• 我国绿色煤炭资源量概念、模型及预测

    袁亮;张农;阚甲广;王洋;

    基于我国煤炭资源赋存特征和面临的挑战,提出了绿色煤炭资源和绿色煤炭资源指数的概念.在煤矿安全、技术、经济、环境的四重效应约束条件下,建立了包括资源安全度、资源赋存度、生态恢复度、市场竞争度等4个方面和16个二级指标在内的绿色煤炭资源量评价体系,系统分析了我国五大区绿色煤炭资源量的分布.通过情景分析方法,对我国2020年、2030年和2050年的绿色煤炭资源量进行了分析预测.结果表明:绿色煤炭资源未来的存量并不富裕,绿色煤炭资源量的合理规划与开发是煤炭行业有序发展的必然趋势.最后对基础研究及关键技术与装备研发、绿色煤炭资源精准开采国家级研发平台、绿色煤炭资源开发复合型人才和煤炭高效回收及精准开釆的政策方面提出战略性建议.

    2018年01期 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 980K]
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  • 我国煤矿生产能耗现状分析及节能思路

    葛世荣;刘洪涛;刘金龙;胡海山;

    本文将我国煤炭生产区域划分成晋陕蒙宁甘区、华东区、东北区、华南区和新青区五大产煤区域,调研了五大区在煤炭生产过程中各工序如采掘、运输、通风、排水、洗选及其他能耗状况,得到煤炭开采全过程能耗状况,系统分析了全国五大区煤炭开发节能现状及问题.结果表明:煤炭开采过程中的能耗分为显性能耗、源性能耗和隐性能耗3种类型,减少这3种能耗,要求煤炭开采过程中既要做到技术先进,又要做到工艺流程优选,达到全过程优化节能、全进程技术节能、全物资利用节能的目的,实现节能降耗目标.

    2018年01期 9-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
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  • 我国绿色煤炭资源开发布局战略研究

    王金华;康红普;刘见中;陈佩佩;范志忠;袁伟茗;刘玉朋;

    在能源革命、供给侧结构性改革和煤炭工业深度调整的大背景下,必须对煤炭行业的开发布局战略进行科学研究.调研了我国煤炭资源开发现状和存在问题,提出了“以绿色煤炭资源为基础、以精准开采为支撑、以总量控制为导向”的煤炭资源科学开发布局的原则,研究了我国煤炭开发布局战略,将晋陕蒙宁甘地区划为重点开发区,华东和华南区划为限制开采区,新青区划为资源储备区,东北区划为收缩退出区.到2020年全国煤炭产能压缩为44亿t,其中绿色煤炭资源开发比重达到70%,2030年产能为41亿t,其中绿色煤炭资源开发比重达到80%,2050年产能为34亿t,其中绿色煤炭资源开发比重达到90%.

    2018年01期 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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  • 无煤柱自成巷空区矸体垮落的切顶效应试验研究

    高玉兵;何满潮;杨军;马新根;

    为了研究预裂切顶对空区矸体垮落的影响,以柠条塔煤矿厚煤层切顶成巷为工程背景,进行了现场工程试验.根据矸体垮落特征,建立了以基本顶结构断裂步距、顶板岩层垮落滞后性、矸体尺寸、碎石帮充填率及矸体碎胀稳定性为判析参量的表征体系,探究了空区矸体垮落对切顶效果的响应规律,认为提高切顶强度有利于增大来压步距、提高碎石帮充填率、减小矸体稳定距离;增强切顶效果可减小采空区顶板与巷道顶板间的层内黏聚力,加快顶板垮落速度和减小矸块尺寸;增加切顶高度可增大来压步距、提高碎石帮充填率、减小垮落滞后空间和稳定距离.研究结果表明:单孔装药量由1.2kg增加至1.6kg后,平均来压步距增大了约3m,碎石帮充填率增加了约5%,空区矸体稳定距离减小了约20m;当装药量继续增大至2.8kg后,来压步距再次增加了约30%,碎石帮充填率增加了约4%,空区矸体稳定距离减小了约9m.此外,采空区矸体垮落具有明显的切顶高度效应,当切顶高度由7.5m增加至设计高度9.0m后,平均来压步距增加了约2.3m,碎石帮充填率增加了约3.35%,空区矸体稳定距离减小了约23%,但继续增加切顶高度,各参量变化不再明显.

