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当期目录

2017年 第49卷 第8期 刊出日期:2017-08-25
设计技术
五彩湾一号矿工业场地选择及开拓方式设计探讨
史晓勇
煤炭工程. 2017, 49(8):  36-38.  doi:10.11799/ce201708010
摘要 ( 721 )   PDF (1759KB) ( 24 )  
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根据井田地形地貌、工业园区项目位置、煤层赋存条件等因素,对矿井工业场地位置提出三个方案。同时,结合场地位置及煤炭运输方式提出了三个开拓方案,从技术角度分析了三方案的优缺点,从经济角度比较了三方案的合理性,经过综合考虑工业场地位置与开拓方式之间的制约关系,分别选择了主、副井工业场地位置和斜立井混合开拓方式。
专题论坛
煤炭地下气化技术进展
梁杰
煤炭工程. 2017, 49(8):  1-4.  doi:10.11799/ce201708001
摘要 ( 510 )   PDF (1667KB) ( 45 )  
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介绍了煤炭地下气化原理及实现过程,建立了煤炭地下气化技术体系,总结了煤炭地下气化技术研究现状,并指出了其发展趋势和应用前景。研究结果表明,空气气化时可获得热值在4.18MJ/Nm3以上的煤气,该煤气可用于工业锅炉燃烧和发电|富氧气化随着富氧浓度的提高,煤气中有效组分(H2+CO+CH4)增加,当氧气浓度达到80%时,煤气中有效组分可达到60%以上,富氧煤气可作为化工合成的原料气;控制注气点后退地下气化工艺是煤炭地下气化产业化的技术方向。
基于Aspen Plus的褐煤地下气化模拟研究
史龙玺,梁杰,汪贻亮,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  5-8.  doi:10.11799/ce201708002
摘要 ( 620 )   PDF (1290KB) ( 33 )  
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为了研究煤炭地下气化工艺过程,采用Aspen Plus软件对褐煤地下气化过程进行模拟,选用多种单元操作模块并结合煤炭地下气化动力学方程,该模型能够很好地反映煤炭地下气化炉的完整气化过程,而且模拟结果与褐煤地下气化模型试验的实验结果比较吻合。由于在进行模拟简化时将还原区更理想化,使还原区更集中。对于还原反应不显著的还原区后半段,以煤的热解为主导代替还原反应,所以在加入的煤量略少于实际情况的条件下,模拟的结果却是H2和CO含量略微偏高,而CH4、CO2和N2的含量略微偏低。
不同孔隙压力和温度下乌盟褐煤的渗透特性研究
梁鲲,史龙玺,王莉,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  9-12.  doi:10.11799/ce201708003
摘要 ( 501 )   PDF (1851KB) ( 35 )  
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为了研究高压火力渗透法在煤炭地下气化气化通道贯通运用过程中,煤炭渗透率变化的经验规律,设计了煤炭地下气化高压试验系统,并对以乌兰察布褐煤制成型煤的渗透率进行了测定。研究结果表明,在常温下渗透率随着孔隙压的升高先减少再增大又减少,温度升高使煤样渗透率降低,但对温度的敏感度也随之降低,煤样渗透率随温度的变化符合指数关系:K=ae-bt
煤炭地下气化气化区上覆岩层温度场演化规律研究
王喆,周松,张晓春,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  13-16.  doi:10.11799/ce201708004
摘要 ( 527 )   PDF (2343KB) ( 33 )  
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对乌兰察布褐煤进行地下气化实验,研究煤炭气化反应过程中气化区上覆岩层温度场变化,并着重关注通道正上方温度变化。结果表明:煤层与顶板交界面处通道正上方温度基本与煤层温度相同,而通道两侧最终温度仅有300℃左右,但在距交界面40cm处二者温度差别不大|在气化通道正上方,交界面上从进气口到出气口快速升温时间段间隔明显,但在距交界面20cm、40cm处,温度变化规律相似;覆岩层温度在竖直方向的扩散要快于在水平方向的扩散|在接近出气口处,高度方向上存在一定的热弥散作用。
纯氧气氛下褐煤高压自燃规律的研究
荆恬,王雨,赵雪,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  17-19.  doi:10.11799/ce201708005
摘要 ( 514 )   PDF (1491KB) ( 27 )  
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为开发深部褐煤地下气化非接触式加压氧化点火工艺,通过加压热重实验,研究了纯氧气氛、不同压力下褐煤的自燃着火特征温度的变化规律及动力学参数,研究结果表明:当压力由常压上升到2.0MPa时,失重点T1由230.3℃上升到241.4℃,着火点T2由360.5℃下降到315.4℃,最大失重速率点T3由413.0℃下降到373.1℃,而且特征温度点随着压力的变化呈现线性变化规律;当压力由常压上升到2.0MPa时,表观活化能E由36.652kJ/mol下降到13.766kJ/mol,指前因子A由0.03479s-1下降到0.00079s-1,随着压力的增大E和A基本呈现线性下降趋势。因此,加压能促进褐煤的自燃,有利于煤层着火。
