煤炭科技

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1. 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（273）

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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2. 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（258）

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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3. 煤矿输电线路智能化运维系统研究与应用

朱克仁, 刘发勇, 何林,

煤炭科技 2023, 44 (6): 12-.

摘要（241）

针对传统煤矿输电线路巡检运维方式落后、隐患排查不及时、工作量大等问题，采用B/S架构及新一代物联网智能终端在线监测与云服务技术，搭建煤矿输电线路智能化运维平台，实现了输电线路分布式故障定位、杆塔倾斜监测、导线测温监测、导线覆冰监测等运维设备的集成应用。通过山脚树矿110 kV平山线智能化运维系统的应用，提升了线路巡检及运维的效率，同时降低了巡检风险，为煤矿输电线路智能化运维提供了可靠的技术参考。

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4. 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（238）

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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5. 基于Voronoi块体模型的深部断层破碎带巷道大变形机制研究

李翔, 陈自由, 栾波, 杜多鹏, 刘靖毅,

煤炭科技 2023, 44 (6): 1-.

摘要（235）

通过采用Voronoi算法生成Voronoi块体，并利用UDEC离散元运算软件系统，对深部破碎围岩巷道的变形破坏途径及其非线性大变形机理进行了深入探究，以期获得更准确的结果。研究发现，巷道开挖后围岩会逐渐变形并破坏，破坏区域内应力几乎为0,底部和底板处存在张拉破坏区；局部关键块体的运动会导致巷道出现非线性变形和失稳破坏。基于此，应用分步联合支护方法，控制淮南矿区某矿-848 m西翼胶带机大巷破碎围岩变形。数值模拟和现场监测表明，该方案能够有效控制这一过程。

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6. 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（218）

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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7. 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（200）

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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8. 粉煤灰基矿用注浆材料的研制及其性能影响因素研究

司志群

煤炭科技 2024, 45 (5): 1-.

摘要（197）

为了实现煤电固废粉煤灰的就地资源化利用，以粉煤灰和水泥作为主要原材料，辅以硅粉为增强剂、水玻璃和氯化钙为活性激发剂，研制了粉煤灰基矿用注浆材料。同时，以水灰质量比、硅灰掺量、水玻璃掺量等主要因素作为变量，围绕材料注浆作业中关键的黏度、初凝时间以及早期强度性能，采用控制变量法研究了各因素对于材料各性能的影响规律。以粉煤灰基矿用注浆材料的研制为基础，深度开展该材料的性能研究工作，可以为煤基固废利用、矿山注浆材料选型及研制提供相关经验。

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9. 基于UWB技术井下车辆智能管控和物资配送系统研发与应用

周继庆, 杨德军,

煤炭科技 2023, 44 (6): 17-.

摘要（190）

以龙王沟煤矿为应用对象，研究了煤矿井下防爆无轨胶轮车车辆智能安全管控和物资配送系统，以车辆UWB精准定位为基础，以智能车载终端为平台，高度兼容矿井人员与车辆定位系统、车辆失速管控系统、车辆智能调配系统、物料智能配送系统、车况智能监测系统。通过车辆智能管控、井下物流高效配送，实现了辅助运输车辆井口智能安全检测、井上下动态智能管控、车况安全性能动态监测预警、失速本质安全保护、物料智能跟踪、违章监测预警、紧急应急响应处理等全流程智能监测管控，优化了作业流程，提升了煤矿经济效益和安全水平。

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10. 特厚煤层卸压瓦斯定向钻孔精准抽采关键技术研究

刘金虎

煤炭科技 2024, 45 (6): 1-.

摘要（188）

针对某矿近距离煤层群开采瓦斯防治难题，研究了特厚坚硬煤层卸压瓦斯定向钻孔精准抽采关键技术，优化了定向长钻孔抽采突出煤层卸压瓦斯技术参数，确定了卸压后采空区高浓度瓦斯的富集区域。根据煤层群开采顺序，建立了煤层群定向高位长钻孔、普通钻孔及地面钻井的联合、立体瓦斯抽采体系，确保了煤层群的安全开采。

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11. 智慧矿山中无人驾驶技术发展趋势研究与总体设计

王伯君

煤炭科技 2024, 45 (5): 24-.

