- 姚宁平1;王毅1;姚亚峰1;2;宋海涛1;王力1;2;彭涛1;孙新胜1
针对我国煤矿井下碎软煤层、坚硬岩层、冲击地压地层、破碎带、水敏性地层等复杂地质条件下钻探技术需求和存在的问题，总结了碎软煤层本煤层钻进与筛管护孔、碎软煤层梳状钻孔定向钻进、复杂顶板高位钻孔定向钻进、全断面硬岩穿层钻进、冲击地压卸压钻进等技术与装备方面的研究和应用情况。提出了碎软煤层双管护孔定向钻进及碎软煤层旋转定向钻进技术与装备的研究思路，有助于提升碎软煤层钻进的钻孔深度、护孔筛管直径和钻进效率等，而碎软煤层定向钻进技术与配套装备的完善也将促进碎软煤层瓦斯抽采模式的变革。防冲防突钻孔机器人的研究是煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备的发展趋势，可为无人化矿井建设奠定基础；除此之外，还应着力解决好局部复杂地层对钻进的影响，更好地促进智能化钻探技术装备的进步，为煤矿安全高效生产提供保障。
2020年02期 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1929K] [阅读次数：193 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：189 ] |[引用频次：0 ] - 宋海涛;姚宁平;姚亚峰;韩健;彭涛;
随着煤矿井下履带钻机客户定制化的不断普及,针对履带钻机产品种类及规格呈现精细化、多样化、复杂化等特点,成功开发了多变幅履带钻机模块化平台。分析了模块化平台研制过程中的4个关键环节:模块化平台的建设,模块化部件合理划分及开发,模块化部件的集成与开发,面向客户的模块化定制模式;提出了基于ATO模式(订单装配模式)的多变幅履带钻机产品模块化定制流程。应用效果表明:多变幅履带钻机模块化平台的建立,产品研发周期缩短了75%,降低了新产品开发成本,提升了快速应对市场需求的能力,方便了产品升级、售后和生产组织管理。
2020年02期 v.48;No.278 8-13+19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1649K] [阅读次数：63 ] |[下载次数：113 ] |[网刊下载次数：45 ] |[引用频次：6 ] - 姚亚峰;姚宁平;彭涛;
钻机变幅机构用于调节钻孔的开孔参数,即方位角、倾角和高度。针对不同种类钻机变幅机构的结构差异性及煤矿井下钻孔的施工特点,总结了煤矿井下钻机变幅机构对开孔参数的调整要求,提出了煤矿井下钻机变幅机构的研究目标,即能够快速准确地调节钻孔开孔参数及保障钻机施工的稳定性。总结出煤矿井下钻机变幅机构具有外形尺寸小、参数调节范围较大、施工时需要稳固可靠、调节过程自动化程度高的总体特点。对目前煤矿井下钻机几种常见变幅机构的结构特点、辅助稳固方式、控制方法、适用范围及存在的优缺点进行分析,提出了煤矿井下钻机向钻孔机器人发展过程中变幅机构在结构和控制方法方面的研究方向,建议重点从关节自动锁紧装置开发、变幅机构结构适应自动加卸钻杆模式的需求、钻孔开孔参数智能调节、开孔参数与底盘调平及机身稳固的协调控制等方面开展研究工作。研究成果为煤矿井下钻机装备智能化提供了研究思路。
2020年02期 v.48;No.278 14-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1039K] [阅读次数：59 ] |[下载次数：242 ] |[网刊下载次数：52 ] |[引用频次：5 ] - 魏宏超;王毅;王博;
为了提高冲击地压矿井大直径卸压钻孔的成孔率和施工效率,通过对冲击地压矿井煤岩体应力特征、卸压孔孔壁扰动动力失稳特性及施工特点的分析,探讨了大直径卸压孔快速施工的关键点在于高效排渣、快速成孔提钻。采用具有1.25 m行程轨道、大通孔动力头的ZDY4000LR型钻机,优化了大直径卸压钻孔施工操作流程,形成了水介质螺旋宽翼片双动力排渣高效成孔工艺方法,并在河南义马矿区和陕西彬长矿区进行了现场试验。结果表明:该工艺技术能够安全、高效地施工大直径卸压钻孔,施工效率较大螺旋钻进技术提高了48.9%,成孔率可达到100%。研究成果对类似冲击地压矿区施工煤层卸压孔提供借鉴。
