导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行施工时扩孔区锚固剂固化及充填效果不理想等问题,显然这不利于锚固孔扩孔锚固性能的充分发挥。为明晰锚固孔扩孔锚固时扩孔区锚固问题及其影响,并寻找有效的解决途径,以确保锚固孔扩孔条件下锚杆(索)的锚固性能,采用数值模拟及实验室实验相结合的方法开展了系统研究。研究结果表明:施工过程中树脂锚固剂弯折(曲)进入扩孔区使锚索无法对它进行有效搅拌及破碎,以及扩孔位置锚固孔体积的增大使得锚固剂不能有效充满,是导致扩孔区锚固问题的主要原因;锚索拉拔模拟结果显示扩孔区锚固缺陷对锚索的锚固性能及锚固系统的失效形式有较大影响;为改善扩孔区的锚固效果,提出了锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法,并实验验证了该方法的有效性,实验结果表明该方法有效确保了软弱围岩锚固孔底部扩孔区的锚固效果,增强了锚索的锚固性能。本研究有效解决了锚固孔扩孔区的锚固问题,有助于煤矿软弱围岩条件下锚索高强支护能力的充分发挥,为确保锚索对软弱围岩巷道支护效果提供了技术途径。 展开更多
关键词 锚杆支护 锚固孔扩孔 锚固效果 软弱围岩 锚固力提升
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河南省煤矿安全管理现状与对策研究 被引量：1
12
作者 贺智勇 许艳之 贺晓琳 《河南科技》 2023年第23期60-65,共6页
【目的】为了解当前河南省煤矿安全管理情况,进一步推动河南省煤矿企业安全生产工作的发展。【方法】运用事故调查法和资料分析法,从煤炭能源保供、煤炭能源安全生产两方面分别展开分析,重点对河南省煤矿企业安全生产工作面临的主要问... 【目的】为了解当前河南省煤矿安全管理情况,进一步推动河南省煤矿企业安全生产工作的发展。【方法】运用事故调查法和资料分析法,从煤炭能源保供、煤炭能源安全生产两方面分别展开分析,重点对河南省煤矿企业安全生产工作面临的主要问题展开探讨,并针对性地提出改进措施及建议。【结果】研究表明:河南省煤矿安全形势较之前十年有极大的改善,但尚未能实现“清零”,主要面临的问题有企业主体安全责任意识差、现场安全管理混乱、安全技术管理不到位、作业环境恶劣、瓦斯治理难度大、职工安全培训不到位等。【结论】当前河南省煤矿安全管理形势仍然相对严峻,希望通过本研究进一步提高河南省煤炭能源安全水平,确保能源的稳定供应,促进河南省的经济和社会发展。 展开更多
关键词 煤矿安全 煤炭能源保供 事故统计 安全管理 现状分析
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闭坑矿井和生产矿井之间老空水水力联系密切程度定量判识
13
作者 司良成 李放 +3 位作者 高吾斌 岳俊超 张波 王心义 《矿业安全与环保》 北大核心 2024年第6期138-146,共9页
为了精确识别老空水与生产矿井出水点之间的水力联系,遴选采空区未压实比、导水裂隙带内岩层渗透系数、断层发育程度、老空水直线流速、碘离子的质量浓度主次峰频度为指标因子,采用熵权-TOPSIS模型定量判别平顶山煤田香安矿与九矿、十... 为了精确识别老空水与生产矿井出水点之间的水力联系,遴选采空区未压实比、导水裂隙带内岩层渗透系数、断层发育程度、老空水直线流速、碘离子的质量浓度主次峰频度为指标因子,采用熵权-TOPSIS模型定量判别平顶山煤田香安矿与九矿、十一矿井下出水点的老空水水力联系密切程度。研究表明:香安矿副井与十一矿22091风巷出水点、十一矿16150机巷外口出水点、九矿42机巷出水点、十一矿-593 m泄水巷各出水点之间老空水的水力联系程度量化值分别为0.81、0.56、0.35、0.01,即水力联系程度自强至弱依次为十一矿22091风巷、十一矿16150机巷外口、九矿42机巷、十一矿-593 m泄水巷。判识结果与香安矿停排水后4个井下出水点涌水量变化相一致,说明了指标因子遴选的合理性,验证了熵权-TOPSIS模型法的可靠性。研究成果可为类似矿井亟待解决的水力联系密切程度精准识别提供参考。 展开更多
关键词 老空水 水力联系 采空区压实 示踪试验 熵权-TOPSIS模型
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煤炭地下气化渗透反应墙构建材料的吸附和渗流特性研究
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作者 王凡 徐冰 +2 位作者 谌伦建 邢宝林 苏发强 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期167-177,共11页
