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2019年 第51卷 第11期 刊出日期:2019-11-20
专家论坛
煤炭建设行业“两院融合、三位一体”发展模式研究#br#
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申斌学, 叶建民, 郑忠友
煤炭工程. 2019, 51(11):  1-5.  doi:10.11799/ce201911001
摘要 ( 381 )   PDF(mobile) (1236KB) ( 10 )  
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基于新的经济常态下,煤炭行业产业升级的需要,阐述了建设安全、绿色、智能、高效的新型矿山是未来矿井设计研发建设的主流方向,以及行业对设计建设质量和科研的实用性逐步有了更高的要求,结合行业内设计、研究、工程建设的现状,提出了煤炭建设行业“两院融合、三位一体”发展模式,进一步论述了该模式的广义和狭义的内涵以及对企业转型发展、行业产业升级和国家能源改革的重要意义。通过中煤能源研究院和中煤西安设计公司的融合发展为例,具体分析了“两院融合、三位一体”发展模式对提高设计质量,促进科研成果转化,开拓市场,推动两院转型发展的积极作用。
设计技术
房柱式残采区蹬空开采可行性研究
关瑞斌
煤炭工程. 2019, 51(11):  6-9.  doi:10.11799/ce201911002
摘要 ( 77 )   PDF(mobile) (1311KB) ( 12 )  
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以大同精通兴旺整合重组煤矿为研究背景,首先采用理论计算初步判定了9#煤层蹬空开采的可行性和12#煤层残采区煤柱稳定性,然后借助钻孔注水和钻孔窥视等技术从现场实测的角度揭示了9#煤层蹬空开采的岩层结构特征。研究结果表明:房柱式残采区上覆岩层冒落带高度距离不超过10m,裂隙带高度约为25m,9#煤层位于12#煤层房柱式开采形成的弯曲下沉带,岩层仅出现内部损伤,未出现大范围台阶下沉,整体性和完整性较好,可以进行蹬空开采。
提升软硬互层岩体松动爆破综合效能的精准设计
马瑞成, 程鹏, 乔海平, 李方, 陈浩
煤炭工程. 2019, 51(11):  10-13.  doi:10.11799/ce201911003
摘要 ( 365 )   PDF(mobile) (3758KB) ( 5 )  
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为探索精准爆破设计和精细化爆破作业过程对露天煤矿岩体松动爆破效果的影响,通过对爆区岩性分布、工程地质条件等基本要素和爆区环境信息等数据的细致采集处理,针对黑岱沟煤矿软硬互层、近水平岩层叠置,台阶平台平整度不均和炮孔含水情况,提出了用空气间隔装药和大密集系数爆破技术、控制堵塞高度和装药高度、空气与水介质耦合处理浅水孔的松动爆破精细设计优化方案,现场试验表明该方案不仅改善爆破效果,同时可大幅度降低松动爆破成本。
基于iFix的矿井排水集控系统设计与应用
刘迪, 喻振杰, 曾尚琦, 李哲
煤炭工程. 2019, 51(11):  14-17.  doi:10.11799/ce201911004
摘要 ( 291 )   PDF(mobile) (1852KB) ( 11 )  
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基于煤矿井下安全生产以及自动化集控系统的需要,对国内煤矿排水监测系统进行了研究,提出了以iFIx组态软件为平台,采用西门子公司的S7-300PLC系列模块,设计并实现了基于iFix的矿井排水集控系统,并且成功的应用到任楼煤矿排水系统上。介绍了该系统的硬件和软件设计,通过仿真和现场测试,结果表明该系统可以实现数据自动采集、故障监测与报警、水泵的合理启用和集中控制。利用这种新的水泵节能方法,可实现更好的节能效果。
干旱草原区露天煤矿环境影响后评价探讨
秦红正
煤炭工程. 2019, 51(11):  18-22.  doi:10.11799/ce201911005
摘要 ( 342 )   PDF(mobile) (1406KB) ( 11 )  
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为评价干旱草原区露天煤矿生态环境影响范围和程度,判断生态恢复效果,在分析干旱草原区露天煤矿生态环境影响特征的基础上,提出了该区生态环境影响后评价的特点与重点。并以胜利矿区一号露天煤矿为例,采用回顾分析法、GeoEye遥感影像与QuickBird遥感数字图像解译,分别从土地利用、植被覆盖、水土侵蚀角度进行了生态环境影响后评价。
