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当期目录

2020年 第52卷 第4期 刊出日期:2020-04-20
设计技术
硬煤超大采高智能化综放开采关键技术装备研究
韩会军, 曾明胜, 闫跃, 李申龙
煤炭工程. 2020, 52(4):  1-5.  doi:10.11799/ce202004001
摘要 ( 683 )   PDF(mobile) (2008KB) ( 31 )  
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为实现8~12m硬质特厚煤层安全高效开采,针对硬煤冒放性差的特点,采用小采放比开采模式,增加割煤高度,利用围岩扰动改善顶煤冒放性能,实施超大采高综放开采,研究了硬煤超大采高综放开采成套装备,得出了工作面总体设备配套参数,优化了工作面大梯度过渡技术及端头区多设备联合支护方案。针对顶煤冒落块度大问题,研究了大运量煤流运输系统,配套采用后部刮板输送机交叉侧卸技术,配置了煤流四级破碎体系,工作面采用高可靠性智能控制采煤机,创新研发了强扰动高效放煤机构及“记忆+远程干预”放煤系统,创建了具有主动感知、自动分析、系统协同性能的安全高效的智能综放工作面,为实现年产1.5Mt特厚煤层综放开采奠定了基础。
大宁煤矿阶段式高水材料充填沿空留巷技术应用研究
韩俊效, 马晋民, 石晋松, 陈勇
煤炭工程. 2020, 52(4):  6-11.  doi:10.11799/ce202004002
摘要 ( 665 )   PDF(mobile) (2867KB) ( 38 )  
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针对大宁煤矿突出煤层大采高工作面多巷布置及上隅角瓦斯超限等问题,进行井上井下抽采系统改造,为保证工作面后方不透风和瓦斯排放的可靠性,提出了采用阶段式沿空留巷来实现工作面五进两回的偏Y型通风的方案,以期解决上隅角瓦斯超限难题,以大宁煤矿304工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟及现场实践相结合的方法,确定合理阶段长度和充填体支护宽度。研究表明,大宁煤矿阶段式沿空留巷围岩运动经历了采动影响阶段、留巷稳定阶段两个阶段,在工作面后方0~40m,沿空留巷围岩变形明显,40~60m趋向稳定,满足沿空留巷使用要求|同时,改善了工作面的通风系统,解决了工作面后方采空区通风问题。
钢结构提升井塔体系的探讨
刘彦东, 王志杰, 刘兵, 张振宇
煤炭工程. 2020, 52(4):  12-16.  doi:10.11799/ce202004003
摘要 ( 851 )   PDF(mobile) (2582KB) ( 18 )  
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提升井塔承担着矿井生产的人员升降、设备运送、矿产资源提升等任务,是矿井生产的重要构筑物。目前国内井塔的结构型式多以钢筋混凝土结构为主,其刚度大、承载力高,但缺点是自重大、施工周期长、占用井口时间长,钢结构井塔自重轻,抗震性能好,具有很好的应用前景。根据井塔的工艺要求、功能特点,结合钢结构的受力特性,从结构的平面和竖向布置、抗侧力体系构造等方面分析了钢结构井塔的结构体系,包括钢框架-支撑体系、巨型钢框架体系、桁架筒体体系,阐述了各体系的优点和存在的问题。重点对钢框架-支撑体系进行了计算分析,为钢结构井塔的设计提供参考。
煤矿工业场地道路照明接地系统问题探讨
许涛
煤炭工程. 2020, 52(4):  17-20.  doi:10.11799/ce202004004
摘要 ( 801 )   PDF(mobile) (1092KB) ( 20 )  
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文章简要介绍了煤矿工业场地的特点和低压配电系统接地方式分类,从安全性、经济性的角度分析了TN接地系统和TT接地系统在道路照明回路中的优缺点。通过对比TN-S系统与TT系统的接地故障电流差异、TN-S接地系统用于道路照明的等电位联结困难程度,总结出煤矿工业场地的道路照明配电系统适宜采用TT接地方式。并且详细阐述了TT接地系统剩余电流动作保护器保护整定方法和灵敏度校验方法,列举了煤矿工业场地道路照明选用TT系统时需要注意的中性线不可重复接地的问题。
宁东基地煤基能源产业发展节水潜力研究
王雷
煤炭工程. 2020, 52(4):  21-27.  doi:10.11799/ce202004005
