大同矿区晋华宫井田聚煤作用及控煤因素.pdf

科技情报开发与经济S C I - T E C HI N F O R M A T I O ND E V E L O P M E N T 负荷越大转速越高, 窜火现象越严 重, 伴有严重的排气管放炮, 柴油机温度过高, 动力不足。 主要原因 燃油没有来得及完全燃烧, 甚至还没有达到燃烧高峰, 发 动机就进入了下一冲程, 将还在燃烧的混合气排出去。具体故障的原因 和排除方法如下 1 喷油提前角太小。处理办法是调整提前角, 更换磨损件。 2 配气相位失准以及正时齿轮安装错误。处理办法是及时纠正。 3 部分喷油嘴堵塞、 出油阀耦件严重磨损。处理办法是更换磨损件。 4 排气门关闭不严、 气门弹簧弹力过弱或弹簧折断以及气门间隙 过小等。处理办法是研磨或更换气门, 并调整气门间隙。 5 喷油嘴针阀密封不良, 并有严重的滴油现象。处理办法是更换针 阀。 6 部分气门推杆弯曲, 卡滞。处理办法更换磨损件。 综上所述, 排烟异常是柴油机内部故障的外在表现, 排气正常与否 是判断柴油机工作状况好坏的重要手段, 若能及时处理, 对提高柴油机 的效率和使用寿命有积极意义, 更可避免不必要的经济损失。 实习编辑 李敏 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ 第一作者简介 胡天彪, 男,1 9 7 1年9月生,1 9 9 5毕业于太原重机学 院, 工程师, 中铁三局集团第六工程有限公司济晋项目经理部, 山西省晋 中市榆次区桥东街5号,0 3 0 6 0 0 . T h e R e a s o n s o f a n d C l e a r i n g Me t h o d s f o r D i e s e l G e n e r a t o r’s A b n o r ma l E x h a u s t i o n H UT i a n - b i a o A B S T R A C TF r o mt h ea n g l e s o f t h eu s a g ea n de n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n,t h i s p a p e r a n a l y z e s o nt h er e a s o n s o f d i e s e l g e n e r a t o r’s a b n o r m a l e x h a u s t i o n,a n d p u t s f o r w a r d s o m e m e t h o d s f o r c l e a r i n g t h e a b n o r m a l e x h a u s t i o n . K E YWO R D Sd i e s e l g e n e r a t o r;c o m b u s t i o n s y s t e m;a b n o r m a l e x h a u s t i o n 晋华宫矿位于山西省大同市区西北部2 0 k m处, 属于大同煤田的东 部, 该区主要煤层为侏罗系云冈组煤层, 通过前期的钻探资料可知, 共有 1 5层煤层,其中2 层、 3 层、 7 层、 9 层和1 2层在井田内全部或局部范 围可采, 其余煤层局部可采或不可采。井田内可采煤层储量丰富, 但煤层 宏观结构复杂, 厚度变化大, 最大厚度可达6 . 2 m, 并有分叉、 合并现象, 给煤层对比带来困难。此外, 通过井田内的钻探资料可知, 在晋华宫井 田, 侏罗系云冈组最下部的砂岩直接与奥陶系的灰岩接触, 它们之间为 冲刷接触, 冲刷面特征明显。但与晋华宫井田相邻的忻州窑井田和云冈 井田, 在云冈组地层下发育有石炭二迭系地层, 在石炭系山西组地层中 含有煤层, 含煤地层厚度可达5 0 m, 但是煤厚变化较大。 