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2019年 第51卷 第6期 刊出日期:2019-06-20
专题论坛
我国煤矿区煤层气井上下联合抽采研究进展
张福涛
煤炭工程. 2019, 51(6):  1-5.  doi:10.11799/ce201906001
摘要 ( 716 )   PDF(mobile) (2033KB) ( 17 )  
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煤矿区井上下联合抽采是煤层气开发的重要形式。首先,介绍了井上下联合抽采的技术内涵和实现方式,分析了井上下联合抽采发展现状及存在的问题,包括煤层气井上下开发方式和施工技术的联合,施工技术的联合又分为条带式井上下联合、地面井与井下长钻孔连通压裂联合、立体压裂联合、顶板压裂联合、井/孔对接联合。随后,针对煤层气井上下联合抽采需求及存在的问题,研究了地面直井与井下近水平钻孔联合抽采煤层气技术,实现了抽采通道和抽采工艺的联合。最后,对井上下联合抽采技术发展进行了展望。
平顶山东北部矿区地应力发育特征及其对煤储层压力、渗透率的控制作用
王晓彬, 赵晶, 张志荣, 李海涛
煤炭工程. 2019, 51(6):  6-10.  doi:10.11799/ce201906002
摘要 ( 138 )   PDF(mobile) (1709KB) ( 11 )  
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为研究平顶山东北部区域地应力对煤储层压力、渗透率的控制作用,依据煤层气井水力压裂和试井工程试验资料,采取水力致裂手段获取地应力的方法,研究了平顶山东北部矿区地应力发育特征,分析了地应力对煤储层压力、渗透率的控制作用。研究表明现今地应力场总体上以水平应力为主,属于典型的构造应力场类型,且总体应力场特征为高倾角断层或裂隙发育|最大水平主应力、最小水平主应力、侧压系数和侧压比均随埋深的增加而线性增加|埋深约在682m时,地应力类型发生转换,地应力类型在垂向的转变原因主要受平顶山矿区多期构造运动所引起的地应力叠加的结果|煤储层压力随着最小水平主应力、垂向应力、有效应力和主应力差的增加呈现增大趋势|渗透率随着主应力差、最大水平有效主应力和最小水平有效主应力关系以负指数形式呈现降低趋势。研究认为构造应力集中区域、低渗透率分布区域是煤层气压裂等储层改造和井下煤层增透卸压工程重点布置区域。
沁水煤田东北部15号煤储层物性及特征研究
杨昌永, 郝春生, 田庆玲, 季长江, 邵显华, 常会珍
煤炭工程. 2019, 51(6):  11-17.  doi:10.11799/ce201906003
摘要 ( 282 )   PDF(mobile) (1776KB) ( 6 )  
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基于沁水煤田东北部煤层气开发资料,采用煤层气地质理论和数理统计方法,对研究区15号煤储层物性及特征进行了分析。结果表明,煤层的稳定可采性,为煤层气开发的提供了良好储层条件。煤的高变质及差异,使得煤岩类型及组分有所不同|煤层高含气量,为煤层气开发提供了良好气源条件。欠压煤储层,使得煤层气的压力吸附正效应、驱动煤层气产出的动能均较弱且煤层含气饱和度较低,不利于煤层气井的高产、稳产和采收率的提高|煤中孔裂隙较发育,但连通性差。过渡孔高度发育,为煤层气储集提供了有利空间。小-微型裂隙发育,但充填较严重,煤层渗透率较低|吸附时间较长,不利于煤层气井高产和缩短煤层气开发周期。
西南典型矿区煤等温吸附/解吸影响因素研究
张永强, 韩志雄, 薛海军, 路冠文
煤炭工程. 2019, 51(6):  18-23.  doi:10.11799/ce201906004
摘要 ( 158 )   PDF(mobile) (1478KB) ( 5 )  
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为了探讨煤质、变质程度、变形程度、实验温度、压力等因素对煤吸附/解吸性能的影响,系统采集了西南典型矿区煤样,进行了煤岩测试、工业分析和等温吸附/解吸实验。结果表明:中变质阶段,煤的吸附能力与变质程度呈正相关,高变质阶段呈负相关,Ro,max在3%左右吸附能力最强|煤的吸附能力与镜质组含量呈正相关,与惰质组含量呈负相关|低-特高固定碳阶段,煤的吸附能力与固定碳含量呈正相关关系,水分、挥发分的存在降低了煤的吸附能力|变形程度越高,吸附/解吸能力越强|温度升高,煤吸附量下降,解吸率增高。压力升高吸附量增大,解吸率下降。
高、低煤阶煤中宏观煤岩组分孔隙特征研究??