煤炭地下气化(UCG)带来的地下水污染风险是限制其推广发展的主要问题之一。渗透反应墙(PRB)修复技术是地下水原位修复的主要研究热点,而PRB材料特性是影响其正常运行的关键。本文首先探究了砂、有机膨润土、活性炭对UCG特征有机污染物... 煤炭地下气化(UCG)带来的地下水污染风险是限制其推广发展的主要问题之一。渗透反应墙(PRB)修复技术是地下水原位修复的主要研究热点,而PRB材料特性是影响其正常运行的关键。本文首先探究了砂、有机膨润土、活性炭对UCG特征有机污染物苯酚的吸附特性,在此基础上,采用自建的渗流实验系统研究了砂、有机膨润土、活性炭及其混合物的吸附和渗透特性对净化污染水的综合影响效果。结果表明:(1)有机膨润土对溶液中苯酚的吸附速率较快,可在10 min之内达到吸附平衡,但吸附容量较小(1.98 mg/g);活性炭对溶液中苯酚的吸附速率较慢,但吸附容量较大(2.22 mg/g)。(2)有机膨润土对苯酚的等温吸附可用Freundlich模型描述,模型参数k_(F)=0.040,n=1.207;活性炭对苯酚的等温吸附可用Langmuir模型描述,模型参数S_(max)=2.44 mg/g,k_(L)=0.125 L/mg。(3)砂和活性炭的渗透系数分别为1.006×10^(-3) m/s和4.761×10^(-2) m/s,砂与活性炭或有机膨润土混合可有效调节混合材料的渗透性,当砂与有机膨润土质量比由1∶1增大到3∶1时,其混合材料的渗透系数由2.624×10^(-6)增大至3.468×10^(-5) m/s;而砂与活性炭质量比由1∶1增大到3∶1时,其混合材料的渗透系数由1.379×10^(-3)减小至1.301×10^(-4) m/s。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 污染地下水 渗透反应墙 渗流 等温吸附
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基于差分进化算法的旧采空区水分质利用优化配置
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作者 郑立军 岳俊超 +3 位作者 魏亚辉 郭水涛 罗文骏 王心义 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期68-76,共9页
大部分矿井水污染程度低,稍加处理即可供饮用、工业、农业、生态等使用。焦作煤田吴村矿旧采空区水可供水量为718 m^(3)/h,矿区周围饮用、电厂、灌溉、养殖、生态等用户需水量为1073.74 m^(3)/h,旧采空区水仅能满足66.87%的用水需求;旧... 大部分矿井水污染程度低,稍加处理即可供饮用、工业、农业、生态等使用。焦作煤田吴村矿旧采空区水可供水量为718 m^(3)/h,矿区周围饮用、电厂、灌溉、养殖、生态等用户需水量为1073.74 m^(3)/h,旧采空区水仅能满足66.87%的用水需求;旧采空区水需处理达标后才能供给用户,不同用户的水处理工艺和费用差异较大,依据水质优化配置旧采空区水量具有重要意义。目的为了实现矿井排水综合利用效益最大化,方法以焦作煤田吴村矿旧采空区水为研究对象,在计算其供水量和分析水质基础上,结合矿区周围饮用、电厂、灌溉、养殖、生态需水量及水质要求,构建718 m^(3)/h旧采空区水分质利用优化配置数学模型,并利用差分进化算法求解。结果结果表明:灌溉期分配饮用水6.00 m^(3)/h、电厂用水334.95 m^(3)/h、灌溉用水353.89 m^(3)/h、养殖用水19.76 m^(3)/h、生态用水3.40 m^(3)/h;非灌溉期分配饮用水6.00 m^(3)/h、电厂用水688.84 m^(3)/h、灌溉用水0 m^(3)/h、养殖用水19.76 m^(3)/h、生态用水3.40 m^(3)/h时,旧采空区水分质利用年收益最大。结论研究结果可为类似矿井旧采空区水和矿井排水资源化利用提供借鉴。 展开更多
关键词 差分进化算法 旧采空区水 分质利用 优化配置
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深部矿井TBM掘进巷道通风及降温耦合模拟分析
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作者 荣腾龙 任箫剑 +3 位作者 陈召 王嘉尉 王龙飞 刘鹏炬 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期18-26,共9页