    2018年01期 21-31+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2215K]
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  • 基于动态扩散的煤层多场耦合模型建立及应用

    林柏泉;刘厅;杨威;

    为研究瓦斯抽采过程中煤层瓦斯流场演化规律,本文基于双重孔隙介质的假设,建立了应力场、渗流场和扩散场多场耦合模型,引入了动态扩散系数,使模拟结果更接近实际情况.结果表明:随着测点与钻孔距离的减小,煤层渗透率先减小后增大;瓦斯扩散系数的衰减系数λ在抽采初期对渗透率空间分布影响不显著,后期随着扩散系数的快速衰减,渗透率空间分布差异变大.当λ≤1×10~(-7)时,渗透率随时间先降低后升高;当λ≥2×10~(-7)时,随时间的增加,渗透率由先降低,再升高,然后再降低的变化趋势转为一直降低.衰减系数越大,裂隙内瓦斯压力衰减越快,基质孔隙压力衰减越慢.采用裂隙压力测得的有效抽采半径随时间增长越来越快,而采用基质孔隙压力测得的有效半径随时间增长逐渐趋于平缓,说明基质孔隙压力是确定钻孔有效抽采半径的合理指标.

    2018年01期 32-39+112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1514K]
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  • 深部条带开采高位关键层离层区周边冲击危险性研究

    姜福兴;温经林;白武帅;王桂利;李明;

    近年来深部条带开采矿井发生了多起冲击地压事故.事故数据表明,在具有高位关键层的深部条带开采矿井,冲击事件分布具有一定的规律:冲击集中发生在已开采区域周边位置.通过建立关键层离层力学模型,分析了关键层极限跨度与采场尺寸的关系和关键层挠度与关键层下方煤柱压缩量的关系,探讨了高位关键层离层形成条件和离层对周边区域应力分布的影响规律,揭示了深部条带开采关键层离层区周边冲击地压发生机理.研究表明:条带煤柱在两侧采空区传递应力作用下被压缩,导致关键层离层形成应力传递结构.该结构将关键层上方岩层的载荷传递到离层区周边区域,使周边区域应力集中程度明显增加,从而导致该区域冲击地压频繁发生.关键层离层区周边冲击危险性与关键层离层跨度和关键层上方岩层厚度成正相关.研究成果对于类似条件下冲击地压防治具有指导意义.

    2018年01期 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1962K]
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  • 动静载叠加诱发煤岩瓦斯动力灾害原理及防治技术

    窦林名;何学秋;REN Ting;何江;王正义;

    基于煤岩瓦斯动力灾害严重影响到煤矿安全生产,提出了动静载叠加诱发高静载、强动载和低临界应力3种类型动力灾害原理;建立煤矿开采静载、矿震动载和瓦斯压力的表达式.总结了含瓦斯煤岩动力灾害监测预警及防治理论与技术,包括冲击矿压监测方面的分区分级监测预警、微震监测法、电磁辐射、弹性波CT和震动波CT等,煤与瓦斯突出监测方面的钻孔瓦斯涌出初速度法、R指标法和电磁辐射法等,以及灾害治理方面的强度弱化减冲原理及手段、巷道围岩控制的强弱强结构效应及围岩动静载的支护体系、区域及局部防突技术.煤岩瓦斯动力灾害未来研究方向主要是:1)将动静载叠加原理进一步定量化表示;2)构建适用于煤岩瓦斯复合型灾害的监测预警指标体系;3)将冲击矿压和煤与瓦斯突出的防治措施有机的结合起来.