1云冈组的沉积特征 晋华宫井田范围内的侏罗系云冈组地层厚约1 4 0 m ～ 2 1 0 m,最上部 的2 煤层与地表之间的最短距离大约为6 0 m,侏罗系地层与其上部的 第四系地层为平行不整合接触。 侏罗系地层最下部为一厚度2 . 0 m ～ 4 . 0 m 的砂砾岩, 在井田范围内全区分布。它与下层奥陶灰岩为平行不整合接 触, 接触面特征明显, 有明显的冲刷痕迹。根据云冈组地层中各主采煤层 的沉积环境特征和地层中的砂体特征, 把云冈组自下而上进行分段。 1 . 1第一层段 奥陶灰岩向上至1 2 煤层。 这一层段的砂岩主要由灰色的中细砂岩、 深灰色的粉细砂岩及其混合层组成,最底部为一层灰白色的粗砂岩, 含 有较大的砾石颗粒。最底部的砂砾层可以作为该地区的标志层, 以此层 作为奥陶系与侏罗系的分界面。这一层段砂体岩性的主要成分是石英, 约占8 0 ～ 9 0 , 长石约占1 5 ～ 2 0 , 含少量的菱铁矿、 黄铁矿及其小的 结核体, 岩屑约有5 , 主要为硅质。这一层段的砂体普遍发育有水平层 理、 层张层理和透镜状层理, 并含丰富的底栖生物通道, 伴有生物扰动构 造。 在局部地段中零星发育有1 5 煤层、 1 4 煤层, 呈透镜状分布。 总体上, 砂体在平面上呈席状, 分选性较好。 1 . 2第二层段 1 2 煤层 与 9 煤层之间的层段。这一层段中发育有 1 0 煤层和 1 1 煤层,1 0 煤层在全井田范围内广泛分布, 厚度为0 . 6 m ～ 1 . 2 m, 变化较小, 大范围不可采,1 0 煤层与 9 煤层 的层间距为 5 m ～ 9 m,1 0 煤层的灰分 较高, 比重较大, 属于暗淡型。1 1 煤层在井田内局部分布, 在中部分为 1 1 - 1 和1 1 - 2, 厚度为0 . 5 m ～ 1 . 8 m, 1 1 煤层与1 0煤层的层间距为5 m ～ 7 m,1 1 煤层总体上说灰分中等, 局部地段偏高。1 2煤层在井田内广泛 分布, 厚度为4 . 5 m ～ 5 . 8 m, 呈连续分布, 在井田中部分层, 分叉合并线与 1 1 层的分叉合并线走向基本一致。1 2煤层煤质较好, 灰分较低, 硫分偏 低, 发热量较高, 可达2 6 . 8 1 0 6J / k g , 为晋华宫井田的主采煤层。1 2 煤层 文章编号1 0 0 5 - 6 0 3 32 0 0 61 6 - 0 2 8 9 - 0 2收稿日期2 0 0 6 - 0 3 - 0 6 大同矿区晋华宫井田聚煤作用及控煤因素 张戬, 王子帮 大同煤矿集团运销公司, 山西大同,0 3 7 0 0 3 摘要 以晋华宫矿井田为例, 对云冈组各煤层的沉积特征、 聚煤规律、 煤层的控煤因 素进行了探讨。 关键词 聚煤规律; 控煤因素; 晋华宫井田 中图分类号T D 1 6 4;T D 8 2文献标识码A 2 8 9 与1 1 煤层的层间距较小, 为8 m ～ 1 2 m, 煤厚变化较小。煤层与上部的砂 岩接触明显, 有明显的冲刷痕迹。 这层段煤层之间的砂岩的岩性主要由深灰色、 灰白色的中细砂岩 组成, 局部地段含薄层的粉砂岩, 靠近煤层的局部地段含有少量泥岩, 靠 近煤层的砂岩底部常常发育有黄铁矿结核, 在开采中给钻探放顶带来一 定困难。砂体呈厚层状, 水平层理、 板状层理和中型交错层理发育, 砂体 在剖面上呈透镜状, 砂岩以石英为主, 长石次子, 分选较好。 1 . 3第三层段 这一层段是指9 煤层至7煤层这一层段。 9 煤层在井田内大范围分 布, 厚度为0 . 5 m ～ 1 . 7 m, 在东北部分局部不可采, 可采区的厚度变化较为 均匀。在开采过程中发现,9 煤层中靠近煤层底部3 0 c m处普遍发育有一 层黄铁矿隐晶与煤尘相混而形成的深黑色结核体, 厚度为0 . 2 m ～ 0 . 3 m, 分 布较为连续, 硬度较大, 不宜破碎, 给开采带来一定困难。在煤质方面,9 煤层的灰分、 硫分较高, 从宏观来看属于暗淡型, 无任何光泽。9 煤层与7 煤层之间的砂体为灰色中细砂岩、 粉砂岩, 层状层理、 水平层理发育, 砂岩 以石英为主, 长石次之, 含有少量的黄铁矿。