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长壁孤岛工作面冲击失稳能量场演化规律 总被引：1，自引：0，他引：1
煤矿冲击地压一直是困扰中国煤矿安全的主要问题,而煤矿开采过程中跳采形成的孤岛工作面由于容易产生应力集中,来压强度提高,极容易发生冲击地压。基于唐山矿T2193下孤岛工作面的地质条件,从数值分析的角度研究了煤岩体材料的非均匀性,揭示了孤岛工作面顶板周期来压时煤岩体能量释放的动态特征,分析了工作面前方能量释放激增机制。数值模拟结果显示,长壁工作面回采过程中直接顶的不断垮落造成了老顶悬空距离的不断增大,工作面周期来压时,积聚于老顶岩层内的弹性应变能将瞬间释放,容易引发工作面及巷道的冲击失稳。孤岛工作面由于其特有的矿压显现特征,老顶周期破断时所释放的弹性应变能将更加剧烈,冲击地压势必愈加强烈。孤岛工作面顶底板和煤层的能量释放激增可以作为判断煤岩体冲击失稳的前兆信息。孤岛工作面前方发生冲击破坏的主要原因是由于工作面回采过程中围岩所积聚的大量弹性能在顶板断裂时所伴随的巨大能量释放而造成的。 相似文献
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为了完善电荷感应方法用于冲击地压的预测预报,利用自主研制的电荷监测系统开展了室内单轴压缩条件下煤样破裂电荷监测试验。重点分析了煤样的破坏类型、力学特性以及不同破坏类型下电荷时-频域信号规律,并对试验结果进行了工程验证。研究结果表明：煤样变形破坏特征可分为单剪型、共轭剪切型和破碎型;单剪型煤样电荷时域信号仅在峰后破坏初期,应力跌落至97% 左右时产生,前兆信息难以捕捉,信号具有孤立性,幅值较高,电荷频率分布离散,主频为250 Hz。此特征电荷信号预示着相应工程煤体可能发生局部化破坏,将集聚的能量瞬间释放,冲击危害程度较大;共轭剪切型煤样电荷时域信号在强化损伤后期,应力达到(85%～100%) 时开始产生,信号具有间隔突发性,主频为150 Hz。预示着煤体可能发生分区化破裂,能量间断释放,冲击危害程度次之;破碎型煤样电荷时域信号在强化损伤初期,应力达到(70%～85%) 时就开始产生,前兆信息易于捕捉,信号具有群发性,幅值较低,主频为0 Hz。预示着煤体可能发生均匀型破碎,能量缓慢释放,冲击危害程度较小。现场监测结果表明,在工作面煤体破碎区和发生煤炮时监测到的电荷信号特征,与试验室煤样发生均匀型破碎和单剪型破裂而产生的电荷信号特征具有高度相似性,验证了试验室结果的可靠性。 相似文献
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岩体破坏实际上是在能量驱动下的一种状态失稳现象,其变形破坏过程中的能量演化规律能够反映岩体变形破坏的本质特征。为探求煤样破坏过程中能量的演化规律,对其进行了常规三轴及不同卸围压速率的三轴卸围压试验。试验结果表明:不同试验路径下,煤样在峰值应力前以能量的存储及耗散为主,在峰值应力后以能量的释放及耗散为主;煤样在较高的卸围压速率下,卸荷段经历时间较短,内部裂纹扩展及环向变形不充分,耗散能和克服围压做功耗能都较小,大量的能量在破裂时释放出来,破裂更加剧烈;同时,卸围压速率越快,煤样在破裂前后损伤量增加速率越快,损伤曲线急剧增高,因此,高应力煤岩体在开挖卸荷时,在岩体开挖施工速度较快时,极易引起大量积聚能量的突然释放,造成严重的灾害。 相似文献
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Zhongsheng Li T. A. Moore S. D. Weaver R. B. Finkelman 《International Journal of Coal Geology》2001,45(4):2450
What is believed to be a very unusual mode of occurrence for lead in coal has been identified as crocoite (PbCrO4). As part of a larger study on trace elements and mineralogy in the Cretaceous Main Seam in New Zealand, crocoite was found in raw coal samples within the lower part of the coal seam. X-ray diffraction (XRD) and bulk chemical data from a SEM equipped with an energy dispersive X-ray analyser (EDXA) have confirmed the identity of this mineral. This is apparently the first time that crocoite has been reported in coal. Crocoite usually occurs only in the oxidised zone of lead mineral deposits. The occurrence of this mineral in the Main Seam coal implies that the deposit was exposed to an oxidising environment at some stage, most likely after coalification. 相似文献