双曲线称重仓的参数化建模
李旭, 孙国顺, 赵建阳
煤炭工程. 2019, 51(11):  23-27.  doi:10.11799/ce201911006
摘要 ( 287 )   PDF(mobile) (1986KB) ( 8 )  
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针对双曲线称重仓建模过程重复繁琐、修改过程复杂等问题,提出一种双曲线称重仓参数化的建模方法。利用Creo Parametric软件,采用骨架模型技术,对双曲线称重仓的各个零件进行建模,并进行零件模型参数设置|按照默认方式对零件模型进行装配,得到双曲线称重仓的装配体模型|在装配体模型中利用关系式将各零件参数关联,并进行装配体模型参数程序设置,实现了双曲线称重仓的参数化建模。结果表明:双曲线称重仓的参数化建模方法实现了以最少的参数驱动整体模型的效果,大幅度提高了双曲线仓称重仓的设计效率,为双曲线称重仓的标准化、系列化设计提供了有力保障。
施工技术
冻结壁形成特性预报与冻结调控机制在赵固二矿西风井中的应用
曾凡伟, 陈道翀, 曾凡毅, 陈红蕾
煤炭工程. 2019, 51(11):  28-32.  doi:10.11799/ce201911007
摘要 ( 318 )   PDF(mobile) (1270KB) ( 8 )  
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赵固二矿西风井井筒穿过冲积层厚704.6m,是我国第四个穿过700m冲积层的井筒。砂性土层最深控制层位冻结壁设计厚度10.3m,平均温度-21.5℃|粘性土层最深控制层位冻结壁设计厚度9.9m,平均温度-19.0℃,掘进模板段高2.5m。调控实现不同层位冻结壁设计厚度、平均温度、井帮温度,不仅能检验冻结方案设计的科学合理性,还对该井冻结段安全经济、快速施工具有重要意义。本文介绍了该井开展冻结壁形成特性实测分析、工程预报及对冻结过程调控,实现了冻结壁设计指标,取得超700m深厚冲积层冻结段安全快速施工成功案例。
超深厚冲积层立井冻结爆破快速掘砌施工技术
于建新, 郭敏, 张英才, 曾凡伟, 张道海, 曾
煤炭工程. 2019, 51(11):  33-37.  doi:10.11799/ce201911008
摘要 ( 298 )   PDF(mobile) (1908KB) ( 14 )  
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以赵固二矿西风井工程为背景,从冻结方案设计、钻爆施工、装岩提升与排矸、井壁浇筑、施工组织及监控量测等方面,详细阐述了超深厚表土层冻结爆破快速掘砌施工技术。现场采用多圈冻结管对深厚表土进行冻结,实现不同地质条件下冻结温度的动态调控,为爆破掘进提供最恰当的冻土条件|不断优化爆破方案,辅以振速安全监控,实现冻土爆破的快速进尺与良好的爆破效果|根据土压力与工程结构受力情况,适时调整混凝土强度等级,保证竖井的稳定性|采取项目部管理法,以工程安全质量为前提,实现工程最短施工时间,达到最优经济效益|外壁施工采用“滚班制”,内壁施工采用“三班制”的作业制度,实现了深大竖井的快速掘进。
地面L型定向分支孔注浆加固煤层顶板厚风氧化带技术研究
黎明镜, 张敦喜, 李万峰, 李世辉
煤炭工程. 2019, 51(11):  38-41.  doi:10.11799/ce201911009
摘要 ( 216 )   PDF(mobile) (1952KB) ( 7 )  
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针对薄基岩、厚风氧化带下综采工作面顶板压力大,易形成出水、压架事故的工程问题,采用一种新型L型定向分支孔结构对顶板厚风氧化带进行了地面预注浆,设计了合理的注浆参数和施工技术措施。工程实践结果表明:采用地面多渗透源的注浆方式加固顶板风氧化带,注浆压力大,改善了上覆围岩结构的力学行为,封堵了砂岩裂隙水和上部含水层的导水通道,配套高强液压支架,实现了安全回采,为同类地质条件下工作面开采提供了一种新的技术途径。
采空区瓦斯地面定向钻井抽采效果分析
郭向前, 李超, 张奡, 胡胜勇, 刘应科, 康建宏
煤炭工程. 2019, 51(11):  42-45.  doi:10.11799/ce201911010
摘要 ( 240 )   PDF(mobile) (1317KB) ( 8 )  