摘要（168）

近几年新兴企业与科技发展迅猛，无人驾驶技术正广泛应用在露天煤矿领域。露天开采是以剥采为核心、搬运为纽带的大型生产企业，设备使用率与生产组织水平一定程度上决定了企业效益。新一代无人驾驶技术包含无线通信技术、高精度定位技术、智能车载终端装备以及线性规划理论。智慧矿山无人驾驶技术需要进一步提升精确定位技术、物料危险源感知技术、多方无线通信技术以及协同作业技术发展趋势。分析了国内外露天矿无人驾驶技术现状，详细介绍了露天矿无人驾驶矿车关键技术，包括毫米波与激光雷达、红外超声波技术以及视觉感知、4D光场景感知分析等技术的优缺点，以多传感器高度融合车辆全天候环境感知作发展方向，通过对比惯性导航、GNSS差分感知、车联网定位、电子地图与视觉传感器融合，结合露天矿开采自身局限性，提出露天矿无人驾驶方案与矿山标准化工作流程有机结合，最终实现矿区运输矿车无人驾驶。目前，国内无人驾驶技术研究主要停留在路径跟踪、安全通行、辅助决策等具体控制方法上，不足以支撑整个矿区运输系统常态化运行。针对该问题，提出了一套工程技术解决方案，包括云控中心、边缘侧、智能终端3个方面，具体包括：车辆无人驾驶、云控调度平台、无人运输仿真、远程应急接管系统、健康管理、协同作业管理与定位通信。露天矿无人驾驶卡车可实现障碍物感知、智能决策、路径规划、高精定位、精准控制等功能。

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12. 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（165）

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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13. 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（164）

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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14. 大倾角煤层采后地下水系统状态及其修复方案

黄祥宽, 黄卫平

煤炭科技 2024, 45 (5): 6-.

摘要（157）

运用地质学、采矿学和水文地质工程技术理论，通过对大倾角煤层采后围岩扰动非对称性的认识，研究分析其采后地下水系统呈现水平顺层、倾斜顺层、水平越层、垂向越层等多种水力联系形式，尤其以垂向水力联系方式，加剧了侵蚀基准面以上的地下水往侵蚀基准面以下的流失。借鉴保水采煤和注浆截堵的技术，首次提出对大倾角煤层采后地下水系统的修复技术方案。在非关键区域优先考虑自然修复，将各水平隔离带视为重点区域实行工程修复，实现地下水系统的小区修复促进大区域的恢复。特别是平硐水平，应首先进行工程修复，以尽快促进侵蚀基准面以上的地下水系统的恢复。在工程修复方面，主要采取注(灌)浆截堵法，实行上行修复或下行修复以及2种方式的结合，对煤层采空区冒落充填段、顶底板岩层破坏扰动段，逐层逐段注(灌)浆，加固改造后，沿水平隔离煤柱带形成水平隔(阻)水带，减少地下水系统的垂向水力联系。并对今后的研究和实践方向提出了建议。

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15. 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（155）

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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16. 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（154）

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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17. 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（152）

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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18. 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（152）

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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19. 条带膏体充填开采方案设计与研究

张睿, 张瑞龙, 郎鹏程,

煤炭科技 2024, 45 (4): 16-.

摘要（152）

煤矿呆滞资源的回收尤其是建(构)筑物下、铁路下、水体下的压覆煤炭资源和边角煤的解放与再回收，成为我国煤矿开采亟待解决的难题，具有支撑柱不易风化、压缩率小、充填成本较低、适用条件广、采出率高的条带膏体充填开采技术，正日益凸显其在回收“三下”呆滞资源的技术与经济优势。针对条带充填开采设计过程中面临膏体充填方法的选择、条带充填开采顶板稳定性设计、充填开采工艺设计问题；采用理论分析将条带膏体充填与综采膏体充填作对比，突出条带充填开采的工作面布置灵活等特点；采用极限强度理论、固支梁理论、比涅乌斯基公式结合赫斯特里测试验与现场强度转换原理等理论计算与分析方法，对条带开采尺寸、条带支撑强度、充填体设计强度等充填开采相关参数设计提供解法。根据现场生产经验，对条带可采工艺、条带支护、条带端头隔离等工艺流程给出解答，为条带膏体充填方案设计提供了一种解决方案。

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20. 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（151）

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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21. 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（151）

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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22. 基于RF算法的矿山生态修复成效评估模型构建及应用

王素伟, 周川, 巫长悦, 谭利丽, 李春利, 王力, 杨赟, 罗冬, 杨欢, 文敏, 刘凯,

煤炭科技 2024, 45 (1): 1-.