摘要 ( 748 )   PDF(mobile) (1621KB) ( 25 )  
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宁东能源化工基地依托煤基能源优势,经济发展迅速,但用水过度依赖黄河水,受用水红线限制,基地发展面临严峻的水资源约束。在对宁东基地产业和供用水现状分析的基础上,指出了基地存在水资源利用效率低下,煤化工产业单位产值耗水量偏高,以及用水结构不合理,非常规水利用少等重大水问题|结合产业发展规划,为煤炭、煤电、煤化工产业提出了系列节水方案,以缓解水资源与经济发展的矛盾|以基地内16家煤炭企业、14家煤电企业、10家煤化工企业作为样本,计算了各产业的节水潜力。结果表明:宁东基地用水已接近控制指标|矿井水具有较大开发潜力,通过提高利用率可回用水量为3041万m|煤炭开发、煤炭发电和煤化工节水潜力分别为788万m、686万m和2522万m,三者合计节水潜力为3996万m。
施工技术
高地应力切顶留巷围岩快速控制技术研究
李爱军, 王䶮
煤炭工程. 2020, 52(4):  28-32.  doi:10.11799/ce202004006
摘要 ( 702 )   PDF(mobile) (1998KB) ( 17 )  
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为解决深部高应力区切顶留巷围岩破碎、初期支护手段无法有效控制围岩的难题,以陈四楼煤矿十七采区21702工作面为实际工程背景开展切顶留巷围岩控制技术研究。根据工作面地质条件,分析切顶留巷的变形机理,设计切顶爆破参数及初期巷道的支护方案。针对工作面推进过程中,巷道变形大,围岩破碎等情况,设计切顶留巷补强支护方案:采用一种新型速凝、早强的无机双液注浆材料对切顶留巷破碎围岩注浆加固,快速有效地控制巷道变形|同时设计柔性挡矸自成墙体的巷帮挡矸措施,实现主、被动结合的切顶留巷补强支护方式。结果表明:在陈四楼煤矿21702工作面切顶留巷采取巷道补强技术,留巷巷道在二次采动应力作用下,顶板下沉量最大为147mm,两帮位移量最大为335mm,底板底鼓量最大为402mm,留巷围岩得到有效控制。
大采高工作面复杂应力扰动下切顶卸压沿空留巷技术
王文林, 马赛
煤炭工程. 2020, 52(4):  33-37.  doi:10.11799/ce202004007
摘要 ( 734 )   PDF(mobile) (2958KB) ( 19 )  
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针对寺河煤矿3#煤大采高工作面复杂应力扰动下留巷难度大、临空侧复用巷道围岩变形严重等问题,采用水力压裂技术对巷道顶板关键层位进行定向预裂,将临空侧煤柱上方悬臂梁切落,以减小悬臂梁上覆荷载及回转变形力,切断或大大削弱岩梁传递到护巷煤柱和留设巷道内的荷载,从根本上改善巷道的力学环境。结果表明:水力压裂法切顶卸压技术的应用,有效改善了留设巷道围岩应力状态,控制了留设巷道围岩变形,避免了巷道二次甚至多次返修,降低了巷道的支护难度和支护成本。
近距离煤层水力压裂切顶卸压护巷技术研究
刘爱卿
煤炭工程. 2020, 52(4):  38-42.  doi:10.11799/ce202004008
摘要 ( 654 )   PDF(mobile) (2371KB) ( 16 )  
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针对近距离煤层底抽巷在上部工作面采动后处于高应力状态而难以维护的问题,开展了水力压裂切顶卸压护巷技术研究,得出:工作面采动后坚硬厚顶板易形成较长时间跨度的悬顶效应是底抽巷压力显现的关键因素|水力压裂消除或减弱了坚硬顶板形成的悬顶效应,提高了采空区上覆岩层冒落性,改变了煤柱中应力分配比例,改善了底抽巷应力状态|现场采用同孔多段分次后退式水力压裂技术,结合跨式钻孔封隔器,在顶板坚硬岩层中形成明显的人工裂缝,缓解了底抽巷围岩应力集中,降低了底抽巷的维护难度,取得了良好的效果。
综合物探技术在大弯煤矿巷道超前地质预报中的应用
吴超凡, 邱占林, 路拓, 梁文全
煤炭工程. 2020, 52(4):  43-47.  doi:10.11799/ce202004009
摘要 ( 660 )   PDF(mobile) (2194KB) ( 20 )  