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为了解决井下工作面瓦斯超限的问题并提高采空区瓦斯抽采效果,采用理论分析与现场实测相结合的方法,通过分析整个回采过程中地面定向钻井抽采采空区瓦斯的浓度和纯流量随工作面推进距离的变化,研究了水平轨迹与采煤工作面回风巷交叉且竖直轨迹倾斜向下的地面定向钻井随井下工作面推进的瓦斯抽采效果。研究结果表明:当工作面推进至距切眼约600~810m时,地面定向钻井抽出的瓦斯浓度和纯流量均最高,分别为1135m/h和75.5%,并由此确定了瓦斯富集区所对应的最佳井位和层位。对地面定向钻井和地面垂直钻井等采空区瓦斯抽采技术井位层位的确定具有很大的指导意义。
顺煤层超长孔定向钻进关键装备及应用效果分析
王鲜, 许超, 刘飞, 姜磊, 毕志琴
煤炭工程. 2019, 51(11):  46-50.  doi:10.11799/ce201911011
摘要 ( 77 )   PDF(mobile) (1192KB) ( 8 )  
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针对超长工作面瓦斯区域超前治理需要,分析了施工顺煤层超长定向钻孔对关键钻进装备的技术要求,总结对比了国内外几款典型的顺煤层超长孔定向钻进关键装备性能特点。结合保德煤矿超长工作面生产需要,优选钻进装备在保德煤矿二盘区开展了工程实践,完成了3个孔径120mm、孔深2000m以上的顺煤层超长定向钻孔,其中最大孔深达到2570m,创造了煤矿井下顺煤层定向钻孔深度的新纪录。结合钻进工艺参数及测量数据,分析了关键装备的应用效果和局限性,对进一步提高顺煤层超长定向钻孔装备能力进行了展望。
干河煤矿卸支耦合动压巷道围岩控制技术研究
李中伟, 薛旭辉, 郝登云
煤炭工程. 2019, 51(11):  51-54.  doi:10.11799/ce201911012
摘要 ( 117 )   PDF(mobile) (1286KB) ( 8 )  
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为解决干河矿动压巷道变形量大的难题,针对干河矿2-118D工作面围岩地质条件,采用水力压裂技术改变顶板岩层结构,控制动压巷道围岩应力,降低巷道支护难度。首先通过数值模拟分析了水力压裂控制动压巷道采动应力的原理,计算了压裂关键层,提出了有针对性的水力压裂设计方案|其次开展了水力压裂现场施工,同时提出了高预紧力强力支护和强帮支护方案,最后进行了矿压监测。研究结果表明:采用水力压裂和高预紧力强力支护的卸支耦合动压巷道围岩控制技术后,巷道变形量基本与普通实体煤巷道相同,较该矿原动压巷道的围岩变形量降低90%以上,巷道围岩控制效果极为显著。
生产技术
上湾煤矿8.8m综采面矿压显现规律研究
段伟
煤炭工程. 2019, 51(11):  55-59.  doi:10.11799/ce201911013
摘要 ( 165 )   PDF(mobile) (4078KB) ( 8 )  
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神东煤炭集团上湾煤矿12401综采面是世界首个8.8m大采高工作面,为了明确超大采高综采面的矿压规律,上湾煤矿通过观测生产过程中不同条件下的矿压显现情况,并详细记录综采面矿压数据,通过对采集的数据进行分析,得出:综采面初次来压步距为45m,压力较大|周期来压随着埋深的减少,呈现明显的连续性和阶段性,周期来压步距由平均10.05m增大到12m,局部增加至16.4m。周期来压步距大小交替规律逐渐显现,来压强度上也有大小交替情况|随着回采距离增加,大步距数量增多,强来压次数增多,矿压显现变强|矿压显现剧烈时,确实存在估算工作阻力超过所选支架工作阻力的情况,但超出架数不多,安全阀开启率低,活柱下缩量小,所选支架能够满足需要。
基于支架工作阻力大数据的工作面区域矿压分析研究
左凌云
煤炭工程. 2019, 51(11):  60-64.  doi:10.11799/ce201911014
摘要 ( 128 )   PDF(mobile) (2108KB) ( 10 )  
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为实现煤矿工作面矿压规律的精准分析,提出了工作面区域矿压分析理论,明确了工作面矿压分析的区域概念、区域矿压显现特征参数及区域划分流程,从而提出了基于支架工作阻力大数据的工作面区域矿压分析技术。并以营盘壕矿2101工作面矿压分析为例,对工作面中部区域的单架和区域矿压规律进行对比分析,得到区域矿压分析结果与实际矿压规律吻合度较好,区域来压能反映区域内大部分单架的来压特征,基于支架工作阻力大数据的工作面区域矿压分析技术能够对工作面矿压规律进行精准分析。
水力造穴增透预抽在掘进面区域防突中的应用试验
张倩, 栗磊
煤炭工程. 2019, 51(11):  65-68.  doi:10.11799/ce201911015
摘要 ( 253 )   PDF(mobile) (1157KB) ( 6 )  