    2018年01期 48-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1044K]
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  • 横观各向同性煤等温吸附变形试验研究

    梁冰;贾立锋;孙维吉;赵航;房胜杰;

    为了探明不同层理方向煤吸附瓦斯变形机理,以亭南煤矿4~#煤层煤样为研究对象,利用多功能煤吸附/解吸瓦斯参数测定试验装置,开展了以CH_4和He为吸附质的等温(30℃)吸附试验,并基于试验结果对气体压缩煤体变形方程、纯吸附变形方程、横观各向同性煤吸附变形方程进行了讨论分析.结果表明:煤吸附CH_4时垂直层理和平行层理方向表现为膨胀变形,吸附He时垂直层理和平行层理方向表现为收缩变形,煤吸附过程中平行层理方向和垂直层理方向变形存在各向异性;气体压缩、表面张力变化(纯吸附)及二者共同作用下煤体变形的各向异性与吸附压力大小和吸附质无关,与煤的自身性质有关;横观各向同性煤吸附变形方程理论计算结果和试验结果在平行层理方向平均相对误差为7.08%,垂直层理方向平均相对误差为14.63%.横观各向同性煤吸附变形方程可以表述吸附平衡压力与吸附变形的关系,也可体现出垂直层理和平行层理方向煤体吸附变形的差异性.

    2018年01期 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1041K]
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  • 重复采动条件下坚硬顶板力学试验研究

    胡千庭;田成林;谭云亮;孙海涛;戴林超;曹偈;

    基于能反映岩体非线性破坏的Hoek-Brown准则对重复采动上覆坚硬顶板力学特性进行研究.利用MTS 815岩石伺服试验系统对不同损伤状态的坚硬顶板岩样进行加载试验,分析了坚硬顶板在不同损伤程度下的强度与围压的函数关系;得到了不同损伤程度下的m,s值并建立了以m,s的降低率ηm,ηs表征坚硬顶板损伤程度的参量,最后对现场顶板宏观破坏特征进行统计.结果表明:损伤岩样的强度与围压多数呈二次函数关系;重复采动造成m,s均呈不同程度降低,但ηm,ηs均呈增大趋势且ηm>ηs;覆岩裂隙带钻孔漏失量明显增大,裂隙带空间分布形态发生显著变化.

    2018年01期 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1222K]
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  • 考虑主应力偏转的采动诱发断层活化机理研究

    赵毅鑫;卢志国;朱广沛;焦振华;王浩;高宁;

    为探讨采动诱发应力场偏转活化断层机理,采用库仑破裂应力增量为断层单元活化判据,引入损伤因子评价断层面活化滑移破坏程度,模拟分析了主应力偏转对不同倾角断层面上应力分布及断层滑移量的影响.研究表明:采动诱发主应力偏转使得沿断层面剪应力增加,而垂直于断层的正应力又受开采卸压和应力偏转影响而减小;断层倾角越大,断层面上剪应力增量对主应力偏转响应越明显;逆断层下盘工作面向断层方向回采时,断层面附近区域底板主应力最先发生偏转,顶板处主应力偏转滞后于煤层和底板,然而顶板中主应力偏转量最大.不同断层倾角断层损伤因子随主应力偏转角变化呈倒“S”型变化.对于倾角分别为15°,30°,45°和60°断层,当最大主应力偏转至垂直断层时,断层面库仑破裂应力和损伤因子均最小;而偏转至平行断层时,断层库仑破裂应力和损伤因子最大,损伤因子最大值约为最小值的8.5~9.2倍.