贾雪梅, 蔺亚兵, 马东民
煤炭工程. 2019, 51(6):  24-27.  doi:10.11799/ce201906005
摘要 ( 402 )   PDF(mobile) (2578KB) ( 8 )  
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为了研究高、低煤阶煤中不同宏观煤岩组分孔隙结构特征,在煤层气勘探开发有利区采取了低阶煤和高阶煤两种不同变质阶段煤岩样品,人工对煤岩中镜煤和暗煤进行了分离,采用氦孔隙度、液氮吸附、扫描电镜实验分别对两种煤类宏观煤岩组分孔隙结构特征进行了测试。研究结果表明高阶煤氦孔隙度高于低阶煤,镜煤的氦孔隙度要高于暗煤。高阶煤各煤岩组分的比表面积明显大于低阶煤,暗煤的比表面积明显大于镜煤。高变质煤宏观煤岩组分较低变质煤微孔隙发育,同种变质程度煤暗煤组分微孔隙较镜煤组分发育。煤的孔隙度、孔隙结构及孔隙形态受控于煤化作用。
煤层气达西、非达西渗流理论和扩散理论的研究进展综述
彭英明, 邵先杰, 李锋, 李明峰, 刘泽恒, OYAKA Dickens
煤炭工程. 2019, 51(6):  28-33.  doi:10.11799/ce201906006
摘要 ( 271 )   PDF(mobile) (1301KB) ( 38 )  
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大量实验与资料表明煤层气在开采中普遍存在达西、非达西渗流和扩散三种流态。通过调研国内外相关文献,对煤层气达西、非达西理论和扩散理论的研究进展进行了综述,其中包括达西渗流理论、非达西渗流理论、线性扩散理论、渗透与扩散理论、考虑多种因素的非线性扩散理论,并分析了这些理论的真实性与存在的问题,指出了其未来的发展方向。
设计技术
固体充填条带开采采宽与留宽优化设计
殷和健, 査剑锋, 仲崇武, 孟彦杰
煤炭工程. 2019, 51(6):  34-38.  doi:10.11799/ce201906007
摘要 ( 317 )   PDF(mobile) (1255KB) ( 9 )  
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针对南屯煤矿采用全采全充模式的固体充填开采无法控制地表沉陷的问题,分析了矿区采用固体充填条带开采的必要性,推导了充填体作用下的煤柱屈服区宽度力学计算公式,提出了顾及煤柱稳定性的留宽设计方法,并推导了采出率与地表变形的数学表达式|采用数值模拟研究了煤柱应力集中系数的变化规律,为力学模型的参数选取提供了支持。结合理论分析和数值模拟的研究成果,对固体充填条带开采的采留宽进行优化设计。研究结果表明:当矿区固体充填条带开采的采宽为53m、留宽为25m时,可较好地控制地表变形、保证煤柱的稳定性和提高资源的采出率。
红庆河煤矿主立井提升系统创新设计与实践
仲松
煤炭工程. 2019, 51(6):  39-42.  doi:10.11799/ce201906008
摘要 ( 198 )   PDF(mobile) (1249KB) ( 17 )  
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特大型煤矿主井提升系统工程设计配套技术成功应用于红庆河煤矿主井提升系统项目,且在5×6内装式塔式9000kW提升机、交-直-交变频控制系统、容量50t特大型箕斗、15.18m/s的最快提升速度、高速稳罐技术、箕斗更换便捷技术、高承载力的井筒装备、大直径9.5m井筒冻结井壁减薄理论等技术方面进行首创,完成红庆河煤矿主井提升能力1500万t/a巨大目标,成为煤矿建设史上的一次大的跨越,解决了约束特大型立井工程项目建设的核心难题,为提升技术进一步发展奠定坚实基础,为我国类似矿井的设计和建设积累了经验,对特大型煤矿井工开采提供了新思路。
大涌水量千米深井主排水系统设计问题探讨
于功江
煤炭工程. 2019, 51(6):  43-46.  doi:10.11799/ce201906009
摘要 ( 122 )   PDF(mobile) (1217KB) ( 9 )  
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在矿井的主排水系统中,排水高度超千米,涌水量巨大,水温高,矿井涌水有腐蚀性等均为排水设计的恶劣工况,尤其是在数个恶劣工况并存的条件下,设计中要考虑和注意的问题很多。文章针对类似复杂条件下主排水系统设计中需要考虑或注意的问题进行了探讨。主要探讨了水泵选型怎么考虑高水温、高海拔、腐蚀性水质、电机功率等因素的影响|对吸程影响很大的情况下,怎么考虑排水系统的设计|在总排水功率很大的情况下,泵房散热问题的考虑及设计方案|以及系统排水管路数量确定,管路系统的设计要考虑的因素等。文章以数个恶劣工况并存的新庄矿为例,对相关问题考虑后的系统设计进行了论述。