目的针对TBM(tunnel boring machine)掘进巷道所面临的深井巷道高温问题,方法基于k-ε湍流方程和流体传热方程构建非等温流动耦合理论,对巷道风速和温度演化过程进行模拟,研究不同风筒出口风速、不同风筒出口温度和不同风筒位置等因素... 目的针对TBM(tunnel boring machine)掘进巷道所面临的深井巷道高温问题,方法基于k-ε湍流方程和流体传热方程构建非等温流动耦合理论,对巷道风速和温度演化过程进行模拟,研究不同风筒出口风速、不同风筒出口温度和不同风筒位置等因素对巷道内通风和降温过程的影响。结果结果表明:巷道平均风速与风筒出口风速基本呈线性关系,风筒布置在巷道顶部通风降温效果最佳;风筒出口风速与巷道温度呈负指数相关关系,增加风速可以降低巷道温度;风筒出口温度与巷道截面平均温度基本呈线性关系,巷道内温度随着风筒出口温度升高而升高;掘进工作面达到26℃及以下时风筒出口风速和风筒出口温度之间的多项式关系得到了确定。结论研究结果可为解决TBM掘进深井巷道的高温问题提供参考。 展开更多
关键词 深部矿井 TBM 掘进巷道 通风降温 数值模拟 影响因素
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基于神经网络模型的煤层气产能预测研究
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作者 金毅 郑晨晖 +5 位作者 宋慧波 马家恒 杨运航 刘顺喜 张昆 倪小明 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期46-56,共11页
目的煤层气产能主要受地质和工程因素影响,阐明这些因素对煤层气井产能的影响机制是实现储层精细改造和煤层气井提产的基础。方法本文以沁水盆地柿庄南区块为研究对象,综合考虑地质背景、储层物性和动态排采数据,利用神经网络算法开展... 目的煤层气产能主要受地质和工程因素影响,阐明这些因素对煤层气井产能的影响机制是实现储层精细改造和煤层气井提产的基础。方法本文以沁水盆地柿庄南区块为研究对象,综合考虑地质背景、储层物性和动态排采数据,利用神经网络算法开展煤层气产能预测。首先,利用灰色关联分析法遴选出10个地质参数作为煤层气产能预测的主控因素,在此基础上,运用模糊数学法实现研究区34口煤层气井富集区划分,最后,根据分类结果,结合实际排采数据,分别利用BP(back propagation)和LSTM(long short-term memory)神经网络算法实现煤层气井日产气量预测。结果结果表明:(1)渗透率、含气饱和度和储层压力梯度等10个参数是影响研究区煤层气产气性能的关键因素;(2)利用模糊数学评价方法评价煤层气的富集,可将研究区34口井产气效果划分为有利区、较有利区和不利区;(3)依托LSTM算法建立了煤储层日产气量预测模型,预测误差值为4.06%~14.79%,平均误差值为11.09%,预测精度明显高于BP神经网络模型,结论根据LSTM算法建立的煤储层日产气量预测模型稳定性好且预测精度高,可作为煤储层产能长程预测的一种有效手段,进而为煤层气开发工艺布施与排采方案制定提供科学依据。 展开更多
关键词 LSTM神经网络 BP神经网络 灰色关联分析 产能预测
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平顶山煤田岩溶地热水中稀土元素的分布特征及其影响因素
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作者 李延河 武占辉 +3 位作者 李洁祥 于振子 张波 王心义 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期88-99,共12页
目的为了探究华北型煤田深部岩溶地热水中稀土元素地球化学行为的指示意义,方法以平顶山煤田为例,通过野外调查取样,室内测试,再结合稀土元素配分模式分析和赋存形态模拟等手段,探究深层岩溶地热水中稀土元素(rare earth elements,REEs... 目的为了探究华北型煤田深部岩溶地热水中稀土元素地球化学行为的指示意义,方法以平顶山煤田为例,通过野外调查取样,室内测试,再结合稀土元素配分模式分析和赋存形态模拟等手段,探究深层岩溶地热水中稀土元素(rare earth elements,REEs)的分布特征与迁移规律。