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当期目录

2019年 第51卷 第9期 刊出日期:2019-09-20
专题论坛
煤炭建设项目设计工时定额体系研究
王志杰, 别铜选, 黄小平
煤炭工程. 2019, 51(9):  1-6.  doi:10.11799/ce201909001
摘要 ( 554 )   PDF(mobile) (1462KB) ( 17 )  
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设计工时定额是合理确定各类煤炭建设项目设计周期的重要依据,是确定一个建设项目合理投标报价的基础,也是促进煤炭行业设计企业深化改革和提高科学管理水平的途径。通过对煤炭行业建设项目任务特征及主要设计企业的各类项目、各设计阶段、各设计专业、各设计岗位的工时定额指标统计分析,用综合分析方法判定不同项目影响设计工时投入的主要影响因素,构建煤炭建设项目设计工时定额体系并建立数学模型,给出可不断优化与细化的设计工时定额确定方法,可供煤炭建设行业管理部门、设计企业、项目建设企业在项目咨询设计招投标合同谈判、企业内部精细化管理等方面提供行业基准依据。
煤矿地面行政公共建筑设计标准研究
郑雷, 王志杰, 马亮
煤炭工程. 2019, 51(9):  7-10.  doi:10.11799/ce201909002
摘要 ( 254 )   PDF(mobile) (1085KB) ( 7 )  
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在煤矿地面行政公共建筑的设计过程中存在着现行的国家有关规范中指标适用性差异较大,造成部分新建、扩建、改建的矿井地面行政公共建筑需要重新二次设计,造成使用功能和性能及建设规模不协调,非生产性投资所占比例较大。通过对主要煤炭生产地区的多个煤矿的调研,取得实际项目中的使用情况和具体数据,并对照规范、标准和相关文件进行了分析,根据不同的矿井运营模式提出推荐指标和形式。 
BIM在选煤厂土建工程设计中的应用研究
聂义田, 宋领法, 李亚敏, 陈绍东, 郭金伟, 张海涛
煤炭工程. 2019, 51(9):  11-14.  doi:10.11799/ce201909003
摘要 ( 170 )   PDF(mobile) (2605KB) ( 12 )  
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土建专业是选煤厂设计中的重要专业,如何使BIM技术更好的服务于选煤厂土建专业设计,是设计人员最为关注的问题。文章以一个具体的选煤厂工程为例,从三维信息模型的建立、三维信息模型的结构计算、土建专业出施工图、土建工程量统计、土建专业构件碰撞检查等方面详细的介绍了BIM技术在选煤厂土建专业设计中的应用情况,供BIM相关从业人员参考借鉴。
气膜钢筋混凝土穹顶球型仓设计研究
朱玥莉
煤炭工程. 2019, 51(9):  15-19.  doi:10.11799/ce201909004
摘要 ( 169 )   PDF(mobile) (3417KB) ( 14 )  
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结合门克庆选煤厂原煤及产品煤球型仓实例,介绍了气膜钢筋混凝土穹顶球型仓的结构设计。分别从结构形式选取、建筑设计、荷载选取、球型仓仓体设计、仓下暗道设计及特殊节点构造措施等方面对气膜钢筋混凝土穹顶球型仓的设计进行了详细阐述,为以后气膜钢筋混凝土穹顶球型仓的结构设计提供参考。
装配式模块栈桥优化研究
李兴坡
煤炭工程. 2019, 51(9):  20-23.  doi:10.11799/ce201909005
摘要 ( 198 )   PDF(mobile) (3434KB) ( 16 )  
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比较了装配式模块栈桥相对于传统栈桥的优势,结合工程实例给出了模块栈桥的结构布置方案,介绍了标准模块组成部分及之间的关系。分析了装配式模块栈桥受力原理以及模块栈桥的不同工况组合,通过MIDAS GEN有限元数值模拟研究了极限状态下模块栈桥受力情况,并据此对其壁板进行了优化|对不同吊装方案进行了数值模拟,根据模拟结果选择了吊点位于模块栈桥端部及距端部6.0m处的吊装方案。
采动区公铁立交桥抗变形加固研究
徐博, 夏军武, 窦国涛
煤炭工程. 2019, 51(9):  24-27.  doi:10.11799/ce201909006
摘要 ( 206 )   PDF(mobile) (3647KB) ( 8 )  
