期刊信息
煤炭科技
(双月刊, 1980年创刊)
中国岩石力学与工程学会软岩工程与深部灾害控制分会会刊
主管:江苏煤矿安全监察局
主办:徐州矿务集团有限公司
   江苏省煤炭学会
   中国矿业大学
编辑出版:徐州矿务报业传媒有限公司
地址:江苏省徐州市云龙区钱塘路7号
    邮编:221001
电话:(0516)85320746
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    1. 基于EW-IAHP的煤层底板突水危险性评价
    冯雁飞, 吴鹏, 苏慧
    煤炭科技    2023, 44 (2): 1-.  
    摘要152)     
    在目前的煤层底板突水评价应用中,选定影响突水的主要控制因素权重值对底板突水评价及预测有着重要作用。在传统的脆弱性指数法应用中,主控因素权重通常采用单一的权重确定方法,评价结果主观随意性强,无视数据本身的客观环境;或者客观性强,不能体现决策者对不同主控因素的重视程度,都会影响评价结果的全面、客观。考虑指标数据之间内在规律的客观赋权法和专家经验对主控指标考量的主观赋权法,采用改进的层次分析法(IAHP)与熵权法(EW)综合确定权重,与脆弱性指数法进行耦合,对煤层底板突水进行危险性评价。结果表明,潘家窑井田5号煤层底板突水危险区面积占比为25.73%,研究区断层较为发育,对煤层底板突水起控制作用。评价结果有效提高了预测精度,对潘家窑井田的安全生产有较好的指导作用。
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    2. 煤氧化混合气体在煤孔隙结构中的运移机制实验研究
    于涛
    煤炭科技    2023, 44 (2): 48-.  
    摘要129)     
    煤自燃氧化产生的混合气体在煤体中的流动对于准确评估内因火灾风险状态具有重要意义。基于此,通过煤样自加热氧化及混合气体渗透试验系统,测试分析了煤样的氧化气体成分,并且分析了混合气体通过吸附渗透煤柱的运移效果。研究结果表明,CO2、CO及不饱和烃的浓度随着温度的升高呈规律性增大,而饱和烃浓度随着温度的升高没有规律性。吸附渗透煤柱入口和出口处的气体浓度随煤和气体分子的性质而变化,同时采用渗透率来表征气体在煤体中的运移特征。C3H6和C2H2渗透率较低(低于0.7)的原因是煤体对气体吸附过程的结果。而气体(CO和H2)临界温度越低,该气体在煤体中渗透率越高(超过0.9)。
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    3. 矿井火灾研究领域的知识图谱分析
    宋兆雪, 张伟, 侯玉亭, 刘笋
    煤炭科技    2023, 44 (4): 1-.  
    摘要114)     
    为了解矿井火灾研究的整体情况和前沿趋势,以CNKI收录的1 136篇矿井火灾的相关文献为数据来源,运用CiteSpace软件绘制可视化知识图谱,对矿井火灾研究领域的发文量、期刊分布、研究机构、研究人员、关键词和突现词等方面进行文献计量分析。研究结果表明,矿井火灾研究经历了初步探索期、发展强化期和波动下降期3个阶段;发文的期刊多为煤矿开采类期刊和安全科学类期刊;研究机构主要分布在原煤炭工业部高校、研究院和大型煤炭企业;高产作者为王德明、周心权、王省身和周福宝等;煤自燃和防灭火一直是研究热点,研究隐蔽火源探测技术,开发高效经济、绿色环保的防灭火材料及其智能化工艺装备将是未来的研究趋势;深入探究煤自燃的机理、多灾害耦合致灾机理,利用人工智能、大数据、5G和物联网等技术,构建矿井火灾监测监控、预警报警、灭火救灾一体化智能化系统将会是未来研究的热点问题。
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    4. 高应力回采巷道变形特征及数值模拟
    陈泽年, 徐景果, 张鹏, 郭伟,
    煤炭科技    2023, 44 (2): 7-.  
    摘要76)     
    以陕西彬长文家坡矿4106运输巷为工程研究背景,结合室内岩石力学实验、FLAC3D数值模拟、工程试验等多种研究方法,基于围岩工程力学理论,研究了支护参数优化后确定间排距下的巷道围岩应力、应变以及巷道位移量情况,并分析了支护及锚固效果。结果表明,应力增高区均发生在巷道肩窝和底脚,应力降低区则出现在巷道顶底板及两帮;竖直方向巷道最大位移量为6.46 mm,水平方向为3.62 mm,分别出现在巷道正中央和中下部;顶底板闭合量和两帮收敛量均较小,均在可控范围之内,优化后支护参数能有效控制巷道围岩变形。但是,通过工程效果检验得知,支护参数存在过度支护现象,应该对巷道予以合理性支护处理,充分发挥锚杆(索)主动支护作用。
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    5. 厚煤层综放面切顶卸压及停采位置优化研究
    张永平, 胡磊, 朱前进
    煤炭科技    2023, 44 (4): 7-.  
