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当期目录

2019年 第51卷 第7期 刊出日期:2019-07-20
设计技术
固体充填采煤矸石下井系统设计研究
宫守才, 昝东峰, 刘治成
煤炭工程. 2019, 51(7):  1-5.  doi:10.11799/ce201907001
摘要 ( 224 )   PDF(mobile) (1964KB) ( 13 )  
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为了实现固体充填采煤运输系统中矸石从地面到井下的高效运输,设计了三种不同矸石运输方式,并以矸石垂直投放系统和矸石斜井运输系统设计为例,对矸石下井系统结构设计、矸石投放井关键参数计算等方面进行了详细论述,最后从源头减量的角度考量,探讨了井下煤矸分选联合布置设计方法。通过系统性的设计方法,建立了矸石下井系统多设计模式,为相似条件下固体充填采煤矸石下井系统设计提供了参考依据。
小保当一号矿井设计综述
张磊
煤炭工程. 2019, 51(7):  6-10.  doi:10.11799/ce201907002
摘要 ( 375 )   PDF(mobile) (1215KB) ( 27 )  
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以陕煤化集团小保当一号矿井设计为背景,优化开拓部署,采用国内外领先的技术装备,走机械化开采和自动化管理相结合的道路。设计智能化采掘系统、快速建井系统、一矿两井地面布置等,矿井建成投产后经济、社会、环境效益显著,成为一座智能高效、本质安全、管理科学、生态文明、和谐共赢的特大型现代化矿井。该矿井为榆神矿区环境脆弱区先期开采矿井,为矿区后续开发建设提供了参考与借鉴。
近距离采空区下综放工作面窄煤柱尺寸优化设计
杜江涛
煤炭工程. 2019, 51(7):  11-14.  doi:10.11799/ce201907003
摘要 ( 269 )   PDF(mobile) (1806KB) ( 10 )  
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基于701工作面地质条件和开采条件,采用理论分析和数值模拟等方法,对近距离煤层采空区下综放工作面窄煤柱的尺寸进行优化。根据内应力场和极限平衡区相关理论,确定窄煤柱的尺寸的下限和上限分别为4m和7m。对掘巷后和采动条件两种工况下巷道围岩位移和应力分布情况进行分析,结果表明,随着窄煤柱宽度的加大,围岩变形量呈先减小后增大的趋势|当窄煤柱宽度为6m时,巷道变形量最小,确定窄煤柱最优留设宽度为6m。研究成果为其他类似条件工作面的煤柱留设提供参考。
红庆梁矿井副立井大罐笼提升系统振动实验研究
于功江
煤炭工程. 2019, 51(7):  15-20.  doi:10.11799/ce201907004
摘要 ( 252 )   PDF(mobile) (2461KB) ( 12 )  
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为提高副立井提升系统的安全性能,文章针对红庆梁矿井副立井特大罐笼提升系统(每次提升300人)进行振动了实验研究,对提升机、电机、导向轮以及罐笼进行了振动测试和数据采集分析。经分析研究确定提升机、电机、导向轮均运行良好,但罐笼在运行速度为2.9m/s处发生了共振。通过实验研究找出罐笼共振频率约为39Hz,并给出了解决罐笼共振的技术措施。
吕梁东江矿无轨辅助运输改造方案研究
任肖利
煤炭工程. 2019, 51(7):  21-25.  doi:10.11799/ce201907005
摘要 ( 393 )   PDF(mobile) (1273KB) ( 10 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为提高煤矿辅助运输的安全性、运输效率、降低辅助运输成本,文章基于吕梁东江矿的基础地质条件、巷道建设条件及辅助运输现状,通过分析无轨化辅助运输改造的优劣势,提出一种有轨辅助运输改造为无轨辅助运输的方案。该方案从无轨化改造可行性分析、无轨化改造措施、无轨辅助设备选型计算等方面进行详细阐述,最后对无轨化辅助运输改造后,矿井的经济性进行分析,证明了无轨辅助运输的高效性。
邢台煤矿空压机余热回收系统改造设计
鲍玲玲, 王子勇, 赵阳
煤炭工程. 2019, 51(7):  26-29.  doi:10.11799/ce201907006
摘要 ( 328 )   PDF(mobile) (1178KB) ( 11 )  
