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2020年 第52卷 第9期 刊出日期:2020-09-15
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设计技术
厚煤层智能放煤工艺及精准控制关键技术研究
张学亮, 刘清, 郎瑞峰, 邵斌, 吴少伟
煤炭工程. 2020, 52(9): 1-6. doi:
10.11799/ce202009001
摘要
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多维度评价
基于智能放煤工艺原理和智能放煤工艺流程分析,指出智能放煤工艺的关键是煤矸识别,并阐述了基于振动信号检测、音视频检测、灰分在线检测的智能放煤工艺原理。介绍了通过在支架前部安装UWB透地雷达测量顶煤厚度作为放煤量的基准,采用基于振动加速度传感器的煤矸识别方式进行煤矸识别,以9.5~10.5kHz范围作为矸石放落有效信号为终止放煤基准,通过在综放支架尾梁和插板油缸安装磁致伸缩行程传感器实现对放煤机构动作精准控制。在王家岭煤矿12309工作面综放开采的现场应用证明:采用该智能放煤工艺顶煤采出率达到91%,煤炭含矸率达到20%,与人工放煤“见矸关窗”方式相比分别提高3%、降低3%。总体采放效率提升约20%。
特厚煤层综放工作面防冲煤柱宽度优化
张拴才, 孙振于, 张玉亮, 苏仁元, 巩思园
煤炭工程. 2020, 52(9): 7-12. doi:
10.11799/ce202009002
摘要
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多维度评价
为研究强冲击倾向性特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度,对华亭煤矿250102工作面频发的冲击地压现象进行分析,发现250102工作面20m区段煤柱内存在着极易诱发冲击地压的应力条件,具有典型的煤柱型冲击地压特征。采用数值模拟和理论计算的方法对2501采区工作面区段煤柱合理宽度进行模拟计算。研究表明:当煤柱宽度为5m时,应力集中系数最低,为1.14,冲击危险程度较低|当煤柱宽度为20m时,应力集中系数达到最高,为3.40,冲击危险程度达到最大|当煤柱宽度为25m以上时,应力曲线由单峰转化为双峰,煤柱由小煤柱的屈服阶段进入到大煤柱的承载阶段,冲击危险程度在不断降低|理论计算得出适合2501采区工作面区段煤柱宽度为5.64m,与数值模拟结果较为吻合。2501采区后续工作面均采用6m宽的区段煤柱,经实践验证,该宽度的区段煤柱对华亭煤矿冲击地压的防治效果较好。
立井井筒相互关系对地面总平面布置和井底车场设计的影响研究
王建锋
煤炭工程. 2020, 52(9): 13-17. doi:
10.11799/ce202009003
摘要
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多维度评价
以淮南矿区口孜东矿为背景,分析矿井地面总平面布置应考虑的各种因素,综合立井井下井底车场设计及矿井开拓,从地面总平面布置设计为切入点,再从井底车场及主要硐室布置、矿井主要巷道布置等方面较深入地研究了立井井筒相互关系对地面和井底设计的影响。结果表明,只有在设计过程中综合考虑地面总平面布置、井底车场、便于施工等因素,才能达到地面美观、功能区分合理、井底车场线路合理、进而有利于矿井安全高效高产,有利于地面功能合理划分,有利于节约建设工期。
煤矿立井井筒破坏修复后的提升系统设计研究
许斌
煤炭工程. 2020, 52(9): 18-22. doi:
10.11799/ce202009004
摘要
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多维度评价
针对淮南某矿主、副井井筒修复后的提升系统设计进行研究。根据两个井筒修复后断面变化的具体情况,通过非标设计,完成大型提升容器和复杂装备的设计工作|在副井罐笼减少一只的不利情况下,充分挖掘系统潜力与统筹调整提升任务相结合,解决复杂条件大型深井辅助提升能力的难题|根据主、副井提升系统不同的特点,采用不同的方案完成纠偏工作。最终,成功改造主、副井提升系统,为矿井恢复生产并保持生产能力提供有力保障。避免新打井筒,利用已经建成的提升机房、井架等地面建构筑物以及井底车场等井下工程,节省投资和工期。
超大荷载立井装备水平力计算方法研究与应用
刘清宝, 宋伟, 宋立平, 朱磊
煤炭工程. 2020, 52(9): 23-27. doi:
10.11799/ce202009005
摘要
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多维度评价
现阶段,提升终端荷载不断增大,对井筒装备的设计提出了挑战。为了解决该问题,现场对胡家河煤矿主、副井进行了水平力测试,分析了井筒装备荷载的特性。并引入动静比的概念,提出了水平力荷载的理论公式。通过分析水平力实测值与计算值,确定了该公式下相关参数的取值,最终得出水平力峰值、平均值和等效静力值的计算公式。门克庆煤矿的副立井井筒装备利用该公式进行了校核,目前装备运行良好。可为其他矿立井井筒装备的设计提供一种参考。
小回沟煤矿矸石零排放技术研究与应用
朱磊, 古文哲
煤炭工程. 2020, 52(9): 28-32. doi:
10.11799/ce202009006
摘要
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多维度评价
基于小回沟煤矿实际采矿地质条件与开拓开采现状,以建设山西省矸石零排放示范型绿色矿山为目标,通过对国内现有矸石处理技术进行分析,结合选煤厂矸石产量预测,提出小回沟煤矿矸石零排放总体构思,确定采用综合机械化固体充填技术来解决矿井生产过程中年产约0.87Mt的矸石,并对矸石运输系统、高效充填系统中的核心问题进行了详细的研究。最后,针对项目前期矸石的处理以及项目实施过程中矸石来源不均衡、煤层起伏变化较大等问题制定了相应的技术保障措施。通过系统的设计和研究,建立了小回沟煤矿全生命周期矸石零排放技术体系。
丁集煤矿超低浓度瓦斯氧化供热技术应用研究
柏琳
煤炭工程. 2020, 52(9): 33-36. doi:
10.11799/ce202009007
摘要
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多维度评价
针对丁集煤矿抽放排空超低浓度瓦斯造成的能源浪费和环境污染,介绍了超低浓度瓦斯(甲烷浓度7%以下)回收利用技术,经配气掺混后瓦斯浓度降低至1.2%送入蓄热式氧化装置,生成900℃以上高温烟气,通过烟气余热锅炉生成中温中压蒸汽供背压式汽轮发电机组发电和供热,实现热电联产。描述了应用低浓度瓦斯二次掺混输送技术解决浓瓦斯安全输送问题的方法,应用瓦斯氧化低温热风回用技术提高蓄热氧化炉热效率的方法,以及应用背压式汽轮机和后置机组合热电联产技术解决机组平稳运行与丁集煤矿热负荷波动大难适应问题的方法。最后,分析了丁集煤矿超低浓瓦斯氧化利用工程的经济和社会效益。
施工技术
二氧化碳封存异地定向持续监测技术研究
杨俊哲, 王振荣, 许峰, 王永胜
煤炭工程. 2020, 52(9): 37-41. doi:
10.11799/ce202009008
摘要
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多维度评价
针对国家能源集团二氧化碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,简称CCS)示范工程压覆补连塔煤矿五盘区煤炭资源的问题,提出了异地定向钻井持续监测技术及方案,并完成了监测孔的现场施工,获取了关键层位监测压力与温度数据。通过异地监测前后数据对比显示,地层压力、温度监测数据基本一致,延续性较好,变化趋势相同,且变化幅度也较接近,表明该异地定向监测项目实施效果较好,实现了CO2地质封存异地持续监测目标,延长了该示范项目监测数据序列,丰富了CO2地质封存手段,对于深入研究CO2长期封存于深部储层的物性变化、安全性以及CO2封存对地质环境的影响具有重要的意义。
特大断面切眼受载变形特征与支护技术研究
杨建辉, 石蒙, 蒋威, 丁维波
煤炭工程. 2020, 52(9): 42-46. doi:
10.11799/ce202009009
摘要
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500
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多维度评价
为了解决特大断面切眼巷道支护难题,以曹家滩煤矿122106切眼为工程背景,结合理论分析与离散元数值模拟研究了不同顶板跨度条件下巷道受载变形特征,提出了“二次成巷+单体液压支柱+高强锚网索+W钢护板”的大断面煤巷高强度、高预紧力、低密度减跨支护技术,提高了支护效率,显著加快了巷道掘进速度。研究表明,当顶板跨度超过9m后其稳定性大幅下降,极易出现表层煤体破坏垮冒的现象;随着顶板跨度的增加,两帮破坏范围变化较小,顶板破坏范围显著增加|通过现场实测对研究成果进行了验证,巷道未出现明显变形,支护体受载始终稳定。