    摘要70)     
    针对厚煤层综放面停采后在工作面后方形成悬臂结构、进而传递覆岩应力导致煤柱内超前应力影响范围广,需留设较大尺寸煤柱护巷而导致煤资源浪费,以高河矿W4302工作面为背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测相结合的方法,对厚煤层综放面末切顶及合理停采位置进行研究。研究表明,不切顶情况下煤柱留设尺寸应大于70 m,切顶后煤柱留设尺寸可优化至60 m。终采线距离准备巷道60 m,选定水力压裂对综采面末进行切顶,并对W4302工作面对应的区域进行矿压监测,监测结果表明,切顶后巷道围岩变形量较小,验证了分析、模拟的可靠性及切顶的可行性,可为同类工程提供有益参考。
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    6. 屯兰矿岩溶陷落柱柱体形态及发育规律
    刘威
    煤炭科技    2023, 44 (2): 20-.  
    摘要50)     
    岩溶陷落柱在西山煤田广泛发育,是一类极富有区域性特色的地质现象,其柱体形态与发育规律受区域地质构造、应力场、岩溶径流带、柱体组构压密压实胶结程度、煤岩层组成成分等多因素控制,绝大多数隐伏于地表之下,是造成矿井煤与瓦斯突出、突水、冒顶、底鼓、煤质氧化和冲击地压等影响的复杂隐蔽致灾因素。针对陷落柱形成特殊地质环境及垂向岩体结构差异性变化较大,从跟踪井下工作面现场揭露编录和上覆下伏煤层揭露叠置对比建矿至今矿区岩溶陷落柱的揭露形态、组构特征、发育大小、发育高度、含水性等特点,由逐一揭露认识到定量统计,再到整体对比、系统分析,总结了矿区内岩溶陷落柱分布规律,实现了定量分析与定性预测,有助于推动隐伏于煤系中这一特殊地质体的深入认识。研究可为未来采掘规划提供准确的地质资料,是夯实矿井安全生产的可靠地质保障。
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    7. 520106孤岛工作面覆岩空间结构分析
    郭星会, 郭霁磊, 郭耀, 柴二耀, 杨晨,
    煤炭科技    2023, 44 (2): 39-.  
    摘要48)     
    针对孤岛工作面回采期间,由于煤层顶板覆岩结构失稳所释放动载与原始应力场中静载叠加诱发冲击地压问题,以沙沟岔煤矿520106孤岛工作面为工程背景。首先,开展单轴压缩试验对主采煤层煤样动态破坏时间、弹性能指数、冲击能指数等冲击倾向性指标进行测定;其次,运用覆岩空间结构OX-F-T模型结合地表下沉参数以及邻近工作面矿压监测数据,对孤岛工作面上覆顶板空间结构进行了分类;最后,根据冲击地压动静载分析理论,从载荷特性方面对工作面覆岩空间结构失稳应力进行叠加计算。结果表明,5-2煤层为Ⅱ类弱冲击倾向性煤层,520106工作面上覆顶板空间结构为短臂“T型”,工作面回采期间动静载叠加后峰值载荷为16.37~18.37 MPa,工作面回采期间冲击危险程度较低。
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    8. 煤矿远程控制气动防火门的研究及应用
    张永安
    煤炭科技    2023, 44 (2): 70-.  
    摘要42)     
    煤矿井下火灾会造成财产损失以及人员伤亡,火灾防控是煤矿一项重点工作。采煤工作面是煤矿火灾事故重点防范区域,防火门则是控制采煤工作面火灾事故扩大的重要设施。新型远程控制气动防火门克服了传统防火门存在的不足,可以快速关闭防火门,避免火灾事故进一步扩大,同时能够保证操作人员的安全,具有较高的安全效益和社会效益。
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    9. 煤矿井下近水平定向钻进小功率装备及应用
    魏宏超
    煤炭科技    2023, 44 (2): 44-.  
    摘要41)     
    矿井地质是煤矿安全生产的前提条件和基础。作为地质情况呈现的直观手段,井下钻探技术与装备已经广泛应用于矿井边界勘探、井下治水、瓦斯治理等领域。根据井下钻探施工发展与技术现状,分析了煤矿井下钻探技术面临的主要挑战,介绍了定向钻进技术与装备在煤矿井下的应用与前景,以期为矿井建设提供参考。
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    10. 矿用顶板无源光纤远程智能监测系统设计
    田峰, 宋佳佳,
    煤炭科技    2023, 44 (2): 26-.  
    摘要39)     
    根据煤矿巷道顶板离层的监测需求及传统电传感监测系统的不足,运用光纤布拉格光栅传感技术,构建了矿用顶板无源光纤远程智能监测系统。通过监测顶板离层量、锚杆应力和钻孔应力3个参数,全面反映煤矿顶板离层量与支护(锚杆、锚索)状态。在山西阳煤一矿81404工作面进行了安装应用,获取了传感器在工作面推进影响下100 m范围内的监测数据,分析得到了该工作面顶板离层的变化规律,能够有效监测多种物理参量,表明该系统在顶板离层的监测中具有可行性。
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    11. 同忻煤矿井下排水系统可靠性与节能优化设计
    宋新喜
    煤炭科技    2023, 44 (2): 31-.  