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隐伏地质构造的超前预报是预防煤矿突水事故的关键。为查明龙岩市大弯煤矿+10巷道迎头前方构造的发育分布状况及富水性,在分析断层构造的弹性、电性等地球物理特征前提下,结合井下巷道现场实际生产环境,采用震波超前探和瞬变电磁法对+10巷道前方导水地质构造实施综合探测和分析。结果表明:地震与瞬变电磁综合物探方法较单一方法具有较大的成果解释精度优势,其现场观测可充分利用先实施的震波超前探测技术定位断层等构造位置,进而实施瞬变电磁超前探测技术予以补充验证,并根据电阻率异常判别其富水情况,能够为巷道施工和防治水措施的实施提供更准确的地质和水文地质参数。
生产技术
基于地音监测的近直立煤层冲击地压前兆特征研究
刘昆轮, 闫瑞兵
煤炭工程. 2020, 52(4):  48-51.  doi:10.11799/ce202004010
摘要 ( 613 )   PDF(mobile) (1435KB) ( 11 )  
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为了解决近直立煤层冲击地压监测预警的难题,以乌东煤矿近直立煤层为工程背景,研究+450水平B3+6综放工作面历次冲击地压前后地音事件能量和频次的演化规律,识别冲击地压前兆信息。结果表明:冲击地压造成的巷道破坏位置主要集中在超前工作面0~200m,且B6巷破坏程度大于B3巷,破坏形式以帮鼓为主,冲击地压主要影响因素为B6巷顶板岩层以及B3+6和B1+2煤层之间的岩柱|在冲击地压发生前,地音事件活动性经历一个平静期向强烈期过渡的过程|地音活动性由平静向强烈突然转变的现象可以作为冲击地压前兆信息。
综采工作面过断层顶板破坏机理及控制技术
韦庆亮, 李彦斌, 谷攀, 张博
煤炭工程. 2020, 52(4):  52-57.  doi:10.11799/ce202004011
摘要 ( 721 )   PDF(mobile) (1875KB) ( 17 )  
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针对工作面过断层时遇到的冒顶和煤壁片帮等问题,以麻家梁矿14207综采工作面为工程背景,通过建立工作面断层区顶板的弹性深梁力学模型,对其顶板应力分布规律进行分析,据此提出深浅分带刚柔耦合注浆的围岩控制技术。并利用FLAC3D数值模拟软件对所提控制方案进行计算分析,结合现场监测数据进行对比判定。研究表明:工作面顶板破断主要由有效极限剪应力引起的|模拟中围岩塑性区范围和顶板下沉量明显减小|工程实测顶板位移量从38cm减小到7cm,下沉量减小81.6%。深浅分带刚柔耦合注浆围岩控制技术可以有效的解决冒顶和片帮问题。
常村煤矿聚能预裂爆破弱化顶板技术研究
杨泽进
煤炭工程. 2020, 52(4):  58-61.  doi:10.11799/ce202004012
摘要 ( 615 )   PDF(mobile) (1395KB) ( 17 )  
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为缩短常村煤矿S2采区S206综放面的初次来压步距,以邻近的S208综放面为工程背景,根据聚能爆破机理分析,研究出一种聚能装药结构,利用聚能爆破的特性来提高顶板预裂效果。再通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟,从应力云图、裂隙半径及压力-时间历程分析直接装药和聚能装药两种方式爆破的预裂效果,得出聚能装药爆破具有聚能效应,预裂效果更佳,更能弱化顶板,保障初采期安全。最终得出S208综放面初次来压步距为15.2m,与S206综放面相比,缩短了2.4m,提高了初采采出率,具有良好的经济价值和应用价值。
水淹采空区邻矿工作面顶板突水帷幕注浆堵水技术研究
张东营
煤炭工程. 2020, 52(4):  62-66.  doi:10.11799/ce202004013
摘要 ( 496 )   PDF(mobile) (1284KB) ( 12 )  
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为了有效治理新安煤矿16020回采工作面顶板突水,探讨了顶板突水在邻矿老空水补给情况下的治理技术。结果表明:首先通过水位、水质、水温等因素对其突水水源和导水通道进行准确快速判别,再利用帷幕注浆堵水切断顶板水补给通道在本次顶板突水治理中具有明显效果,历时三个月成功封堵补给通道,堵水取得成功。对于有老空水补给的顶板突水,帷幕注浆切断补给通道是一种行之有效的治水方法,该技术方法对具有相似类型顶板突水的矿井具有一定的借鉴意义。