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地下煤炭资源大量开采引起的地表变形直接作用于地面建筑物基础,进而使上部结构产生附加应力和位移,严重影响其安全性能和正常使用。结合煤矿区公铁立交桥实际受采动影响情况,通过有限元建模对原桥在地表变形作用下的应力水平、应力分布和危险域进行分析。基于分析结果提出桥体抗变形加固方案,并对加固后桥体进行建模分析。对比加固前后桥体的应力状态,桥体受力关键部位应力水平均有一定程度的降低。依据等效应力破坏准则对加固后桥体的安全性能进行评价,加固后桥体能够满足正常使用的要求,保证采动影响下公路和铁路的运营。
设计技术
基于采空区模拟的错层位外错式巷道位置选择研究
史爱国, 刘会景, 罗恩祥
煤炭工程. 2019, 51(9):  28-32.  doi:10.11799/ce201909007
摘要 ( 358 )   PDF(mobile) (3231KB) ( 9 )  
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为了研究错层位外错式巷道布置法中下区段沿底巷道位置选择问题,首先通过理论计算对302工作面的顶煤应力分区进行划分。采用FLAC3D数值模拟软件对采空区进行充填模拟计算,并以此为基础对错层位工作面开挖后垂直应力及塑性区分布情况进行分析,最后综合考虑理论计算及采空区充填处理的数值模拟计算结果,确定下区段沿底巷道水平错距为3m。结合错层位外错式所具有的空间位置关系提出区段间相邻巷道联合支护方案,并采用FLAC3D数值模拟软件对实验结果进行验证,最终结果认为该巷道布置及支护方案有利于减少煤柱留设尺寸,提高资源回收率,同时可以对区段间相邻巷道起到良好的控制作用。
深部浅孔爆破窄充填体沿空留巷技术研究与应用
何向宁, 成俊东, 赵地杰, 陈勇
煤炭工程. 2019, 51(9):  33-36.  doi:10.11799/ce201909008
摘要 ( 237 )   PDF(mobile) (1622KB) ( 5 )  
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为预防深部坚硬顶板沿空留巷大面积来压,并降低留巷成本,提出采用“浅孔爆破+窄充填体”的方式进行沿空留巷。采用FLAC3D软件模拟三种不同充填体宽度条件下的沿空留巷方案,比较围岩变形情况确定了充填体宽度。通过理论计算和工程实践经验,确定了浅孔爆破参数。矿压监测数据表明,浅孔爆破预裂配合窄充填体,能有效地切断采空区侧顶板,使留巷满足复用要求。
基于机器视觉识别技术的煤矿带式输送自适应控制系统设计
郝志伟
煤炭工程. 2019, 51(9):  37-41.  doi:10.11799/ce201909009
摘要 ( 181 )   PDF(mobile) (1300KB) ( 8 )  
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针对目前井下带式输送机大多配置变频控制器,但许多变频器在运输过程中被设置在固定频率下运行,特别是较长距离、较大功率的带式输送机可能受到各种综合因素的影响,缺乏对整体运行状态的优化控制的问题,文章基于机器视觉识别技术和物联网传感技术,监测监控带式输送系统运输状态,利用具有人工智能功能的内嵌GPU摄像机和基于5G技术的CPE终端智能设备,通过视频识别技术分析,通过CPE智能终端设备控制带式输送的运行速度,优化带式输送机整体的运行状态,逐步实现对带式输送机传送的智能化控制,达到运行高效、节能环保、绿色开采的目的。
基于双向A*算法的矿井水灾逃生路径应用研究
刘梦杰, 朱希安, 王占刚, 刘德民
煤炭工程. 2019, 51(9):  42-46.  doi:10.11799/ce201909010
摘要 ( 328 )   PDF(mobile) (1283KB) ( 8 )  
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矿井突水是常见的突发性强烈的灾害,当发生矿井水灾时,为了降低灾害造成的物质损失以及减少人员伤亡,提出了一种基于双向A*算法的矿井水灾逃生路径规划方法。在充分考虑影响巷道逃生因素的基础上选择合理的评估函数,利用双向A*算法对逃生路径进行规划从而实现最优设计。结合王家岭煤矿实例并将该算法的规划结果与传统A*算法的规划结果进行对比,仿真结果表明:该算法规划的逃生路径比传统A*算法节点更少,路径更优,因此在一定程度上可以提高从业人员的逃生率,具有一定的应用价值。
融合小电流接地的矿山电网接地选线设计
赵利
煤炭工程. 2019, 51(9):  48-51.  doi:10.11799/ce201909011
摘要 ( 228 )   PDF(mobile) (1185KB) ( 7 )  
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煤矿井下低压电网运行环境特殊性及复杂性,导致利用单相接地故障零序电流进行选线的速度与准确度均有很大影响。为此,在深入研究小电流接地系统单相接地故障特点的基础上,提出将两个小电流接地系统相融合进行选线的思路,即正常运行于中性点不接地系统,当发生单相接地故障时,使系统运行在中性点高电阻接地状态进行故障选线,完成选线后,再恢复到原来中性点不接地状态运行。并给出了一个具体的将两个小电流接地系统相融合实用电路。该方法在大概率故障线路零序电流为最大的前提下,利用显著增大的故障与非故障线路特征量之间的差别,有效提升选线的准确度,可以明显提高保护动作的灵敏性。