    2018年01期 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1739K]
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  • 不同煤岩组合体力学特性差异及冲击倾向性分析

    左建平;陈岩;崔凡;

    利用MTS 815试验机分别对钱家营煤矿的岩-煤、煤-岩、岩-煤-岩试样进行单轴压缩试验,分析不同组合方式下试样的强度及变形破坏特征差异,探讨了不同组合方式对冲击倾向性的影响及煤岩的相互作用.结果表明:煤岩组合体的破坏强度及弹性模量比单体煤样均有一定程度的提高,其中岩-煤-岩组合体的破坏强度及弹性模量最大,岩-煤、煤-岩组合体依次降低.岩-煤-岩及煤-岩组合体峰值环向应变比煤单体大,而与岩-煤组合体相差较小.通过对组合体中同尺寸的煤样单体进行单轴压缩试验,发现煤样单体的强度均比相对应的煤岩组合体强度低;煤岩组合体的强度与煤样单体相比提高幅度较小,与岩样单体相比降低幅度较大,因此组合体强度受煤的影响较大.峰前积蓄能量及峰后耗散能量与单轴抗压强度基本呈正比关系,煤、岩-煤、煤-岩及岩-煤-岩依次增大;与煤样单体相比,组合体的冲击能量指数增大,煤岩组合体提高了煤的冲击倾向性,因此需对冲击地压矿井的煤岩组合体进行冲击倾向性鉴定,来预测及防止冲击地压的发生.试验结果对钱家营矿煤炭开采设计及冲击地压防范提供一定的理论研究.

    2018年01期 81-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 963K]
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  • 煤巷顶板锚固孔钻进岩层界面能量响应特性研究

    刘少伟;罗亚飞;贾后省;

    煤巷顶板锚固孔钻进是实现其锚固的关键环节,顶板岩层交界面及软弱夹层赋存特征对锚固质量影响较大.从能量守恒原理出发,对锚固孔钻进过程中的能量进行分析,通过传感器可监测锚杆机动力装置能量指标,实现煤巷顶板岩层结构实时动态探测.研究结果表明:在一定动力条件下,钻头穿过岩层交界面和软弱夹层时,能量曲线变化较为明显,响应性强.从钻头钻速和转速的角度分析轴向推力做功与旋转扭矩做功,发现钻速、转速与钻头破岩做功之间存在较好地响应关系.钻头破碎岩石95%以上的能量来自于旋转扭矩做功,而轴向推力做功相对较小,不到钻具系统输出总能量的5%,总能量的变化曲线与扭矩做功的变化曲线基本一致.

    2018年01期 88-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2708K]
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  • 煤的孔隙结构与煤岩动力失稳特征的相关性

    祝捷;张博;王全启;姜耀东;何法;

    以冲击倾向性煤层和煤与瓦斯突出煤层作为研究对象,基于压汞法和液氮吸附的实验结果,综合分析了煤样的孔隙结构特征;依据包括煤岩孔隙结构特征在内的物理力学参数,建立了数值模型,从煤层应力分布和应变能的角度讨论了煤的孔隙结构与煤岩动力失稳特征之间的相关性.液氮吸附和压汞实验表明:忻州窑煤样的孔隙主要是开放型孔,赵各庄煤样的孔隙含半开放型孔隙较多,且含有一定量的墨水瓶孔;忻州窑煤样的孔隙含量,尤其是渗流孔隙的含量远大于赵各庄煤样,因此忻州窑煤层中瓦斯更容易释放.数值模型的计算结果表明:在上覆岩层应力和水平应力相同条件下,忻州窑煤层中煤壁附近区域的水平应力比赵各庄煤层低,垂直应力高于赵各庄煤层,煤壁附近的煤体易发生压剪破坏;上覆岩层应力和水平应力相同(6 MPa)时,赵各庄煤层受扰动后应变能密度变化量接近忻州窑煤层应变能密度变化量的2倍,可见赵各庄煤层更易积聚应变能.