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为提高余热的有效回收利用,降低能源消耗和企业生产的节能减排。提出了一种利用空压机联合空气源热泵作为热源的供热方式,用来满足煤矿职工全年生活热水需求。并结合了工程实例的计算与分析,说明该技术在理论和实际应用中的可行性,该方法可回收利用大量的空压机余热,结合空气源热泵系统,可替代燃气锅炉供热方式,资金回收期仅为2.67a,是一项值得推广的技术。
黑岱沟露天煤矿二采区断陷带抛掷爆破台阶优化研究
陈佳鹏, 李冬嵬, 陈仕萍
煤炭工程. 2019, 51(7):  30-34.  doi:10.11799/ce201907007
摘要 ( 141 )   PDF(mobile) (1687KB) ( 9 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对黑岱沟露天煤矿自一采区转入二采区开采后,煤层赋存情况发生变化的情况,对抛掷爆破实体高台阶进行了优化设计。基于煤层厚度增加,对抛掷爆破高台阶高度进行了优化,得出了不同煤厚情况下的合理台阶高度。由于二采区煤层倾角增大,并存在断陷带影响区域的情况,造成煤层倾角在横向、纵向和局部变化较大,影响钻孔设备作业,基于此对抛掷爆破实体高台阶坡度进行了优化设计。最终得出了既满足现场设备作业能力,也满足现场设备作业要求的抛掷爆破实体高台阶。
矿用节能双级振动筛方案设计及实验分析
王安, 马宁, 富佳兴
煤炭工程. 2019, 51(7):  35-39.  doi:10.11799/ce201907008
摘要 ( 310 )   PDF(mobile) (1939KB) ( 10 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为从原始结构上改进矿用振动筛的设计,针对矿用节能双级振动筛方案设计环节因信息缺乏而无法量化评价的问题,利用黑箱法进行了方案设计,采用功能解析法建立了方案组合评价的最优化求解模型,并且利用动态规划方法找到了矿用节能双级振动筛的最优结构方案组合,根据方案最优解完成了节能双级振动筛的方案设计、数字样机开发和产品样机的制造。为验证设计可行性,对样机进行了振动测试,测试研究结果表明双级筛较同规格传统筛节能37.8%,方案设计合理、方法可行。
施工技术
柔模混凝土沿空留巷过陷落柱支护技术研究
贾牛骏, 闫俊杰, 仇永芳, 雷平博
煤炭工程. 2019, 51(7):  40-43.  doi:10.11799/ce201907009
摘要 ( 204 )   PDF(mobile) (1422KB) ( 10 )  
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针对陷落柱影响段综放沿空留巷施工困难、成巷效果差等问题,以霍尔辛赫煤矿3605综放工作面柔模混凝土沿空留巷为例,介绍陷落柱段巷内异型柔模混凝土墙体支护、底板注浆等技术。工程实践表明:在陷落柱影响段柔模混凝土沿空留巷施工速度快,留巷效果好,采空区封堵严实,具有良好的经济效益和应用前景。
综放工作面沿空巷道围岩破断机理及支护技术研究
戈素亮, 张江波
煤炭工程. 2019, 51(7):  44-48.  doi:10.11799/ce201907010
摘要 ( 117 )   PDF(mobile) (1579KB) ( 9 )  
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针对综放工作面沿空巷道超前段变形严重、支护困难的问题,理论分析了综放沿空巷道上覆岩层断裂结构模式,结合段王煤矿090510工作面的地质条件,确定了沿空轨道巷合理的掘巷位置|采用数值模拟对090510轨道巷在采动作用下的塑性区分布以及应力分布情况进行了分析,得到了轨道巷在回采过程中超前段的主要破坏特征,并探讨了巷道围岩变形机理|提出利用补强机理,采用补打锚索结合超前液压支架对超前段加强巷内支护的方案。现场实践表明:超前段围岩变形较小,有利于实现高产高效且保障了工作面安全生产,为综放工作面超前支护技术提供了示范和参考。
煤矿巷道锚杆预应力井下试验研究
张剑
煤炭工程. 2019, 51(7):  49-52.  doi:10.11799/ce201907011
摘要 ( 120 )   PDF(mobile) (1259KB) ( 7 )  
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为研究煤矿井下巷道锚杆预应力的影响因素,在塔然高勒煤矿井下巷道开展顶帮六组锚杆预紧扭矩与预应力的相关试验。结果表明,锚杆预应力随锚杆预紧扭矩增加而增大,呈现良好的正相关变化趋势|锚杆偏斜度严重影响锚杆预应力的大小,锚杆安装偏转角度越大,则锚杆预应力就越小|煤岩层强度也影响到锚杆预应力大小,其强度越高则锚杆预应力就越大。研究结果可为煤矿回采巷道锚杆预应力参数设计提供参考。