膜分离技术在高盐矿井水深度处理中的应用
荆波湧, 史元腾, 陈哲
煤炭工程. 2019, 51(6):  47-51.  doi:10.11799/ce201906010
摘要 ( 292 )   PDF(mobile) (1182KB) ( 9 )  
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文章介绍了超滤、纳滤、反渗透和电渗析等膜处理工艺在高盐矿井水深度处理中的应用,分析了不同膜分离技术的特点。总结了膜分离技术在高盐矿井水脱盐、减量化、物料提浓及分盐等方面的应用要点,对比了不同膜组合技术的优缺点。介绍了膜分离技术在几个典型的高盐矿井水深度处理工程中的应用实例与运行成本,指出了膜分离技术在此类工程应用的重要性及发展前景,为后续同类工程的设计提供经验和参考。
基于云平台的煤矿安全智能管控信息平台设计
王万丽, 孙超, 宿国瑞
煤炭工程. 2019, 51(6):  52-56.  doi:10.11799/ce201906011
摘要 ( 187 )   PDF(mobile) (1831KB) ( 7 )  
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为消除煤矿各类监控系统与管理系统的数据孤岛问题,基于大数据与云计算技术,提出了基于云平台的煤矿安全智能管控信息平台设计构想,设计了由感知层、平台层以及应用层的平台架构,构建了基础信息管理、数据联网管理、风险分析指标模型管理、风险分析研判与处置、风险分析数据展现五大模块。同时,根据建立的煤矿安全风险分析指标体系,通过层次分析与隶属度函数结合的方法,实现了对煤矿安全风险的研判。结果表明,该信息平台提高了煤矿数据存储、传输和处理的效率,实现了对煤矿现有数据的有效分析,对于实现煤矿的安全管控,提升煤矿本质安全,有较好的效果。
基于GIS的大型煤炭企业储量图形管理系统设计技术
陈汉章
煤炭工程. 2019, 51(6):  57-61.  doi:10.11799/ce201906012
摘要 ( 360 )   PDF(mobile) (2221KB) ( 17 )  
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大型煤炭企业储量管理具有资源数量多变化快、地域跨度大、管理层级多的特点,采用传统技术手段管理困难。文章结合煤炭企业储量管理业务需求特点,运用GIS技术,基于“以图管矿,以图管量”的思想,阐述了储量图形管理系统技术架构、标准体系及矿图数据存储更新、时态空间数据管理、矿图发布展示等关键技术问题解决方案,实现储量图形与属性的结合,满足大型煤炭企业各级管理需求,实时动态地反映矿山煤炭资源的开采与利用情况。该储量图形管理系统已在原神华集团及全部下属煤矿应用,加强了该企业监管,有效促进了资源回采率提升。
基于AHP-GRAP法的露天矿采排方案优选
王祥生, 陈再明
煤炭工程. 2019, 51(6):  62-67.  doi:10.11799/ce201906013
摘要 ( 283 )   PDF(mobile) (3696KB) ( 7 )  
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为了解决安太堡露天矿采排方案优化问题,建立了AHP-GRAP综合评价模型,对备选的采排方案进行综合评判优选。以生产剥采比、采煤运距、剥离运距、剥离提升高度、内排土场边坡稳定安全系数为评判指标,采用三维建模和模拟开采技术计算相应工程量来确定各指标参数值,通过层次分析法客观地确定各个评判指标的权重,而后根据灰色综合评价法给出由准则层中个评判指标重要度组成的待检模式向量和由方案层中各因素相对权重组成的优选特征矩阵,通过关联度计算确定三种方案基于评判指标的综合评价值。结果表明:北部超前开采方案最优。
矿井供热热源选择及可再生能源利用对比分析
白延斌
煤炭工程. 2019, 51(6):  68-73.  doi:10.11799/ce201906014
摘要 ( 245 )   PDF(mobile) (2127KB) ( 17 )  
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〗〖HT5H〗
摘要:简要介绍了最新与煤炭行业暖通相关的法律法规,分析了在新的政策与形势下,煤炭行业暖通设计发展方向。针对矿井面临的热源改造及新热源设计问题,分别论述了燃气锅炉供热方案、燃煤锅炉供热方案、蓄热电锅炉供热方案、太阳能供热方案、空压机余热供热方案及矿井乏风余热利用供热等热源方案的选择与设计原理。分析了上述六类热源供热运行成本,对各种方案的优缺点进行了分析说明。结果表明在矿区太阳能与空压机余热不足的情况下,燃煤锅炉相对运行最省成本最低,但建设费用最高,燃气锅炉建设费用最低,但运行成本最高。综合对比分析表明矿区应首选矿井乏风余热利用方案作为矿区热源替代方案。