    摘要37)     
    随着煤矿开采深度不断增加,煤矿井下排水变得越来越困难,煤矿井下排水系统的可靠性对于保证煤矿安全高效生产具有重要意义。针对同忻煤矿井下排水系统存在的问题,从结构连接和排水线路角度提出了井下排水系统可靠性与节能优化方案。经现场应用表明,优化方案布局合理、功能完善,系统运行可靠、降低了工人劳动强度,每年可节省企业电费约12万元,为企业创造经济效益达640万元,具有一定的推广前景和应用价值。
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    12. 基于覆岩特征的卸压瓦斯地面井井位优选
    童传霞, 吕红莉, 郝卫光, 王波,
    煤炭科技    2023, 44 (2): 13-.  
    摘要36)     
    采动卸压瓦斯地面井抽采是煤矿瓦斯治理的有效方法,为了优化卸压瓦斯地面井井位,利用数值模拟方法分析煤层采动卸压条件下上覆岩层的裂隙发育、应力及位移变化,并由此得出了井位部署有利区域。结果表明,煤层采动后,上覆岩层逐渐下沉、垮落,在采空区四周裂隙发育,中部重新压实,剖面上的覆岩裂隙呈现为梯形,裂隙发育区应力释放,在重新压实区应力恢复。沿倾向剖面,水平位移的形态近似为“M”形,垂向位移的形态近似为“U”形。卸压瓦斯地面井适宜布置在沿倾向方向工作面两侧裂隙区内,距巷道40 m左右的区域内是有利部署井位,终孔位置在距煤层底板42 m以上比较合适。
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    13. 不规则孤岛工作面应力演化数值模拟
    郭星会, 张旺, 贺永强, 温耀东, 苗亮明
    煤炭科技    2023, 44 (4): 13-.  
    摘要36)     
    不规则孤岛工作面是在井田边界、工作面接续不合理等因素的共同影响下产生的,针对受邻近采空区支承压力以及构造应力作用,不规则孤岛工作面回采期间动压显现异常且频繁问题,以某矿203孤岛工作面为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件对203工作面回采期间垂直应力分布及演化以及工作面拐角煤柱前后方采动应力变化规律进行探究,分析了在开采扰动作用下,工作面“拐角煤柱处”区域应力场以及位移场的动态演化特征。结果表明,相较于规则工作面,不规则工作面回采至“拐角煤柱”处,垂直应力存在阶梯式跃升趋势,应力跃升值为8.62 MPa,垂直应力峰值最易出现在工作面“一次见方”以及“二次见方”阶段,所得结论可为不规则孤岛工作面回采期间冲击地压针对性防治提供参考。
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    14. 文家坡煤矿井下多种运输方式及设备选型研究
    张鹏, 王磊, 刘正辉,
    煤炭科技    2023, 44 (2): 60-.  
    摘要34)     
    煤矿井下运输系统在煤炭开采过程中起着至关重要的作用。不同矿井的地质条件、环境因素等情况也是不同的,导致其井下运输方式和设备也有所不同。煤矿井下开采运输过程中受各种各样的因素影响,可能存在较大的安全风险,因此有必要对煤矿井下的运输方式和设备进行细致研究和分析,以保证矿井的安全。以文家坡煤矿为例,对井下主要的煤炭运输方式以及辅助运输方式进行了研究分析,阐述了两种运输方式的设备选型信息,为文家坡煤矿井下运输方式的设计及设备选型提供了基础依据,进一步保障了该矿煤炭开采及运输过程中的安全性和高效性。
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    15. 给料机煤流量控制方法在华亭赤城煤矿的应用
    王伯君
    煤炭科技    2023, 44 (2): 64-.  
    摘要34)     
    甘肃华亭赤城煤矿洗煤厂装车系统设有5个装车通道,采用地磅称重变频给料的方式进行配煤装车。通过变频给料机频率整定0~50 Hz模拟量输出进行快速配料、慢速配料与精确配料3种配料模式,有效解决了传统煤炭装车中出现的诸多问题。变频给料机给料速度根据筒仓雷达料位计参数进行自适应优化,煤量过多时提高带速增加运力;反之则降低带速减小煤流量。应用DMC(Dynamic Matrix Control)矩阵控制算法优化,并结合机器学习理论配置变频给料机参数,进而优化配置,实现实时控制带式输送机速度,最终达到自适应配料的目的。实际应用表明,该方法有效避免了赤城煤矿由于胶带长度长、胶带秤对胶带输送机上通过的物料吨位统计不精确、配料速度滞后于装车进度等现象的发生。
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    16. 支撑体软硬煤分层非同步变形诱发煤与瓦斯突出机理
    宋大钊, 郭明功, 杨港, 邱黎明
    煤炭科技    2023, 44 (3): 1-.  