施工技术
不稳定回填土层立井井筒表土段加固开挖施工技术
王国华
煤炭工程. 2019, 51(9):  52-55.  doi:10.11799/ce201909012
摘要 ( 133 )   PDF(mobile) (1288KB) ( 6 )  
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针对兴无矿进风立井施工需穿过深厚、松软、复杂的不稳定回填土层,提出了“吊挂井壁+井圈+钢板桩加固”综合施工法,分析了该综合施工方法的施工原理,并采取了一系列针对性措施,解决了立井井筒回填土段开挖支护施工难度大、易下沉等难题,确保安全、快速地通过不稳定表土层(回填土层),保证了施工的安全、质量和效率,对今后类似立井井筒工程施工有一定借鉴意义。
软岩巷道联合支护技术研究
王洪闪, 冉金林, 李廷春, 高启强, 薛克龙
煤炭工程. 2019, 51(9):  56-61.  doi:10.11799/ce201909013
摘要 ( 262 )   PDF(mobile) (1645KB) ( 12 )  
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针对西部地区煤矿围岩承载力低,锚喷支护难以有效控制围岩变形,巷道返修率居高不下等问题,在新上海一号煤矿113082轨道巷施工中,拟采用“钢带、锚杆索支护+反底拱”支护方案。基于围岩松动圈理论,确定了巷道松动圈的厚度及锚杆长度|基于关键部位支护原理,确定了锚索的长度、位置及排距|基于滑移线理论和塑性极限分析法,确定了反底拱锚杆的长度及间距。数值模拟结果表明,该方案能够改善围岩应力状态|现场实施后,该方案可以有效控制巷道围岩变形,保证了煤矿安全生产。
深井大松动圈软岩巷道支护技术
刘二层
煤炭工程. 2019, 51(9):  62-65.  doi:10.11799/ce201909014
摘要 ( 168 )   PDF(mobile) (1253KB) ( 6 )  
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针对车集煤矿23下部采区复杂的围岩条件及原支护形式下的巷道破坏情况,对23下部采区轨道下山的地应力及围岩松动圈进行了测试,测试结果表明巷道水平应力大于垂直应力,地应力特征为水平应力场型,巷道围岩松动圈属于大松动圈软岩巷道。依据连续梁支护原理,采用大锚杆配合纵横向钢带交错联合支护方式,并强化了帮部的支护,实现了巷道围岩的整体控制,有效地防止了巷道的围岩变形,取得了较好的支护效果,为相似条件下的巷道支护提供一定的技术借鉴。
采空区残留煤柱内巷道布置与围岩控制技术
于洋, 陈勇, 赵祥岍
煤炭工程. 2019, 51(9):  66-69.  doi:10.11799/ce201909015
摘要 ( 243 )   PDF(mobile) (1366KB) ( 6 )  
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以俄霍布拉克煤矿18m残留煤柱内巷道布置为研究背景,综合运用现场实测、理论分析和数值模拟等方法,研究了采空区残留煤柱的应力环境和变形状态,分析了不同宽度窄煤柱条件下煤柱垂直应力分布、变形机理及塑性分布状态,综合确定了采空区残留煤柱内巷道布置的窄煤柱宽度为4.0m。在此基础上,提出了残留煤柱内巷道围岩控制原则和技术,并进行了工业性试验,试验巷道实际维护效果良好。
恒昇煤业窄煤柱回采巷道变形破坏特征与支护优化技术研究
戴晨
煤炭工程. 2019, 51(9):  70-73.  doi:10.11799/ce201909016
摘要 ( 223 )   PDF(mobile) (1403KB) ( 6 )  
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为解决恒昇煤业9102工作面沿空掘进巷道受采空区覆岩运动的影响,巷道变形迅速,位移量大,矿压显现剧烈的问题。通过现场围岩变形观测、钻孔窥视、瑞利波探测等手段对恒昇煤业9102工作面机巷实施监测。瑞利波探测顶板结果表明岩体结构异常区域分布在1~1.5m、2~5m处,分析顶板钻孔窥视图像得到孔壁在1.5m、3m、4m附近破坏严重,顶板离层仪在2~3m、3~5m出现离层,根据监测结果对支护参数优化并进行工业性试验,结果表明:优化后的9102机巷围岩变形量小,测点距迎头140m时,顶底板位移量77mm,两帮位移量98mm,巷道支护效果明显。
生产技术
综采工作面快速搬家安装技术研究与应用
王飞龙, 沈贵阳
煤炭工程. 2019, 51(9):  74-77.  doi:10.11799/ce201909017
