煤与瓦斯突出机理及防治技术研究
|
摘要
黑龙江七台河矿区属有煤尘、瓦斯爆炸危险矿区。近些年随着矿井开采深度、强度的增大,矿井瓦斯涌出量,瓦斯突出危险性增加,瓦斯涌出呈不规律性。新兴矿、新建矿、新立矿、桃山矿先后发生煤与瓦斯压出或倾出现象,给煤矿安全生产带来巨大威胁。
论文在研究国内外突出机理的基础上,提出电磁波是导致煤层中被吸附的瓦斯大量脱附,从而改变了煤层中的地应力和瓦斯压力,最终诱发煤与瓦斯突出的假说,并通过量子化学计算方法和量子力学理论对该假说加以解释。
论文针对七台河煤业集团新兴矿67层41051掘进工作面的局部防突问题,提出采用深孔控制预裂爆破边掘边抽技术。结合现场实测数据,确定适合其工作面的钻孔布置及爆破参数最优方案,取得了很好的经济和社会效益。
The Heilongjiang Qitaihe mining area has the coal dust and the gas explosion dangerous. In recent years, along with the mine pit mining depth and intensity enlarge, the quantity of the gas gushes out and the risk of coal and gas outburst increase, the gas gushes out does not assume the regularity. The Xinxing mine, the Xinjian mine, the Xinli mine, the Taoshan mine has the coal and gas presses out or leans out successively, brings a huge threat to the coal mine safety production.
In the foundation of studies the domestic and foreign coal and gas outburst mechanisms, the thesis proposes a hypothesis that the electromagnetic wave causes the gas adsorbed by the coal bed desorbs massively, thus changes the in-situ stress and the gas pressure in the coal bed, and finally induces the coal and gas outburst, and explains this hypothesis through the quantum chemistry computational method and the quantum-mechanical theory.
The thesis guards against the question of coal and gas outburst local prevention technology of the Qitaihe coal industry group Xinxing mine 67 layer 41051 tunneling working surfaces, proposed to use the deep hole control pre-splitting demolition to pull out gas with excavating technology. Unifies the scene measured data, determined the drill hole arrangement and the demolition optimized parameter which suits its working surface, has obtained the very good economic and social efficiency.
论文在研究国内外突出机理的基础上,提出电磁波是导致煤层中被吸附的瓦斯大量脱附,从而改变了煤层中的地应力和瓦斯压力,最终诱发煤与瓦斯突出的假说,并通过量子化学计算方法和量子力学理论对该假说加以解释。
论文针对七台河煤业集团新兴矿67层41051掘进工作面的局部防突问题,提出采用深孔控制预裂爆破边掘边抽技术。结合现场实测数据,确定适合其工作面的钻孔布置及爆破参数最优方案,取得了很好的经济和社会效益。
The Heilongjiang Qitaihe mining area has the coal dust and the gas explosion dangerous. In recent years, along with the mine pit mining depth and intensity enlarge, the quantity of the gas gushes out and the risk of coal and gas outburst increase, the gas gushes out does not assume the regularity. The Xinxing mine, the Xinjian mine, the Xinli mine, the Taoshan mine has the coal and gas presses out or leans out successively, brings a huge threat to the coal mine safety production.
In the foundation of studies the domestic and foreign coal and gas outburst mechanisms, the thesis proposes a hypothesis that the electromagnetic wave causes the gas adsorbed by the coal bed desorbs massively, thus changes the in-situ stress and the gas pressure in the coal bed, and finally induces the coal and gas outburst, and explains this hypothesis through the quantum chemistry computational method and the quantum-mechanical theory.
The thesis guards against the question of coal and gas outburst local prevention technology of the Qitaihe coal industry group Xinxing mine 67 layer 41051 tunneling working surfaces, proposed to use the deep hole control pre-splitting demolition to pull out gas with excavating technology. Unifies the scene measured data, determined the drill hole arrangement and the demolition optimized parameter which suits its working surface, has obtained the very good economic and social efficiency.
引文
[1]А .Т .艾鲁尼 ,等 .各国煤和瓦斯突出概况 [J].柴兆喜 ,译 .世界煤炭技术 , 1984(4).
[2]张子敏 ,张玉贵 .瓦斯地质规律与瓦斯预测 [M].北京 :煤炭工业出版社 , 2005:90-91.
[3]王省身 .矿井灾害防治理论与技术 [M].徐州 :中国矿业大学出版社 , 1997:32-33.