    摘要33)     
    大多数煤与瓦斯突出地点都存在软硬煤层同时存在的情况,软硬煤层同时存在时掘进面的非同步变形是煤与瓦斯突出灾害的显著特征。研究了软煤分层不同厚度下掘进面煤体受扰动的应力场、变形场演化规律,提出了煤与瓦斯突出支撑体模型,揭示了支撑体软硬分层非同步变形诱导煤与瓦斯突出机理。结果表明,支撑体的失稳过程是软煤分层失稳到整体失稳的动态发展过程,在高垂向应力和高水平构造应力的作用下,支撑体内软煤分层受扰动最早产生破坏变形,导致支撑体变薄进而导致硬煤分层垂向方向产生大的破坏变形,进一步导致硬煤分层和周围储能体失去连接,支撑体整体将会失稳。支撑体总体的失稳是突出启动的标志。基于支撑体模型揭示了煤与瓦斯突出发生发展的机制及各突出特征之间的内在联系,为煤与瓦斯突出的防治和监测预警提供了新的理论方法和依据。
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    17. 顾桥煤矿二水平延深及系统改建工程评价
    吴晓东
    煤炭科技    2023, 44 (4): 38-.  
    摘要30)     
    根据顾桥煤矿资源条件和现状,结合瓦斯治理、生产安全需要,实施二水平延深及系统改建工程。设计采用立井与暗斜井相结合的延深模式,分区开拓、分区通风、集中出煤,形成中央区、南区、东区各1个综采面同时生产的格局,改建优化后解决了生产与水平延深相干扰的问题,生产系统顺畅可靠,有利于矿井接替稳定及安全高效生产。
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    18. 基于Delphi—TOPSIS法的露天矿爆破降尘方法优选研究
    张宇, 刘震, 彭洪阁, 王震
    煤炭科技    2023, 44 (4): 18-.  
    摘要29)     
    露天矿山爆破产尘量巨大,降尘措施多种多样。针对现场实践中常用的几种爆破降尘方法的适用性问题,选取了降尘效果、增加的作业时间、对其他环节影响以及降尘成本等作为评价指标,采用Delphi法确定各评价指标的权重系数,建立Delphi—TOPSIS法降尘方案选择评价模型,并利用该模型对河曲旧县露天煤矿爆破降尘方案进行优选。研究结果表明,在该矿生产条件下,水封爆破降尘为最优方案,且与矿山实际生产相吻合,同时说明采用Delphi—TOPSIS法用于露天矿爆破降尘方案优选决策是可靠、可行的。
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    19. 单一低透气性煤层底抽巷穿层钻孔“三堵两注”封孔方法研究应用
    姚学庆, 薛文涛, 赵庆红,
    煤炭科技    2023, 44 (2): 54-.  
    摘要29)     
    针对常规支护条件下,焦作矿区底抽巷成巷后以及穿层抽采钻孔(水力冲孔增透)施工前后巷道不同位置处(顶板与肩窝)围岩变形规律,在中马村煤矿3900底抽巷开展考察,分析了底抽巷围岩破坏的影响因素及裂隙发育特征,并结合不同施工参数条件下穿层钻孔抽采浓度衰减规律,确定了底板岩巷围岩变形特征与穿层钻孔抽采衰减规律的相关性。提出“三堵两注、分段注浆”囊袋注浆封孔工艺,确定合理二次注浆封孔时机,并在中马村煤矿3901中间底抽巷进行工业性试验,可延长钻孔抽采寿命、提高抽采效率,为突出矿井底板岩巷穿层钻孔抽采模式下,进一步提高瓦斯治理效果、消除薄弱环节,实现安全高效开采提供借鉴。
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    20. 陷落柱影响下巷道围岩控制研究与实践
    南晶晶, 刘斌, 李方超
    煤炭科技    2023, 44 (4): 32-.  
    摘要28)     
    以陕西西卓煤矿1509胶带运输巷在掘进期间过陷落柱为工程背景,在利用FLAC3D数值模拟分析对巷道掘进围岩稳定性影响的基础上,提出采用缩短锚杆锚索支护间排距、架设U型钢棚支护和加长锚杆锚索等方法对围岩进行控制。现场实测表明,顶板变形量和两帮移近量均在预警指标允许范围内,巷道围岩稳定性得到了显著提高,取得了预期效果,可为巷道遇陷落柱时的围岩控制提供参考。
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    21. 基于PLC的远程掘进面除尘智能控制系统设计
    田胜利, 藏凯, 王胜敏, 吴琳琳, 苏立堂, 王贵祥
    煤炭科技    2023, 44 (4): 28-.  
    摘要25)     
    针对国家对煤矿智能化建设的要求,以及煤矿生产过程粉尘治理的需求,设计了一种基于PLC的远程掘进面除尘智能控制系统,其中包括除尘箱智能自洁功能、风机与掘进机和现场环境智能联动功能,以及智能远程控制功能,使降尘效率达到99%以上。该系统实现方便、操作灵活、显示直观,有较好的控制效果和控制精度,对改善现场作业环境、保证职工的身心健康以及安全高效生产具有重大意义。
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    22. 永磁直驱带式输送机传动滚筒有限元分析
    于歆婷
    煤炭科技    2023, 44 (2): 35-.  
    摘要24)     
    以沈阳煤业集团红阳三矿所需DSJ100/63/2×200永磁直驱带式输送机为研究对象,介绍了其总体特点及驱动滚筒的结构,计算了驱动滚筒所受输送带的拉力,并对驱动滚筒进行了ANSYS有限元分析。分析可知,滚筒设计过于保守,根据分析结果对驱动滚筒进行了针对性优化,减轻了设备质量。
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    23. 基于区间决策的地下煤矿智能化建设需求分级
    彭勍波
    煤炭科技    2023, 44 (4): 23-.  