    2018年01期 97-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1007K]
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  • 可视化恒容气固耦合试验系统的研发与应用

    李清川;王汉鹏;李术才;袁亮;薛俊华;陈本良;任波;

    为定量分析地应力、瓦斯压力、动力扰动等因素对预静载环境下含瓦斯煤物理力学性质的影响规律,获取不同加载路径和不同瓦斯压力下煤岩体物理力学参数,研制了可视化恒容气固耦合试验系统,配合伺服压力机,形成了以可视化恒容试验仪为主体的试验系统.通过实现含瓦斯煤耦合加载室容积恒定消除了气压改变对加载过程的干扰和误差,利用系统自带的环向位移测试装置和可视化窗口实现了对试件体应变增量、煤体裂隙发育与劣化规律等特征参数的全程可视化实时监测.开展了预加静载条件下不同强度型煤试件峰后快速卸气压扰动试验,模拟了现场煤层揭露致使瓦斯压力下降情况.试验结果表明:气体卸压时间在0.55s内完成,随着煤体强度的提高,游离瓦斯对煤岩试件的劣化程度随之降低;当峰值强度低于1 MPa时,游离气体将煤体完全剥离,强度在1.5~2.5 MPa时,卸压扰动对试件仅造成裂隙的进一步扩展;煤体扩容增量随强度的变化符合第一象限单调递减幂函数方程.仪器的研发为深入研究气固耦合条件下含瓦斯煤精确加载与可视化监测提供了新的测试手段和技术支撑.

    2018年01期 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2579K]
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  • 煤与瓦斯突出动力效应的模拟研究

    曹偈;孙海涛;戴林超;孙东玲;王波;苗法田;

    为了揭示煤与瓦斯突出启动后巷道内突出煤-瓦斯两相流运移规律及突出冲击波传播特征,利用自行研制的“煤与瓦斯突出动力效应模拟试验装置”,进行了低气压条件煤与瓦斯突出动力效应模拟试验.通过实现突出口的主动快速开启、多种流体运移路线、阻力特性的巷道网络布置及参数的全方位实时监测,模拟了该固气参数条件下突出煤-瓦斯两相流在巷道网络中的运移过程.研究结果表明:巷道内突出煤运移经历3个阶段历时3 053ms;突出启动后巷道内气体压力、温度发生跳跃式改变,气压变化持续时间小于1s;突出冲击波阵面平均传播速度为405.36m/s,冲击波超压峰值沿巷道呈衰减趋势,主巷内接联络巷处的冲击波平均衰减系数是其他位置的5倍左右.

    2018年01期 113-120+154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K]
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  • 断层对U型钢支架承载性能影响规律研究

    阚甲广;张农;刘宁宁;杨森;梁东旭;

    为了分析断层对U型钢支架承载性能的影响规律,基于断层参数和支架偏载对其承载能力的作用,以顾北煤矿北一(6-2)上山采区6煤底板专用回风巷为工程实例,采用现场调研、数值计算与工业性试验方法,研究了断层法距、倾角和位置对支架载荷的影响以及偏载支架的承载能力.结果表明:随法距增大,支架上最大弯矩先后在左肩角、左帮出现,之后在两帮出现,并在巷道与断层法距5m时取得最大值3.664MN·m;断层倾角为45°和60°时,支架弯矩分别取得最小和最大值;断层位于巷道顶板时支架弯矩取得最小值0.193 MN·m,断层越靠近底板对支架承载越为不利,支架顶梁与棚腿相比受断层位置变化影响较小;支架抗顶压能力较强,拱顶偏载荷载与均布荷载比值为1.0~2.0时有利于整体承载,肩部偏载对支架最为不利;拱顶偏载较小时,锁棚锚杆(索)的增加反而降低架棚承载能力.