8 煤层一煤线, 局部分布。 1 . 4第四层段 这一层段是指7 煤层至3煤层。7煤层在晋华宫井田内全部分布, 在井田北部分层,南部合并区为井田的主采区,7 煤层的顶板普遍发育 有一层0 . 5 m ～ 1 . 0 m的炭泥岩, 为连续分布, 开采中易跨落。7 煤层下部 0 . 4 m ～ 0 . 9 m处发育8 煤层, 厚度为 0 . 2 m ～ 0 . 6 m, 分布较为连续, 在全区 范围内可以作为7 煤层的对比层。7煤层与9煤层相比, 灰分、 硫分都 偏低, 属于光亮型。它们之间的砂岩以中细砂岩为主, 砂岩成分以石英为 主。总体上来说, 砂体在平面上呈席状, 在剖面上呈透镜体。 1 . 5第五层段 这一层段是指2 煤层与3煤层之间的层段。3煤层为晋华宫井田 内的另一主采层, 煤层分布稳定, 煤质较好。2 煤层与3煤层之间的层间 距为6 . 0 m ～ 8 . 5 m。3 煤层在井田范围内厚度为1 . 8 m ～ 2 . 7 m, 厚度变化较 小, 并且灰分、 硫分对于其他煤层来说都偏低, 煤层中不含矸石。2 煤层 与3 煤层之间的砂体以中粗砂岩为主, 层状层理发育。 1 . 6第六层段 这一层段是从2 煤层向上至第四系地层。在侏罗系顶部为一层0 . 8 m ～ 1 . 9 m的浅白色的砂砾岩, 粒度较大, 分选次之。这一岩层在井田内广 泛分布, 与其上的第四系底层平行不整合接触。2 煤层在井田内全区分 布, 厚度为2 . 1 m ～ 5 . 5 m, 煤质较好, 硫分、 灰分较低。 这一层段以中粗砂岩 为主, 块状构造。 2云冈组的聚煤规律 奥陶纪末期, 由于地壳上升, 海水向东退去, 盆地内海水逐渐变浅, 沉积了奥陶纪灰岩。随即河流作用开始影响本区, 在石炭纪初期形成并 发育了水下三角洲平原, 在其边缘处, 随填积作用和潮汐作用的加强, 少 数地区出现了边缘潮汐三角洲平原, 以河流作用为主兼受潮汐作用的影 响, 发育了以河口坝、 远砂坝、 潮汐砂脊及潮下浅滩为主的水下三角洲平 原的沉积环境, 沉积了石炭二迭系的含煤地层。后来由于地壳的不断上 升, 该地区的地层逐渐暴露在空气中, 由于风蚀作用和其他外界作用的 影响, 该地区石炭二迭系的含煤地层被剥蚀, 直到露出奥陶系灰岩。 到了侏罗系, 随着地壳的下降和气候的逐渐变暖, 大型河流作用开 始影响本区, 形成了水下三角洲沉积环境, 由于填积的进一步加强以及 三角形垛体的迁移, 发育了以潮汐作用为主的边缘三角洲环境。潮汐作 用除填积外, 还对原来的水下三角洲平原进行改造, 对它进行填平补齐, 使地形趋于平缓, 为形成大面积的泥炭沼泽做好了准备。由于潮汐作用 的填积和改造, 因而发育了大量的泥炭及泥炭沼泽, 相继形成了厚度大、 含硫较低、 灰分较低的1 2 煤层。在泥炭形成过程中, 由于地壳的不均匀 变化, 引起了河流改道, 使得泥炭沉积发生了局部变化, 出现了煤层分层 现象。在1 2 煤层形成之后, 由于地壳的变化和三角洲河道的摆动, 随即 沉积了较厚的分流河道砂岩, 之后又发育了分流河道, 形成了大规模的 上、 下三角洲平原的成煤环境, 沉积了1 1 煤层, 在本地区当时的成煤条 件与1 2 煤层的成煤条件相比, 泥炭厚度较小, 地形变化较大, 因此形成 的煤层厚度较薄, 厚度变化较大, 并且出现了分叉。 在1 1 煤层形成之后, 地壳又发生沉降, 大型河流又开始影响本区, 随即沉积了分流河道和决 口扇的砂体, 之后又发育大型河流, 该地区处于下三角洲平原的成煤环 境, 沉积了厚度较小、 但变化较小的9 煤层和1 0煤层, 形成的煤层硫分 较高, 灰分中等。在9 煤层形成过程中, 由于各种其他因素, 在煤中发育 有一层黄铁矿隐晶与煤尘相混合而成的结核层。地壳再次发生下降, 该 地区又沉积了大量的分流河道砂体, 当大的河流再次影响本区, 便处于 一种上角洲平原的成煤环境。 沉积了厚度变化较小、 分布广泛的7 煤层。 