施工技术
园子沟煤矿东翼回风立井冻结法施工技术
张海荣, 王萌, 吕文玉
煤炭工程. 2019, 51(6):  74-77.  doi:10.11799/ce201906015
摘要 ( 201 )   PDF(mobile) (1159KB) ( 7 )  
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根据园子沟煤矿东翼回风立井工程地质和水文地质条件,结合矿井及周边矿井井筒冻结法施工经验,提出园子沟煤矿东翼回风立井采用冻结法施工,确定了冻结深度、内外层井壁厚度、壁座厚度与高度及井壁配筋等相关施工技术参数,并介绍了冻结法施工中铺设泡沫塑料板与塑料夹层、井壁后与井壁间注浆等相关辅助措施和施工期间注意事项,为井筒安全快速施工提供了有力的技术支撑和科学保障。
深部高瓦斯煤层大巷揭煤区域防突技术
袁安营
煤炭工程. 2019, 51(6):  78-80.  doi:10.11799/ce201906016
摘要 ( 148 )   PDF(mobile) (1215KB) ( 8 )  
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针对顾北矿南翼轨道大巷揭煤问题进行了区域性防突技术与应用研究。首先由巷道掘进工作面向前方钻孔,探测工作面前方煤岩体赋存情况|其次通过监测瓦斯压力和瓦斯含量及煤体强度的方法对煤体的突出危险性进行了预测,确定了巷道工作面前方煤体为突出煤体|提出了地面与井下联合洗煤的区域防突技术,对顾北矿南翼轨道大巷进行了消突,并对区域消突效果进行了检验,最终顺利实施了大巷揭煤。研究结果表明,地面和井下联合洗煤区域防突技术,有效地防止了煤与瓦斯突出现象的发生,具有较高的社会效益和推广应用价值。
近距离煤层迎采动工作面沿空掘巷支护技术
付书俊, 吴乐, 何杰
煤炭工程. 2019, 51(6):  81-85.  doi:10.11799/ce201906017
摘要 ( 171 )   PDF(mobile) (2409KB) ( 11 )  
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针对近距离煤层迎采动工作面沿空掘巷巷道在掘进过程中受到上层煤遗留煤柱、上区段工作面超前支承压力、滞后支承压力及采空区侧向支承压力的多重扰动导致的维护难题,采用理论分析和数值计算方法分析巷道各阶段受力特征,制定相应支护方案。通过井下工业性试验与全过程矿压监测,验证支护方案合理性,确定各阶段扰动具体范围及煤柱塑性破坏范围,从而为下一工作面巷道布置提供依据。
原位留巷协同控制技术及底鼓治理研究
赵云佩, 贾靖
煤炭工程. 2019, 51(6):  86-89.  doi:10.11799/ce201906018
摘要 ( 80 )   PDF(mobile) (2075KB) ( 5 )  
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以山西左则沟煤矿超高水材料巷旁充填留巷为背景,结合原位留巷的巷道围岩运移特征,提出了“斜拉锚索-U钢-充填体”协同控制技术,斜拉锚索悬吊深部岩层、U钢切顶、留巷充填体隔绝采空区,三者共同保持留巷稳定。现场应用初期的矿压观测表明,留巷呈现明显的滞后变形特征,且顶板稳定,巷道变形以底鼓为主,是留巷围岩控制的重点。结合观测结果分析了原因,并对支护方案进行了优化,通过采取密集支柱切顶、架前支护、补打底锚杆等措施,巷道变形明显减少,不需返修或只需简单卧底即可满足二次回采的要求。
深部高应力软岩巷道底板联合加固施工技术
郝明月, 宋道
煤炭工程. 2019, 51(6):  90-92.  doi:10.11799/ce201906019
摘要 ( 157 )   PDF(mobile) (1225KB) ( 8 )  
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为了解决陈四楼煤矿深部软岩巷道中底板变形的问题,采用了“注浆+锚杆+锚索”联合加固技术,并结合陈四楼煤矿九采区泵房及变电所底板联合加固施工过程,详细分析和介绍了九采区底鼓变形机理、联合加固的作用原理及施工方法。观测结果表明,九采区泵房及变电所巷道底鼓现象得到了很好的控制,为以后相似工程提供了技术参考。
生产技术
近距离采空区下大倾角俯伪斜工作面矿压显现特征研究
肖家平, 刘帅, 池小楼
煤炭工程. 2019, 51(6):  93-98.  doi:10.11799/ce201906020
摘要 ( 128 )   PDF(mobile) (1366KB) ( 11 )  