赵固二矿本煤层定向长钻孔水力压裂增透技术研究
李国栋, 郑凯歌, 陈冬冬
煤炭工程. 2019, 51(7):  53-57.  doi:10.11799/ce201907012
摘要 ( 1132 )   PDF(mobile) (1815KB) ( 10 )  
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为了提高井下低透气性煤层瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采效果,开发了适合中等偏硬低透煤层裸眼钻孔高压稳定封孔装备,采用了本煤层定向长钻孔整体水力压裂增透技术,分析了本煤层定向长钻孔水力压裂增透机理,并进行了水力压裂强化增透试验。根据压裂施工过程中压裂参数变化规律,利用压裂前后煤层全水分和钻孔瓦斯参数变化对比,综合考察和评价了水力压裂增透效果和影响范围。研究表明:压裂过程中最大注水压力24.6MPa,发生多次明显压降,最大压降5.2MPa。水力压裂增透后,煤层瓦斯日抽采纯量提高了12.70倍,百米钻孔瓦斯抽采量提高了2.67倍,压裂最大影响半径达到了 38m,平均超过30m,提高了瓦斯抽采效率。 
基于拉梅解答的喷射混凝土当量厚度分析与应用
李峰辉, 成云海, 顾玉明, 何建斌, 张建
煤炭工程. 2019, 51(7):  58-61.  doi:10.11799/ce201907013
摘要 ( 296 )   PDF(mobile) (1673KB) ( 7 )  
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为了解决干湿喷混凝土当量喷厚的问题,为湿喷混凝土设计提供参考。在弹性力学圆筒受均布载荷的拉梅解答的基础上,建立了干、湿喷混凝土在相同支护强度情况下的喷层外半径与喷射混凝土强度的关系,并结合实验室试验及工程实例进行计算。结果表明:在相同支护强度情况下,喷射混凝土强度与喷层外半径呈负相关关系|采用湿喷混凝土可减少一定的喷射厚度。
生产技术
特厚煤层综放面两柱掩护式放顶煤支架适应性研究
陈国强, 问荣峰, 王文晓
煤炭工程. 2019, 51(7):  62-66.  doi:10.11799/ce201907014
摘要 ( 207 )   PDF(mobile) (1218KB) ( 7 )  
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为了解决4107综采面使用ZF10000/23/37型四柱支撑掩护式放顶煤支架过程中存在移架速度慢、前后立柱受力不均衡等问题,研究了两柱掩护式放顶煤液压支架的架型特征,并根据矿井煤层地质条件和采煤工艺,4108综放工作面选用了ZFY12000/23/40D型两柱掩护式低位放顶煤支架。从工作面移架时间、放煤时间、资源回收率、支架安全阀开启率、支架检修情况以及支架片帮情况等方面,分析了4108综放工作面选用两柱式放顶煤支架适应性更优于四柱式放顶煤支架。
松软厚煤层大采高工作面片帮危险区分类研究
孔祥义, 陈全秋, 崔凯
煤炭工程. 2019, 51(7):  67-71.  doi:10.11799/ce201907015
摘要 ( 214 )   PDF(mobile) (1599KB) ( 7 )  
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为解决松软煤层大采高工作面煤壁片帮问题,以三元中能煤业3#煤层大采高工作面为例,基于片帮观测、实验室试验、现场条件勘查、PASAT高应力区探测等手段,对片帮诱因进行分析,得出导致煤壁片帮的主要地质因素和开采技术因素。根据片帮原因,将工作面片帮危险区域分为高应力片帮危险区、地质构造片帮危险区、强来压片帮危险区、仰采片帮危险区四类。从降低超前扰动、提升煤体自承载能力的目的出发,针对不同类型片帮危险区提出了优化回采参数、改善支架工况、优化移架方式等具体防片帮技术措施。结果表明,采用防片帮措施后,大采高工作面煤壁片帮面积和深度明显降低,工作面作业环境得到改善,为本矿及周边矿井类似条件工作面安全回采提供借鉴。
近距离煤层综采工作面倒回支架回撤技术
李志杰
煤炭工程. 2019, 51(7):  72-75.  doi:10.11799/ce201907016
摘要 ( 203 )   PDF(mobile) (1229KB) ( 9 )  