[4]俞启香 .矿井瓦斯防治 [M].徐州 :中国矿业大学出版社 ,1993:80-83.
[5]林梦海 .量子化学计算方法与应用 [M].北京 .科学技术出版社 .2004.5.
[6]Reed, A. E., Larry A. Curtiss and Frank Weinhold, Chem.Rev.,1988,88,899.
[7]F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, JOHN WILEY & SONS, 1999,161.
[8]Alml?f, J. and Taylor, P.R. Adv. Quantum Chem.,1991,22,301.
[9]Jensen, F. Introduction to Computational Chemistry, JOHN WILEY & SONS, 1999,229.
[10]Reed, A. E. & Weinhold, F. J.Chem.Phys.,1983,78(6),4061.
[11]Reed, A. E., Weinstock, R. B., Weinhold, F. J.Chem.Phys. 1985, 83(2), 735.
[12]Carpenter, J.E., Weinhold, F. J.Mol.Struct.(Theochem), 1988, 169, 41.
[13]Bader, R. F. W.. Atoms in Molecules A Quantum Theory. Oxford University Press,Oxford, 1990.
[14]Bader, R.F.W.. Chem. Rev. 1991. 91. 893-928
[15]Pople, J. A.; Head-Gordon, M.; Raghavachari,K.; J. Chem. Phys. 1987, 87, 5968.
[16]Cutiss,L.A.; Raghavachari, K.; Redfern, P. C.; Rassolov, V.; Pople, J. A.J. Chem. Phys. 1998, 109, 7764.
[17]王宝俊 ,张玉贵 ,秦育红 ,谢克昌 . 量子化学计算方法在煤反应性研究中的应用[J].煤炭转化.2003.1(26):1-7.
[18]徐光宪 , 黎乐民 , 王德民 , 量子化学基本原理和从头计算法 , 北京 , 科学出版社, 1985.
[19]刘靖疆,基础量子化学与应用,北京 , 高等教育出版社 [M], 2004.
[20]P. O. Lowdin, Adv. Chem. Phys.,1959, 2, 207.
[21]J. A. Pople, R. Seeger and R. Krishnan, Int. J. Quant. Chem. Symp., 1977,11, 149.
[22]J. B. Foresman, M. Head-Gordon, J. A. Pople and M. J. Frisch, J. Phys. Chem. 1992, 96, 135.
[23]R. Krishnan, H. B. Schlegel and J. A. Pople, J. Chem. Phys., 1980, 72,4654.8. B.R. Brooks, W.D. Laidig, P. Saxe, J. D. Goddard, Y. Yamaguchi, H.F.Schaefer, J. Chem. Phys., 1980, 72, 4652.
[24]E. A. Salter, G. W. Trucks and R. J. Bartlett, J. Chem. Phys., 1989, 90,1752.
[25]K. Raghavachari and J. A. Pople, Int. J. Quant. Chem., 1981, 20, 167.
[26]J. A. Pople, M. Head-Gordon, K. Raghavachari, J. Chem. Phys. 1987, 87,5968.
[27]P. Hohenberg, W. Kohn, Inhomogeneous Electron Gas, Phys. Rev. 1964,136, B864.
[28]W. Kohn, L. J. Sham, Phys. Rev., 1965, 140, A1133.
[29]J.C. Slater, Quantum Theory of Molecular and Solids. Vol. 4: TheSelf-Consistent Field for Molecular and Solids McGraw-Hill: New York,1974.
[30]D. R. Salahub and M. C. Zerner, eds., The Challenge of d and f Electrons ACS: Washington, D.C. 1989.
[31]R. G. Parr and W. Yang, Density-functional theory of atoms and molecules Oxford Univ. Press: Oxford, 1989.
[32]J. A. Pople, P. M. W. Gill and B. G. Johnson, Chem. Phys. Lett., 1992, 199,557.
[33]B. G. Johnson and M. J. Frisch, J. Chem. Phys., 1994, 100, 7429.
[34]J. K. Labanowski, J. W. Andzelm, eds., Density Functional Methods in Chemistry, Springer-Verlag: New York, 1991
[35]王正行 .量子力学原理 [M].北京 .北京大学出版社 .2003.
[36]冯明 .宫辉力 .陈力 .煤层 瓦斯 形 成 的构 造 地 质条 件 及 瓦斯 灾害 预防 [J].自 然灾害学报. .2006.15(2):115-120.
[37]陈昌国 .鲜学福 .煤结构的研究及其发展 [J].煤炭转化 .1998.21(2):7-12.