    摘要24)     
    为了对地下煤矿智能化建设需求进行准确分析,减轻或避免地下煤矿智能化建设功能过剩或成本过高的情况,以煤矿生产规模、经济效益、开采难度等为评价指标,建立煤矿智能化需求分级,并根据对待评价煤矿自身的需求指标区间确定智能化建设需求等级,进而确定智能化建设内容。经实证分析表明,采用该方法对地下煤矿的智能化建设需求进行分析和分级,能够以经济的建设成本满足地下煤矿智能化建设需要,实现智能化建设的降本增效。
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    24. 新型阻化剂在煤矿自然发火防治方面的应用
    闵祥文, 康增辉, 魏子灿, 李琦, 刘爽,
    煤炭科技    2023, 44 (4): 42-.  
    摘要20)     
    通过宏观表征和微观变化两个方面,研究了防治煤自燃的关键。结合磷系化合物分解物脱水炭化和吸热的特性,研制了新型阻化剂,并通过交叉点温度、阻化率和官能团活性参数等表示新型阻化剂对长焰煤和褐煤的阻化效果。实践证明,该新型阻化剂能极大地降低采空区遗煤自燃的危险性,为矿井提供了一种新型自然发火防治材料。
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    25. 深部突出区域回采工作面不同层位瓦斯抽采技术
    刘承宇, 李贤忠,
    煤炭科技    2023, 44 (4): 84-.  
    摘要18)     
    随着煤炭开采不断向深部延伸,煤层瓦斯压力不断增大,瓦斯灾害越来越成为威胁矿井安全的主要灾害之一。以九龙煤矿15249N回采工作面为例,对其煤层瓦斯现状进行了分析,提出了瓦斯综合治理方案,采用上中下“三位一体”瓦斯综合治理技术,实施了工作面瓦斯交叉、立体、全方位抽采,取得了良好的效果,提高了矿井经济效益,保障了矿井的安全高效生产。
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    26. 采煤机电缆拖拽传动系统设计研究
    王玉丰
    煤炭科技    2023, 44 (3): 81-.  
    摘要18)     
    采煤机在往复运动过程中很容易由于电缆的多层堆叠,致使电缆卡死、拉断、脱槽,从而导致采煤机出现故障。为此,研制了一种适合于综采工作面的采煤机缆绳拖拽装置,并对传动系统进行设计,通过传动系统的仿真模拟分析及现场试用,结果表明该电缆拖拽装置运行平稳,适用性较高。
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    27. 综采工作面过地质构造回采工艺优化
    尹宝廷
    煤炭科技    2023, 44 (3): 85-.  
    摘要17)     
    针对长春兴煤矿103工作面回采过断层期间破岩难度大、设备损坏严重以及工作面回采效率低等技术难题,采用深孔预裂爆破回采工艺,并对断层区围岩提出了“超前深孔注浆+超前管棚+JW型锚棚”等联合支护技术。实际应用效果表明,工作面过断层期间回采工艺优化后,工作面回采速度提高至5.4 m/d,设备故障率降低了65%,回采期间未出现顶板大面积破碎、垮落现象,应用成效显著。
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    28. 水力造穴技术在增加高瓦斯煤层透气性方面的研究应用
    许起, 朱传杰,
    煤炭科技    2023, 44 (4): 80-.  
    摘要17)     
    水力造穴技术是指采用高压水射流冲出煤层中大量煤炭及瓦斯,形成若干较大的洞穴,使得洞穴周围煤层透气性增加,从而大大提高煤层瓦斯抽采效果。影响水力造穴技术应用效果的主要因素有造穴尺寸(包括造穴长度、直径、造穴间距)、施工工艺(包括前进式造穴和后退式造穴)和技术参数(包括造穴水压、造穴时间、出煤量)。同时,分析了该技术在各矿井的应用推广效果,发现不同矿井之间的应用效果存在较大差异,甚至同一矿井不同地点的应用效果也存在较大差异,说明水力造穴技术应用效果与很多因素有关,需要进一步研究。
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    29. 冲击地压危险区域巷道三级吸能支护探索与应用
    张俊杰
    煤炭科技    2023, 44 (3): 50-.  
    摘要16)     
    以峻德煤矿为研究对象,借鉴国内冲击地压矿井三级吸能支护体系的成功经验,分析了三级吸能支护体系防冲机理和实施条件,结合峻德矿区93172综放工作面冲击地压的实际情况,研发出一级支护围岩喷射混凝土、二级支护U型棚和三级微拱形液压单体框架吸能结构的支护技术,并在该矿冲击地压危险区域巷道支护中进行了实践应用,取得了良好效果。
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    30. 基于PLC一体机的电液换向阀检测装置设计
    任伟
    煤炭科技    2023, 44 (3): 13-.  