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针对戊9-10-22180工作面收尾时支架不能按常规回撤,且近距离煤层顶板失稳,从工作面开始上网到最终设备回撤,提出了倒回支架回撤方案,并采用回撤通道“锚网+锚索”联合支护和“非锚区无坑木支护”工艺,优化抹角施工参数等成套技术。结果表明,倒回支架技术合理,回撤通道联合支护和抹角施工参数能够满足设备回撤,卸压护巷省时省料,确保工作面安全快速回收,可为同类型条件工作面回撤提供参考。
开滦范各庄井田岩溶陷落柱发育特征及其主控因素研究
常永强
煤炭工程. 2019, 51(7):  76-79.  doi:10.11799/ce201907017
摘要 ( 199 )   PDF(mobile) (2176KB) ( 8 )  
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为了预防岩溶陷落柱引发矿井水害的发生,以开滦矿区范各庄矿发育的岩溶陷落柱为研究对象,基于野外勘测、采掘生产资料和钻孔资料数据,分析了研究区岩溶陷落柱的发育特征及分布规律,提出了岩溶陷落柱的井下预测方法,讨论了陷落柱发育的地质主控因素。研究表明:该区陷落柱发育形态多样,剖面上呈大小不一的圆柱状或圆锥状。研究区岩溶陷落柱主要分布于构造复杂的褶曲地带,明显受控于构造特征,分布规律与断层和节理发育密切相关。奥陶纪灰岩顶部长期风化剥蚀为陷落柱的形成提供了物质基础,研究区地下水动力条件对陷落柱发育规模与分布控制作用明显。
高能脉冲激光煤质在线检测技术的应用研究
赵勇纲, 杨传博, 冀树春, 胡小平
煤炭工程. 2019, 51(7):  80-83.  doi:10.11799/ce201907018
摘要 ( 112 )   PDF(mobile) (1215KB) ( 10 )  
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在对目前常用煤质在线检测技术及设备优劣势比较分析的基础上,选用国际领先的高能脉冲激光全元素在线检测技术,筛选煤中主要元素特征光谱,开发建立灰分和发热量煤质指标与元素间的关系模型,实现对煤中灰分和发热量的精确测量。通过有源精确定位技术,实现物料实时动态检测,在线分析仪的检测动态精密度满足并优于国标GB/T 29161的要求。
研究探讨
基于锚杆加固作用的圆形巷道围岩弹塑性分析
谷拴成, 李晓栋, 周攀, 胡晓开
煤炭工程. 2019, 51(7):  84-88. 
摘要 ( 78 )   PDF(mobile) (1374KB) ( 8 )  
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为研究锚杆支护机理及控制巷道围岩稳定,基于锚杆加固效应,将锚杆的支承作用考虑成作用于锚固区围岩的体积力,将锚杆的加固作用视为增强了锚固区围岩的强度参数|建立巷道计算模型,并进行弹塑性分析,导出了巷道围岩应力、位移解析解。结合算例,将理论计算值与实际监测值进行了对比,比较了锚杆支护与未支护时围岩应力,同时进行了围岩变形的影响参数分析。结果表明:锚杆支护改善了塑性区围岩应力状态,提高了围岩自承载能力|锚杆长度、间排距的参数设计遵循“长而疏、短而密”原则。文中理论解析解考虑了锚杆加固效应,为认识锚杆支护机理提供了理论参考,也能为巷道围岩控制提供合理的锚杆支护方案。
复合岩层锚杆预应力扩散规律研究及应用
李超, 弓培林
煤炭工程. 2019, 51(7):  89-92.  doi:10.11799/ce201907020
摘要 ( 124 )   PDF(mobile) (2045KB) ( 9 )  
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为了揭示预应力在复合岩层中的扩散规律,采用数值模拟的研究方法,分别对锚杆预应力在单一岩层、“软-硬”岩层、“硬-软-硬”岩层中的预应力传递规律进行了研究。研究结果表明:三种类型岩层中的预应力分布形态显著不同,单一岩层预应力扩散流畅,而“软-硬”岩层在岩层交界面有阻隔现象,尤其是在“硬-软-硬”岩层最为显著,三种岩层中0.04MPa预应力场面积分别为1.955m,1.429m,1.294m,岩层组合类型对预应力场分布明显影响。井下试验结果表明,复合岩层试验巷道顶板下沉量仅7mm,两帮收缩量160m,巷道控制效果良好。

临近断层的工作面开采诱发断层活化机理研究
郭寿松
煤炭工程. 2019, 51(7):  93-97.  doi:10.11799/ce201907021
摘要 ( 240 )   PDF(mobile) (1669KB) ( 12 )  