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以山西潞安集团一缘煤业的150112回风巷掘进工作面为试验地点,对水力造穴增透顺层条带预抽区域防突措施进行研究。试验采用前进式造穴工艺,在掘进工作面迎头打设5个长度为120m的造穴钻孔,实际造穴52个,造穴规格为长1m×Φ0.8m的圆柱体,造穴水压为16~18MPa,总出渣量150t。通过本次试验得出:造穴钻孔的标况日平均抽采纯量由未造穴时的62m提高到316m|掘进过程中巷道回风流瓦斯浓度由原来的0.7%降低到0.4%|造穴区域的软分层相比未造穴区域煤层含水量升高,煤质变硬,粉煤减少,掘进过程中产尘量减少,瓦斯动力次数减少,掘进效率大幅提高。但由于水力造穴过程会对煤层结构及顶、底板产生一定的破坏,所以在巷道掘进期间需加强顶板及巷道两帮的支护管理,且水力造穴技术不适用于造穴影响范围内巷道顶、底板有遇水后变软岩层的矿井。
浅埋煤层综采工作面回撤通道顶板支护技术研究
杨尚, 宁建国, 商和福, 茹文凯, 郝嘉伟
煤炭工程. 2019, 51(11):  69-73.  doi:10.11799/ce201911016
摘要 ( 175 )   PDF(mobile) (1472KB) ( 9 )  
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针对回撤通道受采动影响巷道顶板稳定性差、变形大等问题,以内蒙古高家梁煤矿20117回撤通道为工程背景,提出回撤通道顶板补强支护方案,建立回撤通道锚固梁结构力学模型,通过理论计算分析了锚固梁结构的稳定性,并在20117回撤通道进行现场实践。结果表明:20117回撤巷道顶底板移近量较小,巷道相对比较稳定,优化后的锚(网)索、垛式支架联合支护方式对围岩起到了加固与强化作用,很好地控制了围岩变形,保证了工作面回撤安全。
高瓦斯近距离煤层群易自燃工作面回撤防火关键技术研究
郝宇, 刘忠全
煤炭工程. 2019, 51(11):  74-79.  doi:10.11799/ce201911017
摘要 ( 187 )   PDF(mobile) (1377KB) ( 9 )  
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为了确保屯宝煤矿10115工作面安全回撤,通过采取注氮、注浆、堵漏风、自燃预测预报等多种方法,对10115工作面撤架密闭期间自燃综合防治措施进行研究,结果表明:终采撤架期间和撤架密闭后,CO、O2、CH4等气体指标都处于较安全的范围内,说明采取的综合防灭火措施对采空区遗煤低温氧化起到很好的防治效果。
燃煤电厂脱硫废水零排放治理技术路线分析与选择
李宏远
煤炭工程. 2019, 51(11):  80-85.  doi:10.11799/ce201911018
摘要 ( 160 )   PDF(mobile) (1407KB) ( 9 )  
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燃煤电厂普遍使用的石灰石-石膏湿法脱硫装置运行过程中会产生含有污染物的废水。近年来,脱硫废水零排放治理技术路线越来越丰富多样,多个不同技术路线的治理示范工程已经建成投运。本文将多样的工艺技术流程统一分解归类,划分为三个单元:预处理单元、浓缩减量单元和尾水固化单元,三个单元组合形成“预处理+浓缩减量+尾水固化”的技术路线。通过分析三条典型技术路线的示范工程,结合治理能力、系统设计、经济成本等应用情况,说明了三条典型技术路线的优缺点。提出今后在燃煤发电行业更大范围开展脱硫废水零排放治理的可行技术选择建议。
研究探讨
薄基岩厚松散层条件覆岩破坏规律研究
易四海, 朱伟, 刘德民
煤炭工程. 2019, 51(11):  86-91.  doi:10.11799/ce201911019
摘要 ( 181 )   PDF(mobile) (1511KB) ( 22 )  
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为了实现薄基岩厚松散层地质条件下水体压覆煤层的安全开采,采用相似材料模拟实验、理论分析,探讨了薄基岩厚松散层的采动破坏发育规律,提出了覆岩自稳结构的判据。研究结果表明:厚松散层薄基岩很难在基岩内形成有效的自稳结构,工作面推进一定距离后,基岩将全厚度断裂,松散层将作为一个整体跟随基岩弯曲下沉|解析了厚松散层的采动隔水能力,认为松散层底部岩层岩性、厚度及所受采动变形将是决定导水裂缝带继续向上发育的关键|结合三元矿薄基岩厚松散层水体下采煤,通过地面钻探实测,论证了粘土层具有较好的隔水能力,薄基岩厚松散层导水裂缝带发育高度止于松散层底部。
煤柱下特厚煤层动压巷道稳定性与控制技术研究