    2018年01期 121-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1680K]
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  • 冲击倾向煤侧向变形特性的单轴压缩实验研究

    郝宪杰;袁亮;李玉麟;赵毅鑫;张重发;王俊哲;郭延定;张旭;

    采用岩石力学实验机(MTS)、电镜扫描、声波测试和理论分析对忻州窑14#煤的冲击倾向性和侧向变形特征进行了研究和分析,结论如下:1)该类硬煤峰后存在典型台阶状跌落特征,导致整体动态破坏时间较长,采用该时间指标难以准确判定冲击倾向性,而采用弹性能指数、冲击能量指数、单轴抗压强度均可判定该类硬煤为强冲击倾向性煤.2)该类硬煤侧向应变包含5个阶段:非线弹性阶段主要为轴向方向压缩,侧向变形可基本忽略;线弹性阶段,侧轴比逐渐增大,最终达到泊松比;裂纹扩展阶段,侧向变形开始加速增加;峰后侧向扩容和脆性跌落阶段多次交替出现,侧向应变大幅增加,尤其在台阶跌落时.3)侧轴比的大幅增加主要在峰后,即煤侧向急剧扩张进而发生拉破坏,但也有部分煤进入裂纹扩展阶段即发生侧向急剧扩张.

    2018年01期 129-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K]
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  • 煤与瓦斯突出的地质动力系统失稳判据研究

    罗明坤;范超军;李胜;杨振华;张浩浩;杨鸿智;兰天伟;

    为了进一步弄清煤与瓦斯突出发生的原因及演化规律,在分析突出现象和已有研究成果的基础上,明确了突出的地质动力系统构成,分析了地质动力系统的演化过程,并构建了地质动力系统的失稳判据.研究结果表明:含瓦斯煤体是突出的物质基础,地质动力环境为突出营造了高构造应力、低强度煤岩体、高瓦斯赋存环境,而采掘扰动为突出提供了激发动力和空间条件;突出的发生需经历地质动力系统的孕育、形成、发展和终止等演化过程;突出的发生需满足地质动力系统形成的力学判据C_1;失稳力学判据C_2和能量判据C_3;利用地质动力系统判据能够揭示典型煤与瓦斯突出事故的发生机理,为掘进工作面突出的预测和防治提供了依据.

    2018年01期 137-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 958K]
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  • 煤与瓦斯突出脉动式发展过程的试验研究

    许江;耿加波;彭守建;袁梅;张超林;罗小航;

    为进一步认识煤与瓦斯突出发展机理,开展了不同应力集中系数条件下的煤与瓦斯突出物理模拟试验,并监测了突出过程两相流冲击力、突出孔洞内气压及煤体声发射信号.结果表明:突出发展过程存在主要脉动及伴生脉动现象,单次突出过程前者会发生5~6次,每一主要脉动后又会发生2~3次伴生脉动现象.随突出发展进程增加,各主要脉动阶段内的气压变化量和冲击力均值呈减小趋势,煤体声发射累计能量则在减小后有所回升,回升量最大可达60%左右.试验中,瓦斯突出的发展过程始终伴随了煤体的粉化破坏和层裂破坏,前者持续发生,后者具有间歇性.

    2018年01期 145-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1942K]
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  • 微结构对软硬煤瓦斯吸附特性的影响

    柳先锋;宋大钊;何学秋;聂百胜;

    针对3组不同变质程度的软硬煤样,采用等温吸附实验分析了不同软硬煤的瓦斯吸附特性;通过低压液氮吸附实验,研究了不同软硬煤的孔隙结构特征,从煤的物理微结构(孔隙结构)角度分析了不同软硬煤的瓦斯吸附控制机理;同时对不同软硬煤样进行了红外傅里叶光谱(FTIR)实验,研究了不同软硬煤的表面化学微结构特征及其对瓦斯吸附行为的微观作用机理.研究结果表明:不同软硬煤样的瓦斯吸附能力差异明显,随煤阶的升高,VL从17.35cm3/g增加到37.89cm3/g,pL在0.88~1.75 MPa范围内变化;肥煤和焦煤软煤的瓦斯吸附量均明显高于同种变质程度的硬煤,而无烟煤则正好相反;软煤的总比表面积始终明显大于对应的硬煤,不同软硬煤样的孔径分布峰值均出现在3~10nm的微孔范围内,微孔所占孔比表面积比例均大于50%,是比表面积的主要贡献者;肥煤和焦煤软煤较同阶硬煤拥有更大的比表面积和更少的含氧官能团,具有超前演化的特征,展现出了更好的瓦斯吸附性能;而无烟煤软煤较硬煤的成熟度更低,含氧官能团含量更高,导致其瓦斯吸附量小于相应的硬煤.煤体瓦斯吸附行为不仅受孔隙结构的影响,还与化学结构紧密相关,在实际应用中应同时予以考虑.