结果结果表明,寒武系灰岩含水层中REEs质量浓度较低(0.054~0.244μg/L),沿径流路径呈下降趋势;稀土元素(post-archean Australian shale,PAAS)标准化配分模式表现为MREEs和HREEs相对富集,LREEs相对亏损,并且具有明显的Eu正异常和程度不一的Ce负异常,且Ce负异常程度和Eu正异常程度从补给区到排泄区呈降低趋势;水化学平衡软件MINTEQ 3.1模拟结果表明,地热水中REEs以Ln(CO_(3))^(2-)和Ln CO_(3)^(+)络合态为主,随原子序数增大或p H升高,Ln(CO_(3))^(2-)摩尔分数明显增大,而Ln CO_(3)^(+)摩尔分数依次递减,另外,地热水中还存在少量Ln SO_(4)^(+),Ln_(3)^(+),Ln HCO3^(2+),Ln F^(2+)和Ln(SO_(4))^(2-),其摩尔分数随原子序数增大依次减小,同时受地热水p H和HCO_(3)^(-),SO_(4)^(2-),F^(-)浓度共同控制;此外,岩溶地热水中还表现出明显的Y正异常和高ρ(Y)/ρ(Ho),可能与地热水富集Ca^(2+)有关。结论研究结果拓展了稀土元素在煤田水文地球化学研究中的应用,可为揭示矿区深部岩溶地热水补径排过程提供重要依据。 展开更多
关键词 平顶山煤田 岩溶地热水 水化学 稀土元素
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防隔水煤柱定向爆破应力转移机理及参数优化设计
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作者 刘少伟 郭泽政 +1 位作者 冯超 牛帅 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
目的针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转... 目的针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转移保护防隔水煤柱的影响因素以及不同切顶深度和切顶角度下防隔水煤柱内部应力分布特征。结果结果表明:随着切顶角度和切顶深度增加,垂直应力集中区逐渐向深部转移,但当切顶深度和切顶角度达到一定数值后,继续增加切顶角度或切顶深度对应力集中区位置及垂直应力峰值影响不再明显,对比不同方案防隔水煤柱内部测线数据可知,当切顶深度为15 m、切顶角度为15°时,应力集中区距回风巷距离最远,最远距离为19.76 m,应力峰值最小,最小值为15.65 MPa。结论采用定向爆破技术可以实现切顶卸压应力转移,能够阻断回风巷上覆岩层与防隔水煤柱周边岩层的联系,将防隔水煤柱靠近回风巷一侧应力向深部转移,以减少采动对防隔水煤柱的影响;现场工业性试验结果验证了选定方案切顶深度15 m、切顶角度15°的合理性,防隔水煤柱内部实现了应力转移,选定方案的成功应用有效提高了防隔水煤柱的稳定性,能够满足安全生产要求。研究结果可为类似地质条件下内部存在断层的防隔水煤柱的应力转移保护提供参考依据。 展开更多
关键词 定向爆破 应力转移 断层 数值模拟 防隔水煤柱 正交试验
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不同加载速率对煤岩组合体巴西劈裂特性的影响
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作者 陈岩 王嘉豪 +3 位作者 邓良涛 洪紫杰 荣腾龙 侯志强 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期29-36,共8页
目的为了研究煤岩组合体在采掘过程中的抗拉特性,方法以煤岩组合体为研究对象,利用RMT-150B实验机对其进行不同加载速率下的巴西劈裂试验,分析加载速率对煤岩组合体劈裂破坏的强度特征、破坏形态、能量特征和裂纹演化的影响。结果结果表... 目的为了研究煤岩组合体在采掘过程中的抗拉特性,方法以煤岩组合体为研究对象,利用RMT-150B实验机对其进行不同加载速率下的巴西劈裂试验,分析加载速率对煤岩组合体劈裂破坏的强度特征、破坏形态、能量特征和裂纹演化的影响。结果结果表明:煤岩组合体的应力-应变曲线大致经历了压密阶段、弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段,其破坏模式与加载速率无关,均沿着圆盘交界面裂成两半;煤岩组合体的抗拉强度与加载速率呈正相关,加载速率较小时,试样的抗拉强度随加载速率变化十分显著;当加载速率增大时,试样的抗拉强度增幅减小;不同加载速率下,煤岩组合体试样的能量集中在0.33~0.42 J,且试样抗拉强度越大,损伤所需的能量也越大;应力-裂纹应变峰前曲线经历裂纹闭合阶段、弹性阶段、裂纹扩展阶段,轴向裂纹损伤应力与抗拉强度值接近,裂纹参数具有明显的加载速率效应。结论研究结果对于揭示煤岩组合结构拉伸破坏机理具有重要理论价值。 展开更多
关键词 煤岩组合体 巴西劈裂 强度特征 能量特征 裂纹演化
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