摘要（151）

为了客观评估矿山生态修复效果，设计了一种基于随机森林(RF)算法的评估模型。该模型根据矿山生态用地面积、群落垂直结构、归一化植被指数(NDVI)、与周边地类一致性等17个评价指标，采用信息量法确定各指标的权重，利用随机森林算法对已修复矿山图斑进行分类。通过五折交叉验证(CV),检验了指标的合理性和模型精度。研究结果表明，该模型能够较好地反映重庆市已完成生态重建类矿山的修复成效，契合度可达80%,修复2年后的矿山图斑契合度可高达92%及以上。本文提出的基于随机森林(RF)算法的评估模型构建方法，可为重庆丘陵山区以及其他区域的矿山生态修复评估和治理提供参考。

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23. 倾斜软煤层综放工作面初次“见方”回风巷矿压显现研究

张嘉岿, 李铁, 彭湃, 雷鸣, 李晓璐, 宁杉,

煤炭科技 2024, 45 (4): 1-.

摘要（149）

孟家窑煤业于11501工作面开展倾斜软煤层赋存条件下留设15 m区段煤柱试验，自工作面初次“见方”后，该工作面回风巷超前工作面一定范围内变形异常，且时常伴有异响。针对这一问题，以11501工作面初次“见方”期间工况为研究背景，采用3DEC数值模拟软件建立11501工作面回采数值模型，分析了11501回风巷在工作面初次“见方”前后的矿压显现规律，从矿压角度解释了工作面初次“见方”期间回风巷内异响来源。结果表明，11501工作面超前支承压力影响范围为50～70 m,在来压期间回风巷下帮、顶部、上帮变形速率明显加快，并且出现非均匀变形；工作面“见方”期间，受采动影响采空区已破断直接顶再次破裂是回风巷异响的主要原因，受其影响11501回风巷出现下帮顶角下沉、下帮外鼓变形、托盘内陷于煤体、钢带崩断等现象。针对该问题，提出了11501回风巷非均化补强支护措施，并取得较好的应用效果。研究成果为11501工作面后续回采工作中维护回风巷提供了科学依据，可为相似倾斜软煤层赋存条件矿井提供借鉴。

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24. 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（148）

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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25. 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（146）

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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26. 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（146）

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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27. 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（142）

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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28. 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（141）

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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29. 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（139）

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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30. 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（138）

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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31. 膏体充填工作面围岩支护强度研究

张慧军, 杨振峰, 刘丹卓, 牛丽菊

煤炭科技 2024, 45 (5): 19-.

摘要（138）

充填开采过程中保持周边围岩稳定是煤矿安全生产的重要保障，为了探究膏体充填工作面围岩所需支护强度，以高河能源E1302上分层膏体充填工作面实际情况为例，运用理论分析结合现场实测的方法，对工作面充填开采期间回采巷道表面位移情况展开研究分析，最终得出有效的稳定膏体充填工作面周边围岩所需的支护强度数值。研究为同类充填开采项目的支护设计研究提供了依据。

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32. 300 MW机组低温省煤器联合暖风器运行影响探究

宋刚

煤炭科技 2023, 44 (6): 8-.

摘要（136）

针对某电厂2×300 MW CFB循环流化床机组进行低温省煤器联合暖风器改造的实际运行状况，分别从锅炉侧和汽机侧探究了低温省煤器+暖风器对电厂改造前后经济运行的影响。数据分析结果表明，低温省煤器+暖风器对于锅炉侧影响较小，只是提高空预器的出口温度，减轻空预器的低温腐蚀；对于汽机侧影响较大，计算得出负荷越高、低温省煤器循环水进入汽机侧越多，降低供电煤耗越大；从经济运行上看，该机组在平均负荷230 MW、运行时间5 000 h的情况下，每年可节约标煤2 805 t,在煤价持续高位运行的情况下，在经济方面具有重要意义。

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33. 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（134）

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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34. 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（134）

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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35. 新时期煤矿机械化与智能化发展现状及协同路径探讨

时宝, 韩浩亮, 庞博, 包若羽, 刘懿, 伦嘉云

煤炭科技 2024, 45 (3): 1-.

摘要（133）

煤矿机械化与智能化的协同发展是推进煤炭生产方式和发展模式深层次变革的重要方式。为了深入探讨我国煤矿机械化与智能化的协同发展路径，阐述了我国煤矿机械化与智能化发展现状，分析了煤矿机械化与智能化发展过程中所面临的地区机械化程度发展不均衡、智能化开采受复杂地质条件制约等问题，并提供了相应的解决方案。在此基础上，探讨了煤矿机械化与智能化协同推进路径。

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36. 塔山煤矿特厚煤层综放面顶煤冒放性研究

陈晓伟

煤炭科技 2024, 45 (5): 32-.