    2018年01期 155-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 842K]
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  • 综放覆岩破断诱发冲击地压的防治方法与实践

    李振雷;何学秋;窦林名;

    综合采用调研、理论分析、工程实践等方法,研究了综放开采的覆岩运动特征、矿震扰动特征、冲击防治方法,推导了覆岩破断能量释放特征,给出了预裂断顶步距的确定依据.结果表明:综放开采的覆岩运动特征使其产生较分层开采更加强烈的矿震动载扰动,是冲击地压的重要诱发因素之一,通过合理预裂断顶来弱化矿震扰动是有效的冲击地压防治方法.研究成果在现场得以应用,显著减少了高能量矿震,并避免了冲击的发生,效果良好.

    2018年01期 162-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1764K]
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  • 基于分布式压缩感知的微震数据压缩与重构

    赵小虎;刘闪闪;沈雪茹;邓园芳;

    针对分布式微震监测环境下微震数据量大的问题,引入分布式压缩感知理论对微震数据进行压缩以减小数据传输量.首先分析微震信号的稀疏性,其次模拟分布式场景,分析了分布式微震传感器节点的空间相关性及其编码与压缩处理过程.基于广义正交匹配追踪算法及稀疏度自适应匹配追踪算法,提出了一种改进的分布式稀疏度自适应正交匹配追踪重构算法,并分析了改进算法的性能.基于MATLAB仿真平台,用改进的算法重构稀疏测量后的分布式微震信号,仿真结果表明:改进后的算法在数据量减少了将近7/10时,依然可以快速精确的重构出原始微震信号.

    2018年01期 172-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 2147K]
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  • 冲击地压巷道锚杆-围岩系统复刚度特性

    王爱文;潘一山;李忠华;赵宝友;

    为探讨冲击载荷作用下锚固围岩体动力失稳机理与能量耗散机制,基于振动力学理论,建立锚杆-围岩在冲击载荷作用下的三维轴对称力学模型,获得了冲击载荷作用下锚杆-围岩系统复刚度的解析表达.从抵抗变形与能量耗散两个方面,分析了冲击地压发生时锚杆-围岩系统的动力响应特征.结果表明:在相同频率的冲击载荷作用下,随着围岩黏性阻尼、围岩强度以及锚固长的增加,锚杆-围岩系统复刚度越大,抵抗纵向变形能力越强,应力波能量耗散越快,系统吸能特性越好;随着冲击载荷频率的增加,围岩强度与黏性材料阻尼对锚杆-围岩系统复刚度影响更为明显;全长锚固条件下,锚杆-围岩系统抵抗纵向变形能力几乎不受冲击载荷频率控制.采用数值分析验证了理论分析的正确性.建议采用围岩注浆改性与锚杆全长锚固方式,提高冲击载荷作用下锚杆-围岩系统抵抗冲击变形能力与增强系统阻尼耗能性能.