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基于临近断层构造区工作面开采易诱发冲击地压事故的工程背景,提出了建立断层构造区工作面开采的力学模型并对其计算分析,结果表明:工作面采动对断层弱面造成扰动影响,按距离可分为远场和近场扰动效应|远场采动诱发断层活化时,断层弱面上粘合接触点统计上的破坏形式决定了断层弱面是稳滑状态还是粘滑状态|近场采动诱发断层构造活化时,采掘工作面位于断层下盘岩层时,断层岩块发生向上、向下剪滑失稳及断层岩块张拉离层失稳危险性高于上盘开采方式。
含黄铁矿坚硬砂岩顶板垮落碰撞摩擦发火特征研究
韩柏青
煤炭工程. 2019, 51(7):  98-103.  doi:10.11799/ce201907022
摘要 ( 148 )   PDF(mobile) (1696KB) ( 8 )  
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针对新集二矿121109工作面采空区顶板岩石冒落碰撞产生火花引起采空区局部瓦斯燃烧的情况,通过理论分析、实验室实验、现场监测等综合研究手段,揭示了含黄铁矿坚硬砂岩顶板垮落碰撞摩擦发火特征。总结提出了煤层顶板中黄铁矿、石英含量较高,是造成岩石摩擦升温的重要因素,砂岩顶板在接触压力较大情况下以极低运动速度摩擦即会产生连续火花,相同接触摩擦条件下,含黄铁矿岩芯更易产生连续火花,且其火花强度比纯砂岩岩芯的高。研究成果可为类似条件下其他煤矿的灾害治理提供重要理论支持。
采空区流场及氧浓度场模型分析及数值模拟研究
张杉, 秦跃平, 刘伟, 高鹏
煤炭工程. 2019, 51(7):  104-108.  doi:10.11799/ce201907023
摘要 ( 210 )   PDF(mobile) (1519KB) ( 8 )  
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采空区自然发火是多场耦合作用的复杂过程,研究流场及氧浓度场模型是进行采空区高温预测预报的前提。首先建立了动坐标下流场及氧浓度场的数学模型,然后研究了模型的无因次形式,并定义了无因次压力、无因次速度、无因次氧扩散系数、无因次耗氧速度系数等无因次准则。通过分析可得,遗煤厚度是采空区氧浓度场的重要影响因素。最后通过数值模拟得到不同遗煤厚度下氧浓度场的分布图,进而得出随着遗煤厚度减小氧气在采空区的分布更广的结论。
近距离煤层群下行开采底板应力分布与瓦斯抽采技术研究
赵灿, 程志恒, 孔德中, 杜志峰
煤炭工程. 2019, 51(7):  109-113.  doi:10.11799/ce201907024
摘要 ( 149 )   PDF(mobile) (2028KB) ( 8 )  
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针对沙曲煤矿近距离突出危险煤层群开采的瓦斯防治难题,采用室内试验、数值模拟现场试验等研究手段对近距离煤层群下行开采底板应力分布特征与卸压范围及钻孔瓦斯抽采布置有进行分析。结果表明:煤层群各顶底板岩层物理、力学性质呈现不均匀分布,表现为岩层间横向性质相近,垂向岩性差异性较大的典型层状分布。其中,3号、4号、5号煤层间顶底板均为密度较大、内聚力较大、抗拉、抗压强度均较高的砂岩。4号煤层开采后采空区中部底板岩层一定范围内出现明显的垂直应力为0MPa的区域,底抽巷处在卸压区范围内,采空区中部下方底抽巷围岩垂直应力低于5MPa。底抽巷布置在距5号煤层14m处是合适的。工程实践表明,抽采半年后瓦斯压力由1.5MPa降至0.2MPa,平均抽采率维持在80%以上,采用底抽巷抽采瓦斯效果较佳。
基于COMSOL的顺层抽采钻孔漏气通及带压封孔技术研究
乔元栋, 程虹铭
煤炭工程. 2019, 51(7):  114-119.  doi:10.11799/ce201907025
摘要 ( 186 )   PDF(mobile) (2531KB) ( 8 )  
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回顾了封孔效果影响因素,基于流-固耦合作用下顺层钻孔漏气通道模型,研究了钻孔周围应力及主动支护封孔技术效果,结果表明:钻孔钻进经历巷道前方“三带”,应力集中带内煤体裂隙发育|随着距钻孔壁距离的增加,钻孔施工的二次扰动作用逐渐减小,钻孔卸压松动圈与巷道卸压松动圈叠加效应出现在孔周局部范围内,并共同形成钻孔漏气主要通道|无支护力作用下,抽采负压与巷道大气压在短时间内,很容易通过钻孔卸压松动圈裂隙与巷道壁的卸压裂隙连通,形成漏气通道|支护力作用下,加固了孔周煤体,愈合卸压裂隙,减小漏气通道,加大了有效抽采时间,且随着支护力的增大,这种效果更明显。进一步试验了主动支护封孔技术,与原有普通囊袋式封孔相比,主动支护封孔单孔日平均抽采浓度提高近3倍,单孔日平均抽采纯量提高近1.6倍,主动支护封孔效果好,理论分析结果得到验证。