絮凝法处理煤炭地下气化废水试验研究
王莉,王雨,荆恬,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  20-23.  doi:10.11799/ce201708006
摘要 ( 496 )   PDF (1465KB) ( 26 )  
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为解决气化污水在向气化炉回注过程中油及灰尘对管道的堵塞和腐蚀问题,利用河北大城煤炭地下气化冷凝水进行絮凝试验研究。以聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)作为絮凝剂和助凝剂,研究了不同pH值及在相应pH值下加入100mg/L的PAC后污水Zeta电位的变化规律。研究结果表明:絮凝剂PAC使用的最佳pH值在7左右|对比不同PAC和PAM的投加量,研究其除尘除油的能力,当絮凝剂的投加量为100mg/L、助凝剂的投加量为3mg/L时,废水中的含油量由2060mg/L降至1174mg/L,除油率达43%,含尘量由600mg/L降至96mg/L,除尘率达84%,此时PAC和PAM为最佳用量组合。
大城烟煤大尺度热解特性研究
王雨,荆恬,赵雪,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  24-28.  doi:10.11799/ce201708007
摘要 ( 423 )   PDF (1560KB) ( 21 )  
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煤炭地下气化技术能够对煤层进行原位气化,参与反应的煤块来自于煤层的热破碎过程,煤块尺度大。为研究大尺度块煤的热解特性,对大城烟煤进行CO2和N2气氛下、尺度为5cm、8cm、10cm的热解实验。结果表明:不同气氛与尺度对热解活化能无明显影响,以外温为基础时热解反应活化能为120kJ/mol左右,以内温为基础时活化能为50kJ/mol左右|随着尺度的增加,热解所得有效气体组分升高|增加热解反应停留时间可以增加热解反应效率|CH4的逸出从300℃开始持续增加,N2气氛下CH4含量在700℃达到峰值,CO2气氛下则继续上升。H2的逸出均从500℃以上开始,并且随着温度的升高,在N2气氛与CO2气氛下热解过程中,在700℃、750℃时,H2释放量达到最大值。
混合气氛下褐煤热解特性的实验研究
赵雪,周松,梁杰
煤炭工程. 2017, 49(8):  29-31.  doi:10.11799/ce201708008
摘要 ( 455 )   PDF (1408KB) ( 41 )  
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在模拟煤地下气化过程中气化剂参与状态的条件下,采用卧式干馏炉进行褐煤恒温热解,对乌兰察布褐煤在单一气氛(N2、CO2及H2O)及混合气氛(CO2/N2、H2O(g)/N2)下的原煤热解特性进行研究,综合分析了温度和气氛对原煤热解特性的影响。研究结果表明:在单一和混合气氛下,热解气氛对半焦产率的影响较小,其变化趋势基本相似|热解气氛中的H2O有利于焦油的生成|混合气氛下水产率一般要大于单气氛;对于煤气组分,当热解终温升高时,H2浓度随着H2O与C的还原反应速率的增大而不断升高,高达60%;升温有利于混合气氛下CH4的析出和CO浓度的提高,分别达到22%和45%;对于烃类组分,单气氛下的烃类气体浓度大于混合气氛,这是由于混合气氛与热解产物进行化学反应,破坏了烃类分子结构。
天津静海煤炭地下气化焦油的析出特性
王志刚,曹健,江胜国,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  32-35.  doi:10.11799/ce201708009
摘要 ( 679 )   PDF (1354KB) ( 51 )  
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在煤炭地下气化模型试验基础上,模拟不同氧气浓度下煤层的原位气化过程,通过对焦油的产率和组分进行定量和定性分析,研究氧气浓度对焦油析出特性的影响规律,为现场焦油回收装置提供设计依据。实验结果表明:随着氧气浓度的升高,焦油产率呈先增大后减小的变化趋势,当氧气浓度为100%时,焦油产率最低为3.2g/Nm3。焦油主要由脂肪烃,多环芳烃和单环芳烃组成|其中当氧气浓度为20%时,脂肪烃在焦油中的含量最高,达35%;在纯氧工艺下,多环芳烃在焦油中的含量最高,多环芳烃主要由二环到六环芳烃为主,在不同氧气浓度下多环芳烃种类变化较大;单环芳烃中主要以苯和联苯及其衍生物组成。
设计技术
基于相互作用原理的深厚富含水基岩冻结立井井壁设计
罗晓青
煤炭工程. 2017, 49(8):  39-42.  doi:10.11799/ce201708011
摘要 ( 400 )   PDF (1318KB) ( 166 )  