[38]Given PH Fuel,1960.39:147.
[39]Wiser W H NATO ASIC.1983.124:325.
[40]John H Shinn Fuel. 1984,63:1187.
[41]虞继舜 .煤化学 [M].北京 .冶金工业出版社 .2003.166.
[42]龚 强 .胡 祥 云 等 .岩 石 破 裂 电 磁 辐 射 频 率 与 弹 性 参 数 的 关 系 [J].地 球 物 理 学报.2006.49(5):1523-1528.
[43]王继军 .赵国泽 .中国地震电磁现象的岩石实验研究 [J].大地测量与地球动力学.2005.25(2):22-27.
[44]王 恩 元 .何 学 秋 等 .电 磁 辐 射 法 预 测 煤 与 瓦 斯 突 出 原 理 [J].中 国 矿 业 大 学 学报.2000.29(3):225-229.
[45] 董 玉 芬 . 王 来 贵 等 . 岩 石 变 形 过 程 中 红 外 辐 射 的 实 验 研 究 [J]. 岩 土 力学.2001.22(2):134-137.
[46]钱 书 清 .郝 锦 绮 等 .岩 石 受 压 破 裂 的 ULF 和 LF 电 磁 前 兆 信 号 [J].中 国 地震.2003.19(23):109-115.
[47]朱元清 .罗祥麟 .郭自强等 .岩石 破 裂 时电 磁 辐 射的机 理 研究 [J].地球物 理学报,1991,34(5):595~601.
[48]曹惠馨 .钱书清 .吕智 .岩石破裂过程中超长波段的电、磁信号和声发射的实验研究[J].地震学报,1994,16(2):235~241.
[49]钱书清 .任克新 .吕智 .伴随岩石破裂的 VLF,MF,HF 和 VHF 电磁辐射特性的实验研究[J].地震学报,1996,18(3):173~177.
[50] 郭 自 强 . 刘 斌 . 岩 石 破 裂 电 磁 辐 射 的 频 率 特 性 [J]. 地 球 物 理 学报,1995,38(2):221~225.
[2]张子敏 ,张玉贵 .瓦斯地质规律与瓦斯预测 [M].北京 :煤炭工业出版社 , 2005:90-91.
[3]王省身 .矿井灾害防治理论与技术 [M].徐州 :中国矿业大学出版社 , 1997:32-33.
[4]俞启香 .矿井瓦斯防治 [M].徐州 :中国矿业大学出版社 ,1993:80-83.
[5]林梦海 .量子化学计算方法与应用 [M].北京 .科学技术出版社 .2004.5.
[6]Reed, A. E., Larry A. Curtiss and Frank Weinhold, Chem.Rev.,1988,88,899.
[7]F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, JOHN WILEY & SONS, 1999,161.
[8]Alml?f, J. and Taylor, P.R. Adv. Quantum Chem.,1991,22,301.
[9]Jensen, F. Introduction to Computational Chemistry, JOHN WILEY & SONS, 1999,229.
[10]Reed, A. E. & Weinhold, F. J.Chem.Phys.,1983,78(6),4061.
[11]Reed, A. E., Weinstock, R. B., Weinhold, F. J.Chem.Phys. 1985, 83(2), 735.
[12]Carpenter, J.E., Weinhold, F. J.Mol.Struct.(Theochem), 1988, 169, 41.
[13]Bader, R. F. W.. Atoms in Molecules A Quantum Theory. Oxford University Press,Oxford, 1990.
[14]Bader, R.F.W.. Chem. Rev. 1991. 91. 893-928
[15]Pople, J. A.; Head-Gordon, M.; Raghavachari,K.; J. Chem. Phys. 1987, 87, 5968.
[16]Cutiss,L.A.; Raghavachari, K.; Redfern, P. C.; Rassolov, V.; Pople, J. A.J. Chem. Phys. 1998, 109, 7764.
[17]王宝俊 ,张玉贵 ,秦育红 ,谢克昌 . 量子化学计算方法在煤反应性研究中的应用[J].煤炭转化.2003.1(26):1-7.
[18]徐光宪 , 黎乐民 , 王德民 , 量子化学基本原理和从头计算法 , 北京 , 科学出版社, 1985.
[19]刘靖疆,基础量子化学与应用,北京 , 高等教育出版社 [M], 2004.
[20]P. O. Lowdin, Adv. Chem. Phys.,1959, 2, 207.