底板注浆效果及突水危险性评价法在赵固二矿的应用
慕松利, 李鹏飞, 耿浩博, 韩久方
煤炭工程. 2020, 52(4):  67-72.  doi:10.11799/ce202004014
摘要 ( 538 )   PDF(mobile) (1512KB) ( 13 )  
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针对赵固二矿14030工作面底板突水危险性及注浆加固效果评价问题,采用“27381注浆改造评价体系”进行了评价。结果表明:工作面注浆前底板L2含水层及其导升带含水性中等,距离工作面底板较远,突水危险性较低,L8含水层含水性强,距离工作面底板近,突水危险性中等,二者之间无密切的水力联系|严重危险区多受到断层影响,Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ严重危险区含水类型为J型,突水危险性低|Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ严重危险区含水性为U型,突水危险性中等。工作面注浆后,严重危险区“三参量”评价结果为均为“好”|工作面注浆过程经历了初始升高—注浆平稳—相互影响—终压稳固四个阶段,正常带单位面积注浆量为0.012t/m,断层带为0.220t/m,注浆系数为18.3,工作面注浆效果综合评价为“好”,突水危险性评价为“较低”。
基于定向钻孔的底板探放水技术及工程实践
豆旭谦
煤炭工程. 2020, 52(4):  73-77.  doi:10.11799/ce202004015
摘要 ( 735 )   PDF(mobile) (1924KB) ( 19 )  
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为了解决张集煤矿“A组煤”开采中面临的底板灰岩含水层水害问题,引进目前国内领先的定向钻进技术应用于底板探放水钻孔并取得成功。在-600疏水巷施工定向钻孔工程治理1612A和1613A工作面底板灰岩水害,目前已在该2个工作面疏水巷水害治理工程中施工钻孔15个,总进尺达5480m,探明2个重要出水点,有效地解决了工作面底板灰岩水害探查问题,形成了张集煤矿基于定向钻孔的工作面底板灰岩探放水技术,可在相似矿井广泛地开展工程应用。
研究探讨
高地应力软岩下山非对称变形机理与控制研究
王天禄, 王维国, 刘啸, 刘帅
煤炭工程. 2020, 52(4):  78-83.  doi:10.11799/ce202004016
摘要 ( 641 )   PDF(mobile) (2519KB) ( 13 )  
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软岩巷道稳定性控制是当今深部煤炭资源开采面临的难点,以刘桥一矿Ⅱ66辅助下山为支护工程实践。现场实测发现巷道底板软弱破碎,围岩非对称变形严重|室内测试显示,围岩强度较低,且富含伊利石、长石和绿泥石等亲水性矿物|地应力测量表明,辅助下山处于高原岩应力区,最大主应力为水平应力且与巷道轴线方向夹角较大,不利于围岩稳定|理论分析显示,由于原支护方案没有采取控底措施,U型钢承载结构稳定性较差,底板破坏易带动帮墙失稳|采用FLAC3D数值模拟软件分析了邻近采掘工程对辅助下山的影响,获得非对称变形诱因和失稳的始发部位。基于上述分析,提出了“注浆锚杆+注浆锚索多层次”组合控制措施,现场工业性试验效果较好,满足安全生产需求。
弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术
范育青, 刘玉成, 赵明洲, 温良霞, 王昌琪
煤炭工程. 2020, 52(4):  84-91.  doi:10.11799/ce202004017
摘要 ( 547 )   PDF(mobile) (2174KB) ( 29 )  
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针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈“へ”形分布|巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了“锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注”的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。
深部松软煤层钻孔孔周煤体变形产渣特征研究