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以基于围岩、井壁、水相互作用原理的包神公式为依据,在综合分析井筒穿过岩层的物理力学性质、涌水量和水压等因素后,确定合理的冻结深度和井壁结构形式。对井壁厚度、竖向分段及井壁支护材料进行合理设计,并与拉卖公式计算结果进行对比,为西部深厚富含水基岩类似地层的冻结立井井壁设计提供参考。
特厚松散含水层下提高开采上限可行性研究
郅荣伟
煤炭工程. 2017, 49(8):  43-45.  doi:10.11799/ce201708012
摘要 ( 417 )   PDF (1564KB) ( 35 )  
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为提高谢桥矿1202(1)工作面资源回收率,利用理论计算及钻孔探测等方法确定出垮落带最大高度为15.12m,裂隙带最大高度为52.78m,并初步确定提高开采上限安全可行。同时,利用数值模拟方法模拟邻近煤层工作面开采影响下上覆含水层水体渗流规律。研究表明,开采上限提高后,裂隙带裂隙将与上部含水层连通,在保护层和采空区覆岩压实作用下,含水层水体主要流向底部松散区域,对工作面影响有限。提高开采上限安全可行,现场共解放呆滞煤量3.4万t,取得了显著的技术经济效益。
近距离煤层群上行开采研究
庞冬冬
煤炭工程. 2017, 49(8):  46-49.  doi:10.11799/ce201708013
摘要 ( 653 )   PDF (1353KB) ( 25 )  
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为研究8煤开采对上部11煤的影响,综合运用理论分析和数值计算的方法,对上行开采过程中,上部11煤底板位移场、应力场变化规律进行研究。结果表明:11煤位于8煤开采的弯曲下沉带内,煤体有一定的破坏,但保持了很好的连续性,而且14128工作面的开采降低了上煤层的应力,形成应力降低区|同时,增大了11煤的透气性,减小瓦斯压力,卸压效果显著,对高瓦斯的11煤安全开采提供了保障。最后,计算得出了卸压影响范围。
余吾煤业高抽巷合理层位优选与应用
刘垒,王大强
煤炭工程. 2017, 49(8):  50-52.  doi:10.11799/ce201708014
摘要 ( 368 )   PDF (1294KB) ( 13 )  
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根据余吾煤业煤层的赋存情况,基于余吾煤业六条高抽巷的实测数据及其相应工作面的瓦斯治理效果,得出余吾煤业高抽巷的水平合理层位和竖直合理层位。并在余吾煤业N1101工作面进行了现场应用,结果表明,N1101高抽巷层位选择较为合理,瓦斯治理效果较好;回风流瓦斯浓度降低了0.22%,后部刮板机瓦斯浓度降低了0.23%,上隅角瓦斯浓度降低了25.35%。
常村煤矿王村副立井提升机房设计
庞刚
煤炭工程. 2017, 49(8):  53-55.  doi:10.11799/ce201708015
摘要 ( 609 )   PDF (1881KB) ( 95 )  
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以常村煤矿王村副立井提升机房的设计实践为例,介绍了提升机房主体的建筑布置,通过方案比选确定了结构设计方案。分析了提升机基础的受力情况,对提升机基础的整体稳定性、强度,以及地基承载力进行了计算。总结了提升机房在建筑布置、结构选型及受力计算中应注意的问题。
高地应力复杂条件下的连采充填开采技术探讨与研究
江小军
煤炭工程. 2017, 49(8):  56-58.  doi:10.11799/ce201708016
摘要 ( 810 )   PDF (1358KB) ( 44 )  
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为了高效回收工作面煤炭资源,并有效保护地表建筑物,通过分析相关工作面巷道矿压显现规律,结合连续采煤机开采工艺和装备技术特点,提出对高地应力地质条件下采用连续采煤机开采工艺和充填技术相结合的方法进行开采,并根据现场应用情况对开采工艺参数进行了优化。结果表明,连续采煤机充填开采方法能够实现高地应力复杂条件下煤炭资源的高效回收。
煤炭装车喷洒一体化的双喷洒系统设计
孙丁丁,尚仕波
煤炭工程. 2017, 49(8):  59-62.  doi:10.11799/ce201708017
摘要 ( 499 )   PDF (1599KB) ( 33 )  
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针对煤炭铁路运输中存在的冻车、风损等问题,提出了装车过程中同时喷洒防冻液与抑尘剂的方案,阐述了自动制液系统以及自适应喷洒系统的工作原理并对喷洒系统关键设备进行计算选型,重点研究了系统采用的关键技术,并对自动控制系统进行设计。系统自动化程度高,实用性强,已成功应用在实际生产中。
施工技术
刘庄矿东风井第三含水文孔溢水延期原因分析
曹化春
煤炭工程. 2017, 49(8):  63-66.  doi:10.11799/ce201708018
摘要 ( 624 )   PDF (1841KB) ( 25 )  
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为了分析刘庄煤矿东风井冻结法凿井第三含水文孔溢水延期问题,研究了刘庄矿东风井水文地质概况、井筒冻结参数,并对水文孔进行了现场排查和分析。结果表明:造成水文孔溢水延迟的主要原因是地层富水性弱且孔隙率大,同时提出了问题的处理方法。