    2018年01期 183-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]
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  • 冲击地压的不稳定能量触发机制研究

    王桂峰;窦林名;蔡武;王正义;巩思园;何江;李振雷;

    为从能量角度揭示冲击地压产生机制,通过理论分析和现场实测微震活动与冲击地压之间的时空内在联系,研究了冲击地压的不稳定能量触发机制,得出了动力灾变的能量触发条件,提出了冲击地压的预测和预防思路.研究表明:当煤岩体具备压制能力高于临界值RE_0的不稳定能量积累机制,且已经积累了超过生成突发性灾害所需要的不稳定能量E_0;同时又产生了强度大于DI_0的初始启动扰动,即:RE>RE_0,E>E_0,DI>DI_0时,会发生冲击地压灾害;累积能量密度云图可以直观地找出冲击地压成核区及其之后能量密度云的演变规律,提前圈定冲击地压潜在危险区.预测冲击地压灾害需要找到确实能代表引起这种突发性灾害的初始启动扰动DI和当时所积累的不稳定能量E的监测指标;预防冲击地压灾害,需要使不稳定能量E小于临界值E_0,或使初始启动扰动DI小于临界值DI_0.

    2018年01期 190-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1823K]
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  • 载荷方式对深部采动煤体损伤-渗透时效特性影响实验研究

    徐超;付强;王凯;袁亮;张翔;王硕;

    根据煤体实际力学状态设定恒定围压增加轴压、恒定轴压卸除围压和同时增加轴压卸除围压等3种力学路径,开展加卸载煤体损伤-渗透同步实验,分析加卸载方式对采动煤体损伤-渗透时效特性的影响,并揭示采动煤体损伤-渗透特性差异的内在机制.研究结果表明:不同的力学路径使煤体表现出截然不同的变形与强度特征,在高围压作用下试样的变形特性逐渐从脆性向塑性转变;受加卸载方式的影响,3种力学路径下的试样分别发生主剪切破坏、拉剪破坏和X型共轭剪切破坏;不同的力学路径对试样造成不同程度的损伤扩容和渗透率变化,且具有明显的时效特性,按响应速度排序依次是:同时增加轴压卸除围压>恒定轴压卸除围压>恒定围压增加轴压;煤体损伤、渗透具有协同演化特性,但渗透率变化相对于损伤扩容具有滞后性;差应力比是导致加卸载煤体损伤-渗透特性差异的本质原因,承受较大差应力比的深部采动煤体极易诱发煤岩瓦斯动力灾害,为避免动力灾害发生,需采取相应措施减小采动煤体所受的差应力比.研究结果对于揭示煤岩瓦斯动力灾害机理、实现深部煤炭精准开采与动力灾害防治具有指导作用.

    2018年01期 197-205页 [查看摘要][在线阅读][下载 1230K]
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  • 动静载作用下煤的动力学特性试验研究

    潘俊锋;刘少虹;杨磊;王书文;张晨阳;

    为了揭示冲击倾向性煤岩动力破坏过程的载荷响应规律,分别采用声发射系统,霍普金森杆试验装置,研究了不同冲击倾向度、不同动静载组合作用下煤样动力破坏特性.研究结果表明:积聚弹性能的不同,不同冲击倾向度煤样动力破坏过程、形式则不同;强冲击倾向性煤样声发射事件主要集中分布在煤样的中轴线位置,煤样最终以劈裂破坏为主;弱冲击倾向性煤样声发射事件均匀分布在煤样内部,煤样以劈裂和局部剪切破坏为主;无冲击倾向性煤样声发射事件零散分布在煤样中部,煤样发生整体性破坏.静载荷不变的条件下,试件动力学参量随动载荷的增大呈增强趋势,随着动载荷增大,试件达到极限失稳所经历的时间变短;加载动载荷固定不变时,试件动力稳定性、达到极限动力失稳经历时间分别与加载静载荷成正相关关系,但存在临界值,即当加载静载荷值达到煤样强度极限50%时,对试件动力破坏起到加速作用.研究结果为煤矿现场冲击地压发生机理分析提供基础规律指导.

    2018年01期 206-212页 [查看摘要][在线阅读][下载 1158K]
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