当期目录

2024年 第45卷 第5期 刊出日期：2024-10-25

  

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

2024, 45(5):  1. 

摘要 ( 23 )  

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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。

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

2024, 45(5):  6. 

摘要 ( 13 )  

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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。

钻孔循环注热煤层巷道围岩水渗流场变化规律

李茂林

2024, 45(5):  12. 

摘要 ( 8 )  

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基于渗流力学、传热学等理论，建立了流热耦合数值计算模型，针对不同注热钻孔封孔深度条件下，采用单一钻孔间歇注热及相邻钻孔交替注热的2种方式进行注热时，煤层巷道围岩水渗流场变化规律开展数值模拟研究。研究表明，采用单一钻孔循环注热时，随着注热循环次数增加，煤层流体压力由钻孔向两侧逐渐传递。在抽采过程中，煤层流体压力峰值转移到钻孔两侧，在靠近巷帮的区域，高流体压力区域随着封孔深度的减小而增加。采用相邻钻孔交替注热时，巷道围岩压力峰值在两个钻孔处交替出现。随着注热次数的增加，升压范围不断扩大；注热钻孔的间距越大，煤层中流体高压力区域范围越大。随着封孔深度的减小，煤层中应力集中区内的高流体压力区域增大。巷道围岩热水泄漏风险随着注热循环周期的增长、封孔深度的增加而减小；在相同封孔深度与注热循环周期条件下，热水泄漏风险大小依次为：单一钻孔循环注热<相邻钻孔交替注热(间距2 m)<相邻钻孔交替注热(间距4 m)。

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

2024, 45(5):  19. 

摘要 ( 7 )  

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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。

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

2024, 45(5):  24. 

摘要 ( 9 )  

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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。 

塔山煤矿特厚煤层综放面顶煤冒放性研究

陈晓伟

2024, 45(5):  32. 

摘要 ( 6 )  

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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。