    摘要16)     
    在总结现有全自动化和手动两种电液换向阀检测方式的基础上,提出了一种基于PLC一体机的电液控换向阀检测装置,该装置借助于PLC和HMI一体化的便利性,经过PLC编程和HMI画面组态,实现了多功能电液控换向阀的工作电流与压力的采集、单点控制、换向测试,密封测试等功能,体积小巧,既实现了自动化检测的功能又兼顾了手动检测工装的可便携性,在维修现场可以方便地实现电液换向阀的自动测试,提高了现场维修测试便利性和自动化水平。
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    31. 厚煤层巷道支护方案的改进与应用
    郭艳军
    煤炭科技    2023, 44 (4): 48-.  
    摘要16)     
    北辛窑煤矿原有支护工艺存在顶板变形严重、支护工序多等问题,采用MSGLD-400/22(X)型细牙螺纹钢锚杆和快速整体式聚酯纤维网,并在该基础上利用FLAC有限差分软件开展了支护参数的分析与优化,确定了顶板锚杆长度为3 m、支护网度为1.1 m×1.1 m的支护方案。实际应用效果表明,新的支护方案能够控制顶板的下沉变形,显著提高了支护施工效率。
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    32. 二氧化碳气爆致裂综放工作面上隅角顶煤技术应用
    宋志强, 郭高峰, 史达, 荚逸晨, 赵宝友,
    煤炭科技    2023, 44 (4): 52-.  
    摘要16)     
    为解决三元煤业综放工作面上隅角悬顶带来的安全隐患,通过理论计算得到了二氧化碳气爆致裂工作面上隅角顶煤的影响半径,设计了相关爆破孔布置方案及参数,开展了数值模拟验证和现场工程应用。研究与应用表明,沿煤柱侧打设一列气爆孔对回采巷道煤柱侧顶煤进行液态二氧化碳相变气爆致裂后,气爆孔间的顶煤均进入塑性屈服状态,煤柱侧、跨中及回采侧巷道顶板的下沉变形不再呈现常规的下凸形式,临近工作面时回采巷道煤柱侧与跨中的顶煤下沉量基本相当且增加较明显;超前综放工作面回采巷道顶煤气爆致裂切顶技术较好地解决了上隅角顶煤悬顶问题。
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    33. 某煤矿通风系统计算机模拟分析及优化方案确定
    李重良
    煤炭科技    2023, 44 (4): 66-.  
    摘要16)     
    为了解矿井现有通风系统的稳定性和可靠性,对某矿通风系统进行了调查、测定,对其现有通风系统进行了模拟解算,并对解算结果进行了客观分析和评价,确定了该矿通风系统优化方案。
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    34. 综采工作面高位钻孔瓦斯涌出规律研究
    孟然, 唐洪, 韦钊, 郝苗, 赵炬,
    煤炭科技    2023, 44 (4): 89-.  
    摘要16)     
    为了提高综采工作面采空区瓦斯抽采效果,优化工作面高位瓦斯抽采钻孔布置方式,掌握高位钻孔瓦斯抽采规律对于确定高位钻孔终孔位置至关重要。通过对彬长矿区小庄煤矿40309工作面高位钻孔的瓦斯抽采量、抽采浓度进行实时观测,分析高位钻孔瓦斯抽采量占工作面总涌出量的比例,在有效抽采段内,工作面各钻场的瓦斯抽采浓度呈现先增大后减小的变化趋势,高位钻孔抽采量与日产量A呈负相关关系,与日推进度L呈正相关关系。研究40309工作面瓦斯涌出量与工作面高位钻孔瓦斯抽采规律,可为高位抽采钻孔的最佳布置层位优化提供实践基础。
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    35. 鸡西盆地南北坳陷带煤储层特征对比研究
    徐少立, 谢长琼,
    煤炭科技    2023, 44 (3): 70-.  
    摘要15)     
    储层物性是影响煤层气储集能力和可采性的关键因素。本次研究主要以鸡西盆地下白垩统城子河组煤层为研究对象。综合运用多种实验分析手段,从煤岩煤质、物性演化、含气特征等方面对盆地南北坳陷带煤储层特征进行对比和评价。结果表明:城子河组14号煤层煤岩镜质体反射率o为0.56%~1.45%,北部坳陷带因叠加了区域岩浆热变质作用,变质程度高于南部坳陷带;煤储层孔隙类型以微小孔为主,且孔隙形态以一端封闭的平行板状孔或尖劈型孔和墨水瓶型孔为代表。以14号主力煤层为例,南部坳陷带煤层渗透率略高于北部坳陷带,渗透性相对较差;北部坳陷带煤层埋深较深,使得孔隙度低于南部坳陷带;北部坳陷带14号主力煤层煤厚与含气量在滴道—东海矿区达到最大,南部坳陷带14号主力煤层煤厚与含气量在平岗—合作矿区达到最大;南部坳陷带煤层气保存条件较好,煤储层含气饱和度高于北部坳陷带,14和16号煤储层含气性饱和度>100%,可作为勘探开发的有利层位。
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    36. 低浓度煤层气电厂安全输送利用系统实践应用
    王发家
    煤炭科技    2023, 44 (3): 9-.  