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针对大倾角俯伪斜工作面矿压分布特点,结合潘北矿大倾角近距离煤层群开采地质与工程条件,开展了大倾角煤层采空区下俯伪斜工作面不同开采阶段支承压力演化特征研究。根据现场观测数据以及数值模拟分析,构建了不同回采阶段大倾角煤层俯伪斜开采煤壁前方支承压力分布以及数值计算模型,计算了煤壁前方支承压力作用范围,揭示了大倾角煤层采空区下俯伪斜工作面支承压力“鞍型”分布特征。通过理论分析及现场实测分析了工作面周期来压步距及顶板来压强度,提出了工作面矿压控制对策,取得良好的经济技术效益。
高瓦斯低透气性煤层深钻孔高压水力割缝增透技术
梁银权, 王进尚, 冯星宇
煤炭工程. 2019, 51(6):  99-102.  doi:10.11799/ce201906021
摘要 ( 131 )   PDF(mobile) (1229KB) ( 4 )  
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为提高新田煤矿M9煤层瓦斯抽采效果,解决低透气性突出煤层抽采效率低及应力主导型煤层卸压效果差的难题,以新田煤矿1901工作面为研究背景,分析了深钻孔超高压水力割缝卸压增透机理,采用深钻孔与高压水力割缝相结合增透技术,加快了1901掘进工作面抽采效率,减少了抽采达标时间,实现了1901掘进工作面 “安全、科学、精准、经济、高效”的瓦斯灾害防治,有利于煤矿安全高效生产和可持续健康发展。
基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计
樊正兴
煤炭工程. 2019, 51(6):  103-107.  doi:10.11799/ce201906022
摘要 ( 214 )   PDF(mobile) (1362KB) ( 12 )  
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为了解决高瓦斯长推进距离回采工作面各区域瓦斯预抽时间极不均衡的问题,提出了基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计方案:采用瓦斯储量法对回采工作面瓦斯预抽钻孔有效抽采半径进行考察,得出工作面瓦斯预抽钻孔不同预抽时间的有效抽采半径,将高瓦斯长推进距离回采工作面按瓦斯预抽时间长短的不同划分为若干个区块,每个区块瓦斯预抽钻孔根据其有效抽采半径设计钻孔间距,预抽时间长的区块钻孔间距较大,预抽时间短的区块钻孔间距较小,实现工作面瓦斯抽采达标的同时最大限度的减少钻孔工程量。现场应用结果表明,2311回采工作面采用优化的瓦斯预抽钻孔设计方案,钻孔工程量减少约7万m,节约工作面瓦斯预抽时间约15d,并且在开采期间实现了瓦斯抽采达标和安全回采,高瓦斯长推进距离回采工作面采用基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计方案,取得了良好的技术经济效益。
矿井末采期工作面高位钻孔优化技术研究
高宏, 杨宏伟, 钱志良
煤炭工程. 2019, 51(6):  108-111.  doi:10.11799/ce201906023
摘要 ( 277 )   PDF(mobile) (1225KB) ( 5 )  
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为了降低矿井末采期“U”型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高回采工作面的抽采效率,以矿井15#煤层1306末采阶段工作面的高位钻孔为研究对象,理论计算了影响高位钻孔抽采的关键工艺参数,分别从高位钻孔的有效长度及其利用率、钻场合理间距和数量等方面对高位钻孔的工艺参数进行分析计算|利用COMSOL软件数值模拟了抽采时间和抽采负压对高位钻孔抽采效果的影响,最终对高位钻孔参数进行了优化。现场实践表明,末采阶段XV1306回采工作面高位钻孔和钻场经过优化后,U型通风采煤工作面的瓦斯抽采效率和能力得到提高,上隅角的瓦斯浓度有所降低,现场瓦斯治理效果显著,从而保障了工作面的安全高效回采。
基于应力监测系统的工作面终采线确定方法研究
刘伟建, 刘晔, 潘贵豪
煤炭工程. 2019, 51(6):  112-115.  doi:10.11799/ce201906024
摘要 ( 178 )   PDF(mobile) (1344KB) ( 6 )  
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为了确保矿山下山巷道的安全,防治下山诱发巷道蠕变型冲击地压,在坚持资源节约有效利用的原则下,研究了蠕变型巷道冲击的机理,探索了应力在线系统分析超前支承压力影响范围并结合微地震监测岩层破裂范围确定合理终采线的方法。采用该方法并结合山东滕东煤矿3下109工作面的应力监测数据及微地震监测数据,确定了3下109工作面合理的终采线位置。
煤矿综采设备检修定额编制研究
王富强