2020年02期 v.48;No.278 20-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 708K] [阅读次数：55 ] |[下载次数：210 ] |[网刊下载次数：47 ] |[引用频次：11 ] - 冀前辉;董萌萌;刘建林;石磊;
针对煤矿井下碎软煤层瓦斯抽采中风压空气钻进施工中排粉能力有限,易造成粉尘污染问题,提出采用煤矿井下泡沫灌注系统及宽翼螺旋钻杆进行高效泡沫钻进的技术方案。通过对钻孔环空间隙流场的数值模拟,研究宽翼螺旋钻杆结构对泡沫钻进高效排粉的影响,确定头数3、槽宽26 mm、螺距110 mm为宽翼螺旋钻杆的优化结构参数。在淮北某矿3204工作面碎软煤层中进行了深度达195 m的本煤层钻孔试验,结果表明,相对于中风压空气钻进工艺,钻进回转阻力降低了42%～48%,表现出高效的排粉效果,可提高煤矿井下碎软煤层钻孔深度和成孔率。该工艺可为类似煤矿井下深钻孔施工提供借鉴。
2020年02期 v.48;No.278 25-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1990K] [阅读次数：73 ] |[下载次数：162 ] |[网刊下载次数：42 ] |[引用频次：10 ] - 王力;徐保龙;王毅;黄寒静;贾明群;马斌;
针对煤矿井下定向钻进过程中由于托压效应引起的钻进摩阻大、钻进效率低、钻孔深度受限等问题,提出通过钻柱振动减阻的技术思路。采用理论分析和数值模拟进行激振力、激振频率等关键技术参数的设计,研制Φ89 mm小直径通缆水力振荡器。在室内测试碟簧和圆柱弹簧两种辅助复位原件结构的振荡器性能,并在淮南张集煤矿井下进行实钻试验。结果表明:碟簧式水力振荡器在300 L/min流量时,最大压降1.9 MPa、激振力8.11 kN、频率13 Hz,适合安装在近钻头位置辅助减阻;圆柱弹簧式水力振荡器频率在300 L/min流量时,模拟测试150 m通缆定向管柱最大变形量2.86 mm,最大复位力7.98 kN,频率11 Hz,适合安装在钻柱中间主要减阻;在张集矿井下-600m疏水巷10号孔定向钻进产生明显托压时使用圆柱弹簧式水力振荡器,使平均钻压降低33%,钻效提高126%,显著降低钻进摩阻,提高定向钻进效率。研制的Φ89 mm小直径通缆水力振荡器为煤矿水平定向钻进中托压问题提供一种新的解决方法。
2020年02期 v.48;No.278 30-35+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2405K] [阅读次数：64 ] |[下载次数：221 ] |[网刊下载次数：41 ] |[引用频次：5 ] - 张杰;王毅;黄寒静
针对软煤钻进成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、易出现瓦斯抽采盲区等问题，发明了气动螺杆钻具定向钻进技术，开发了由气动螺杆钻具、窄体定向钻机、随钻测量系统等组成的煤矿井下气动定向钻进技术装备。其中，气动定向钻进工艺和完孔技术，解决了松软煤层顺层定向钻孔长距离安全成孔和可靠护孔难题。在淮南某矿进行试验，试验钻孔30个，最大孔深300 m，平均见煤率92.9%，并全孔段安设筛管；钻孔抽采瓦斯纯量32万m<sup>3</sup>，试验区域煤巷平均掘进效率9.3 m/d，实现覆盖区域煤层安全高效回采。该技术的成功研发探索出软煤横穿工作面递进式瓦斯治理新模式。
2020年02期 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 970K] [阅读次数：161 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：160 ] |[引用频次：0 ]
- 宁树正;黄少青;张莉;黄文辉;曹代勇;袁建江;张建强;朱士飞;闫德宇;刘亢;