    摘要15)     
    基于能源结构发展趋势以及“双碳”战略背景下,开发利用煤层气资源具有十分重要的战略意义。由于自身性质影响,低浓度煤层气资源利用率较低,且主要用于发电。其中,燃气内燃机组发电以其适应能力强、占地面积小、启动时间短、发电效率高等优势得到广泛应用。在发电过程中,安全输送利用系统是低浓度煤层气安全高效发电的前提,结合煤层气爆炸管道传输特性,需配置防逆流、阻火泄爆、抑爆、阻爆等多重安全装置,同时应注意其水封、监测及响应时间以满足相关需要。由于低浓度煤层气抽采的不稳定性,为确保内燃机组高效运行,引入PID算法以实现压力、浓度参数的动态调整,为低浓度煤层气电厂安全高效稳定运行提供保障。
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    37. 坚硬顶板大采高工作面切顶卸压无煤柱自成巷矿压显现特征分析
    杨鹏, 杜昌鑫, 闫大鹤, 李宏雁, 周康乐, 于海彬,
    煤炭科技    2023, 44 (3): 18-.  
    摘要13)     
    为掌握厚层坚硬顶板大采高工作面切顶卸压无煤柱自成巷矿压显现特征,以吉宁煤矿2109工作面为工程背景,通过对留巷过程中工作面支架压力、巷道围岩变形量、恒阻大变形锚索受力、顶板离层变化分析,表明切顶爆破能够切断采空区顶板对巷道顶板的应力传递,使留巷侧顶板处于明显的卸压状态,并给出工作面自成巷受采动影响范围和影响程度,为设计提供依据,供相似条件参考。
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    38. 筛管投放技术在三元煤矿瓦斯提浓工艺中的研究与应用
    彭建辉
    煤炭科技    2023, 44 (4): 75-.  
    摘要13)     
    随着我国煤矿开采进入深部开采,矿井瓦斯事故频发,钻孔抽采瓦斯是解决瓦斯超限问题的根本措施。为了提高井下本煤层钻孔的瓦斯抽采浓度,进而提高单孔瓦斯抽采效率,以三元煤矿3号煤层4306工作面回风巷为试验地点,进行筛管下放前后的瓦斯抽采钻孔效果分析。选取2组瓦斯抽采钻孔(每组10个钻孔,总计20个钻孔),分别采取全程未下筛管和下50 m筛管2种方式进行瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采混量的效果对比。结果表明,下筛管比未下筛管单孔抽采纯量可提高1.9倍,有效解决了瓦斯抽采钻孔因煤层松软和透气性低导致的塌孔及抽采效果不理想的难题。
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    39. 大涌水条件下向斜构造工作面对煤泥水分离的影响分析
    王明辉, 宗滨, 燕雷, 刘鼎, 赵安新
    煤炭科技    2023, 44 (3): 25-.  
    摘要13)     
    针对高家堡煤矿开采工作面面前淋水问题,分析其主要水源来自采煤工作面顶板,矿井涌水量达到4 000~5 000 m3/h。结合开采工作面向斜的地质构造特点,采用颗粒流软件PFC2D建立综放开采工作面数值模型,模拟了仰(俯)采角度变化对顶煤放出过程的影响,得出从降低工作面、巷道煤泥淤积程度的角度考虑,工作面仰采时期布置角度设置为40°时最佳,工作面俯采角度设置为20°时最佳的结论。同时,在保证安全生产的前提下将工作面俯(仰)采角度尽可能地提高。基于以上工作面仰(俯)采角度对顶煤块体大小和水流速度影响的分析,为更好利用工作面的结构特点提出科学的煤水分离工艺及装置提供了理论依据。
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    40. 济三煤矿坚硬顶板下回采巷道支护系统抗冲击能力分析
    王绪俊, 赵一鸣,
    煤炭科技    2023, 44 (3): 30-.  
    摘要13)     
    煤矿开采面临的煤岩冲击危险直接影响矿井的安全高效生产和工人的生命安全,对现有巷道锚杆支护系统的抗冲击能力提出了更高的要求。以济三煤矿183下05工作面胶运巷为工程背景,结合工作面回采过程中微震监测结果及防冲措施等,采用动静载能量平衡原理和围岩体能量衰减特征相关理论,对不同顶板条件下胶运巷的初始支护强度开展了抗冲击能力分析,并提出了冲击地压巷道支护方案的优化建议,可为类似冲击地压巷道围岩安全稳定控制提供了借鉴和参考。
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    41. 采空区侧超前切顶沿空掘巷围岩稳定特征研究
    漆东生, 漆洮珠, 杨重卿, 尹圣凯, 何君强, 华长鑫
    煤炭科技    2023, 44 (3): 36-.  
