高硫炼焦煤有机含硫结构分析及含硫组分介电性能表征,对提高煤炭微波脱硫效率具有重要意义.采集山西高硫炼焦煤,开展形态硫分析、XPS 测试、微波辐照实验及模型化合物介电测试.煤样中硫组分以有机硫为主,主要赋存形态为硫醇硫醚类、噻吩类以及(亚)砜类.微波辐照脱硫后,煤样中有机硫组分被部分脱除,在有机硫中,硫醇硫醚类硫的脱除比率最大,亚砜类硫次之,结构稳定的噻吩类硫脱除率最低.各含硫模型化合物介电分析测试结果证实噻吩类介电损耗正切值明显低于硫醇类和砜类,脱硫效果较差.
通过分析覆岩离层注浆机理,建立了覆岩离层注浆关键层阶段破断基本模型,揭示了覆岩离层空间动态运移特征,从充填材料、浆液浓度、离层空间、主关键层等 4 方面论述了覆岩离层注浆可行性,提出了特殊地层条件覆岩离层注浆时机为滞后工作面距离时段,简称"滞后距".研究表明,注浆技术关键因素为注浆层位确定、注浆压力的计算、注浆时机的掌握,覆岩主关键层厚而坚硬,且与下位岩层互层是离层形成的关键,也是注浆最有利因素.通过石拉乌素煤矿的工程应用分析,验证了判断注浆时机"滞后距"为依据的可靠性.
针对银星一井 05 工作面顺槽掘进巷道局部区域破碎顶板易冒落、难支护的特点,分析了兼顾岩石自身承载力、梁形拱形承载效应的梁-拱锚固支护技术,即采用低预应力等长锚杆与高预应力变长锚杆组合的梁-拱形支护方案.运用FLAC3D 研究了锚杆长度、锚杆间距、锚杆预应力对梁-拱支护结构的影响.结果表明:锚杆长度、布置间距是影响梁-拱承载效果的重要参数,当锚杆长度增加时,表现出明显的上位组合拱与下位组合梁的形式.锚杆间距增大时,梁-拱结构作用范围逐渐扩大,但应力区数值进一步降低.当长锚杆的预应力数值由小逐渐增大时,梁-拱锚固的结构效果逐渐明显.基于上述研究结果设计加固支护方案,现场监测表明:围岩两帮的位移量为 31～57 mm,底鼓量为 38～68 mm,顶板下沉量为 15～25 mm,验证了梁-拱锚固支护方案可靠性.
基于斜沟矿 23105 综放工作面实际开采条件,对非充分采动沿空巷道上覆关键层"伪砌体梁"结构中A、B、C岩块失稳过程进行分析可知,非充分采动沿空巷道围岩受 A 块回转失稳和 B 块滑落失稳的双重矿压冲击,矿压显现强烈.通过矿压监测、破碎圈和塑形圈理论分析方法,确定了该类条件下巷道围岩变形呈现出非对称性破坏特性,提出了巷道围岩非对称支护的综合控制对策.现场实践应用表明,巷道补强支护后,顶板和两帮下沉量减少了 50%左右,非充分采动沿空巷道围岩的变形得到了有效控制.
煤层开采与断层滑移将会导致覆岩下沉变形,为探究断层影响下不同表层厚度采场的覆岩变形特征,采用理论分析与数值模拟方法分析了全基岩、薄松散层、厚松散层条件下的地表沉陷规律,建立了厚松散层条件下的基岩稳定性判据,揭示不同表层厚度下的断层带覆岩变形运移规律.结果表明:地表下沉曲线的发育范围与光滑程度会随表层厚度的增加而提升.全基岩条件下地表产生台阶式下沉结构,薄松散层条件下地表产生间断性地表裂缝,厚松散层条件下地表产生明显的非对称式的连续性下沉变形.