摘要（133）

为研究特厚煤层综放工作面顶煤冒放性，结合塔山煤矿10501工作面5号煤层的开采条件，分别从埋深、煤体强度、煤体裂隙发育程度、夹矸强度和厚度、采放比等方面分析了顶煤冒放性的主要影响因素，数值模拟了2号和5号煤层采动对顶煤破碎效果的影响。根据理论分析、数值模拟结果，采取相应措施后，夹矸破碎程度高，顶煤冒放性好，达到了预期工程效果。

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37. 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（132）

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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38. 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（131）

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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39. 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（130）

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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40. 采空区垮落煤岩体净化效能时空演化规律研究——以凌志达煤矿为例

杨鹏飞, 刘锞锐, 王档良, 王允卿, 司湘, 杨道坤,

煤炭科技 2024, 45 (4): 9-.

摘要（129）

采空区地下水库的建设对矿井水资源的利用意义重大。随着矿井水通过垮落煤岩体，水中悬浮物会产生迁移与沉积的现象，从而影响采空区垮落煤岩体的净化效能，进而影响采空区地下水库的净水能力和使用年限。采用考虑源汇项的水动力弥散方程作为描述悬浮物在采空区垮落煤岩体中迁移与沉积过程的数学模型，研究了悬浮物浓度随采空区内流程长度的变化规律，预计了凌志达煤矿采空区地下水库的使用年限，并分析了滞留因子对采空区地下水库使用年限的影响，可为评估采空区地下水库使用年限提供理论依据。

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41. 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（126）

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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42. 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（125）

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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43. 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（124）

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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44. 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（122）

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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45. 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（122）

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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46. 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（121）

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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47. 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（119）

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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48. 综合物探在小窑巷道探查中的联合应用

王培生

煤炭科技 2024, 45 (6): 7-.

摘要（119）

小窑巷道的探查历来是工程施工的难点。由于小窑开采资料的不完整及管理的缺失，导致探查小窑巷道的成本大大增加，稍有不慎甚至会为上方承建的建筑物带来安全隐患。针对小窑巷道探查的难点，采用反磁通瞬变电磁法与地质雷达法相结合的综合物探方法，对某场地内塌陷区进行探查，通过综合物探的解译及建立三维地球物理模型，查明了小窑巷道的走向及埋深位置，并通过钻孔及孔内成像技术进行了验证，为后期场地采空区治理提供了依据。探测结果表明，综合物探方法对浅部小窑巷道的探查具有快速、高效的效果，对解决类似的地质灾害问题具有借鉴意义。

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49. 地质灾害工程中勘察设计工作难点探析

杨中强, 申燕

煤炭科技 2024, 45 (6): 29-.

摘要（119）

地质灾害如地震、滑坡和泥石流等对人类社会造成的威胁随城市化进程加速而日益加剧，勘察设计在防范和治理地质灾害中发挥着至关重要的作用。然而，勘察设计过程中面临的主要难点包括地质环境的多变性和复杂性，以及地质灾害预测和评估的不确定性等。这些挑战要求勘察设计人员在实地工作中综合考虑多方面因素，以确保能够在复杂地质环境中安全进行工程建设。基于实际经验，指出了地质灾害工程勘察设计中的问题，并提出了相应的改进措施，对于实际生产和行业的健康发展具有重要的意义。

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50. 不同温度变化下海测滩煤矿岩体物理力学特性分析

李波, 汪隆,

煤炭科技 2024, 45 (6): 20-.

摘要（118）

冻结状态下岩石的物理力学性能指标是冻结法设计的主要依据。以海测滩井田主、副井筒所穿岩层为研究对象，通过单轴、三轴压缩试验，研究了在-5、-10和-15℃3种不同温度下，中粒砂岩、泥岩以及粗粒砂岩的力学特性及破坏特征。研究结果表明，3类岩石的弹性模量和单轴抗压强度与温度呈负相关关系，泊松比与温度呈正相关关系；岩性较硬的中粒砂岩和粗粒砂岩三轴抗压强度随着温度的降低呈现出先增大后减小的趋势，而岩性较软的泥岩呈现出增大趋势；低温条件下，岩石三轴压缩试验的破坏特征主要是以斜向剪切为主。

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