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弹性地基条件下狭窄煤柱岩爆的突变理论分析 总被引：1，自引：0，他引：1
将未采煤层视为弹性地基条件下,运用maple9.5符号运算软件解得岩梁的挠曲线方程。根据能量守恒原理得到的功、能增量平衡关系式,求得岩梁–煤柱系统作准静态形变时的平衡方程--折迭突变模型平衡方程;用折迭突变总势能函数所作的稳定性判别表明,岩爆前兆阶段岩梁–煤柱系统处于不稳定平衡状态;煤柱岩爆的条件是Cook刚度准则,该准则可以动态地用煤柱形变增大时所需外界的能量输入率趋于0来表示;计算了煤柱岩爆地震能释放量,阐明煤柱岩爆机制是由于岩梁弹性能释放量超过峰后软化煤柱形变所耗的能量。通过岩梁弹性势能变化率曲线和煤柱耗能曲线,以几何形式描述了所得研究结果。计算表明,未开采煤层刚度变化对岩梁的等效刚度影响微弱。工作面开挖和采空区增大,将显著减小岩梁刚度Ke,对煤柱岩爆有重要影响。 相似文献
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本文从固体力学、构造物理化学的角度分析了煤岩所受应力的来源、性质以及应力在煤变质过程中的影响方式。作者在前人研究基础上,阐述了构造动力影响过程中煤岩能量的转换形式,分析了应力在烟煤分子团聚过程中的影响。研究认为,煤岩所受的各种应力(压应力、拉应力、剪应力)为地层压力与构造动力所造成的附加内力。这种附加内力可以分解为构造附加静水压力与偏应力两部分。构造附加静水压力主要影响煤岩的物理性质,如孔隙度、颗粒性质与瓦斯吸附特征,并对煤的化学煤化过程有缓慢促进作用。偏应力主要使煤岩发生变形和位移。煤化过程中,由构造运动所产生的动能转化为各种形式的热能、表面能、弹性变形能以及声、光、电、磁等形态能量。 相似文献
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煤中金因其可异常聚集而日益受到重视,其潜在的经济价值又为该贵金属来源提供了新的途径.详细分析了前人对煤中金研究的相关文献,就煤中金的丰度、分布、成因及其工业前景进行了较全面的阐述,并重点讨论了煤中金异常聚集的地质机制,认为存在河流或大气降尘带入泥炭沼泽、同沉积过程中有机物质吸附富集和后生成因等3种主要的富集机制,且当煤被灰化后灰分中金会进一步富集,其富集度可以高出原煤的几倍,甚至几十倍,达到工业利用价值.深入揭示金在煤炭加工利用过程中的迁移、聚集的机制,发展煤中金的提取技术是很有必要的、前瞻性的工作,也是进行煤中伴生金地质经济评价的基础. 相似文献
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开发煤田地热不仅可以改善煤田开采的温度环境,还可以通过地热能的清洁利用变“害”为“利”,尤其是在目前“双碳”目标下利用煤田采空区储能大有前景。评估获得我国主要赋煤区地热资源热储量为1.12×1019 kJ,折合标煤3 795.39亿t,可采热储量1.71×1018 kJ,折合标煤569.31亿t。其中,华北赋煤区的可采热储量约占74.7%,特别西区(晋陕蒙宁分区)拥有神东、晋北、晋东、晋中、陕北、黄陇(华亭)、宁东7大煤炭基地,资源最为丰富,占近48.7%。进一步指出“煤-热共采”是煤田区地热开发利用的主要形式,包括充填埋管取热、采空区矿井水取热和深部煤矿含水层取热等。此外,提出将采空区以及排水后腾出来的空间作为“储层”加以利用是下一步的工作方向,并对回填(相变)材料储热、废弃煤田抽水蓄能和废弃煤田压缩空气蓄能做了详细评述。最后,对煤田热害防治技术进行了简要评述。总之,煤田规模化储能与热害防治和地热利用将成为煤田地热研究和开发利用的主要方向,是实现煤矿绿色转型和国家“双碳”目标的重要抓手。 相似文献
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煤与瓦斯突出中单个煤壳解体突出的突变理论分析 总被引：2，自引：0，他引：2
在煤与瓦斯突出中,煤体自组织地形成最具抗力的球盖壳形式来抵抗被突出,煤壳一旦解体便丧失承载能力,高位势煤岩系统中与单个煤壳突出相应的各种能量得以释放。根据反映煤岩破坏特性的塑性变形局部化理论,导得突出前煤壳形变、位移时相应于偏应力的功、能增量关系,建立了煤壳失稳解体的突变模型,并对由于偏应力作用导致煤壳失稳解体机制进行了研究,给出失稳瞬间释放的偏应力应变能表达式、煤岩系统体积应变能释放量表达式和孔隙瓦斯粉碎解体后的碎煤及与煤层瓦斯渗流形成瓦斯-煤粉两相流描述。所得结果可深化对煤、地应力与瓦斯压力三因素对煤与突出演化规律综合作用的认识。 相似文献
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从“构造热事件”分析阜新盆地多能源矿产共存成藏 总被引：1，自引：0，他引：1