煤炭工程. 2019, 51(6):  116-119.  doi:10.11799/ce201906025
摘要 ( 102 )   PDF(mobile) (1131KB) ( 6 )  
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针对综采设备结构复杂、使用工况各不相同、规格子系列繁多、各矿检修工人能力不同等诸多因素给设备检修定额编制带来极大困难,工程造价实施极为不便的问题,目前国内对此方面的研究还处于空白领域。文章介绍了如何在没有借鉴的条件下开展综采设备检修定额编制工作。通过深入研究综采设备检修定额编制流程,提出一套切实可行的煤矿综采设备检修定额编制方法,同时,阐述了在定额编制过程中遇到的问题和困难及相应的解决方法,以期对煤炭综采设备检修的定额的健全与完善提供一定的支持。
研究探讨
厚煤层综放开采对覆岩含水层影响评价及防治水措施研究
昝军才, 窦桂东, 吴章涛, 刘明武
煤炭工程. 2019, 51(6):  120-123.  doi:10.11799/ce201906026
摘要 ( 239 )   PDF(mobile) (1655KB) ( 13 )  
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针对西部矿井高产高效生产模式下造成矿井防治水工作难度增加的问题,以小庄煤矿4#煤层综采放顶煤工作面为工程背景,采用关键层理论、数值模拟、比拟分析三种不同方法研究确定了小庄煤矿4#煤层综采放顶煤开采的裂采比,并采用“三图-双预测法”评价了综采放顶煤开采对地下含水层的影响,为确保小庄矿4#煤层工作面安全回采提出了防治水措施。研究结果表明:小庄煤矿采用综采放顶煤开采覆岩裂采比最大为20.30,覆岩破坏最大高度为243.6m,导水裂缝带发育高度将波及到宜君组含水层和洛河组下段含水层。
不同温压作用下煤体对甲烷吸附量及其变形的试验研究
刘健, 范家文
煤炭工程. 2019, 51(6):  124-127.  doi:10.11799/ce201906027
摘要 ( 216 )   PDF(mobile) (1420KB) ( 6 )  
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基于温度和压力会影响煤体对甲烷吸附的这一特性,研究了煤体在不同温度和压力下对甲烷的吸附量和吸附过程中煤体的变形量,结果表明:随着温度的增加,煤体对甲烷的吸附量减小,升温对煤体的吸附能力起抑制作用|吸附甲烷后的标准煤样的轴向变形量与温度呈负相关关系,而与孔隙压呈正相关关系。在同一温度下,随着孔隙压力的增大,甲烷在煤体中的吸附量几乎呈线性关系增大|当温度为80℃时煤体发生显著的压缩变形。
采煤机生物学模型构建及技术参数预测
丁华, 杨亮亮, 邓金涛, 常琦
煤炭工程. 2019, 51(6):  128-132.  doi:10.11799/ce201906028
摘要 ( 290 )   PDF(mobile) (1307KB) ( 5 )  
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为提高采煤机主体参数设计的效率和综采三机的协同配合效率,面向采煤机技术参数设计过程以及综采三机之间协同配合过程,借鉴生态学基本概念进行采煤机技术参数设计,提出采煤机生物学模型。研究了采煤机相关技术参数,确定参数之间的潜在关联以及采煤机与液压支架、刮板输送机之间的协同配合关系,并基于极限学习机建立采煤机技术参数预测模型。经试验表明该模型精度保持在95%以上,符合应用要求。利用预测模型实现采煤机技术参数及输送机和液压支架配套参数求解,提高了设计效率和设计质量。
基于超宽带TSOA定位原理的掘进机定位误差分析
刘超, 符世琛, 成龙, 刘丹, 沈阳, 吴淼
煤炭工程. 2019, 51(6):  133-135.  doi:10.11799/ce201906029
摘要 ( 260 )   PDF(mobile) (1280KB) ( 19 )  
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为了研究掘进机的定位误差,基于超宽带测距技术,根据波达时间和(Time Sum of Arrival,TSOA)定位原理,采用了间接法解算出定位点的坐标值。仿真分析了定位点在空间的分布,对三个坐标轴的定位误差进行分析,得出的结论为:①定位点在空间的分布呈不规则球形,Y轴的误差小于X轴和Z轴|②在10~100m的范围内,随着定位点距离的增大,定位点的均方根误差也随着增大,均方根误差可控制在4.5cm以内|③三轴的方均根误差在10~100m的范围内,随着测量距离的增大而增大。其中Y轴的均方根误差最小,X轴和Y轴持平,误差控制在4.5cm以内。为掘进机的位姿检测提供了基础。
基于Workbench的不同公称传动比下SSC1150分级破碎机齿辊强度研究