吴乐, 冯智杰, 何 杰, 冯友良, 郝登云
煤炭工程. 2019, 51(11):  92-96.  doi:10.11799/ce201911020
摘要 ( 184 )   PDF(mobile) (1869KB) ( 10 )  
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为解决近距离煤层上层煤遗留煤柱对下层煤回采巷道造成的扰动问题,以山西世德孙家沟煤矿13313特厚煤层工作面进风巷为工程背景,从围岩应力、围岩强度与支护方式三个方面结合FLAC3D数值模拟进行了系统研究,结果表明:遗留煤柱下方形成应力集中区,遗留煤柱尺寸越大,下方应力峰值越小,而下层煤巷道与煤柱外错25m时所处应力环境得到极大改善。进一步进行巷道围岩强度原位测试,并确定采用高预应力强力支护技术方案。矿压监测结果显示巷道支护方案合理,能够满足生产要求,解决了该矿煤柱下特厚煤层动压巷道支护技术难题。
近直立煤层冲击地压微震监测前兆信息规律研究
赵志鹏, 闫瑞兵, 刘昆轮
煤炭工程. 2019, 51(11):  97-100.  doi:10.11799/ce201911021
摘要 ( 172 )   PDF(mobile) (1702KB) ( 12 )  
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以乌东煤矿近直立煤层+450水平B3+6综放面为工程背景,对冲击地压发生前的微震事件时空演化规律展开研究,旨在识别近直立煤层冲击地压前兆信息,建立了反映煤岩体能量释放异常程度的微震能量和频次偏差值指标,分析了冲击地压发生前微震能量、频次、偏差值及空间分布的演化规律。结果表明:冲击地压发生前,每日微震累计能量会剧烈波动并下降到一个较低值,微震频次则出现急升急降的变化,微震能量偏差值往往出现较高值,该值一般大于20,微震频次偏差值会经历一个峰值,该峰值大于0.8|微震事件在空间上向回采工作面集中,且大能量事件增多。研究结果对B3+6综放面及类似近直立煤层的冲击地压监测预警具有一定的借鉴意义。
注水对无烟煤受压破坏及块度分布的影响规律
杨振国, 岳少飞, 康天合, 陈金明
煤炭工程. 2019, 51(11):  101-105.  doi:10.11799/ce201911022
摘要 ( 182 )   PDF(mobile) (2073KB) ( 8 )  
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针对煤层注水是否会降低无烟煤综放工作面块煤产出率的问题,采用室内单轴压缩试验的方法,研究了自然含水率和饱和含水率无烟煤样在控制压缩量条件下的受压破坏及其破碎块度分布规律,结果表明:注水降低了无烟煤的峰值强度和弹性模量,增强了无烟煤峰值后的塑性流动性和残余强度|注水使煤受压破坏后的块度分布更加均匀,说明煤层注水可减少综放开采大块度煤量,增加了中块度煤量,小块度及粉煤的量基本无变化|无烟煤受压破碎块度-质量分布符合分形规律,且随着注水含水量的增加,试样破碎后的块度-质量分布的分形维数减小,即提高了煤破碎块度的均匀性。在综放工作面实施煤层注水不仅能软化煤体,提高顶煤放出率,同时也能增加销售价位高的中块度煤量,有助于提高无烟煤生产企业的经济效益。
煤样瓦斯多次充气吸附过程温度变化规律
杨涛, 叶秋生, 顾勇攀, 刘梦杰
煤炭工程. 2019, 51(11):  106-110.  doi:10.11799/ce201911023
摘要 ( 149 )   PDF(mobile) (1471KB) ( 5 )  
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为了进一步地揭示煤体瓦斯吸附过程中的温度变化规律,设计完善了瓦斯吸附过程温度测试系统,利用该系统对瓦斯进行多次充气吸附平衡过程中的煤体温度变化规律进行了实验研究。实验结果表明,煤体瓦斯吸附过程是一个放热过程,温度随时间的变化呈对数函数关系式。单次充气时,充气压力差越大,温度上升梯度越大|多次充气吸附时,温度变化不仅受到压力差的影响,还受吸附速率的影响。吸附过程温度变化与吸附速率变化一致,吸附速率越大,温度上升越快。该研究对于了解瓦斯与煤体之间作用机理以及对瓦斯突出预测预报具有较好的参考价值。
高浓度充填料浆在垂直三通管路中的流动阻力研究
孟秀峰, 白玉奇, 王莹莹
煤炭工程. 2019, 51(11):  111-115.  doi:10.11799/ce201911024
摘要 ( 78 )   PDF(mobile) (1896KB) ( 7 )  