阜新盆地煤、煤层气、石油、致密砂岩气、地热等多种能源矿产的分布和成藏受到盆地构造热演化的控制。纵向上，煤和煤层气主要集中在盆地上部地层，石油和致密砂岩气主要集中在盆地中部地层，地热主要集中在盆地底部地层。平面上，石油位于盆地中部和中南部，致密砂岩气位于盆地中部的东梁构造带，煤炭全盆地均有分布，主要可采煤层位于盆地中部，煤层气位于盆地中部，地热位于盆地中部的东梁构造带。盆地构造热演化与能源矿产的时空配置表明，盆地的构造热演化控制了盆地能源矿产的成藏，煤是多能源矿产重要的物质来源，盆地多能源矿产成藏顺序依次为：煤→石油→致密砂岩气→煤层气→地热。综合以上特征，阜新盆地多能源矿产的联合勘探开发应以东梁构造带、清河门—艾友构造带、王营—刘家构造带为主要勘探区域进行。 相似文献
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Modes of Occurrence and Geological Origin of Beryllium in Coals from the Pu''''an Coalfield, Guizhou, Southwest China 
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下载免费PDF全文 YANG Jianye Department of Materials Xi''''an University of Science Technology Xi''''an Shaanxi 《《地质学报》英文版》2007,81(3):470-476
The concentration, modes of occurrence and geological origin of beryllium in five workable coal beds from the Pu'an Coalfield of Guizhou were studied using the inductively coupled-plasma mass spectrometry (ICP-MS), floating and sinking experiments (FSE) and sequential chemical extraction procedures (SCEP). The results show that the average concentration of beryllium in coals from the Pu'an Coalfield is 1.54μg/g, much lower than that in most Chinese and worldwide coals. Beryllium in the Pu'an coals was not significantly enriched. However, it should be noted that the No. 8 coal bed from the study area has a high concentration of beryllium, 6.89μg/g, three times higher than the background value of beryllium in coal. Beryllium in coal mainly occurs as organic association and has predominantly originated from coal-forming plants when its concentration is relatively low. The concentration of beryllium occurring as organic association is close to that distributed in inorganic matter when beryllium concentration of coal is similar to its background value, and in addition to coal-forming plants, beryllium is mainly derived from detrital materials of terrigenous origin. When beryllium is anomalously enriched in coal, it mainly occurs as organic association and is derived from volcanic tonsteins leached for a long geological time and then adsorbed by organic matter in peat mire. 相似文献
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从我国洁净煤技术展望煤田地质勘探 总被引：2，自引：0，他引：2
通过分析我国能源的消费结构,认为煤炭是今后相当长一段时间内的重要能源,但目前仍然存在着燃煤技术落后、环境污染的问题。因此,必须大力开展洁净煤技术研究。这样要求煤田地质勘探必须运用新技术进行盆地分析、煤田预测,探明适合于洁净煤技术的煤炭资源,进行煤层气的资源评价,开展煤系地层中微量元素的含量及分布规律研究,为煤炭开发、能源综合利用、环境保护提供可靠信息。 相似文献
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深层煤矿床开采地质条件及其综合探测——现状与问题 总被引：2，自引：1，他引：1