黄长国
煤炭工程. 2020, 52(4):  92-97.  doi:10.11799/ce202004018
摘要 ( 578 )   PDF(mobile) (1805KB) ( 17 )  
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针对煤矿井下高瓦斯软煤顺层长钻孔排渣困难、成孔率低、施工困难等问题,通过数值模拟实验研究了井下深部软煤体变形破坏特征,分析了顺层长钻孔孔周松软煤体变形特征及应力变化,以揭示顺层长钻孔孔周松软煤体变形产渣规律。研究表明:深部高瓦斯软煤顺层钻孔孔周煤体的应力平衡临界条件破坏后将发生大体积突然垮落|钻孔水平最大变形位移为1.22mm,垂直方向最大变形位移为10.7mm|径向孔周煤体垂向变形呈现逐渐减小趋势,且垂向变形明显大于钻孔水平变形。在水平方向上,钻孔孔周煤体应力分布呈现先增大再逐渐减小的变化规律,径向距离对水平应力分布的影响逐渐减小|随着径向距离的增加,钻孔孔周煤体应力分布逐渐降低,钻孔孔壁处煤体的应力出现最大值,且垂直方向处应力值最大。
地应力主导型突出危险煤巷水力扩孔卸压防突技术研究
李生舟
煤炭工程. 2020, 52(4):  97-102.  doi:10.11799/ce202004019
摘要 ( 760 )   PDF(mobile) (2298KB) ( 13 )  
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为了防治桑树坪煤矿松软3#煤层地应力主导型突出灾害,提出了采用水力扩孔卸压增透技术进行煤巷条带区域防突的防治措施。采用理论分析、FLAC3D数值模拟软件获得了扩孔后煤体破坏形态、塑性区范围及应力分布规律,据此确定水力扩孔合理布孔参数。并提出以残余瓦斯含量、扩出煤屑率作为防突效果的双重评价指标,从而提出穿层钻孔水力扩孔卸压防突技术,并进行了现场应用。应用表明:扩孔后煤层卸压增透及防突效果显著,瓦斯流量衰减系数降低65%~74%,自然瓦斯涌出量提高2~3倍。残余瓦斯含量的临界值为8m/t,煤层正常、异常区域扩出煤屑率的临界值分别为3%、5%,可实现煤巷安全高效掘进。
改进粒子群优化小波阈值的矿用钢丝绳损伤信号处理方法研究
田劼, 宋姗
煤炭工程. 2020, 52(4):  103-107.  doi:10.11799/ce202004020
摘要 ( 658 )   PDF(mobile) (1368KB) ( 10 )  
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为有效提取矿用钢丝绳损伤信号的特征值,采取小波分析对损伤信号去噪。针对损伤信号中存在小奇异点的特性,对小波分析中的阈值获取和阈值函数选取两方面改进。首先利用粒子群算法优化经验值,并基于Birge-Massart策略获取阈值。提出一种改进的小波阈值函数算法。该函数加入了可调变量,改善了已有软、硬阈值函数去噪中的不足点,通过仿真实验的信号结果和信噪比(SNR)对比几种阈值函数去噪算法,最终得出,采用优化经验值并改进小波域值函数的去噪算法相比于其他方法,更能完整保留原始信号,去噪效果好。
济北矿区煤尘层最低着火温度变化规律分析
赵文彬, 刘晴, 毛庆福, 宋蕾, 郭玉印, 曹卫星
煤炭工程. 2020, 52(4):  108-112.  doi:10.11799/ce202004021
摘要 ( 579 )   PDF(mobile) (1218KB) ( 8 )  
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为了探究埋深、粒径对煤尘层最低着火温度的影响,选取济北矿区煤样,在对深部煤层物化性质研究的基础上,通过热板实验测得不同埋深、粒径的煤最低着火温度。结果表明:在实验温度范围内,煤尘层厚度为5mm,埋深增加,其挥发分含量上升,由33.65%增至38.9%,煤尘层最低着火温度从330℃降至270℃,煤尘层着火现象用肉眼可观测到。随煤样粒径不断减小,不同埋深煤样的煤尘层最低着火温度明显减小,在煤尘层同为5mm时,随煤样粒径由180μm逐渐减小到75μm,3种不同埋深煤样煤尘层最低着火温度分别减小了16%、19%、25%,差异显著。
煤矿开采对马家石畔沟大桥影响研究
余学义, 杨云, 王昭舜
煤炭工程. 2020, 52(4):  113-118.  doi:10.11799/ce202004022
摘要 ( 622 )   PDF(mobile) (2253KB) ( 11 )  