矿井采区煤仓的设计及施工
张振虎,刘建功
煤炭工程. 2017, 49(8):  67-69.  doi:10.11799/ce201708019
摘要 ( 670 )   PDF (1300KB) ( 39 )  
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针对陈四楼煤矿采区煤仓施工步骤繁多、工序复杂、工序不易衔接等问题,通过不断优化煤仓设计,总结施工经验,提出一整套包含采区煤仓的设计依据和设计流程,并从装载硐室、煤仓仓体、耐磨板安装、螺旋溜槽、给煤机安装等方面研究分析了采区煤仓施工技术,结果表明,采用垂直型、圆形设计、布置煤仓,不仅有利于采区煤炭的临时储存、中转运输,同时有利于采区煤仓的快速、高效施工,且煤仓的服务年限能够与采区服务年限相匹配。
水玻璃化学浆在地面预注浆中的应用研究
贺文
煤炭工程. 2017, 49(8):  70-73.  doi:10.11799/ce201708020
摘要 ( 602 )   PDF (1599KB) ( 56 )  
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为了解决立井井筒深部基岩微裂隙赋存传统颗粒性注浆材料无法注入的问题,对水玻璃化学浆液的基本性质及地面预注水玻璃化学浆的工艺进行了研究。研究表明:水玻璃化学浆液黏度低,可注性好,固结体强度较高,胶凝时间可调,适用于千米级井筒地面预注浆。在杨村矿风井地面预注浆中进行了现场应用,应用结果表明:杨村矿风井井筒深部基岩微裂隙含水地层采用地面预注水玻璃化学浆后,注浆堵水效果良好。
基于变形监测的采空区注浆加固治理效果评价
贾新果,孙春东
煤炭工程. 2017, 49(8):  74-77.  doi:10.11799/ce201708021
摘要 ( 459 )   PDF (1640KB) ( 29 )  
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为评价采空区注浆加固治理效果,首先根据采空区地质采矿条件,将研究区域按注浆区、注浆影响区和非注浆影响区分区,并在相应区域地表和建筑物上布置变形监测点,获得实测沉降值,再结合注浆钻孔位置,综合分析注浆效果。分析结果表明:以非注浆影响区的平均沉降值为背景值,注浆区地表实测下沉较非影响区减少了68.7%;注浆区建筑物实测下沉较非影响区减少了21.0%,采空区采用注浆加固治理具有显著的减沉效果。
坚硬顶板沿空留巷巷旁支护技术及工程应用
杨富强,相啸宇,张玉宝,王成武,张巍
煤炭工程. 2017, 49(8):  78-81.  doi:10.11799/ce201708022
摘要 ( 611 )   PDF (1614KB) ( 26 )  
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针对沿空留巷坚硬顶板条件,在传统巷旁密集单体支柱切顶支护的基础上,提出了“锚索+单体液压支柱”巷旁主动强力切顶支护技术。巷旁先采用密集单体支柱支护,然后打锚索支护,构成强力切顶结构,待采空区顶板垮落后,将密集支柱回出,支设新的一排柱距较大的单体支柱。通过力学分析得到了巷旁单体支柱和实体煤的支护阻力大小,并对木城涧煤矿六槽东四壁运输巷进行沿空留巷试验。围岩监测数据表明:一次采动后沿空留巷顶底板移近量达125mm,两帮移近量达到52mm;二次采动对顶底板及两帮的移近量影响较小,仅分别增加了40mm、5mm。可见,采用“锚索+单体液压支柱”巷旁支护对坚硬顶板沿空留巷的围岩稳定性具有良好的控制作用。
沿空煤巷超前工作面段冲击机理及卸压防治技术
曹文涛,杜凌云,湛莲香
煤炭工程. 2017, 49(8):  82-84.  doi:10.11799/ce201708023
摘要 ( 459 )   PDF (1569KB) ( 32 )  
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基于宝积山煤矿705工作面开采阶段回风平巷超前段冲击显现频发,从动静载荷叠加诱发冲击压力型巷道冲击地压的角度对冲击机理进行了分析。结合强弱强结构防冲机理,提出在巷道一次支护的基础上二次补强支护,并同时采用高压水射流巷帮卸压的协同防治技术。数值模拟和现场工业性试验结果表明巷道围岩控制效果良好,研究成果为受动压扰动影响强烈的巷道围岩稳定性控制提供了一定的借鉴。
生产技术
补连塔煤矿大采高综采工作面过冲刷带技术研究
王存飞,范文胜
煤炭工程. 2017, 49(8):  85-87.  doi:10.11799/ce201708024
摘要 ( 712 )   PDF (1700KB) ( 41 )  
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针对大采高综采工作面通过大断面冲刷带的难题,以补连塔煤矿12520大采高综采工作面为例,分析总结了大采高综采工作面内冲刷带的探测方法。根据探测结果确定大采高综采工作面通过冲刷带的方法,总结了大采高综采工作面通过冲刷带的关键技术,分析了大采高综采工作面通过冲刷带期间矿压显现情况,为类似地质条件的综采工作面通过冲刷带提供一定的借鉴。
采空区顶板超长定向高位钻孔瓦斯抽采技术研究
李广义,许彦鹏
煤炭工程. 2017, 49(8):  88-91.  doi:10.11799/ce201708025
摘要 ( 668 )   PDF (1526KB) ( 26 )  