摘要 ( 280 )   PDF(mobile) (1160KB) ( 7 )  
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为了提高禾草沟煤矿50102工作面的搬家进度,通过现场勘察并结合系统分析的方法,对搬家过程中耗时最长的支架搬运环节进行了优化处理,采用了单通道双翼回撤工艺。结果表明,综采工作面快速搬家过程中使用单通道双翼回撤工艺可以大大提高综采设备搬家速度,缩短搬家工期,为矿井创造出较好的经济效益。
房柱式采空区下部综采工作面矿压显现特性分析
张槐森
煤炭工程. 2019, 51(9):  78-82.  doi:10.11799/ce201909018
摘要 ( 107 )   PDF(mobile) (1738KB) ( 5 )  
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昊达煤矿4205工作面位于4-2煤层,覆岩中存在上覆3-2煤层房柱式采空区,受上覆煤层遗留区段煤柱影响,4205工作面回采过程易出现顶板突然剧烈来压,且来压规律不显著,支架频繁被压毁。通过采用现场实测与理论分析相结合的研究手段,对工作面主要来压原因进行分析,并结合房柱式采空区煤柱破坏失稳理论判据,认为在靠近房柱式或炮采采空区边缘容易出现顶板剧烈来压,且支架直接被压坏的现象,并提出了通过缩短工作面倾斜长度,以减小上部房柱式采空区的横跨区域范围,从而降低采空区顶板大范围垮落的危险性的工作面调整措施,并在现场得到了良好的应用效果,为类似条件的矿井提供了高效安全开采的经验。
深井区段煤柱冲击地压静载荷探测及综合防控技术
孙刘伟, 赵忠显, 居昌波
煤炭工程. 2019, 51(9):  83-86.  doi:10.11799/ce201909019
摘要 ( 195 )   PDF(mobile) (1710KB) ( 6 )  
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针对郓城煤矿1301工作面临空80m区段煤柱冲击地压防控难题,分析了区段煤柱冲击地压发生的主导因素,采用震波CT原位探测技术评价区段煤柱冲击危险性,制定了综合防治方案并进行现场应用。结果表明:80m区段煤柱冲击地压载荷源为高自重应力、强构造应力与采空区侧向支承压力叠加而成的静载荷|基于静载荷探测的震波CT原位评价技术揭示区段煤柱测区内冲击危险指数C=0.5~0.7,具有中等冲击危险|巷帮大直径钻孔强预卸压可转移高应力、改变煤层积聚弹性能的条件,巷道全断面支护加固来增强围岩的整体抗冲能力,确定合理推进度降低开采扰动,综合监测预警确定动态冲击危险区并及时卸压解危,现场应用表明防治效果明显。
穿层钻孔水力重复压裂增透技术研究及应用
丰安祥, 史文豹
煤炭工程. 2019, 51(9):  87-90.  doi:10.11799/ce201909020
摘要 ( 276 )   PDF(mobile) (1709KB) ( 8 )  
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基于张集矿煤层地应力高、透气性低的特点,为了改善张集矿井下瓦斯抽采效率,采用相似模拟与工程试验相结合的手段,研究得出了水力重复压裂煤层过程中裂隙发育、扩展演化特征以及上覆岩层卸压、增透机制。并提出了穿层钻孔“重复压裂”及“先压后冲”相结合的压裂技术增加煤层渗透性,并根据模拟结果合理选择现场压裂施工参数进行现场工程试验,结果表明,该水力压裂技术可以有效提高煤层瓦斯抽采量,缩短抽采达标时间。
洛河组含水层下厚煤层开采导水裂隙带高度探测与分析
邢延团
煤炭工程. 2019, 51(9):  91-95.  doi:10.11799/ce201909021
摘要 ( 211 )   PDF(mobile) (2454KB) ( 13 )  
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以亭南煤矿二盘区巨厚洛河组下开采条件为背景,采用理论和工程探测方法,对不同工作面采厚情况下采动覆岩导水裂隙的发育特征进行了探测和分析。研究结果表明,在204面采高6m条件下,实探导水裂隙带高度为144.0m|206工作面采放总厚度7.5m情况下,实探导水裂隙带高度为140.2m|206工作面采放总厚度9m情况下,实探导高为148.3m,导水裂隙带高度并没有因采高的变化而明显变化,均至宜君组底界附近,同时受控于覆岩中关键层的位置。实测结果也验证了基于关键位置的导高判别方法的正确性及其在亭南煤矿巨厚洛河组覆岩条件下的适用性。研究成果可为亭南煤矿后续盘区合理采放高度设计和顶板水防治提供参考和借鉴。
工作面回采对井筒影响的监测分析与研究
申红梅
煤炭工程. 2019, 51(9):  96-99.  doi:10.11799/ce201909022
摘要 ( 165 )   PDF(mobile) (1144KB) ( 5 )  