在特定环境下,煤中能够富集锗、镓、锂、稀土等金属元素。我国北方煤炭资源丰富,已发现大量的煤-金属矿点(床),并且这些矿点(床)的分布展现出一定的时空特征:石炭-二叠纪煤中金属主要以镓、锂富集矿点为主,主要分布在华北赋煤区北部煤田及山西平朔、晋城等矿区;早-中侏罗世煤,以镓富集为主,主要集中在新疆准东、吐哈盆地,青海木里等煤田,二连盆地早侏罗世煤发现煤-稀土异常,是很好的找矿线索;早白垩世煤主要以二连盆地、海拉尔盆地煤中锗矿点为主。我国北方聚煤期时间跨度大,聚煤环境多样,含煤盆地类型多样,聚煤期和成煤后北方频繁剧烈的大地构造演化过程、多样的煤岩类型,能为煤中不同微量元素的富集提供物质来源、迁移条件与通道和沉积聚集条件,具有良好的煤中金属资源前景。建议进一步加强煤中,尤其是煤矸石、粉煤灰中金属矿点(床)资源的调查研究工作,为煤中金属资源赋存与预测提供参考,并加强金属的提取利用技术研究,同时通过制定资源保护政策,加强对煤中金属资源的保护。
2020年02期 v.48;No.278 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 764K] [阅读次数：84 ] |[下载次数：442 ] |[网刊下载次数：63 ] |[引用频次：17 ] - 乔军伟;李正越;陈美英;吕俊娥;
高炉喷吹用煤可减少焦炭的使用量,是现代高炉降低生产成本提高经济效益的重要技术措施。从高炉喷吹用煤的煤质影响因素入手,在稀缺煤和优质煤煤质评价的基础上探讨稀缺高炉喷吹用煤的地质评价指标及分级参数。通过分析,将高炉喷吹原料用煤的煤质评价指标划分为工艺指标和经济指标两大类,工艺指标是决定煤是否能用于高炉喷吹工艺的关键指标,经济指标主要影响高炉喷吹工艺的成本。煤类差异是高炉喷吹用煤选择的首要因素,根据我国煤炭资源禀赋特征,提出无烟煤、贫煤、贫瘦煤是高炉喷吹用煤中的稀缺煤类。结合煤炭地质勘查中对"优质煤"的评价标准,提出灰、硫、磷的含量是稀缺高炉喷吹用煤地质评价的关键指标,要求灰分质量分数不大于12.00%、全硫质量分数不大于1.00%、磷分质量分数不大于0.03%。利用该指标对我国无烟煤、贫煤、贫瘦煤分布的典型矿区进行煤质评价和资源划分,指出永城、西山、阳泉、潞安、二道岭和汝箕沟矿区是我国稀缺高炉喷吹用煤的主要分布区,统计的稀缺高炉喷吹用煤保有资源量107亿t,为我国稀缺高炉喷吹用煤的合理开采和充分利用提供了依据。
2020年02期 v.48;No.278 49-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 747K] [阅读次数：63 ] |[下载次数：134 ] |[网刊下载次数：30 ] |[引用频次：0 ] - 赵明珍
为了系统分析河南省各煤田煤中灰分和主要有害元素分布特征，评价煤炭资源清洁利用潜势，通过系统收集12个煤田的煤质资料，并均匀采样作化验分析，获得各煤田煤中灰分和10种有害元素的平均含量，利用广义对比加权标度指数法计算出煤炭资源洁净潜势综合指数<i>I</i>值，评价煤炭资源清洁利用潜势，得出河南省煤炭资源清洁质量从西向东依次为不洁净-较不洁净-较洁净煤这一逐渐变好的趋势，影响煤炭资源洁净潜势评价的主要因子为灰分和硒元素。最后，统计了12个煤田各清洁等级的煤炭资源量：较洁净煤235亿t、较不洁净煤30亿t、不洁净煤5亿t，并探讨其利用方式。研究成果对河南省煤炭资源的清洁、高效利用具有指导意义。
2020年02期 57-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1788K] [阅读次数：115 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：121 ] |[引用频次：0 ] - 张卫国1;2;3;李焕同1;2;王峰3;杨甫3;滕金祥1