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针对成庄矿综采工作面采空区瓦斯涌出量大的问题,以千米钻机深孔钻进技术和配套装备为依托,应用试验了采空区顶板超长定向高位钻孔瓦斯抽采技术|通过研究确定采空区“三带”分布范围及瓦斯富集区,设计了合理的采空区顶板超长定向高位钻孔布置参数。试验考察结果表明,超长定向高位钻孔瓦斯抽采技术具有钻孔施工工程量小、定位好、抽采稳定、抽采率提高的优点,取得了显著抽采效果。
矿井TEM及钻孔激发极化法综合探测采空区水害技术研究
郝宇军,邢楷,刘江敏
煤炭工程. 2017, 49(8):  92-94.  doi:10.11799/ce201708026
摘要 ( 724 )   PDF (2584KB) ( 44 )  
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为了准确探测掘进巷道前方采空区水害赋存位置,提出了以矿井TEM和钻孔激发极化法进行综合超前探测,并介绍了两种方法的技术原理和布置方法,两种物探方法均发现前方存在采空区水害,依据探测结果对前方进行钻探设计、施工,并提前对采空区水进行疏放。结果表明:矿井TEM和钻孔激发极化法综合超前探测方法可有效探测出前方采空区富水情况及赋存方位,探测结果准确可靠。
软厚煤层综放面煤壁片帮控制技术研究
钱坤
煤炭工程. 2017, 49(8):  95-98.  doi:10.11799/ce201708027
摘要 ( 783 )   PDF (1495KB) ( 24 )  
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以芦岭煤矿Ⅱ927工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟及现场试验等方法,分析了松软煤层工作面的破坏机理及控制措施,提出煤壁片帮的控制原则及控制途径,确定了控制方案和合理的参数,包括工作面支架工作阻力、采高、工作面推进速度及注水量的调整。该研究可为松软厚煤层综放开采的生产实践提供较好的理论指导和宝贵经验。
PASAT-M煤体CT扫描技术在南山矿冲击危险评价中的应用
梁德
煤炭工程. 2017, 49(8):  99-102.  doi:10.11799/ce201708028
摘要 ( 803 )   PDF (1801KB) ( 95 )  
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为了防止冲击地压发生,南山煤矿采用波兰PASAT-M煤体CT微震探测系统装备对盆底区18层南一段顶分层工作面进行了煤岩体应力分布原位探测,并对工作面冲击地压危险性进行了评价。研究表明,应力与地震波波速具有良好的对应关系,可以反映煤岩体中应力的分布情况|通过地震层析成像技术对波速分布情况进行反演、CT成像,以二维图像形式表征了全工作面冲击危险分布状态,进而可以快速准确判定巷道危险状态。探测和分析结果对于南山矿采取针对性解危措施提供了重要指导,使冲击地压防治工作准确、高效。
研究探讨
近距离房采煤柱下回采巷道失稳机理数值模拟研究
余学义,张冬冬
煤炭工程. 2017, 49(8):  103-104.  doi:10.11799/ce201708029
摘要 ( 597 )   PDF (1211KB) ( 50 )  
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近距离房采煤柱下长壁开采将受到工作面顶板动压和上覆煤柱集中应力的共同影响,导致工作面剧烈来压从而引发回采巷道失稳事故。针对神东矿区大柳塔矿22202工作面潜在的巷道失稳事故问题,采用数值模拟研究了房采煤柱下长壁开采顶板的应力演化及运动规律,分析了回采巷道围岩的应力和变形特征。研究结果表明,工作面进入房采煤柱下方后,支承应力峰值点超前工作面距离会显著减小,造成超前支承峰值和工作面的顶板力叠加,在顶板来压和叠加应力共同作用下将引发巷道失稳事故|在房采煤柱采空区边缘前后20m范围内顶板运动和应力分布不稳定,巷道失稳事故发生的规律性差|远离采空区边缘60m后,顶板来压周期性明显,巷道失稳事故会周期性地发生。
综采放顶煤工作面顶煤破碎机理分析
康鑫,薛忠智,蒋威,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  107-109.  doi:10.11799/ce201708030
摘要 ( 582 )   PDF (1509KB) ( 47 )  
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针对综放开采工作面顶煤破碎问题,介绍了目前顶煤破碎机理的研究成果,以赵固二矿11111工作面为工程背景,结合格里菲斯强度理论,进行了实验室剪切实验,利用高速摄像机采集了不同剪切角下煤体表面裂隙发育情况。结果表明:煤体的破坏过程其本质是裂隙的延伸扩张,煤体中裂隙的存在形式决定了其破坏强度,为顶煤破碎机理研究提供了新思路。
特厚复合顶板支护三维数值模拟研究
曹俊才,左宇军,邬忠虎,何晨宏
煤炭工程. 2017, 49(8):  110-113.  doi:10.11799/ce201708031
摘要 ( 452 )   PDF (2462KB) ( 50 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