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根据全尾砂制备的高浓度充填料浆获取实验参数,利用Fluent数值模拟软件,对充填料浆在垂直三通管中的两种流动方式进行了模拟。根据充填料浆的速度与压力分布云图,分析了管道的局部与沿程阻力损失,通过数值计算得出了两种方式的下管道的局部阻力系数并分析其变化的原因,该研究对矿山的充填管路设计具有一定的指导意义。
露天矿山开挖边坡爆破振动损伤规律及稳定性分析
陈涛, 黄浩轩, 王珍
煤炭工程. 2019, 51(11):  116-119.  doi:10.11799/ce201911025
摘要 ( 165 )   PDF(mobile) (1926KB) ( 7 )  
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由于露天矿山开采中频繁受到爆破振动作用,边坡破坏机制及稳定性分析极为复杂,对安全生产造成严重威胁。文章以矿山开挖边坡为背景,基于工程地质状况及现场试验测试,采用理论分析与数学计算相结合的方法量化爆破荷载,建立边坡爆破损伤计算模型,确定边坡破坏时间及最危险区域,并通过数值模拟方法验证计算结果准确性。计算结果表明:边坡经7次爆破后上部台阶发生破坏,最危险区域位于爆破初始位置120~160m处。同时,数值模拟结果与该计算结果具有高度的一致性,充分验证了该方法计算结果的准确性。
三维数值建模在地质工程综合设计中的应用
孙文洁, 杨文凯, 王子超, 杨蕾
煤炭工程. 2019, 51(11):  120-122.  doi:10.11799/ce201911025
摘要 ( 101 )   PDF(mobile) (1399KB) ( 8 )  
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介绍了地质工程综合设计的主要内容、开展实施过程以及三维数值建模在综合设计中的应用,优选典型煤矿和地层资料(华北石炭-二叠纪含煤地层),将相关的地质和水文地质数据进行提取。利用国际先进的Visual Modflow专业软件进行三维数值建模,经过模型识别和验证,最终完成东欢坨矿8#煤层上覆含水层涌水量预测评价,达到了地质工程综合设计的目的和要求。
注浆锚杆锚固质量的无损检测试验研究
滕毅 郝阳 吴宇 薛欣然
煤炭工程. 2019, 51(11):  123-128.  doi:10.11799/ce201911027
摘要 ( 311 )   PDF(mobile) (1870KB) ( 6 )  
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注浆锚杆广泛应用于深部软岩巷道支护,其注入浆液的密实度极大的影响着注浆锚杆的锚固质量,但是目前如何快速、准确、大范围的检测锚固质量尚无有效的技术手段。文章基于弹性应力波在注浆锚杆锚固体中传播时透射与反射规律,对注浆锚杆自由段、锚固段长度和锚固段内缺陷位置和长度进行了无损检测试验研究,并采用小波变换理论对试验信号进行了分析。研究结果表明:通过小波工具箱中的低通滤波器对信号进行低频分析,能够准确的识别出注浆锚杆的自由段长度|通过高通滤波器对信号进行高频分析,能够准确的识别出注浆锚杆的锚固段长度,锚固段内缺陷长度以及缺陷的具体位置。研究成果可为进一步开发注浆锚杆锚固质量无损检测技术和方法提供试验基础。
基于正交试验的刮板输送机中部槽磨损试验研究
任宇轩, 庞新宇, 李博, 王学文
煤炭工程. 2019, 51(11):  129-133.  doi:10.11799/ce201911028
摘要 ( 259 )   PDF(mobile) (2016KB) ( 10 )  
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针对采煤工作面刮板输送机中部槽磨损情况的复杂性,分析了可能对中部槽磨损量有影响的因素。为了研究不同因素影响中部槽磨损的重要程度,结合正交试验特点和磨损试验经验,采用六种不同材料作为中部槽中板试样,进行了“六因素、三水平”L18(36)正交试验。结果表明,同一工况下材料硬度越高,磨损量越小,NM500材料的耐磨性最好。为了分析各因素对磨损量影响的显著性,对磨损试验结果进行了直观分析和方差分析,均表明,含水率、含矸率和压力三个因素是影响中部槽磨损量较显著的因素,而煤种、磨料粒度和滑动速度对中部槽磨损的影响较小。中部槽磨损随着含水率、含矸率、压力的增加而增大。
基于改进布谷鸟算法与SVM的矿用变压器故障诊断
盖超会, 王成刚
煤炭工程. 2019, 51(11):  134-137.  doi:10.11799/ce201911029
摘要 ( 190 )   PDF(mobile) (1177KB) ( 5 )  