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通过建立三条观测线,随着工作面的回采,监测其空间位置变化情况,以此来预警工作面回采对井筒可能产生的影响,为生产决策提供依据。回采中期,通过对已有观测数据的分析与研究,判断工作面继续回采不会威胁井筒安全,工作面继续按照设计要求回采至收作线。目前工作面已按照设计回采结束,通过对数据分析已经对井筒的实际监测,工作面回采未影响井筒安全。
研究探讨
开采顺序对复合残采区层间煤岩层矿压显现影响规律研究
冯国瑞, 王胜伟, 郭峰
煤炭工程. 2019, 51(9):  100-105.  doi:10.11799/ce201909023
摘要 ( 275 )   PDF(mobile) (2553KB) ( 6 )  
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为了研究上下煤层开采顺序对复合残采区层间煤岩层矿压显现影响的规律,以西山煤电白家庄煤矿上下部煤层分别采用刀柱法和长壁垮落法开采后形成的复合残采区为研究对象,综合运用现场调研、理论分析和数值模拟等研究方法,分析了上下煤层不同开采顺序对中部遗留煤层及其围岩应力分布、移动变形和破坏特征的影响。研究结果表明:相较于“先下后上”的开采顺序,采用“先上后下”开采顺序时,上下部煤层开采完毕后中部遗留煤层及其围岩的应力集中程度更低,双重采动所造成的应力影响范围更小|采用“先上后下”开采顺序时,复合残采区层间煤岩层移动变形量较“先下后上”开采顺序时小|采用“先上后下”开采顺序时,上部煤层遗留刀柱煤柱下方岩体未受到塑性破坏,即该区中部煤层整体稳定性较好。研究可为同类型赋存条件的复合残采区中部遗留煤层安全开采提供理论基础。
逆冲断层和巨厚砾岩耦合作用诱冲机制研究
魏向志
煤炭工程. 2019, 51(9):  106-111.  doi:10.11799/ce201909024
摘要 ( 295 )   PDF(mobile) (1746KB) ( 7 )  
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为研究巨厚砾岩与大型逆冲断层控制下耿村煤矿13230工作面冲击地压发生机理,对其掘进与回采期间地质特征、微震时空演化、b值及能量特征和地表沉降变化特征展开现场实测分析。研究结果表明:F16断层逆冲滑移运动产生的高水平应力和巨厚砾岩大面积悬顶产生的高垂直应力为冲击地压孕灾提供了力源条件|13230工作面掘进末期、开切眼及回采初期距离F16断层较远,断层滑移运动影响较小而巨厚砾岩运动作用影响较大,煤岩体能量增长式积聚最终诱发剧烈的冲击地压事故|随着13230工作面逐渐向断层靠近,断层滑移运动影响增强,地表抬升现象明显,煤岩体能量均匀性积聚最终诱发集中式较轻微的冲击显现。研究结果为巨厚砾岩和逆冲断层影响下13230工作面冲击地压发生机理的研究提供理论基础。
极近距离煤层群重复采动围岩力学特征研究与应用
袁安营, 李杨
煤炭工程. 2019, 51(9):  112-117.  doi:10.11799/ce201909025
摘要 ( 238 )   PDF(mobile) (3687KB) ( 6 )  
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采用相似材料模拟、数值模拟和现场应用的综合方法对极近距离煤层群重复采动极易引发动力灾害问题进行了研究。结果表明:煤层群重复采动过程中下伏工作面推进至85m时顶板与上伏工作面采空区出现贯通,导致下工作面周期来压呈不规律现象|下伏工作面前垮落角随着工作面的推进整体呈下降的趋势,后垮落角呈上升的趋势,且都在工作面推进至85m左右时角度发生明显变化|与初次采动相比,重复采动过程中应力集中程度相对缓和,卸压区域影响范围较大,当工作面推进至初次采动工作面煤柱影响区附近时,容易引发应力急剧增长及强动压现象。提出了“时间-空间-强度”相统一的极近距离煤层群重复采动条件下工作面强动压现象防范措施,保障了工作面的安全生产。
深埋中厚煤层切顶卸压岩石碎胀规律研究
马广兴
煤炭工程. 2019, 51(9):  118-121.  doi:10.11799/ce201909026
摘要 ( 221 )   PDF(mobile) (1330KB) ( 8 )  
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为了解决深埋中厚煤层切顶卸压岩石碎胀特性的利用缺乏理论支撑的难题,提出了基于110工法的现场实测切顶卸压岩石不同测点碎胀系数的方法,研究切顶卸压岩碎胀系数的演化规律,分析切顶卸压岩石碎胀特性。研究结果表明:随着工作面的推进,各测点碎胀系数变小,稳定值介于1.356~1.385。切顶卸压岩碎胀系数有着随工作面推进逐渐变小的碎胀特性,研究成果对于大深度中厚煤层切顶卸压岩石碎胀特性的利用具有重要意义。
预应力锚索全长锚固机制的力学分析及应用#br#
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史节涛, 段昌晨, 孙尚尚