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针对马家石畔沟大桥受开采影响情况,从地表移动变形及地基基础稳定性两方面进行分析。根据大桥移动变形的观测数据,结合大桥结构及开采区地质开采条件,分析给出了采空区地表移动变形规律。在此基础上,结合大桥受损现状分析,应用概率积分预计模拟方法,模拟预计了开采地表剩余移动变形对大桥的影响程度,确定了开采对大桥影响程度在I级范围内。针对大桥的地基稳定性,运用传统分析与FLAC3D的结合,确定了大桥下伏采空区处于基本稳定状态,研究结果可作为桥梁的后期修复的依据。
断层对煤层槽波传播特性影响分析
高洁, 王菲, 宋兆国, 姜华, 杨斌
煤炭工程. 2020, 52(4):  119-123.  doi:10.11799/ce202004023
摘要 ( 703 )   PDF(mobile) (2725KB) ( 10 )  
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断层是煤系地层中常见的异常构造之一,对断层形态的研究,有利于提高探测断层的精度。基于弹性波动理论,建立三维煤系地层模型,采用有限元数值模拟方法,分析了断层断距和倾角对槽波传播特性的影响。通过对比各模型槽波记录和时频谱得出:随着断距和倾斜角的增大,断层对槽波的阻断作用增大|对于2m厚的煤层来说,当存在1.5m的断层时,断层后槽波能量峰值频率向高频移动,出现时间提前,当存在2.5m的断层时,断层后槽波能量峰值向低频移动,出现时间延后|随着倾斜角的增大,断层后的波主频向低频移动,主频出现时间延后|对于0.5m的断层,不易判断断层位置。模拟结果可为断层形态槽波探测提供理论支持,对槽波精细探测和信号解释有重要意义。
煤层气井水力压裂液氮伴注与CO2驱替技术研究
刘磊
煤炭工程. 2020, 52(4):  124-129.  doi:10.11799/ce202004024
摘要 ( 975 )   PDF(mobile) (1491KB) ( 52 )  
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在我国煤层气的开发中普遍面临煤层具有的低压、低渗、低饱和度等自然属性问题,针对此问题,提出利用液态气体伴注辅助水力压裂改造煤层技术。文章阐述了液氮伴注技术提高煤层临界解吸压力机理和CO2驱替煤层甲烷机理,结合芦岭煤矿地面煤层气工业试验,进行了液氮伴注辅助水利压裂、液态CO2驱替煤层甲烷试验以及效果分析。结果表明:注入液氮后氮气分子会挤占煤层甲烷分子的空间,为甲烷气体提供外部能量,同时能够降低煤层甲烷分子分压,提高其临界解吸压力,促使煤层更快的解吸出甲烷气体,提高产气量,试验2号井,达到产气峰值3145.2m/d仅用190d,稳产期平均产气量为1400m/d|CO2具有的强吸附性能够与吸附态煤层甲烷发生置换作用,促使煤层甲烷更快的由吸附态变为游离态,实现煤层甲烷大量解吸的效果,同时CO2在等压条件下还能够降低游离甲烷分压,进一步提高产气量,试验3号井,实际/理论临界解吸压力比值为3.29,达到产气峰值3351.9m/d仅用了124d,稳产期平均产气量为800m/d。对比可知:液氮伴注技术优势明显,且在后续煤矿工作面回采过程中无新的CO2突出风险。
基于事故树和贝叶斯网络的隧道塌陷风险概率估计方法研究
李泽荃, 孙景来, 陈磊
煤炭工程. 2020, 52(4):  130-136.  doi:10.11799/ce202004025
摘要 ( 799 )   PDF(mobile) (1404KB) ( 25 )  
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为解决隧道风险评估中存在的主观性大、结果不准确的问题,提出基于事故树和贝叶斯网络的区间概率等级、权重信心指标与置信区间相结合的综合风险概率估计法,并将其应用于渔寮隧道的坍塌风险评估中。首先利用事故树构建贝叶斯网络,并利用案例中因素之间的依赖关系得出节点的条件概率(联合概率)。然后利用提出的区间概率等级划分与权重信心指标法进行调查,得出专家j对于基本事件xi出现概率的估计值Pij,由所有专家的估计值构建样本空间Ui及其统计量,通过引入置信区间的方法得出基本事件xi出现的概率范围。获得所有事件的概率范围后与贝叶斯网络的条件概率相结合进行风险推断,保证了风险评估的科学性和准确性,同时可利用该模型进行事故原因诊断。
振动弛张筛动力学分析与Simulink仿真
王新文, 常凯峰, 张星汉, 贺壮
煤炭工程. 2020, 52(4):  137-142.  doi:10.11799/ce202004026