钼是典型的环境敏感元素，同时也是潜在的稀有金属元素，为了查明钼元素在原煤和煤灰中含量特征及其在固（体）液（体）间的迁移规律，选取陕南石煤及煤灰样为研究对象，利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）分析样品中钼元素含量，通过浸泡实验模拟纯水、酸性、碱性和矿井水4种溶液中石煤及煤灰中钼元素浸出率。结果显示：石煤中钼元素含量为315.4~785.4 μg/g，煤灰中钼元素含量675.5~1 005.1 μg/g，燃烧后钼元素具有向石煤灰中富集（迁移）的趋势；不同类型溶液对石煤中钼元素均呈现不同程度的浸出率，总体特征为酸性溶液中钼元素的浸出率普遍偏低，低于其他3种类型溶液；而石煤灰中钼元素在不同溶液中浸出率不同于石煤样，总体特征为酸性溶液中钼元素的浸出率较高。结合浸出量进一步分析表明，酸性条件抑制了石煤中钼元素的迁出能力，而石煤灰样在酸性溶液中的钼浸出率与浸出量普遍高于其他类型溶液。分析认为，有氧燃烧使有机质释放钼元素、含钼矿热解、对钼的吸附能力等方面发生了变化，导致石煤灰中钼元素的迁移能力有所提升。研究认识具有环境保护和钼元素提取利用双重指导意义。
2020年02期 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 696K] [阅读次数：67 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：114 ] |[引用频次：0 ] - 杜芳鹏1;2;雒铮3;乔军伟1;2;赵晓辰1;2;谭富荣3;李聪聪3;范琪3
宁东煤田侏罗纪煤炭资源量巨大，是当前宁夏回族自治区煤炭资源开发利用的主体。为保障煤炭资源的清洁高效利用，以煤田大量勘查资料为主要依据，分析了宁东煤田侏罗纪煤的煤岩、煤质特征。结果显示：宁东煤田侏罗纪煤具有特低-低灰、特低-低硫、低磷、低砷、低氟、高发热量的特征，这些特征表明其为高清洁度动力用煤；同时还具有中高挥发分、较高氢碳原子比、焦油产率较低（普遍<7%）及富惰质组等特征表明不适于直接液化用或提取煤焦油。无黏结性、较低水分产率、较高的与二氧化碳反应性（950℃）、煤灰熔融温度，表明其适于气化，且以水煤浆气流床和干煤粉气流床为宜。综合认为研究区煤炭资源的清洁高效利用方式为动力用煤，气化用煤及以气化为基础的间接液化用煤。
2020年02期 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 4737K] [阅读次数：118 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：248 ] |[引用频次：0 ] - 杨毅1;2;吕大炜1;张建强3;吴盾4
鄂尔多斯盆地北缘延安组2号煤层稀土元素的异常原因一直存在着争议，以2号煤发育较完整的榆林大海则煤矿为例，运用电感耦合等离子质谱（ICP-MS）、扫描电子显微镜（SEM）等方法，分析煤及夹矸中稀土元素（REE）含量及其矿物学特征，并揭示稀土元素异常原因。结果显示：煤中总稀土元素（∑REE）含量为3.71~46.21 μg/g，轻稀土元素（LREE，La-Eu）比重稀土元素（HREE，Gd-Lu）更富集；稀土元素标准化配分模式图显示少数样品为Eu正异常；稀土元素含量较高的样品和拥有Eu正异常的样品主要分布在与夹矸距离较近的煤层中，表明煤中稀土元素分布受到了夹矸的影响；在夹矸中发现很多晶型较好的锆石、磷灰石、透长石及锐钛矿，这些矿物是在聚煤过程中接受火山物质的直接证据。综合认为，鄂尔多斯盆地延安组2号煤沉积期，盆地周缘存在一次火山活动，火山灰降落覆盖在泥炭沼泽之上，影响了聚煤作用，致使煤中稀土元素分布异常。研究结果解释了鄂尔多斯盆地北缘的煤中稀土元素异常原因，为研究区煤的加工利用方式提供参考。
2020年02期 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 8004K] [阅读次数：264 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：160 ] |[引用频次：0 ]
- 陈晓谢;张文涛;朱晓峻;刘辉;张敏;孙爱国;杨晓玉;