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矿用变压器主要用于含有易燃气体和煤尘的矿井中,为采煤机、运输车及照明系统提供电源。针对目前矿用变压器故障诊断准确率不高的情况,提出了一种基于改进布谷鸟算法和支持向量机(SVM)的矿用变压器故障诊断方法。首先引入改进的布谷鸟算法对支持向量机参数进行寻优,获得具有最佳参数的支持向量机模型,然后利用支持向量机对变压器故障进行分类来实现变压器故障的诊断,最后,通过算例仿真对所提算法和检测方法进行了验证,Matlab仿真结果表明:利用改进布谷鸟算法和诊断模型得到的矿用变压器故障诊断准确率要高于传统的矿用变压器故障诊断方法。
基于专家系统的煤矿事故现场处置方案自动生成系统研究
杨梦, 周恩波
煤炭工程. 2019, 51(11):  138-142.  doi:10.11799/ce201911030
摘要 ( 152 )   PDF(mobile) (1799KB) ( 8 )  
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为了应对煤矿突发事故,提高煤矿现场处置方案的实时性和可操作性,构建了一个基于专家系统的煤矿事故现场处置方案自动生成系统,系统整合了应急预案、安全规章制度、领域专家和事故案例的救援处置方法以及经验知识,在发生事故时可以根据事故现场实时信息,匹配规则进行推理,得到所需处置措施|指挥人员还可以输入查询信息,搜索符合查询条件且与当前事故特征最相似的历史事故案例,获取真实历史救援经验知识支持。
pH和金属阳离子对煤泥浮选以及动力学的影响研究
刘宜萍, 赵云良, 陈天星, 李洪强, 宋少先
煤炭工程. 2019, 51(11):  143-147.  doi:10.11799/ce201911031
摘要 ( 158 )   PDF(mobile) (1852KB) ( 8 )  
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针对煤泥浮选困难的问题,探究了pH和金属阳离子对煤泥浮选以及动力学的影响,根据浮选结果,结合浮选动力学计算了煤的浮选速率及灰分的浮选速率。研究表明,pH 在5.5和7.2时在任一浮选时间里煤的浮选动力学曲线都高于其他pH,而灰分的浮选动力学曲线低于其它pH,煤的浮选速率与灰分的浮选速率差值增大|从浮选动力学分析加入不同金属阳离子对灰分回收率的提高效果要高于煤,并且煤的浮选速率也在增加。根据浮选动力学分析表明调节pH可以有效改善煤的浮选回收效果,而加入不同金属阳离子均会导致煤的浮选回收效果下降。
超声处理对显微组分浮选分离及热解影响研究
武乐鹏, 宋强, 舒新前
煤炭工程. 2019, 51(11):  148-153.  doi:10.11799/ce201911032
摘要 ( 143 )   PDF(mobile) (2004KB) ( 7 )  
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为了考察捕收剂、起泡剂及超声频率对煤有机显微组分中镜质组富集率影响,在实验室自制反应装置上进行了单因素实验和响应面实验,并通过SEM、FTIR和TG等分析了超声处理前后煤的表面形貌和热解特性。实验结果表明,当在捕收剂用量为0.9g/L,起泡剂用量为0.11g/L,超声频率为100kHz时,获得最大的镜质组富集率,为76.98%|响应面实验预测的最大镜质组富集率为79.27%|超声处理使煤粒表面矿物质得以清洗,热重分析表明,超声处理后浮选精煤镜质组失重率降低,而尾煤惰质组变化不大。显微组分的红外分析表明,镜质组含氧官能团特征峰振动强度大于惰质组,而惰质组的芳香含量较高。
装备技术
钢带加硅橡胶式过卷缓冲元件力学分析
尹中会, 邹莉君, 吴晓东
煤炭工程. 2019, 51(11):  154-158.  doi:10.11799/ce201911033
摘要 ( 272 )   PDF(mobile) (1434KB) ( 7 )  
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缓冲元件是过卷缓冲时的吸能元件,其力学性能直接影响过卷缓冲的效果。为了选出具有更好力学性能的缓冲元件,以钢带加硅橡胶组合式的缓冲元件为研究对象,对其进行了力学计算分析,并使用ANSYS对缓冲元件做仿真力学分析,探究了在钢带厚度不变时,硅橡胶的厚度及其所在的位置对缓冲元件的力学性能的影响。分析结果表明:当过卷缓冲装置的结构、尺寸不变、过卷时动压辊和固定压辊之间的水平距离c为4.5mm、缓冲元件中钢带的总厚度固定为4mm时,选硅橡胶的厚度为3mm、硅橡胶左侧钢带厚度为
1mm、右侧钢带厚度为3mm时缓冲元件的力学性能最优。
工矿电气设备外置型过流报警器的研究与设计
崔建国, 宁永香
煤炭工程. 2019, 51(11):  159-163.  doi:10.11799/ce201911034
摘要 ( 210 )   PDF(mobile) (1292KB) ( 5 )  