煤炭工程. 2019, 51(9):  122-126.  doi:10.11799/ce201909027
摘要 ( 319 )   PDF(mobile) (1250KB) ( 12 )  
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为了分析预应力锚索全长锚固对巷道围岩的加固作用,采用理论分析方法研究了端锚阶段围岩体轴向附加应力与弱面的抗剪性能和全锚阶段围岩体轴向附加应力与弱面的抗剪性能。结果表明:端锚阶段通过预应力将浅部围岩卸载应力转移到深部|全长锚固后提高支护刚性与支护靶向性|全长锚固具有解耦吸能柔性支护性能。预应力全长锚固较端锚支护,支护性能大幅提高,其技术在煤矿现场成功应用,取得了显著的技术、经济效益。
不同应力状态下钻孔孔周变形规律研究
华明国, 秦贵成, 景晨, 郭海龙, 张天军, 黄晓昇
煤炭工程. 2019, 51(9):  127-131.  doi:10.11799/ce201909028
摘要 ( 350 )   PDF(mobile) (2429KB) ( 12 )  
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采用COMSOL数值模拟软件,建立三维矩形巷道钻孔交叉模型,研究不同地应力影响下的钻孔孔周应力分布及位移随钻孔深度的变化情况。研究表明:通过分析不同地应力作用下钻孔孔周的Mises应力分布,得到钻孔的左右两侧受压应力,上下两侧受拉应力,呈现出“蝴蝶状”。通过数值模拟及现场试验表明,由于钻孔受到上覆岩层应力及巷道应力重分布的影响,在距离孔口0~20m的范围内即巷道宽度的2倍左右,极易产生钻孔破坏。通过对不同地应力作用下钻孔孔周的应力分布以及位移变化分析,钻孔孔周应力及位移随孔深增加呈现出较强的幂指数关系。
露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性控制研究
张金贵
煤炭工程. 2019, 51(9):  132-135.  doi:10.11799/ce201909029
摘要 ( 140 )   PDF(mobile) (2550KB) ( 22 )  
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露天边坡的稳定性是影响煤矿安全生产的重要因素,对其工作帮边坡破坏模式进行分析是有效地控制边坡稳定的前提。综合分析魏家峁露天煤矿工作帮边坡地质条件、边坡现状,并结合数值模拟计算,重点揭示边坡的位移特征、剪应变及塑性区扩展情况,对边坡失稳机理及破坏模式进行了分析,结果表明:力学机理上边坡岩体主要受开挖卸荷—剪切破坏影响,宏观表现上工作帮边坡主要发生蠕滑—拉裂型滑移破坏,边坡呈现出沿软弱层发生底部顺层后缘圆弧状的滑动,上覆粉土、粉砂层为坐落—平推型滑移。基于此,提出了“实时监测+疏干排水+清方剥离”的综合滑坡治理方案,提高了边坡稳定性,保障了矿山安全稳定生产。
工作面掘采时期邻近采空区动态漏风规律研究
赵文彬, 芦继宇, 李振武, 李福存, 王胜利
煤炭工程. 2019, 51(9):  136-141.  doi:10.11799/ce201909030
摘要 ( 297 )   PDF(mobile) (1483KB) ( 14 )  
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为了探究工作面巷道掘进与回采时期邻近采空区动态漏风规律,基于风阻定律,建立漏风模型,并结合现场实测研究邻近采空区回风风路两端风压差ΔH及通道漏风风阻R对漏风的影响。研究表明随温度升高大气压力下降加之掘采变化造成通风系统由局部正压通风变为全负压通风,邻近采空区工作面回风侧压力骤降,最大为1303Pa;3月份掘进时期内外压差变化范围小于9月份回采时期,4号测点内外压差值变化范围由掘进时期-2~14Pa变为回采时期-24~11Pa,该规律反映出回采时期漏风较大的特点|区域空间变化,回采时期4号测点内外压差整体高于5号测点,表明5号测点采空区内部与外部联通较好,风流交换频繁。SPSS相关性分析表明,受时空变化影响采空区内外巷道压力间的显著相关性与实际漏风状况较为吻合。研究对于了解工作面邻近采空区漏风规律,指导工作面防灭火具有重要的现实意义。
基于CFD的采空区三维空间漏风流场数值模拟
满天雷, 王伟 〖HT”SS〗
煤炭工程. 2019, 51(9):  142-146.  doi:10.11799/ce201909031
摘要 ( 280 )   PDF(mobile) (2175KB) ( 10 )  