为了研究高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律,以安徽淮北五沟煤矿1031工作面为研究区域,基于Landsat-8遥感数据解译结果,总结了2013—2017年1031工作面上方地表积水范围演化规律,分析净降水量、地下水埋深、工作面推进距离等因素对积水范围演化的影响,并提出积水边界角的概念,建立了积水边界角随采动时间变化的函数关系式。研究发现:高潜水位采煤沉陷区地表积水演化分为4个阶段:未形成期、同步增长期、残余增长期、相对稳定期;在同步增长期和残余增长期,工作面推进距离、净降水量与积水面积日增长量呈正相关,地下水埋深与积水面积日增长量呈负相关;工作面推进距离是积水范围演化的关键影响因素,在工作面推进距离为476 m左右时,地表产生积水,工作面停采后5个月左右,积水面积趋于稳定;积水边界角先呈减小趋势,再趋于稳定,在同步增长期和残余增长期,积水边界角总体呈减小趋势,但受气象、地下水埋深等因素影响而波动;相对稳定期,积水边界角整体趋于90°。本研究为高潜水位采煤沉陷积水区土地利用规划、土地复垦、水陆复合生态系统建立等提供理论依据。
2020年02期 v.48;No.278 126-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 3912K] [阅读次数：118 ] |[下载次数：524 ] |[网刊下载次数：18 ] |[引用频次：19 ] - 杨柱;薛忍;王军;兰支利;
在矿山复杂水文地质条件下如何进行快速封堵及动水注浆是注浆领域的技术难题,开发新的化学注浆材料是一个有效的解决途径。通过分析聚氨酯合成反应温度、加料方式、各类助剂、添加剂对比试验,对聚氨酯注浆材料的生产配方进行优化,并确定材料最佳配方。结果表明,以磷酸作为缓凝剂,乙酸乙酯为溶剂,PM-33为催化剂,采用4%纳米二氧化硅改性制得的注浆材料性能较好、遇水膨胀率高、反应过程及产物环保无毒。该研究可为复杂水文地质条件下的注浆工程提供一种新型的单组分水下速凝膨胀聚氨酯注浆材料。
2020年02期 v.48;No.278 134-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 795K] [阅读次数：43 ] |[下载次数：809 ] |[网刊下载次数：27 ] |[引用频次：27 ] - 李斌;王大国;
为较高精度地评估岩石在不同围压条件下的三轴强度,根据岩石破坏时的主应力差与围压呈上凸的非线性特征,提出负乘方型强度准则。通过将该准则与Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则进行精度比较,结果表明,乘方型准则参数对围压变化具有较低的敏感度,且该准则可以更高精度地评估岩石三轴强度。应用公开发表文献中多种不同类型岩石的三轴试验数据,对负乘方型强度准则的适用性进行验证,结果显示,在不同围压条件下,该准则评估的岩石三轴强度与试验强度均非常一致,说明负乘方型准则对评估不同类型岩石的三轴强度具有较好的适用性;同时,通过与目前岩石力学界认为较好的指数型准则的比较,得到两种准则评估的岩石三轴强度平均相对误差MRE均在5%以内,其中负乘方型准则具有更高的精度。该准则可为深部岩石工程开挖与支护等设计提供参考。
2020年02期 v.48;No.278 152-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 703K] [阅读次数：34 ] |[下载次数：325 ] |[网刊下载次数：23 ] |[引用频次：8 ] - 肖尊群;王鑫;汤东桑;董琼英;姜亦男;杨凯;曹童童;邓震;
基于泥质粉砂岩室内双轴压缩试验,建立PFC_(2D)颗粒流数值模型,以此来探究泥质粉砂岩破坏的细观机理。考虑组成泥质粉砂岩试样的颗粒形状,根据电镜扫描图勾选出5种典型颗粒形状,与圆形颗粒一起生成给定孔隙率的稳定数值试样。颗粒间选用平行粘结接触模型,选取弹性模量、泊松比、峰值应力分别对饱和、天然状态的泥质粉砂岩试样进行不同围压下的细观参数标定,然后进行双轴压缩试验模拟,分析试样在双轴压缩试验过程中颗粒法向接触力、切向接触力、配位数、孔隙率等细观组构参数的分布特征和演化规律。试验结果表明:双轴压缩试验的细观参数标定可不考虑抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角Φ值的影响。破坏前后,试样各方向统计范围内都存在法向接触力和切向接触力。围压的存在影响试样的起始配位数、孔隙率和试样破坏后的稳定配位数和孔隙率,对配位数和孔隙率的改变速率影响很小。试样空间孔隙率的演化在一定程度上反映了试样破坏时内部结构的变迁,能更加直观地反映试样的破坏模式。