煤矿附近村庄地表瓦斯泄露来源及原因分析
刘贵
煤炭工程. 2019, 51(7):  120-124.  doi:10.11799/ce201907026
摘要 ( 154 )   PDF(mobile) (1389KB) ( 7 )  
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某村庄地面出现瓦斯泄露现象,由于该村庄附近有生产煤矿,地表泄露的瓦斯有来自于开采煤层的可能性,为确认瓦斯来源,分析瓦斯泄漏原因以便采取有效措施,进行了地面泄漏气体与井下采空区瓦斯气体相关性取样实验及煤矿开采对地下水影响的分析,结果表明:地面泄漏瓦斯来源不是附近煤矿井下煤层瓦斯,但由于煤矿常年开采及该矿修建南风井时大量浅层水被疏排,导致了该区域水位下降,致使浅层瓦斯气体泄漏到地面。可为类似条件地表瓦斯泄漏原因分析提供参考。
综采工作面顶板预裂爆破振动对临近村庄民居的影响研究
李鹏, 张昌锁
煤炭工程. 2019, 51(7):  125-128.  doi:10.11799/ce201907027
摘要 ( 145 )   PDF(mobile) (2145KB) ( 6 )  
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为了弱化坚硬顶板,减小顶板来压剧烈程度,保证开采过程的安全,山西高平科兴米山煤业有限公司选用顶板预裂爆破的方法人为破坏顶板。首先采用理论计算得出爆破所产生的振速峰值|然后利用数值模拟软件ANSYS/Ls-Dyna建立物理模型,对切眼顶板预裂爆破破碎的全过程进行数值模拟,提取预先设置的所有爆破观测点的爆破振动峰值|最后与理论计算值进行综合分析比较。结果表明,理论经验公式估算与数值模拟计算的结果基本吻合|距离居民区最近测点峰值振速不超过安全允许值,即表明按照设计的顶板预裂爆破方案进行爆破作业不会对上冯村民居的安全性产生明显影响。
开滦矿区14煤煤厚特征及沉积环境分析
吴金水, 刘景, 谢卫东, 李伍
煤炭工程. 2019, 51(7):  129-133.  doi:10.11799/ce201907028
摘要 ( 113 )   PDF(mobile) (2331KB) ( 16 )  
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开滦矿区是河北省主要的煤炭生产基地,矿区内石炭-二叠系煤系地层含煤丰富。为了探究矿区内14煤赋存特征,通过对开滦矿区见14煤钻孔进行统计分析,采用沉积地层学、煤田地质学、煤岩学,深入分析开滦矿区的原始沉积环境与煤层赋存特征。研究认为14煤赋存特征主要受原始沉积环境影响,其沉积环境早期以澙湖相为主,由于水下障壁沙坝的存在,使得澙湖内水动力弱,并在沙坝向陆一侧较早沉积泥炭。由于陆地不断向海推进,研究区逐渐过渡到潮坪相最终暴露于地表,使得研究区内广泛沉积泥炭,后期又由于海侵作用过渡到浅海相,终止了泥炭的堆积。
防爆胶轮车发动机动力性研究及试验
张润泽, 寇子明, 闫政, 成文浩
煤炭工程. 2019, 51(7):  134-137.  doi:10.11799/ce201907029
摘要 ( 249 )   PDF(mobile) (1588KB) ( 12 )  
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针对现有矿用防爆胶轮车在巷道内运行过程中存在动力不足和燃油不充分问题,提出利用动力学理论模型和试验相结合的方法,分析最佳动力性、油耗及其能效。首先根据实际工况进行了发动机的选型,再利用MATLAB软件中的线性回归法得出最理想的四阶拟合曲线方程,建立了发动机的数学模型。基于该模型搭建了防爆胶轮车动力系统模型并对爬坡度、加速度和经济性进行了分析。最后进行了动力性试验,将试验得出的万有特性曲线与仿真对比研究。试验结果表明:该型号发动机转速1800r/min时为最佳经济性及动力性区域,最低油耗为222g/kW·h,由此建立的发动机数学模型及胶轮车动力系统模型是准确的,为后续的发动机研究和整车动力匹配奠定了基础。
露天煤矿温室气体核算模型构建及减排策略研究
周游
煤炭工程. 2019, 51(7):  138-141.  doi:10.11799/ce201907030
摘要 ( 292 )   PDF(mobile) (1127KB) ( 15 )  