在7 煤层形成之后, 随着地壳的下降, 沉积了大量的河流砂体, 之后本地 区又处于上、 下三角洲平原的成煤环境, 沉积了中等厚度的3 煤层, 3 煤 层在总体来说, 厚度变化不大, 这说明当时的三角洲较大, 该地区又处于 三角洲地势较平坦的地带。河流又开始作用本区, 在此3 煤层之上沉积 了河流的砂体, 随即本区又处于上角洲平原的成煤环境, 沉积了2 煤层, 2 煤层的厚度较大, 但煤厚变化也大, 在井田北部, 煤厚为 4 . 6 m ～ 6 . 5 m, 在井田南部, 煤层厚度为3 . 5 m ～ 4 . 2 m, 煤的灰分、 硫分较低, 说明当时的 成煤条件是北部低势较低。之后按正常沉积了第四系地层。 总之, 侏罗系云冈组聚煤作用最有利的场所为边缘三角洲沼泽平原 环境以及分流河道的成煤环境。 3煤层的控煤因数 3 . 1沉积环境因素 沉积环境因素主要是指煤层在埋藏之前, 泥炭形成过程中对聚煤作 用的控制因素。本矿区内各煤层组在形成过程中, 对其起主要控制作用 的环境是分流河道、 溢岸洪泛及决口扇环境。 3 . 1 . 1分流河道的控煤作用 在河流三角洲平原上, 河水由于决口而改道的现象是相当多的, 改道 的河流水系经过泥炭沼泽地带, 常常冲刷泥炭的表层, 造成煤层的局部变 薄, 冲刷严重时, 造成无煤带。 河流改道都是在地形低洼的地带, 在厚层泥 炭堆积处, 由于数次的堆积压实, 常常形成新河道所需的低洼处, 地表水 系短暂流经泥炭沼泽地带, 从而使泥炭堆积作用中断, 而后由于气候变干 燥或地壳的局部上升等因素, 使水系消失, 泥炭堆积过程又重新恢复, 其 结果造成煤中出现不同规模的夹石透镜体, 从而造成煤层结构的复杂性。 3 . 1 . 2溢岸洪泛沉积作用 溢岸洪泛沉积作用是指河流在并无缺口的情况下, 有些带碎屑物的 洪水以片流形式溢出河岸而产生的堆积。在通常情况下, 粗砂等较粗、 比 重较大物质堆积在堤岸上, 而颗粒较小的物质则被搬运到远离堤岸处。 3 . 1 . 3决口扇沉积作用 决口扇沉积作用是指当洪水越过河坝,在坝上侵蚀出一个缺口, 并 使部分洪水从决口处溢出, 其结果形成扇状堆积物。沉积物的数量比较 大, 既有底负载的也有悬浮负载的, 可由决口一直堆积到离河道较远处。 它与溢岸洪泛沉积作用不同, 其平面呈扇状, 沉积颗粒较粗, 厚度也比较 大, 他所带的悬浮颗粒显著提高了煤层中的灰分。 3 . 2各三角洲平原区的影响 总体来说, 整个矿区内几层主要煤层都是下三角洲平原区、 上三角 洲平原区和上、 下三角洲平原区过渡区造成的。 在下三角洲平原区, 由于分流间湾宽而深, 泥炭沼泽可以发育的唯 一地点是沿分流河道的狭窄发育不好的堤岸处, 发育在这种环境中的煤 层沿沉积倾向区有较好的连续性, 形成的煤层通常较薄, 硫分含量较高。 本井田范围内的9 煤层、 1 0 煤层便是在这种环境下形成的。 在上三角洲平原区, 泥炭沼泽堆积区不太广泛, 但环境是比较稳定 的, 沼泽条件可以较持续存在, 且淡水条件占优势, 因此很容易形成较厚 的煤层, 在短距离内厚度可有很大变化, 煤层在河道的低洼处最厚, 顺河 道方向煤层连续性较好, 但在靠近河道堤岸处, 也因决口扇而造成众多 的无煤带和分岔尖灭带, 形成的煤层通常是低硫的。在本井田内,1 2 煤 层、7 煤层、 2 煤层在本井田内煤层厚度变化较大,并按一定方向变化, 完全符合上三角洲平原区的成煤条件。 在上、 下三角洲平原过渡带, 许多大的分流间湾因水浅而易沉积充 填, 这就为聚煤提供了宽敞的台地, 所造成的煤体在侧 下转第2 9 3页 张戬, 王子帮大同矿区晋华宫井田聚煤作用及控煤因素本刊E - m a i l b j b m a i l . s x i n f o . n e t经验交流 2 9 0 项目 上墙土压力/ k N 下墙土压力/ k N 抗滑移系数 抗倾覆系数 基底剪应力/ k P a 偏心距/ m 基底压应力/ k P a 基底拉应力/ k P a 水平剪应力/ k P a 斜剪应力/ k P a 截面积/ m 2 常规设计结果 1 2 1 . 