特厚复合顶板支护难度大,采用锚网索支护时经常会发生锚杆(索)破断或失效,极容易发生大面积冒顶事故,且其冒顶过程迅速、预兆不明显,较难预防。为了解决该问题,通过三维数值模拟和工程实例分析了其失稳机理,研究了支护锚索容易破断及冒顶过程迅速的原因。研究结果表明:锚杆(索)容易破断的主要原因是剪应力过大,容易失效的原因是锚固区处在围岩裂隙发育区或软弱岩层;特厚复合顶板一般都具有内部各岩层厚度较小、总厚度较大、岩性较差等特征;特厚复合顶板会发生突然冒顶的原因是其顶板中存在一层或数层相对较硬的岩层;最后,为特厚复合顶板支护提供了一些支护参数和支护建议,这为类似工程提供了参考依据。
不连续煤体断层附近应力分布规律研究
王生超,袁野,蔡辉,张译心
煤炭工程. 2017, 49(8):  114-116.  doi:10.11799/ce201708032
摘要 ( 482 )   PDF (1630KB) ( 45 )  
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为研究断层附近应力分布规律,防止断层附近应力异常区域对采掘活动的影响,以天安矿业集团星村煤矿3307工作面为例,对微震监测系统取得的数据进行分析,同时运用理论分析、数值模拟、现场实测等手段,得出了对应工况下的不连续煤体断层附近应力分布规律。研究发现,断层上盘应力明显高于断层下盘应力,且应力异常区域主要集中在断层附近80m范围内|同时,关键层位的确定与处理对于冲击地压的防治尤为重要,工作面需针对不同的推采形式及工作面布置方式,制定相应的防范措施。
孤岛煤柱卸压开采对下伏大巷围岩稳定性的影响研究
邢瑞军,孟宪锐,王鹏
煤炭工程. 2017, 49(8):  117-119.  doi:10.11799/ce201708033
摘要 ( 466 )   PDF (1573KB) ( 47 )  
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为了保证孤岛工作面回采过程中下伏大巷围岩的稳定,结合孤岛煤柱的防冲和下伏大巷围岩控制技术,探讨采用超前钻孔卸压的方法对开滦集团东欢坨矿孤岛煤体进行回收。并运用FLAC3D进行数值模拟研究,分析了不同钻孔深度对工作面卸压效果以及卸压前后下伏大巷围岩状态的变化。结果表明,当卸压钻孔长度为30m时,工作面卸压效果最为理想,下伏大巷围岩状态最佳。
负压除尘器内旋子式喷嘴流场特性分析
翟国栋,童伟,程家春,孙倩
煤炭工程. 2017, 49(8):  120-122.  doi:10.11799/ce201708034
摘要 ( 566 )   PDF (1895KB) ( 23 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为了研究喷嘴结构与流场特性的关系,运用数值模拟方法,建立喷嘴内外流场的物理模型和数学模型,应用Fluent分析软件对喷嘴进行数值仿真模拟,得到喷嘴内外气液两相流分布情况及其压力特性和速度特性。结果表明:螺旋槽水流到达混合室时,几股水流相互混合、碰撞,加剧了水流的雾化|在水流道截面骤减的部分,压力损失严重,压力能大部分转化为水流的动能|水流的轴向速度在出口段呈现出“M”形分布,即在中心区出现空气灌入的现象|水流的切向速度呈现出“N”形分布,并具有明显的“势涡”和“涡核”现象。
基于AMEsim断带抓捕液压系统仿真研究
王占宇,尹文军,杨寅威,樊凯
煤炭工程. 2017, 49(8):  123-125.  doi:10.11799/ce201708035
摘要 ( 557 )   PDF (2099KB) ( 31 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对传统机械式和全断面液压式断带抓捕装置存在的不足,提出一种新型的断带抓捕液压系统,主要利用插装阀和梭阀合理组合设计完成蓄能器充液和快速放液,进而实现迅速抓捕断带。介绍了新型断带抓捕液压系统的工作原理,基于AMESim对系统进行建模仿真,分析了蓄能器和液压缸的关键参数对系统抓捕性能的影响规律,为断带抓捕液压系统的设计与优化提供一定的理论依据。
矿用防爆车辆锂离子蓄电池安全性研究
梁玉芳
煤炭工程. 2017, 49(8):  126-129.  doi:10.11799/ce201708036
摘要 ( 529 )   PDF (1674KB) ( 31 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为解决国产防爆柴油机存在的排气污染和噪声污染造成的煤矿井下工作环境恶化的问题,通过分析影响锂离子电池性能利用和安全的因素,围绕锂离子电池安全和有效利用的目标,提出矿用防爆车辆锂离子蓄电池能量管理系统的安全解决方案,并就该解决方案进行了安全性试验验证。同时,还分析了电池组充电模式下的试验验证数据,为提高矿用防爆车辆锂离子蓄电池安全技术提供了相应的理论依据。
基于核磁共振与电阻率资料的煤层孔隙性评价
梁霄,汪姗,周明顺,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  130-133.  doi:10.11799/ce201708037
摘要 ( 710 )   PDF (1850KB) ( 23 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对实验方法获取孔隙度存在单点性和成本昂贵等问题,文章在核磁共振实验分析煤储层孔隙结构和探讨阿尔奇公式在煤层评价中适用性的基础上,创新性地提出了利用核磁数据校正电阻率资料求取的煤储层裂隙孔隙度,获得了电阻率资料有效评价煤储层裂隙孔隙度的方法,取得了较好的效果。实例工区的研究结果表明:该地区核磁T2谱呈现明显的双峰形态,左峰表示吸附孔隙,在离心前后变化小;阿尔奇法计算得到的孔隙度主要反映的是煤储层的裂隙孔隙度;通过核磁技术校正的煤储层裂隙孔隙度精度更高。