摘要 ( 761 )   PDF(mobile) (1609KB) ( 26 )  
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为了进一步研究振动弛张筛的运动特性,在考虑筛框绕质心的转动条件下,建立了振动弛张筛线性六自由度动力学模型,推导出运动微分方程的稳态解,利用状态空间和微积分模块对弛张筛的运动轨迹进行仿真分析。结合设计实例,计算出振动弛张筛主动筛框与浮动筛框的质心位移与转角。并根据筛框上任意点运动方程模拟出弛张筛筛框上特殊点的运动轨迹。结果表明:筛框绕质心的转动作用对入料端和出料端的振幅有较大影响,因此在建模时应该考虑转动作用的影响。为进一步的研究和产品设计提供了理论依据。
不同冲击比能下煤岩颗粒破碎的分形演化
周强, 潘永泰, 郭庆, 朱长勇, 魏英华, 杨程, 沈宁
煤炭工程. 2020, 52(4):  143-148.  doi:10.11799/ce202004027
摘要 ( 695 )   PDF(mobile) (2659KB) ( 570 )  
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为研究不同冲击比能对矿岩粒度分布的影响,根据分形理论建立了粒度分形维数与冲击比能的理论模型。利用落重试验机对无烟煤和矸石进行不同冲击比能下破碎试验,结果表明:冲击比能对无烟煤和矸石破碎粒度分布规律影响较小,G-S分布可以很好的表征不同冲击比能下无烟煤和矸石的累积分布规律|粒度分形维数随着冲击比能的增加呈对数增长。通过试验和其他学者的试验数据验证该理论模型的正确性。
油酸钠体系中Ca2+对不同pH值下高岭石和石英浮选的影响研究
侯宝宏 刘令云
煤炭工程. 2020, 52(4):  149-154.  doi:10.11799/ce202004028
摘要 ( 818 )   PDF(mobile) (1378KB) ( 8 )  
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为了有效分离煤泥水中的高岭石与石英,通过Zeta电位测试以及吸附量测定,研究了油酸钠 (NaOL)体系下,Ca2+在不同pH值下对高岭石和石英的浮选的影响研究。结果表明:在油酸钠体系下,高岭石在pH值为6~8有较好的可浮性,回收率在70.00%以上|石英在pH为12时有较好的可浮性,回收率达到70.41%。0.8mmol/L油酸钠+1.0mmol/L Ca2+ 体系下,当pH值为6和12时,1∶1比例的人工混合矿物可以通过浮选将二者有效分离,精矿产率分别为46.73%、51.12%,品位分别为73.23%、17.45%|Zeta电位测试以及吸附量测定分析表明,油酸钠体系下,Ca2+对油酸钠在高岭石表面吸附影响较小,在酸、中性条件下Ca2+抑制油酸钠在石英表面的吸附,而在强碱条件促进其吸附。
细粒氧化煤表面性质表征与浮选预处理技术研究进展
周瑞通
煤炭工程. 2020, 52(4):  155-160.  doi:10.11799/ce202004029
摘要 ( 793 )   PDF(mobile) (1130KB) ( 15 )  
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氧化作用使煤粒表面含氧官能团数量增加,疏水性变差,浮选回收效果降低,而我国氧化煤资源量大,对其分选与利用进行研究具有重要意义。氧化层阻碍了药剂分子和气泡与煤泥疏水部分的有效接触,是细粒氧化煤可浮性降低的主要原因,浮选前对氧化层进行疏水化预处理,成为改善其浮性的主要手段和研究热点。文章对国内外氧化煤表面含氧官能团辨别和定量表征方法进行了总结,对表面疏水化预处理改性技术展开综述。分析表明,红外光谱、拉曼光谱和X射线电子能谱等材料表面分析方法,能够得到含氧官能团不同层面的信息,已经被相关学者广泛应用|研磨、高强度高浓度调浆和超声处理等合适的预处理技术能够实现细粒氧化煤的表面疏水改性。但是,不同的测定和预处理方法均有自身的局限性,研究和工程人员需要根据物料性质、研究目的和可行性等多方面进行选择以及综合运用。
装备技术
柔性钻孔应力计设计及实验应用研究
夏方迁, 魏全德, 郭延淼, 张立明
煤炭工程. 2020, 52(4):  161-165.  doi:10.11799/ce202004030
摘要 ( 598 )   PDF(mobile) (2574KB) ( 25 )  