2020年02期 v.48;No.278 161-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 6226K] [阅读次数：51 ] |[下载次数：407 ] |[网刊下载次数：23 ] |[引用频次：10 ] - 郭修成;
为研究不同孔洞-裂隙(简称"孔-隙")赋存条件下的裂纹扩展规律,利用RFPA软件,对不同裂纹倾角及不同非均质系数下的岩体破坏进行数值模拟分析,获得其裂纹扩展过程、声发射规律、应力-应变曲线,同时与原试验结果进行对比验证。结果表明:完整试样裂纹沿着剪切方向产生,含孔-隙试样裂纹沿裂隙尖端及孔口侧边产生;翼裂纹贯穿试件的同时,在预制裂纹尖端或孔口侧边产生水平方向的次生裂纹,并产生分叉,非均质系数影响次生裂纹走向;压载前期试样以拉破坏为主,压载后期以拉-剪组合破坏为主,次生裂纹的产生与剪切破坏有关;声发射累计能量与声发射累计数前期缓慢增大,后期迅速增大,预制裂纹倾角越小,非均质系数越大,声发射累计能量越大;不同裂纹倾角及不同非均质系数试件的应力-应变曲线均经历3个阶段:弹性变形阶段、非线性变形阶段及残余变形阶段,孔-隙的存在降低了试样的峰值强度,影响试件的脆性度。研究结果为进一步认识孔-隙相互作用规律提供了参考。
2020年02期 v.48;No.278 179-186+194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1563K] [阅读次数：34 ] |[下载次数：269 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] - 史宏财;
为了研究高温条件下煤岩微裂缝发展及破坏规律,对煤样进行不同温度预损伤和三轴蠕变声发射实验,探讨煤岩在经历高温预损伤过后的力学行为特征。研究结果表明:随着温度升高,煤岩预损伤呈幂函数型递增;较低温(≤200℃)预损伤下,煤岩呈脆性破坏特征,加速蠕变特征不明显;较高温(>200℃)预损伤下,煤岩呈韧-脆性破坏特征,且加速蠕变特征较明显;稳态蠕变速率ε_s的对数值与预损伤D之间呈线性相关关系;温度越高,煤岩的声发射振铃计数率水平越小,呈低频低幅值变化,且蠕变3阶段越趋于"同频"发展,累计振铃计数N_m与预损伤D之间呈负指数型函数递减;分形维数值呈"减小—动态稳定—再次减小"3阶段变化,并与蠕变3阶段相对应,分形维数由稳态向减小转变的转折点可作为判断煤岩失稳破坏的依据;温度越高(预损伤值越大),分形维数d_f越大,岩样破坏越无序。研究成果对于揭示经历不同温度热解气化损伤后煤岩的长期力学行为具有重要意义。
2020年02期 v.48;No.278 187-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 2787K] [阅读次数：33 ] |[下载次数：421 ] |[网刊下载次数：25 ] |[引用频次：15 ] - 张浩;徐拴海;杨雨;韩永亮;张卫东;李永强;
固井材料导热性能是影响地热井取热效果的因素之一。为提升地热井固井材料导热系数,采用正交试验,借助层次分析-指标重复性相关(AHP-CRITIC)混合加权法和极差分析,进行固井材料导热性能研究。结果表明:添加天然鳞片石墨、铁粉和石英砂均可提高固井材料导热系数,其中石墨对导热系数的提升作用最为显著,铁粉次之,石英砂最小;石墨掺量和水固比分别是影响固井材料综合性能的主次要因素;随着石墨掺量递增,其导热系数递增、48h抗压强度和流动度均递减;得出高导热固井材料的优选配合比为:水固比值0.44,石墨、铁粉和石英砂掺量分别占水泥质量的7.5%、3%、2%,其导热系数可达1.87 W/(m-K),较常规固井材料提高约70%。研究成果可为地热能高效开发利用提供参考。
2020年02期 v.48;No.278 195-201页 [查看摘要][在线阅读][下载 913K] [阅读次数：47 ] |[下载次数：407 ] |[网刊下载次数：42 ] |[引用频次：20 ]