[21]J. A. Pople, R. Seeger and R. Krishnan, Int. J. Quant. Chem. Symp., 1977,11, 149.
[22]J. B. Foresman, M. Head-Gordon, J. A. Pople and M. J. Frisch, J. Phys. Chem. 1992, 96, 135.
[23]R. Krishnan, H. B. Schlegel and J. A. Pople, J. Chem. Phys., 1980, 72,4654.8. B.R. Brooks, W.D. Laidig, P. Saxe, J. D. Goddard, Y. Yamaguchi, H.F.Schaefer, J. Chem. Phys., 1980, 72, 4652.
[24]E. A. Salter, G. W. Trucks and R. J. Bartlett, J. Chem. Phys., 1989, 90,1752.
[25]K. Raghavachari and J. A. Pople, Int. J. Quant. Chem., 1981, 20, 167.
[26]J. A. Pople, M. Head-Gordon, K. Raghavachari, J. Chem. Phys. 1987, 87,5968.
[27]P. Hohenberg, W. Kohn, Inhomogeneous Electron Gas, Phys. Rev. 1964,136, B864.
[28]W. Kohn, L. J. Sham, Phys. Rev., 1965, 140, A1133.
[29]J.C. Slater, Quantum Theory of Molecular and Solids. Vol. 4: TheSelf-Consistent Field for Molecular and Solids McGraw-Hill: New York,1974.
[30]D. R. Salahub and M. C. Zerner, eds., The Challenge of d and f Electrons ACS: Washington, D.C. 1989.
[31]R. G. Parr and W. Yang, Density-functional theory of atoms and molecules Oxford Univ. Press: Oxford, 1989.
[32]J. A. Pople, P. M. W. Gill and B. G. Johnson, Chem. Phys. Lett., 1992, 199,557.
[33]B. G. Johnson and M. J. Frisch, J. Chem. Phys., 1994, 100, 7429.
[34]J. K. Labanowski, J. W. Andzelm, eds., Density Functional Methods in Chemistry, Springer-Verlag: New York, 1991
[35]王正行 .量子力学原理 [M].北京 .北京大学出版社 .2003.
[36]冯明 .宫辉力 .陈力 .煤层 瓦斯 形 成 的构 造 地 质条 件 及 瓦斯 灾害 预防 [J].自 然灾害学报. .2006.15(2):115-120.
[37]陈昌国 .鲜学福 .煤结构的研究及其发展 [J].煤炭转化 .1998.21(2):7-12.
[38]Given PH Fuel,1960.39:147.
[39]Wiser W H NATO ASIC.1983.124:325.
[40]John H Shinn Fuel. 1984,63:1187.
[41]虞继舜 .煤化学 [M].北京 .冶金工业出版社 .2003.166.
[42]龚 强 .胡 祥 云 等 .岩 石 破 裂 电 磁 辐 射 频 率 与 弹 性 参 数 的 关 系 [J].地 球 物 理 学报.2006.49(5):1523-1528.
[43]王继军 .赵国泽 .中国地震电磁现象的岩石实验研究 [J].大地测量与地球动力学.2005.25(2):22-27.
[44]王 恩 元 .何 学 秋 等 .电 磁 辐 射 法 预 测 煤 与 瓦 斯 突 出 原 理 [J].中 国 矿 业 大 学 学报.2000.29(3):225-229.
[45] 董 玉 芬 . 王 来 贵 等 . 岩 石 变 形 过 程 中 红 外 辐 射 的 实 验 研 究 [J]. 岩 土 力学.2001.22(2):134-137.
[46]钱 书 清 .郝 锦 绮 等 .岩 石 受 压 破 裂 的 ULF 和 LF 电 磁 前 兆 信 号 [J].中 国 地震.2003.19(23):109-115.
[47]朱元清 .罗祥麟 .郭自强等 .岩石 破 裂 时电 磁 辐 射的机 理 研究 [J].地球物 理学报,1991,34(5):595~601.
[48]曹惠馨 .钱书清 .吕智 .岩石破裂过程中超长波段的电、磁信号和声发射的实验研究[J].地震学报,1994,16(2):235~241.
[49]钱书清 .任克新 .吕智 .伴随岩石破裂的 VLF,MF,HF 和 VHF 电磁辐射特性的实验研究[J].地震学报,1996,18(3):173~177.
[50] 郭 自 强 . 刘 斌 . 岩 石 破 裂 电 磁 辐 射 的 频 率 特 性 [J]. 地 球 物 理 学报,1995,38(2):221~225.