    摘要13)     
    沿空掘巷可以有效缓解煤炭开采过程中的浪费问题,提高采出率。窄煤柱的合理尺寸将会影响到工作面的安全高效开采。基于某矿井221上01工作面轨道巷工程地质条件,通过理论分析与数值模拟,研究确定了轨道巷留窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱尺寸,提出了采空区侧向顶板超前预裂断顶,优化区域应力环境,并分析了深孔预裂爆破切顶的技术参数,确定了最终的实施方案。结合采场侧向支承压力分布规律及锚杆安设原则,理论计算出窄煤柱的合理宽度在4.47~5.52 m。采用FLAC3D数值模拟分析了煤柱宽度为分别为3 m、4 m、5 m、6 m、7 m条件下的围岩状态,从应力、位移、塑性区3方面综合分析,确定最佳煤柱尺寸为5 m。结合FLAC3D有限差分软件,分析对比了不同切顶角度以及高度的情况下,巷道围岩的应力状态,垂直位移以及塑性区分布;选取了切顶高度15 m,切顶角度10°为切顶的最佳参数;结合深孔预裂爆破裂缝的形成机理,并依据大部分爆破工程经验给出本次爆破切顶所涉及的相关爆破参数。结果显示选择恰当的切顶参数可使得煤柱尺寸应力集中越小,验证了爆破参数的可行性。
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    42. 应急救援及火区探测用光谱束管监测系统研究
    葛学玮
    煤炭科技    2023, 44 (3): 46-.  
    摘要13)     
    提出了一种应急救援及火区探测用光谱束管监测系统研究方案,用于浅埋深工作面应急救援及火区探测技术领域。系统采用光谱技术,可实时在线对甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、乙烯和乙炔6种气体进行定量分析;在煤矿应急救援及火区探测工作中,能及时感知灾变环境的气体浓度数据,从而科学判断火区位置,及时掌握事故现场被困人员生存环境范围,明确救援方向。
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    43. 基于VR技术的瓦斯检查工实操培训系统研究
    煤炭科技    2023, 44 (3): 62-.  
    摘要12)     
    传统瓦斯检查工培训及考核直观性差,往往难以取得理想的效果。为此,引入实物化的VR培训新方式,设计了一种基于VR技术的瓦斯检查工实操培训系统,该系统既能满足实物模拟练习的需要,又能模拟生产过程中的现场环境,实现虚拟环境与实物的融合,进行人机互动和场景互动培训,有效提升瓦斯检查工实操培训的效果。整个系统包括定位显示系统、支持VR交互的光学瓦斯模拟器及瓦检流程操作虚拟培训系统3部分,在实操培训应用过程中实现人机互动,直观性、趣味性强,效果良好。
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    44. 协调煤层开采与瓦斯抽采的均衡开采数学模型及应用研究
    史晋平, 秦伟,
    煤炭科技    2023, 44 (3): 66-.  
    摘要11)     
    合理的工作面推进速度是实现煤层瓦斯高效抽采的关键。在开元煤矿3710工作面开展了地应力和瓦斯流量现场实测,实测结果表明,工作面推进速度越快,煤体应力卸荷程度越大,钻孔瓦斯抽采量越高。在此基础上,拟合得到了瓦斯抽采量和钻孔与煤壁距离之间的关系式,建立了协调工作面开采与瓦斯抽采的均衡开采数学模型,模型计算结果表明,在保证日产量的前提下,为实现超前卸压瓦斯抽采量最大化,3710工作面的合理推进速度为6.8 m/d。
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    45. 小常煤业厚煤层一次采全高膏体充填开采技术研究
    李建廷, 冯旭阳, 陆银龙,
    煤炭科技    2023, 44 (3): 55-.  
    摘要11)     
    以山西长治郊区三元南耀小常煤业有限公司厚煤层一次采全高膏体充填开采为工程背景,首先提出了充填首采工作面及工作面接替顺序,设计了首采工作面巷道布置方案,然后根据膏体充填开采技术特点,设计了膏体充填开采快速掘进支护方案,研究了小常煤业厚煤层一次采全高膏体充填开采采煤工艺,最后分析了采煤方案的优缺点,成功实现了厚煤层一次性全部采出并充填的目标。
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    46. 掘进巷道粉尘与瓦斯两相流动三维数值模拟
    安勇, 曹明亮, 康建宏, 韩来颖,
    煤炭科技    2023, 44 (4): 60-.  
    摘要10)     
    掘进工作面作为煤矿井下重要的作业地点,良好的通风状况对于除尘和排瓦斯至关重要。基于粉尘与瓦斯气固两相流动理论模型,数值模拟不同风筒布置和不同风速情况下,粉尘和瓦斯在掘进巷道的时空运移规律以及最大浓度分布,定量比较不同送风参数对除尘和排瓦斯效果的影响,对局部通风机的布置和瓦斯治理具有指导意义。
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    47. 基于投影轮廓法的镐形截齿峰值截割力模型研究
    于聚旺, 刘成文, 邵乐飞, 黄逸哲, 段铭钰,
    煤炭科技    2023, 44 (4): 72-.  
    摘要9)     
    为精确预测镐形截齿峰值截割力,在考虑合金头、镐体结构和安装参数影响的基础上,采用改进的投影轮廓法,提出用于估算镐型截齿峰值截割力的理论模型。基于不同切削条件下的实验结果,通过引入其他4个现有的理论模型作为对比,评估本文模型的峰值截割力预测性能。对比发现,该模型理论结果与试验值的相关系数最高,均方根误差最低,可以更准确地预测镐形截齿峰值截割力。
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