当期目录

2023年 第44卷 第4期 刊出日期：2023-08-25

  

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

2023, 44(4):  1. 

摘要 ( 176 )  

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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。

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

2023, 44(4):  7. 

摘要 ( 134 )  

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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。

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

2023, 44(4):  13. 

摘要 ( 88 )  

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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。

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

2023, 44(4):  18. 

摘要 ( 93 )  

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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。

基于区间决策的地下煤矿智能化建设需求分级

彭勍波

2023, 44(4):  23. 

摘要 ( 79 )  

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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。

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

2023, 44(4):  28. 

摘要 ( 77 )  

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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。

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

2023, 44(4):  32. 

摘要 ( 75 )  

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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。

顾桥煤矿二水平延深及系统改建工程评价

吴晓东

2023, 44(4):  38. 

摘要 ( 72 )  

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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。

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,

2023, 44(4):  42. 

摘要 ( 71 )  

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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。

厚煤层巷道支护方案的改进与应用

郭艳军

2023, 44(4):  48. 

摘要 ( 51 )  

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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。

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,

2023, 44(4):  52. 

摘要 ( 60 )  

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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。

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,

2023, 44(4):  60. 

摘要 ( 57 )  

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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。

某煤矿通风系统计算机模拟分析及优化方案确定

李重良

2023, 44(4):  66. 

摘要 ( 57 )  

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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。

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,

2023, 44(4):  72. 

摘要 ( 55 )  

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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。

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

2023, 44(4):  75. 

摘要 ( 67 )  

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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。

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,

2023, 44(4):  80. 

摘要 ( 60 )  

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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。

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,

2023, 44(4):  84. 

摘要 ( 54 )  

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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。

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,

2023, 44(4):  89. 

摘要 ( 47 )  

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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。