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一般工矿企业电气设备的过流保护往往采用相应额定电流的空气开关来实现,或者以发电机、配电柜等的最大供应电流限制来实现保护,这些方案准确性较差、不太安全。设计了一种工矿电气设备外置型过流报警器,利用电流互感器的一次级测量主回路的电流,二次级的感应电流串联一个采样电位器,如果主回路电流超过预定(在保证电气设备能够正常工作的前提下可以随意预定)电流,采样电阻电压点亮LED,光敏电阻被LED光照、阻值急剧降低,双稳态触发器输出高电平,切断主回路供电,同时触发多谐振荡器振荡输出矩形波,实现声光报警。这种设计可以集成到配电柜电路中,也可以独立设计为一个模块电路,该报警模块在保证负载正常工作的前提下可以随意应用到几乎所有的电气设备系统上。
长距离自移设备列车电液控制技术研究
宋涛
煤炭工程. 2019, 51(11):  164-167.  doi:10.11799/ce201911035
摘要 ( 114 )   PDF(mobile) (2139KB) ( 9 )  
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针对传统绞车牵引设备列车运输过程中存在的人工敷设轨道、跑车、掉道等问题,提出了一种长距离自移设备列车,该装备由自移式牵引装置、自移平板车、重轨和集中控制系统四大部分组成,总长度约230m。以液压为动力,自带轨道,高度集成列车自移、行走调偏、防掉道等功能,实现牵引装置带动整个设备列车的迈步式前移。采用安全、可靠的电液控制系统,环形供液、多架分组遥控等技术,使用多传感器反馈闭环控制方式,保证列车同步平稳提升、降落并跟随自移式牵引装置同步前移的电液控系统,将自动化技术成功应用到设备列车中,从而实现综采成套装备的自动系统开发与示范应用。
工程管理
“一带一路”倡议下世界重要煤炭企业国际竞争力研究
王文, 李岩
煤炭工程. 2019, 51(11):  168-173.  doi:10.11799/ce201911036
摘要 ( 144 )   PDF(mobile) (1156KB) ( 7 )  
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“一带一路”框架协议为我国煤炭企业国际化发展带来了很大的机遇。目前,煤炭是我国经济发展的重要基础能源之一,世界主要煤炭企业在国内和国际上的发展都面临着严峻的竞争压力。本研究以10个世界主要煤炭生产和消费国家的12家大型煤炭企业进行比较研究,通过构建煤炭企业国际竞争力评价指标体系,采用层次分析法进行实证分析,研究得出我国主要煤炭企业在国际上的发展状况。研究结果显示:中国神华在12家企业中综合得分第一名,我国另外两家企业综合得分排在后面。该研究内容为煤炭企业制定和修改战略规划、以及政府和企业开展国际煤炭合作与竞争提出具有针对性的建议和参考。
创新风险视角下的煤炭行业高质量发展路径研究
杨涛, 黄湘闽, 李妍妍
煤炭工程. 2019, 51(11):  174-178.  doi:10.11799/ce201911037
摘要 ( 224 )   PDF(mobile) (1332KB) ( 6 )  
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随着煤炭行业供给侧结构性改革步伐的不断加快,创新成为煤炭行业转型升级和高质量发展的必然选择。文章从风险防御与企业创新两难困境构成的高质量发展陷阱出发,分析了煤炭行业高质量发展过程中的五类主要创新风险,并以鲁尔集团转型发展历程为例,基于创新风险视角,从行业、企业、职工三个层面构建全方位、系统化的煤炭行业高质量发展路径,为煤炭行业规避高质量发展陷阱提供理论指南。
基于AHP-SPA的煤矿安全管理模型构建及应用
张婷婷, 宿国瑞, 侍大军
煤炭工程. 2019, 51(11):  179-184.  doi:10.11799/ce201911038
摘要 ( 181 )   PDF(mobile) (1298KB) ( 7 )  
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为了从根本上提升煤矿安全管理水平,在探索煤矿安全风险辨识与标准化的基础上,结合层次分析法与集对分析,建立了AHP-SPA的煤矿安全评价算法模型。基于“三位一体”体系,分专业按权重建立以煤矿标准化评级为基准的煤矿安全评价指标,实现了对煤矿安全管理效果的动态评估。最后,将AHP-SPA安全管理模型在济宁二号煤矿进行实际应用,验证了模型的适用性和可靠性,为煤矿安全管理提供了新的理论与技术支撑。
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