5 6 1 6 9 . 6 5 3 . 3 3 2 . 6 1 6 6 2 . 2 1 0 . 4 4 5 8 9 . 5 9 - 7 3 . 3 1 8 . 5 3 4 8 . 5 4 3 9 . 0 8 优化设计结果 3 0 . 4 5 8 6 . 1 2 . 3 5 2 . 1 0 5 5 4 . 2 5 0 . 3 7 5 6 3 . 0 8 - 1 0 2 . 6 1 1 0 . 5 1 4 6 . 4 6 2 8 . 4 2 表1两种设计结果对比表 T h e C o a l - g a t h e r i n g F u n c t i o n a n d C o a l - c o n t r o l l i n g F a c t o r s i n J i n h u a g o n g C o a l f i e l d o f D a t o n g Mi n i n g A r e a Z H A N GJ i a n,WA N GZ i - b a n g A B S T R A C TT a k i n g J i n h u a g o n g C o a l f i e l d a s a n e x a m p l e,t h i s p a p e r p r o b e s i n t o t h e d e p o s i t i o n f e a t u r e s,c o a l - g a t h e r i n g r e g u l a t i o n s,a n d c o a l - c o n t r o l l i n g f a c t o r s o f e a c h c o a l b e d o f t h e Y u n g a n g G r o u p . K E YWO R D Sc o a l - g a t h e r i n g r e g u l a t i o n s;c o a l - c o n t r o l l i n g f a c t o r s;J i n h u a g o n g C o a l f i e l d 上接第2 9 0页 向上比较稳定并呈连续分布, 煤的含硫量中等。在本井 田内3 煤层、 1 1 煤层和 1 4 煤层都是在上、下三角洲平原过渡带形成 的。 实习编辑 李敏 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ 第一作者简介 张戬, 男,1 9 6 9年6月生,1 9 9 1年毕业于太原理工 大学煤田地质勘探专业, 工程师, 大同煤矿集团运销公司, 山西省大同 市,0 3 7 0 0 3 . 1 . 2优化算法的选择 对于多峰、 不可微或不连续的目标函数优化问题, 离散变量优化问 题, 组合优化问题, 不确定优化问题等, 传统的数学方法和优化技术已经 不能获得满意的解答。所以自2 0世纪6 0年代以来产生的 “演化算法” 的 优化技术, 在求解上述复杂优化问题时显现出独特的优越性。常用的演 化算法有 遗传算法、 演化规划和演化策略。遗传算法作为演化算法的一 种, 已广泛地应用于各个领域, 但在其应用过程中也暴露出许多缺点, 如 在解决某些问题时速度慢, 对编码方案的依赖性很强, 算法的鲁棒性较 差。一些学者将这些问题归结为诸如上位效应、 编码方案以及早熟收敛 等问题。针对这些问题, 一些研究者对G A的基本理论进行了深入地研 究, 提出了很多G A性能改进的方案。本文针对上述缺点, 采用改进的十 进制遗传算法, 结合优体克隆操作子体优生操作的新技术[2 ], 保证了遗 传算法收敛的全局最优, 避免了在遗传成熟期出现稳定的早熟现象。并 在此基础上, 使用V B 6 . 0高级编程语言编写了用于这种优化设计方法的 程序, 并通过一个实例验证了算法的可行性。 