煤柱下开切巷应力分布分析及治理研究
刘永红
煤炭工程. 2020, 52(9): 47-51. doi:
10.11799/ce202009010
摘要
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多维度评价
为了消除宽沟煤矿B4煤层回采后遗留煤柱对下部煤层的影响,通过理论计算及数值模拟分析相结合的研究方法,对上煤层W1145工作面回采后所遗留的煤柱应力在底板传递的规律和下部煤层W1123工作面回采过程工作面应力分布状况进行研究,研究结果表明:B4煤层回采后煤柱应力变形集中区为13.12m|在煤柱铅直应力作用下,下部煤层距离煤柱60m处时,煤岩体内应力明显升高,距离剩20m左右位置时达到峰值|进入采空区后,煤岩体应力快速的降低,在远离煤柱35m后恢复至开采前的应力水平,影响走向范围可达140m。研究采用超前预裂爆破、两回采巷道侧向切顶方式综合处理顶板,以实现消除煤柱应力影响。
开滦膨胀软岩巷道变形机理及控制对策
杨拓, 刘建庄, 李准
煤炭工程. 2020, 52(9): 52-55. doi:
10.11799/ce202009011
摘要
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多维度评价
针对开滦矿区深部高应力下膨胀性泥质软岩巷道变形失稳的工程问题,应用X衍射、扫描电镜、单轴和常规三轴抗压试验等方法,测试分析了典型区域巷道膨胀性软岩的矿物成分、微观结构和物理力学特性,发现微观裂隙发育是围岩易吸水膨胀的主要原因,不同围压下主导围岩失稳的方式有拉破坏和剪破坏两种,采用传统锚固和架棚的支护方式不能有效发挥支护的承载效能,提出的多层次锚固注浆和底角卸压方案可将让压、支护和围岩改性协同起来,在高应力水解膨胀软岩中取得了较好的支护效果,为同类巷道的安全支护提供了范例和借鉴。
硬煤软底特厚煤层巷道全锚索支护技术研究
黄勇
煤炭工程. 2020, 52(9): 56-60. doi:
10.11799/ce202009012
摘要
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多维度评价
针对潞新二矿4#煤层具有煤层特厚、煤质特硬、煤层底板特软的特点,为了保证工作面巷道安全支护,在对煤岩体地质力学参数测定的基础上,优化设计了全锚索支护技术,并对全锚索支护技术的经济效益进行了分析,结果表明,采用全锚索强力支护技术后,巷道支护状况较以往采用普通高强锚杆支护系统时得到了明显改善,巷道基本无需维修,大大降低了巷道维护费用,尤其在支护难度较大,变形量非常严重的巷道,经济效益尤为突出。
生产技术
孤岛综放工作面三角煤失稳机理及控制技术
赵会波, 王涛
煤炭工程. 2020, 52(9): 61-65. doi:
10.11799/ce202009013
摘要
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多维度评价
针对王坡煤矿3210孤岛工作面回采过程三角区煤壁大面积垮塌等问题,通过理论分析、现场实测、工业试验等方法,分析了孤岛工作面超前支承应力影响范围和煤帮破坏深度,阐述了端头三角煤失稳破坏机理。为防治三角煤片帮、冒落采取合理注浆区域和注浆参数的选择提供依据,提出采用GRT-101化学注浆材料加固三角煤及其围岩,并在3210孤岛工作面进行工业性试验,取得了较好效果。
切顶留巷综采面采空区高温区域治理技术研究
孙守义, 刘学飞
煤炭工程. 2020, 52(9): 66-70. doi:
10.11799/ce202009014
摘要
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多维度评价
针对切顶留巷Y型通风工作面采空区漏风量大、煤层易自燃的特点,以发耳煤矿50105工作面采空区高温区域的治理为工程背景,分析了高温区域位置的确定、压注液态二氧化碳、长钻孔压注高分子材料等综合防灭火技术的应用效果,形成了集压注惰性气体控制火势、加快工作面推进速度、精准压注高分子材料降低高温区域温度等为一体的综合治理方案,消除了高温隐患,保证了工作面的安全回采,可为类似工作面的防灭火工作提供经验参考。
坚硬厚煤层可控冲击波增透技术应用
苏士龙
煤炭工程. 2020, 52(9): 71-75. doi:
10.11799/ce202009015
摘要
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多维度评价