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针对钻孔应力计监测方向单一、耦合性差的问题,设计了一种新型柔性应力计,并通过力学建模分析了其工作原理。对新型应力计的线性度、灵敏度、耐久性、温度特性等进行了实验室测试,结果表明:①柔性钻孔应力计具有较好的线性度,应力计的灵敏度约0.29|②应力计的长期稳定性较高,初压稳定期约2.5~3d|③柔性钻孔应力计受温度变化影响明显,在温度变化较小的条件下使用,可以保证监测效果,若在温度变化较大的条件下使用,需通过环境温度监测进行数据修正。经现场实践,柔性钻孔应力计与充液膨胀枕式应力计相比,监测精度有所提高。
基于LoRa技术的矿用无线复合传感器设计与实现
薛光辉, 赵贺, 孙宗正
煤炭工程. 2020, 52(4):  166-170.  doi:10.11799/ce202004031
摘要 ( 738 )   PDF(mobile) (1553KB) ( 25 )  
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随着无线传感器网络技术的发展,设备状态无线监测系统越来越得到重视。针对现有的矿用无线传感器终端存在功耗高、通信距离短、射频信号抗干扰能力差等问题,提出了基于LoRa技术的矿用无线复合传感器的设计方案,详细论述了传感单元、主控单元、射频单元等硬件模块的选型与设计,以及振动数据采集、温度数据采集、数据发送等软件模块,给出了各软件模块的程序流程图。搭建了测试系统,开展了设计的无线复合传感器的功耗、无传输距离和数据有效性等性能测试。测试结果表明,设计的无线复合传感器功耗低,丢包率小于10%时无线传输距离优于600米,采集的数据真实有效。研究成果为矿用设备状态无线监测系统提供了技术支持。
进气型式对压入式矿用对旋主通风机内部流动及性能的影响
陈庆光, 邹璐瑶, 李哲, 孙鲁杰, Dulmina Wijerama
煤炭工程. 2020, 52(4):  171-176.  doi:10.11799/ce202004032
摘要 ( 592 )   PDF(mobile) (2143KB) ( 9 )  
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为了研究3种进气型式对风机内部瞬态流场的影响,采用SST k-ω湍流模型结合自动近壁面处理方法,对包括进气风道在内的压入式矿用对旋主通风机装置全流道内的三维流动进行数值模拟,并应用FFT技术对风机叶轮内部的瞬态压力变化进行频谱分析,得到叶轮流场内部的压力脉动频谱。分析结果显示,相对于无畸变进气型式,弯管畸变与复杂畸变进气型式严重恶化了对旋风机叶轮上游进气风道内的流场,从而显著降低了风机的性能|而且,第二级叶轮内部流场的压力脉动幅值最大,气流沿周向的流动不均匀性增加。
工程管理
建设项目经济评价问题探讨
刘畅, 张婷婷, 李冬嵬
煤炭工程. 2020, 52(4):  177-180.  doi:10.11799/ce202004033
摘要 ( 508 )   PDF(mobile) (1086KB) ( 21 )  
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建设项目经济评价是项目前期工作的重要内容,评价过程中涉及到的利息资本化或费用化、经济评价指标所得税前或所得税后选择、增值税(进项税额)抵扣与固定资产关系等内容会给经济评价工作者造成一定的困惑,进而对经济评价的合理性和准确性造成一定的影响。为此,文章从指标概念、原理分析和计算过程等方面对上述几个问题进行分析,为理解相关指标和进行建设项目经济评价提供借鉴。
煤炭企业绿色开采驱动机制研究
姚海燕
煤炭工程. 2020, 52(4):  181-184.  doi:10.11799/ce202004034
摘要 ( 612 )   PDF(mobile) (1120KB) ( 22 )  
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建立了绿色开采行为驱动机制理论模型,通过对煤炭企业中层决策者的问卷调查,收集到302份有效样本并进行了变量的信效度检验。通过模型假设和检验,从企业决策者的角度,对绿色开采技术应用的驱动机制进行了研究。研究结果表明:煤炭企业对于绿色开采的行为态度、主观规范、知觉行为控制因素会直接影响绿色开采意向,并进而影响绿色开采的实现。在这一作用机制下,行为态度与主观规范对绿色开采意向的影响程度是较高的,而知觉行为控制对绿色开采意向的影响程度较低。
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