煤炭是我国的主要能源,是国民经济和社会健康发展的根本保障,但华北和东北地区多数老矿区的浅部煤炭资源已近于枯竭,需要开发深部煤炭资源。深层煤矿床处于高围压、高温度、高瓦斯含量和高孔隙压力的采矿环境,其勘探和开发不仅是工程问题,更多的是地质问题。根据我国煤炭资源勘探开发中存在的问题与现状,在深层煤矿床赋存规律、开采地质条件及综合探测研究方面,急待解决的关键科学问题是: a. 深层煤矿床的形成演化与赋存规律 ;b. 深层煤矿床赋存的初始能量场以及多场叠加效应 ;c. 深层煤矿床的流体来源、运移和赋存机理与多相介质耦合作用 ;d. 深层煤矿床关键地质体和多相介质的地球物理响应与综合勘查理论。建立深层煤矿床精细、快速综合探测理论和技术方法体系,将为深部煤炭资源的勘探与安全高效开发和一些老煤炭工业基地的可持续发展提供科学依据和理论基础。 相似文献
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煤与瓦斯突出的激发和发生条件 总被引：11，自引：1，他引：10
从影响煤与瓦斯突出的地应力、瓦斯、煤岩物理力学性质和地质构造因素出发,提出把煤与瓦斯突出的过程划分为突出源的形成发展、突出的激发和发生三个阶段。以南桐煤矿典型突出事故为例,用演绎法探讨了突出激发与发生的条件。结果表明,一切由振动产生的岩体裂隙和冲击载荷是导致煤与瓦斯突出的激发条件,并根据充瓦斯煤的损伤蠕变方程,得到了预测延期突出的时间。根据突出过程中的能量转换关系,得到了突出的起动速度和瓦斯临界压力表达式,对煤与瓦斯突出发生涉及的几个难点问题进行了讨论。揭示了煤与瓦斯突出的主要能量是瓦斯膨胀能,突出时喷出的瓦斯由多个来源的瓦斯组成,且地质构造区在采矿过程中容易形成有利于突出的源。 相似文献
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国内外煤炭能源“绿色化”综述 总被引：2，自引：0，他引：2
大力开发应用煤炭能源“绿色化”技术,尽可能地减少环境的污染,已成为人们加速开发能源利用新技术的共识。当前国内外开展煤炭能源“绿色化”的技术主要有洁净煤技术、整体燃汽联合循环发电,磁流体发电循环系统,燃料电池、以煤代油等技术。通过“绿色化”技术的开发利用,不但治理了环境,还从煤中提取了城市煤气、甲醇、二甲醚、重油、轻油、酚、硫……等产品,既充分开发利用资源,又可缓解能源的不足,增加了巨大的经济效益和社会可持续发展的效益。 相似文献
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煤炭是我国的主体能源和重要的煤化工原料,新中国成立70多年来煤炭地质勘查工作紧密结合国家战略需求,为国家探明了急需的煤炭资源,保障了国家煤炭能源供应。通过系统总结近年来我国煤炭地质工作取得的主要成果,分析了当前新条件下煤炭地质工作发展面临的重大研究问题,明确了煤炭地质勘查工作定位,提出“1个理论、10个主要技术”的重点攻关研究思路,拓展了煤炭地质勘查工作的研究范围,对保障煤炭资源在我国经济和社会发展中发挥好“稳定器”和“压舱石”作用具有重要研究意义。研究认为：(1)新条件下煤炭地质勘查工作已由以保障煤炭能源资源安全为主发展为既要保障煤炭能源资源安全供应,还要为绿色矿山建设、矿山智能化开采与生态安全服务的煤炭生态地质勘查新阶段。(2)提出了煤炭地质勘查工作今后的重点是资源勘查与利用、地质条件评价与动态地质事件预警、矿山环境治理修复与生态地质层功能作用复原、地质条件改性等方面的10大重点攻关问题。(3)针对煤、煤系及煤盆地多能源多矿产资源赋存特点,需研究建立煤与煤系共伴生矿产协同勘查模式,在关注“煤”的同时,加大对煤系、煤盆地全域性的多矿产聚集规律和各类资源研究,推动煤、煤系及煤盆地多能源... 相似文献
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锂(Li)是一种重要的金属能源,近年来全球锂的需求持续增长。我国煤伴生型锂矿床的发现证明煤矿可能成为锂资源的潜在来源。以贵州普安矿区20号煤为研究对象,采用工业分析、镜下鉴定、X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、激光剥蚀?电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)等方法,分析原煤及浮沉实验获得的密度分级试样的基本性质、矿物组成、元素组成及煤中Li的赋存特征。结果表明,原煤中Li含量达134.09 μg/g,在6个密度级样品中,Li含量随煤样密度级的增加而增加(>1.8 g/cm3密度级样品中Li含量最高为212 μg/g),重力分选可使煤中Li得到一定程度的预富集。原煤主要矿物组分包括黏土矿物、黄铁矿、方解石、石英等,基于Li与Al、Si等的相关性以及矿物微区元素含量(LA-ICP-MS)等分析,推测Li可能主要以吸附态赋存于黏土矿物中。逐级化学提取实验结果表明,煤中Li的赋存特征为水溶态(20.96%)、离子交换态(32.90%)、硅酸盐/铝硅酸盐态(22.80%)、碳酸盐/磷酸盐态(10.81%)、二硫化物态(3.92%)和残渣/有机态(2.58%),说明通过离子交换法可以从煤矸石中回收Li。该研究结果为下一步分离提取煤中Li提供了一定理论指导。 相似文献