当期目录

2023年 第44卷 第2期 刊出日期：2023-04-25

  

基于EW-IAHP的煤层底板突水危险性评价

冯雁飞, 吴鹏, 苏慧

2023, 44(2):  1. 

摘要 ( 167 )  

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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。

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,

2023, 44(2):  7. 

摘要 ( 86 )  

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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。

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,

2023, 44(2):  13. 

摘要 ( 45 )  

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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。

屯兰矿岩溶陷落柱柱体形态及发育规律

刘威

2023, 44(2):  20. 

摘要 ( 60 )  

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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。

矿用顶板无源光纤远程智能监测系统设计

田峰, 宋佳佳,

2023, 44(2):  26. 

摘要 ( 75 )  

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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。

同忻煤矿井下排水系统可靠性与节能优化设计

宋新喜

2023, 44(2):  31. 

摘要 ( 47 )  

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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。

永磁直驱带式输送机传动滚筒有限元分析

于歆婷

2023, 44(2):  35. 

摘要 ( 31 )  

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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。

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,

2023, 44(2):  39. 

摘要 ( 79 )  

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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。

煤矿井下近水平定向钻进小功率装备及应用

魏宏超

2023, 44(2):  44. 

摘要 ( 54 )  

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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。

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

2023, 44(2):  48. 

摘要 ( 143 )  

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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)。

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,

2023, 44(2):  54. 

摘要 ( 43 )  

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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。

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,

2023, 44(2):  60. 

摘要 ( 50 )  

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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。

给料机煤流量控制方法在华亭赤城煤矿的应用

王伯君

2023, 44(2):  64. 

摘要 ( 38 )  

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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。

煤矿远程控制气动防火门的研究及应用

张永安

2023, 44(2):  70. 

摘要 ( 46 )  

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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。