李志强, 王宏, 王保强
煤炭工程. 2019, 51(6):  136-139.  doi:10.11799/ce201906030
摘要 ( 179 )   PDF(mobile) (4080KB) ( 6 )  
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文章以SSC1150分级破碎机减速机选型为背景,针对有限元分析软件对复杂结构几何体,不能全面、精确的将其所受的载荷进行模型化的弊端,通过离散元与有限元耦合的方法,以最大应力为指标,对不同公称传动比下齿辊的强度进行了分析对比。结果表明:在相同的强度载荷下,公称传动比不同时,齿辊所受最大应力的位置和数值有较大差异|SSC1150分级破碎机在选型中选择公称传动比为20的方案,可以有效降低齿辊所受的最大应力值。
基于CANopen协议的刮板输送机功率协调控制系统研究
耿嘉胜, 张红娟, 靳剑兵, 高妍, 靳宝全, 胡浩
煤炭工程. 2019, 51(6):  140-144.  doi:10.11799/ce201906031
摘要 ( 185 )   PDF(mobile) (2001KB) ( 6 )  
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针对刮板输送机在实际工况中头尾两电机功率不平衡问题,研究与设计了基于CANopen协议的刮板输送机功率协调控制系统。介绍了系统的总体方案设计、CANopen协议通信原理、协调控制策略、硬件结构与软件设计。通过对搭建的实验台进行测试表明,利用CANopen通信根据实时负载变化调节电机转速,可以有效地实现两电机在负载波动条件下的功率协调控制,为刮板输送机驱动电机功率控制的研究提供了新思路。
煤层气车载钻机远程电液控制系统研制及应用
赵良
煤炭工程. 2019, 51(6):  145-148.  doi:10.11799/ce201906032
摘要 ( 115 )   PDF(mobile) (1309KB) ( 9 )  
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在分析了煤层气车载钻机的应用区域及功能的基础上,研制了一套远程电液控制系统,以提高钻机自动化技术水平及减少人员安全隐患。该系统主要由电液双控液压阀、摄像头及远程控制台构成,选用CAN总线通讯与钻机电控系统快速配接|远程控制台内部以控制器为核心,介绍了钻机控制需求及信号型式|详细描述了以CoDeSys软件设计中手柄模拟量输入及比例阀PWM信号输出的编写方法。施工应用表明:该系统能够实现钻机的远程电控操作,比例阀响应时间在0.8s以内,可靠性高、便携性强,同时简化了远距离管线布置,使司钻人员远离井口,降低了劳动强度,提高了施工安全性。
普通钻孔智能设计系统研究与应用
张士岭
煤炭工程. 2019, 51(6):  149-152.  doi:10.11799/ce201906033
摘要 ( 266 )   PDF(mobile) (1510KB) ( 12 )  
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为了更好地反映煤矿抽采设计思想和清楚表达抽采工程与岩层之间的相关关系,研究了顺层和穿层抽采钻孔设计影响因素,建立了基于发散钻孔和平行钻孔两种最基本的钻孔布置方式的钻孔设计方法及模型,并利用GIS平台设计开发了普通钻孔智能设计软件,实现各种要求下抽放钻孔的计算机智能设计,钻孔参数的自动计算,并在七台河新建矿成功应用。结果表明:普通钻孔智能设计系统可以方便快捷的进行顺层或穿层钻孔设计,在满足无抽放盲区、达到控制范围的前提下,钻孔工程量达到最小,有效提高了设计部门的钻孔设计效率。
干湿循环作用下煤矸石及其与水泥石之间界面的耐久性研究
李霖皓, 龙广成, 白朝能, 沈远, 马昆林, 张升
煤炭工程. 2019, 51(6):  153-159.  doi:10.11799/ce201906034
摘要 ( 140 )   PDF(mobile) (2522KB) ( 6 )  
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为掌握干湿循环作用下煤矸石骨料的性能劣化规律,采用室内模拟试验方法,选取了太原、长治、榆林、许昌四个地区的煤矸石为研究对象,通过宏观和微观测试手段,研究了水、硫酸盐溶液浸泡和干湿交替作用下,煤矸石的强度劣化以及煤矸石-水泥石界面过渡区结构的演变。结果表明:水、硫酸盐溶液对煤矸石有显著的侵蚀作用|水浸泡和干湿交替条件下,四种煤矸石的软化系数仅为0.3~0.4之间,明显低于石灰石骨料|硫酸盐溶液干湿循环作用下,煤矸石强度下降率可达80%|水、硫酸盐溶液的干湿条件下,煤矸石-水泥石界面过渡区也受到显著的劣化作用效应,具体表现为骨料与水泥石之间的缝隙变宽、粘结不紧密、靠近过渡区的骨料受破坏等。