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采空区漏风易引发遗煤自燃灾害,威胁煤矿井下安全生产。为研究和掌握采空区漏风流场分布,以梁宝寺煤矿3308工作面为研究对象,建立采空区三维模型,构建了采空区三维阻力系数分布函数,借助CFD软件对采空区漏风流场规律进行数值模拟。结果发现:工作面向采空区漏风流场的分布在各方向上具有明显的分区域特性|采空区的主要漏风发生在工作面倾向0~10m的范围内,应加强此范围的密封工作,以隔绝漏风通道|数值模拟得到的沿工作面倾向风量与现场实际测量的结果误差较小,验证了数值模拟具有一定的准确性。上述分析为减少采空区漏风,防治采空区遗煤自燃发火等灾害提供一定的理论基础。
煤矿水液压支架安全阀阀腔气蚀特性研究
陈明亮, 何涛, 陈国瑜, 张敬敏, 王传礼
煤炭工程. 2019, 51(9):  147-151.  doi:10.11799/ce201909032
摘要 ( 273 )   PDF(mobile) (2348KB) ( 6 )  
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针对煤矿水液压支架安全阀的严重气蚀问题,建立了阀腔CFD多相流模型,研究了阀腔流场的压力与气相分布特性,分析了阀芯结构参数(阀口排数、阀口个数、孔间距、孔径)对重要阀口过流截面气蚀特性的影响规律,并优化了阀腔结构参数。研究表明:当阀芯为两排阀口、阀口数为16个、孔径为1.4mm、孔间距为8mm时,最大气相体积分数降低了19.4%,对气蚀的产生有抑制作用。
分布式高密度电法探测浅埋深采空区试验研究
牟义, 李卫伟, 高卫富
煤炭工程. 2019, 51(9):  152-157.  doi:10.11799/ce201909033
摘要 ( 256 )   PDF(mobile) (2640KB) ( 26 )  
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通过在鄂尔多斯范家村煤矿已知采空区采用分布式高密度电阻率法进行装置形式、电压等参数试验,并对相应剖面曲线、典型剖面、立体切片等进行了电性响应特征分析,系统分析最佳试验参数和采空区识别特征,用于探测、识别未知采空区。结果表明:通过分布式高密度电阻率法优化试验,并对相应的曲线、二维剖面、三维切片等响应规律分析,形成浅埋深采空区高密度电阻率法精细探测体系,且验证效果较好。
煤矿地下水库人工坝体安全多层次模糊综合评价研究
孔祥松, 方杰, 蒿晓林, 吴宝杨, 张浩琛, 王栓
煤炭工程. 2019, 51(9):  158-161.  doi:10.11799/ce201909034
摘要 ( 324 )   PDF(mobile) (1231KB) ( 11 )  
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:基于煤矿地下水库人工坝体安全评价包含多种因素、准则和层次复杂的情况,为了准确评价坝体安全稳定性,提出了人工坝体安全多层次模糊综合评价模型。在该模型中,通过文献研究、访谈专家的方式分析了影响煤矿地下水库人工坝体安全的关键因素,建立坝体安全综合评价指标体系,采用层次分析法计算各层级因素的权重,建立比较判断矩阵并满足一致性检验|根据坝体安全评语集,以模糊理论为基础结合专家调查表,确定评价因素隶属度、评价矩阵并综合评价。应用该模型对神东矿区大柳塔矿地下水库人工坝体安全现状进行评价,结果表明坝体处于安全状态。
基于颗粒阻尼减振传感器的钢丝绳张力及载荷的动态监测研究
雷高阳, 徐桂云
煤炭工程. 2019, 51(9):  162-165.  doi:10.11799/ce201909035
摘要 ( 219 )   PDF(mobile) (1766KB) ( 7 )  
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多绳摩擦式提升机存在钢丝绳张力不平衡及提升载荷超载等问题,通用的压块传感器实测的钢丝绳张力信号存在剧烈波动现象,不能有效表征实际的钢丝绳张力及载荷。因此,设计了一种颗粒阻尼减振传感器,在传感器的空腔结构中装入钢珠,当传感器受到活塞杆的推力时,引起颗粒阻尼效果,即钢珠之间及钢珠与容器壁之间的碰撞、摩擦,通过阻尼耗能,能够有效耗散钢丝绳耦合振动引起的载荷冲击,滤除钢丝绳张力信号中的噪声。该新型传感器与通用压块传感器的使用效果相比较,更精确地实现了对钢丝绳张力及提升载荷的测量。
褐煤干燥特性与动力学研究
苏丁, 骆振福
煤炭工程. 2019, 51(9):  166-171.  doi:10.11799/ce201909036
摘要 ( 186 )   PDF(mobile) (1463KB) ( 8 )  
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褐煤粒径分布宽,成分多样,初始含水率多变,干燥特性复杂。考察了粒度、密度、初始含水率和温度对褐煤干燥特性的影响,得到了褐煤含水率随干燥时间的变化规律,建立了褐煤干燥动力学方程。结果表明:褐煤干燥经历快速干燥和慢速干燥两个阶段,干燥速率随密度和温度增大而增大,随粒度、初始含水率增大而减小|干燥动力学最佳模型为Page模型,模型常数与粒度、密度、初始含水率和温度有经验关系,方程能较好地预测干燥过程中褐煤的动态含水率。
装备技术