- 乔美英1;王波1;肖学军2;许城宽1;闫书豪1
为降低煤矿井下随钻测斜仪随钻测量钻孔姿态角参数的误差，建立基于递推最小二乘的误差补偿数学模型，采用椭球拟合法、点积不变法和旋转平面拟合法的联合校正方法对随钻测斜仪进行误差补偿校正。对研发的随钻测斜仪进行数值仿真和双轴转台实验，用联合校正方法对实验数据进行误差补偿校正，校正前俯仰角和方位角的最大绝对误差分别为4.7°和5.1°，校正后为0.8°和0.9°，校正后测量精度满足随钻测斜仪要求。实验结果表明，该方法可以对煤矿井下随钻测斜仪进行有效的误差补偿校正。
2020年02期 202-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 1235K] [阅读次数：60 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：110 ] |[引用频次：0 ] - 刘世蕾;张莹;岳建华;
为了研究瞬变电磁场分布变化规律,在理论上推导了不同阻尼状态下的瞬变电磁暂态响应方程,并采用Simulink对瞬变电磁场暂态过程进行模拟仿真,设计开发了激励电流、发射回线、地质异常体、接收回线等效电路模块和互感关系模块;系统研究了电感、分布电容和电阻对发射和接收回线等效电路的影响。结果表明:发射回线的阻尼状态决定了瞬变电磁场激励波形特点,接收回线的阻尼状态则直接影响瞬变电磁场的衰减特征和观测质量。电路仿真结果对于抑制非地质因素的影响和指导瞬变电磁观测系统设计具有重要意义。
2020年02期 v.48;No.278 209-215页 [查看摘要][在线阅读][下载 801K] [阅读次数：35 ] |[下载次数：193 ] |[网刊下载次数：46 ] |[引用频次：3 ] - 郭银景;巨媛媛;范晓静;张建华;
槽波地震勘探技术经过长期发展与完善,在探测煤层内部构造发育、煤层厚度变化、夹矸分布形态等方面均取得了较为可靠的效果。为全面系统地了解槽波地震勘探技术,促进槽波地震勘探技术的发展,回顾了槽波地震勘探技术现状。首先,简述槽波地震勘探的原理;然后,依据槽波地震勘探的流程,按照震源激发、信号采集、预处理、信号提取、数据处理与分析的步骤,对相关技术的工作原理及方法进行分类整理,并对不同震源激发形式、信号提取方式以及数据处理技术做了对比分析;最后,系统总结了槽波地震勘探技术在煤厚分析、夹矸判别、构造识别等方面的工作和应用现状。目前,煤矿井下槽波地震勘探技术存在一定的局限性,探测精度等难以满足地质探测需求,今后,开发槽波雷达提高槽波地震勘探的精度是一个很好的发展方向。
2020年02期 v.48;No.278 216-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 3327K] [阅读次数：44 ] |[下载次数：711 ] |[网刊下载次数：59 ] |[引用频次：35 ] - 窦文武1;2;卫金善1;2;焦阳1;杨高峰1;吉泽宇2
为探测掘进巷道前方地质构造，研制一套矿井分布式地震超前探测系统。系统基于地震波反射理论，通过检波器分布式接收或震源分布式激发确定地质异常体的位置。为了进一步提高煤矿采掘过程中构造的预测预报精度，采用分布式观测系统和孔中胶囊检波器进行数据采集以提高设备的灵敏度，通过负视速度原理排除侧帮和后方地质异常体的干扰，利用绕射共偏移算法优化数据反演成果。经过大量试验验证和归纳总结，该系统采用人工锤击震源可有效探测出前方70 m范围内的地质异常信息，采用人工炸药激发震源可有效探测出前方150~200 m范围内的地质异常信息。研究结果表明，矿井分布式地震超前探测系统通过从硬件到软件优化，可实现采掘过程中对地质构造的探测精度，并提高探测效率。
2020年02期 228-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 2835K] [阅读次数：95 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：233 ] |[引用频次：0 ]