装备技术
煤矿井下钻锚机器人布网单元设计与仿真
马宏伟, 王成龙, 尚东森, 薛旭升, 薛力猛
煤炭工程. 2019, 51(6):  160-164.  doi:10.11799/ce201906035
摘要 ( 226 )   PDF(mobile) (1753KB) ( 10 )  
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针对现有煤矿井下巷道成型永久支护速度慢、效率低、危险性系数较高、人员参与较多等问题,论文提出了一种钻锚机器人,并对其布网单元进行设计,通过SolidWorks对其进行三维建模,并对关键部件的受力情况在ANSYS中进行有限元分析计算|在ADAMS中建立了钻锚机器人布网单元简化样机模型,并对其抓网、运网动作进行运动学仿真分析。结果表明:钻锚机器人布网单元整体结构设计合理,满足支护片网单张稳定抓取、移动、顶放姿态要求,且布网单元机械手的关键部件符合刚度、强度要求。
大功率高压变频刮板输送机成套装备及技术研究
姚伟
煤炭工程. 2019, 51(6):  165-168.  doi:10.11799/ce201906036
摘要 ( 154 )   PDF(mobile) (1117KB) ( 9 )  
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为保障神华神东矿区千万吨级工作面安全高效生产,研制了大功率高压变频刮板输送机成套装备。研发了大功率高压变频及控制技术,解决重载软启动、多电机功率平衡和自动调速等问题|创新了中部槽的材料及工艺,提高了刮板输送机的强度、耐磨性、可靠性和使用寿命|发明了蓄能恒压链条自动张紧装置,减轻过渡板磨损,延长链条使用寿命|研发了远程在线监测诊断与控制技术,实现变频刮板输送机智能化控制。工业应用表明设备运行平稳可靠,经济社会效益显著。
工程管理
万峰煤矿安全生产风险分析及管控研究
张育磊, 张楠
煤炭工程. 2019, 51(6):  169-172.  doi:10.11799/ce201906037
摘要 ( 187 )   PDF(mobile) (1263KB) ( 7 )  
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为分配有限的管理资源来保证煤矿的安全生产,通过对万峰煤矿实际调研,从危险源的所属风险类型、可能导致的事故类型及风险等级三个角度进行危险源分类,采用工作任务分析法及风险矩阵法对该矿进行了风险辨识及等级评价,形成了安全生产风险分析及管控的两条主线,并通过专家角度的层次分析法及一线工人角度的百分权重法进一步开展第一条主线的比较分析。结果表明:高频次风险类型中较高风险等级发生的人的不安全行为与高风险等级中高频次发生的事故类型两条主线对危险源及事故类型针对性管控措施的采取具有导向作用,两者相互配合能把控矿井整体的安全风险,确定该矿安全管理的重要矛盾,避免煤矿安全风险管理的盲目性。
项目决策和工程设计阶段的造价管理探讨
焦红清
煤炭工程. 2019, 51(6):  173-175.  doi:10.11799/ce201906038
摘要 ( 229 )   PDF(mobile) (1080KB) ( 11 )  
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文章论述了改变目前工程造价管理单纯局限于施工阶段甚至工程预结算工作的现状,将工程造价管理工作贯穿于项目决策、工程设计、施工监管直至竣工结算、工程审计等整个工程管理过程,进行全过程的控制和管理,并且充分发挥其评价、控制等管理职能,是有效控制工程造价的必要措施,更是提高工程管理水平的有效途径。而在整个控制过程中,项目决策和设计环节是起决定性作用的阶段,将工程造价管理关口前移至项目决策和设计阶段,已经越来越成为建设单位的普遍共识。并重点阐述了如何加强对项目决策和工程设计阶段的造价管理问题。
环境动态性下网络能力对煤炭企业创新的影响作用实证研究
刘方润亚
煤炭工程. 2019, 51(6):  176-180.  doi:10.11799/ce201906039
摘要 ( 181 )   PDF(mobile) (1350KB) ( 7 )  
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基于结构方程模型与多元层级回归研究了涵盖市场、制度、技术层面的外部环境动态性影响下网络能力在提升煤炭企业创新中的影响作用。其中,网络能力包含网络规划能力、网络构建能力、网络管理能力与网络利用能力四个维度,煤炭企业创新涵盖技术创新与管理创新两个维度。结果说明了网络能力受环境动态性的影响,在煤炭企业的技术创新与管理创新中起到促进作用。
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