钢丝绳应力分析与疲劳寿命研究
杜文正,马保珠,曹大志,谢政
煤炭工程. 2017, 49(8):  134-137.  doi:10.11799/ce201708038
摘要 ( 732 )   PDF (2065KB) ( 77 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为研究钢丝绳在提升重物时的应力分布规律及其在此工况下的疲劳寿命。首先在SolidWorks中建立了某种起重机所采用的6×36+WS结构右交互捻圆股钢丝绳的三维实体模型,然后将其导入ABAQUS中,建立有限元模型,进行有限元分析,得到钢丝绳在千分之二轴向变形时的应力分布规律。最后联合FE-SAFE对钢丝绳进行疲劳分析,得出其疲劳分布情况。结果表明:钢丝绳应力呈空间螺旋状分布,股芯钢丝与内侧钢丝接触处Von-Mises等效应力最大,且此处疲劳寿命值最小,若能提高股芯钢丝性能,将显著提高钢丝绳寿命。
基于业务流原理的露天采矿运输调度算法研究
秦华有
煤炭工程. 2017, 49(8):  138-140.  doi:10.11799/ce201708039
摘要 ( 398 )   PDF (1512KB) ( 48 )  
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以车载计算机终端为例,剖析露天采矿各生产环节的事务性属性,研究各节点之间的关系,应用工作流原理,设计露天采矿运输调度算法。首先,分析露天采矿的流程,为研究露天采矿业务流做准备;然后提取各流程节点的事务属性,设计基于工作流的调度算法;最后,将算法实际应用于运输系统中,验证了算法的正确性和可行性。
预氧化对煤液化沥青制备超级活性炭的影响研究
辛凡文,李克健,舒歌平,王洪学,章序文
煤炭工程. 2017, 49(8):  141-144.  doi:10.11799/ce201708040
摘要 ( 586 )   PDF (1676KB) ( 51 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
以神华煤直接液化沥青(CLA)为碳源,针对其熔点低、易形成液相炭化、不利于制备超级活性炭的难题,采用KNO3预氧化、KOH活化的方法,制备出比表面积超过3000m2/g的超级活性炭。利用扫描电镜(SEM)、低温氮吸附仪(BET)、红外光谱仪(IR)等多种手段对预氧化沥青、炭化沥青和活性炭产品进行了表征测试。发现预氧化可避免煤液化沥青在炭化过程中的相态变化,产生具有初级孔道、富含官能团活性点的炭化物,为制备超级活性炭奠定了物质结构基础。在m(KNO3)/m(CLA)为0~0.4之间,活性炭的比表面积随着KNO3的用量增加先增后减。在预氧化温度250~400℃之间,活性炭的比表面积随着预氧化温度的升高先增后减,拐点为350℃。在预氧化时间30~60min内,活性炭的比表面积随着预氧化时间的延长逐渐增大,超过60min,延长预氧化时间对活性炭比表面积基本无影响。
装备技术
国产化连续采煤机在国内的应用发展现状
高云峰,马进功
煤炭工程. 2017, 49(8):  145-148.  doi:10.11799/ce201708041
摘要 ( 864 )   PDF (1254KB) ( 56 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为了解决国内非神东矿区国产连续采煤机在煤巷快速掘进以及边角块段安全、经济、高效应用和推广问题,摆脱“神东模式”给连续采煤机发展带来的掣肘,介绍了近5年来国产化连续采煤机成套装备各个系列研制、制造现状,总结了我国大胆将自主创新装备应用在非神东矿区下取得的先进技术经验,特别是在不断应用过程中不同地质条件下有着不同的关键工艺,并由此拓宽了连续采煤机的应用范围。最后提出了国产化装备在细分市场、装备稳定性、采煤方法及矿压控制等方面仍存在着巨大的发展潜力,需进一步创新突破。
乳化液泵站供液方案的研究与优化
黄光平,付翔,王然风,张兵锋
煤炭工程. 2017, 49(8):  149-151.  doi:10.11799/ce201708042
摘要 ( 727 )   PDF (3257KB) ( 46 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为保证工作面液压系统可靠、经济、高效运行,讨论了当前的乳化液供液方案存在的不足,建立了液压支架动作时的数学模型,分析了支架不同动作对流量的需求。为了满足支架不同动作时对流量的不同需求,提出了一种基于支架动作识别从而实现流量匹配的供液方案。用AMESim与MATLAB/Simulink完成对乳化液供液过程的联合仿真,从而验证新供液方案的合理性及优越性。
刮板输送机液力耦合器组控制系统设计研究
乔红兵,何成亮,焦智,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  152-154.  doi:10.11799/ce201708043
摘要 ( 586 )   PDF (2162KB) ( 27 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为了保证刮板输送机的正常运行和综采设备的开机率,针对刮板输送机液力耦合器组控制系统难以对其运行参数进行有效监控的问题,设计了一种基于MCGS组态技术的刮板输送机液力耦合器组控制系统,该系统能够实现刮板输送机运行数据的实时采集、处理、超限报警及工作控制。并详细介绍了控制系统的硬件组成和软件设计。最后通过仿真表明该系统可达到对刮板输送机的控制管理和维护的预期要求。