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针对露天煤炭开采能源消耗大、温室气体排放高的特点,对露天煤矿进行碳排放量的核算,从而清晰认识露天煤炭开采的碳排放源,并为露天煤矿的节能减排工作提供数据支撑。文章在识别其排放源的基础上进行了温室气体核算模型的构建,并以哈尔乌素露天煤矿能源消耗情况为基础,进行了温室气体排放的计算分析和研究。最后结合露天煤矿特点,对其减排策略给出了政策建议。
基于EDEM给料系统闸门角度的研究分析
王新文, 徐广译, 朱国辉, 马浩鑫
煤炭工程. 2019, 51(7):  142-145.  doi:10.11799/ce201907031
摘要 ( 182 )   PDF(mobile) (1452KB) ( 9 )  
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为了研究给料系统中闸门角度对给料机振动床面压力的影响规律,文章通过EDEM软件对LDDF2330惯性振动给料系统进行仿真模拟,控制闸门开度不变,改变闸门的角度为80°、70°、60°和50°,得到了给料机振动床面在不同闸门角度下同一位置以及振动床面在同一闸门角度下不同位置的受力情况并进行分析。结果表明:随着闸门角度的减小,给料机振动床面整体所受压力线性递减|给料机床面受力最大的位置逐渐向振动床面给料端移动。
燕子山选煤厂煤泥的热重分析及水煤浆制备研究
靳建顺, 刘向阳, 涂亚楠, 李凡飞, 顾苏钱, 李峰
煤炭工程. 2019, 51(7):  146-149.  doi:10.11799/ce201907032
摘要 ( 313 )   PDF(mobile) (1333KB) ( 7 )  
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以燕子山煤泥为研究对象,对其进行工业分析、元素分析和灰熔融行分析,通过TG-DTG-DSC分析了煤泥的燃烧特性和CO2气氛气化特性,并选用亚甲基二萘磺酸钠作为分散剂,研究了煤泥水煤浆的流变性。试验结果表明,在10℃升温速率条件下,该煤泥在氧气氛围中的着火点温度为456℃,在二氧化碳还原气氛中的解聚和分解反应起始温度为355℃|燕子山选煤厂煤泥能制备较高浓度的水煤浆,最佳药剂量下的定粘浓度为72.01%,且表现为屈服假塑性流体的“剪切变稀”特性。燕子山选煤厂煤泥具有低硫、高灰熔点的特点,可以考虑以配煤方式制备为燃料型或气化型水煤浆,实现煤泥高附加值洁净利用。
我国炼焦煤中长期供需预测研究
李丽英
煤炭工程. 2019, 51(7):  150-155.  doi:10.11799/ce201907033
摘要 ( 215 )   PDF(mobile) (1222KB) ( 18 )  
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研究了我国炼焦煤供需现状、产量变化和煤种结构,对主要炼焦煤生产省区的炼焦煤开发潜力进行了分析,分析了供给侧结构性改革对炼焦煤供应的影响,综合考虑各省区炼焦煤资源储量、产量变化和剩余服务年限等各种影响因素,对中长期我国炼焦煤供应量进行了预测,采用GDP钢材消费系数法对中长期我国粗钢和生铁需求量进行了预测,基于钢铁消费需求对中长期我国炼焦煤需求量进行了预测。经预测分析,我国中长期炼焦煤供应量和需求量均将呈明显下降趋势|从分煤种上看,中长期国内焦煤和肥煤供需缺口较大,急需加强国内炼焦煤资源的保护性开采和利用。
装备技术
重型液压支架搬运车链轮式提升装置研究
王治伟, 王丽威
煤炭工程. 2019, 51(7):  156-159.  doi:10.11799/ce201907034
摘要 ( 339 )   PDF(mobile) (2064KB) ( 8 )  
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针对支架搬运车臂式提升装置存在提升链长度无法调节、提升过程中液压支架横摆以及提升臂容易断裂等问题,提出了以圆环链轮替代提升臂的结构方案,通过分析提升机构工作时的运动过程及受力状态,研究矿用圆环链轮用于起吊提升的啮合行为,论证了圆环链轮用于重型液压支架搬运的可行性,并设计了防止咬链的半切型圆环链轮,给出了吊装用圆环链轮的加工工艺及检验方法,对圆环链轮式提升机构进行了优化设计,进一步提升了链轮式提升机构的吊装性能,优化后的链轮式提升装置经现场实际应用效果良好。
矿用蓄电池搬运车动力学分析及机架优化设计
何景强
煤炭工程. 2019, 51(7):  160-164.  doi:10.11799/ce201907035
摘要 ( 326 )   PDF(mobile) (2145KB) ( 9 )  