基于多目标优化的矿用便携本安探测机器人动力设计
薛春荣, 宋文, 江海
煤炭工程. 2019, 51(9):  172-177.  doi:10.11799/ce201909037
摘要 ( 164 )   PDF(mobile) (1478KB) ( 11 )  
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矿用本安探测机器人的动力性能与便携性是其是否适用于矿井事故灾区环境的前提。针对矿用本安探测机器人动力系统设计中面临的增强动力与减轻质量的矛盾,创造性的提出了采用分布式供电+电机串联合力的方式为本安探测机器人提供动力,建立了动力系统设计的多目标优化函数,确定了系统的优化目标、决策变量和约束条件,进一步获得了矿用本安探测机器人的电机与电池的合理取值范围。通过优化,本安探测机器人重量减轻到10.8kg,较初始设计减轻了29%|测试表明,优化后的机器人行走速度与越障能力均有所提升,性能参数满足设计要求,提高了本安探测机器人的动力性能与便携性。
基于模糊PID的掘进机恒功率控制系统设计
贺文海, 焦可辉
煤炭工程. 2019, 51(9):  178-181.  doi:10.11799/ce201909038
摘要 ( 307 )   PDF(mobile) (1209KB) ( 9 )  
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掘进机是煤矿开采的关键设备,其高效、平稳的工作有利于提高采煤效率。针对煤层特性复杂多变,悬臂式掘进机截割负载扰动变化剧烈这一问题,提出了一种基于STM32F103ZET6单片机的模糊自适应掘进机恒功率控制系统。该系统采用模糊自适应算法对水平油缸线速度进行调节,并通过SIMULINK进行仿真验证,仿真实验结果表明:该控制系统能根据煤层特性自适应调整悬臂的摆动速度,提高了掘进机的工作效率。
钢丝绳探伤永磁励磁装置的结构与通用性分析
张义清, 谭继文, 朱良
煤炭工程. 2019, 51(9):  182-186.  doi:10.11799/ce201909039
摘要 ( 388 )   PDF(mobile) (2182KB) ( 10 )  
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为了进一步探究钢丝绳无损检测永磁励磁装置的特性,以提高检测器的性能,对励磁装置进行了全面的分析。通过三维建模,有限元仿真的方法分析了永磁励磁装置中永久磁铁的位置、励磁回路的方式对励磁效果的影响,设计了用于直径36mm钢丝绳励磁的励磁装置的结构尺寸,并用该励磁装置对直径16~36mm的钢丝绳进行励磁,通过等效磁路计算和有限元仿真的方法对励磁效果进行了分析。研究结果表明:将永久磁铁放在永磁励磁装置的两端可以使励磁装置中部形成均匀磁化段,利于检测元件的放置|采用多回路周向均布励磁磁路可以使钢丝绳磁化得更均匀,而且更容易将钢丝绳磁化到饱和状态|永磁励磁装置具有通用性。
工程管理
基于网络特征的煤矿职工不安全行为扩散研究
熊亚超, 祁慧, 李泽荃, 张明阳
煤炭工程. 2019, 51(9):  187-191.  doi:10.11799/ce201909040
摘要 ( 273 )   PDF(mobile) (1180KB) ( 10 )  
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煤矿作业群体的互动形成了特定的网络结构,文章基于社会网络理论与信任理论,提出煤矿作业群体网络特征通过影响人际信任进而影响群体不安全行为扩散的理论假设,通过问卷调查获取研究数据,利用逐步回归法对假设进行了验证,得出煤矿职工社会网络的凝聚子群、网络密度及网络中心度三个维度经由人际信任的完全中介效应影响不安全行为扩散,关系强度、关系非对称性、网络规模和结构洞四个变量,通过人际信任的部分中介效应影响不安全行为扩散。基于此,提出了群体层面的不安全行为管控策略。
煤炭企业作业环境成本核算体系构建研究
张五星
煤炭工程. 2019, 51(9):  192-196.  doi:10.11799/ce201909041
摘要 ( 203 )   PDF(mobile) (1211KB) ( 8 )  
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为促进煤炭企业建立有效的成本管理体系进行环境成本管理,进而提高煤炭企业的经济效益。文章在介绍作业环境成本的相关理论的基础上分析了煤炭企业环境成本的重要性,然后通过对作业成本法的动因分析、作业分解等应用方法与环境成本的核算与控制相结合,从而对环境成本进行分解,建立了作业环境成本体系,实现对环境成本的作业管理。该体系的建立有利于找出需要进行成本控制的重点作业加以治理和改进,削减环境成本,找到经济效益与环境效益的最佳平衡点,实现企业的可持续发展。
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