射流吸气式混合雾化降尘喷嘴参数优化实验研究
张静,赵静静,刘邱祖,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  155-157.  doi:10.11799/ce201708044
摘要 ( 439 )   PDF (1424KB) ( 26 )  
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为了提高射流水雾化效果,设计了一种利用射流液体形成负压吸入气体形成混合流的高效雾化喷嘴,通过雾化性能测试实验优化了该喷嘴的关键参数,以优化的最佳参数进行降尘实验,并与Y型射流喷雾进行对比。结果表明:射流管直径、射流管伸出量以及喉径比对混合雾化降尘喷嘴的雾化性能影响程度依次为:射流管直径>喉径比>射流管伸出量|增大水流压力明显能提高雾化效果|通过正交分析确定最佳的参数配合效果为射流管直径3.5mm、射流管伸出量3mm以及喉径比为3。通过和Y型射流喷嘴喷雾降尘效果的对比,得到射流吸气混合雾化喷嘴对全尘和呼吸性粉尘的控尘效率分别达到91.24%和88.03%。
工程管理
中国平煤神马集团的绿色低碳循环经济模式
方新英,吉如昇,张忠文
煤炭工程. 2017, 49(8):  158-161.  doi:10.11799/ce201708045
摘要 ( 709 )   PDF (1470KB) ( 54 )  
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介绍了中国平煤神马能源化工集团 “3+2”可持续发展循环经济模式的主要特点为:以独立项目为基础的“点循环”,以相关产品链延伸为主体的“线循环”,以园区多项目集中循环重复利用为平台的“面循环”;一方面是放大节能减排中的资源功能,另一方面在矿区环境保护中注重建设生态文明。指出当前循环经济发展中存在的问题是:各产业园区相对独立,产业园区之间缺少统一规划|部分产品及园区产业链不长,造成产业链下游企业多,产品缺少竞争力;项目资金需求量大,融资难度大,融资问题成为企业发展一大瓶颈。并针对存在的问题提出了自己的看法和建议。
新常态下补连塔煤矿安全管理措施探讨
汪腾蛟
煤炭工程. 2017, 49(8):  162-164.  doi:10.11799/ce201708046
摘要 ( 621 )   PDF (1246KB) ( 33 )  
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鉴于井工煤矿开采受地下空间的限制,属高危行业之一,因此煤矿安全管理是重中之重,通过研究分析,90%以上的安全事故是人的不安全行为和隐患未发现及发现后处理不及时所引发,所以风险预控管理是煤矿安全管理的主要手段,也是我国煤炭行业安全管理的新型模式。文章以补连塔煤矿为例,重点介绍了风险预控管理在煤矿安全生产中的应用,主要通过建立和健全安全生产责任制,强化危害因素的深度辨识和管控,建立隐患查治体系和不安全行为查处并严格考核兑现,加强业务保安体系建设等为煤矿安全生产提供保障。
基于支持向量回归机的河北省能源消费碳排放预测
薛黎明,张心智,刘保康,胡雅各
煤炭工程. 2017, 49(8):  165-168.  doi:10.11799/ce201708047
摘要 ( 584 )   PDF (1353KB) ( 75 )  
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分析了支持向量回归机在碳排放预测中的优势,并以此理论为基础构建了碳排放预测模型。采用河北省1990—2015年的碳排放量及其影响因素数据对模型进行训练和测试,得到具有良好推广能力的碳排放预测模型,并对河北省2016—2015年的碳排放量进行预测。结果表明:从增长幅度来看,1990—2015年河北省能源消费碳排放量整体呈增长趋势,增量为22 487.62万t,预测区间2016—2020年的增长量为3 055.63万t,年均增长率保持在3%左右;从增长速度来看,通过分析六项碳排放影响因素可知,人口数量、城镇化率、人均GDP以及单位GDP能耗对碳排放量增速的贡献率较小,第二产业比重和煤炭消费比对碳排放量增速的贡献率较大。最后针对得出的结论,为河北省未来几年碳减排工作提出建议。
基于物联网感知的煤炭建筑企业施工安全管控问题研究
张蕾,牛天勇,段晓红,等
煤炭工程. 2017, 49(8):  169-172.  doi:10.11799/ce201708048
摘要 ( 592 )   PDF (1374KB) ( 26 )  
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从建筑业多年大量安全事故数据分析可知,原有安全管理体系已出现管理瓶颈,创新安全管控方法和手段成为“十三五”时期安全生产工作的重要内容。文章分析了煤炭建筑企业参与市场竞争的优势和劣势,提出了“事故总量显著减少”目标的现实障碍,并从事故数据规律分析出发,明确了安全管控创新方向和信息需求。随后,设计了基于物联网感知的建筑施工安全管控框架,提出了物联网感知信息和共享信息的应用模式,丰富了煤炭建筑企业安全管控工作的具体内容并提出施工安全管控框架的实施策略。
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