2实例对比 某工程衡重式挡土墙的基本参数如下挡土墙为M 7 . 5浆砌片石衡 重式路肩挡土墙。墙高1 2 . 0 m, 墙后填土容重γ 1 8 k N / m 3, 综合摩擦角 φ 3 5 , 基底摩擦系数μ 0 . 5 0。衡重式挡土墙容重γ 2 2 k N / m 3, 验算荷载 为单车道列车荷载。两种设计计算结果见表1, 截面图见图1。 3结语 利用改进的十进制遗传算法,并采用先进的优体克隆子体优生操 作技术, 通过对衡重式挡土墙的截面进行全局最优搜索, 得到较为安全 合理的墙身截面, 并且较常规设计节省了大量的时间。 参考文献 [1] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册路基 [M].北 京 中国铁道出版社,1 9 9 53 3 8 - 4 5 9 . [2] 姚磊华.含水层参数识别方法 [M].北京 地质出版社,2 0 0 45 - 7 3 . 责任编辑 王雅利 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ 第一作者简介 赵国斌, 男,1 9 7 7年1 1月生,2 0 0 6年毕业于中国地 质大学 北京 工程技术学院防灾减灾工程及防护工程专业 硕士 , 助理 工程师, 中水北方公司勘察院, 天津市河西区洞庭路6 0号,3 0 0 2 2 2 . 5 25 0 1 1 82 0 3 1 0 01 0 0 1 2 0 0 5 0 5 0 7 2 04 8 0 7 2 0 4 8 0 1 2 0 0 0 . 1 ∶ 1 3 4 2 . 1 9 0 . 1 ∶ 1 2 1 0 . 9 8 1 ∶ 0 . 0 5 1 ∶ 0 . 4 5 1 ∶ 0 . 2 5 1 ∶ 0 . 0 6 1 ∶ 0 . 2 7 1 ∶ 0 . 3 5 图1两种设计结果截面图 m 常规设计的墙身截面优化设计的墙身截面 T h e O p t i mu mD e s i g n o f t h e C o u n t e r We i g h t R e t a i n i n g Wa l l Z H A OG u o - b i n,S U NJ i n - z h o n g A B S T R A C TT h i s p a p e r a n a l y z e s o nt h ep r o b l e m s e x i s t i n gi nt h ed e s i g no f t h ec o u n t e r w e i g h t r e t a i n i n gw a l l,a n db y u s i n g t h e i m p r o v e dd e c i m a l g e n e t i ca l g o r i t h ma n ds o m ea d v a n c e dt e c h n i q u e s,m a k e s t h eg l o b a l o p t i m u ms e a r c hf o r t h e s e c t i o n o f t h e c o u n t e r w e i g h t r e t a i n i n g w a l l,w h i c h a c h i e v e s t h e g o a l o f t h e o p t i m u md e s i g n . K E YWO R D Sc o u n t e r w e i g h t r e t a i n i n g w a l l;o p t i m u md e s i g n;d e c i m a l g e n e t i c a l g o r i t h m 赵国斌, 孙进忠衡重式挡土墙优化设计本刊E - m a i l b j b m a i l . s x i n f o . n e t经验交流 2 9 3