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基于虚拟样机技术对某型蓄电池支架搬运车进行了多体动力学分析,获得了车辆满载平路、满载爬10°坡、满载低速通过深100mm沟壕路面三种典型工况下的运动学及动力学相关参数及各部件的受力状态。并以最恶劣的第三种过壕沟路面工况仿真结果为载荷依据,在有限元软件中对整车机架进行了强度分析,找出了前、中、后三段机架设计的缺陷部位,并通过增加结构性筋板、减小板材厚度、加开减重孔的方式减小了应力集中,提高了机架的结构强度,在满足使用要求及材料许用应力的前提下三个机架总减重达22%。该车经过一年多的煤矿井下工业性试验,机架强度完全满足现场使用要求,为同类车型的动力学分析及结构优化设计提供了参考依据。
折叠料斗式小型装载机设计
张伟杰, 王继科
煤炭工程. 2019, 51(7):  165-168.  doi:10.11799/ce201907036
摘要 ( 402 )   PDF(mobile) (1523KB) ( 8 )  
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为了减轻小(轻)型卡车装载散状物料时的人工劳动强度,设计了一款料斗可折叠的小型装载机。文中提出了总体设计方案,料斗在重载段为张开状态,装载量最大|在回空段为折叠状态,有效节省了机身下的空间,降低了整机高度。建立了料斗的物理和数学模型,利用Matlab软件确定了机身倾角和料斗张开角的最佳倾角均为60°,使整机装载能力至少达到12.5m/h。设计了导轨的形状及其位置参数,保证料斗的张开与折叠,并利用Pro/E软件对装载段料斗的运动轨迹进行了仿真,仿真结果表明料斗在由折叠到张开的过程中实现自动装载功能。
基于激光测距的摩擦提升机滚筒绳槽参数测量仪设计
张光荣, 刘淑婷, 史发钊, 张月, 范红真, 董佩, 黄良新
煤炭工程. 2019, 51(7):  169-172.  doi:10.11799/ce201907037
摘要 ( 224 )   PDF(mobile) (1393KB) ( 8 )  
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为了保证多绳摩擦提升机的安全运行,要求绳槽的直径一致,对此提出一种基于激光测距的摩擦式提升机滚筒绳槽参数检测仪。该测量仪通过激光位移传感器利用三角测距原理测得绳槽的信号,实现非接触式测量,微处理器读取信号并做数据处理,由DWIN液晶屏实时显示测量的结果,并以图形的方式将各绳槽的数据变化显示出来。该滚筒绳槽参数测量仪可以精确测量绳槽的参数,实时显示测量结果并存储,以便操作人员及时了解滚筒的绳槽情况,保障运输提升的安全。
工程管理
世界主要国家能源消费碳排放脱钩及驱动因素研究
杨英明, 孙健东
煤炭工程. 2019, 51(7):  173-177.  doi:10.11799/ce2019070038
摘要 ( 483 )   PDF(mobile) (1388KB) ( 20 )  
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利用碳排放Tapio脱钩弹性分解模型对世界主要国家碳排放与经济增长脱钩关系进行研究,探讨不同阶段脱钩关系特征及主要驱动因素的演变历程。研究表明:中国碳排放与GDP脱钩状态整体为弱脱钩,2014年开始,中国碳排放出现负增长,脱钩状态呈强脱钩。美国脱钩状态整体呈较为理想的弱脱钩,2006年以后美国碳排放实现负增长,碳排放与GDP强脱钩,这主要归功于美国能源结构优化升级。印度脱钩状态较为恶化。日本脱钩状态整体呈弱脱钩。在驱动因素研究过程中发现,能源强度和经济增长效应是影响中国、美国、印度和日本碳排放与GDP脱钩的主要因素,除此之外,印度碳排放还受人口效应的影响较大,能源结构效应对日本的碳排放与GDP脱钩影响较大。
编制矿产资源开发利用方案注意事项
吴建华, 梁跃强
煤炭工程. 2019, 51(7):  178-180.  doi:10.11799/ce201907039
摘要 ( 269 )   PDF(mobile) (1107KB) ( 8 )  
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依据矿产资源开发利用方案编制相关的法规、标准等,结合近300个开发利用方案审查经验,梳理了矿产资源开发利用方案的编制要点,总结了设计单位在编制矿产资源利用开发利用方案时遇到的问题,并以煤炭资源为例,对方案出版、概述部分、矿产品供需现状及预测、资源概况、开拓开采方案、选矿及尾矿设施、安全篇章、环境保护和方案简要讨论共9个方面存在的问题进行了剖析,在此基础上提出了编制方案时的注意事项、改进建议,为编好矿产资源开发利用方案提供了借鉴。
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