为了解决坚硬厚煤层瓦斯治理中煤储层增透技术优化的难题,介绍了一种可控冲击波煤储层增透技术,并以吉宁煤矿为工程背景,分析了冲击波增透后的钻孔抽采效果,结果表明:可控冲击波通过迫使煤储层内部结构发生破坏,促进原生裂隙间相互沟通形成渗透裂隙网,显著提高煤层透气性,使冲击钻孔有效半径增大至17m|单孔抽采量为普通钻孔的8.9倍,瓦斯抽采达标时间缩短了64%左右,并且随着冲击波单点冲击次数增大,增透效果更加显著。
长短钻孔脉冲动压注碱吸硫技术研究
孙小岩, 贺永亮, 高明仕, 张志聪
煤炭工程. 2020, 52(9): 76-80. doi:
10.11799/ce202009016
摘要
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多维度评价
为了降低硫化氢气体对主采工作面开采影响,保障工作面人员安全和矿井高效、快速、安全生产,提出长短钻孔脉冲动压注碱吸硫技术,基于巍山矿15#煤层煤质、赋存特征及生产条件,针对15107工作面硫化氢涌出异常现状,结合理论分析及现场试验等方法,研究了长短钻孔脉冲动压注碱吸硫机理|提出了巍山矿长短钻孔脉冲动压注碱吸硫技术|制定了巍山矿15107工作面硫化氢注碱吸硫方案并进行了现场试验,有效减少矿井工作面硫化氢异常涌出量,最终达到巍山矿安全高产高效目标。
朔州矿区岩溶承压构造水超前探放技术
牟义, 李健, 邱浩, 张永超, 张小波
煤炭工程. 2020, 52(9): 81-86. doi:
10.11799/ce202009017
摘要
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多维度评价
为了预防矿井巷道掘进前方构造导通承压水而造成突水事故,在朔州国强煤矿采用瞬变电磁法“五横一纵”探测试验方案超前探测突水构造,分析剖面图、平面图及立体图,精确圈定导水通道及富水区位置,确定水害类型及关联性,在此基础上进行超前钻探探放水设计,提出岩溶承压突水构造超前探放措施。结果表明:矿井瞬变电磁法可以实现巷道掘进前方富水构造全方位覆盖探测,根据全方位数据形成三维立体图,以此分析富水区分布及联通情况,推断国强煤矿掘进迎头前方可能存在断层或陷落柱等地质构造,且与砂岩、灰岩等含水层联通形成岩溶承压构造富水区|针对高承压岩溶区水压大、水量足的特点,钻探探放水设计采取 “15横9纵”的加密钻孔布置方式,在孔口安装止水套管、闸阀、水压表、水门、三通、泄水短管及防喷逆止阀等安全装置,才能进行安全探放水工作,并及时进行安全分析,采取相应的安全措施,保证工作面的安全采掘。
研究探讨
多因素应力叠加冲击危险性评价应力增量取值实测分析
孙立田, 孔贺, 张立明, 田国庆, 李登月
煤炭工程. 2020, 52(9): 94-98. doi:
10.11799/ce202009019
摘要
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多维度评价
为了使多因素应力叠加冲击危险性评价方法中应力增量取值更加符合现场实际,对双合煤矿冲击地压多因素耦合叠加影响区域进行了分区,通过不同分区的现场实测数据分析,研究了不同分区冲击地压多因素耦合叠加及单一因素影响下的煤体应力增量。结果表明:工作面采动影响下的应力增量系数为1.73,断层构造应力增量系数为1.3,采空区覆岩传递应力增量系数1.35,见方影响下应力增量系数1.5。研究成果可为条件相似工作面或相邻工作面冲击危险性预评价中的应力增量取值提供参考,提高多因素应力叠加冲击危险性预评价的准确性。
煤柱影响下被保护层开采应力演化特征数值模拟研究
刘宜平, 朱恒忠, 殷帅峰
煤炭工程. 2020, 52(9): 99-105. doi:
10.11799/ce202009020
摘要
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为探究煤层群开采过程中,煤柱对被保护层开采应力演化特征的影响规律,以良村煤矿1801工作面为工程实际,应用FLAC3D应变-软化模型对煤柱影响下被保护层工作面开采时支承压力和三维应力的演化规律进行了数值模拟。研究结果表明:被保护层工作面除煤柱影响区之外整体处于卸压状态。支承压力演化规律与被保护层工作面开采进度紧密相关。当工作面推进位置处于煤柱影响区时,支承压力值突增至原岩应力的1.25倍,曲线呈快速上升态势。距离保护层的层位越高,垂直应力值越小,当层位距大于26m时,三维应力分布基本不再受煤柱的影响。煤柱影响下被保护层工作面范围可分为煤柱影响区、煤柱影响扩界区和卸压区,以此提出了瓦斯突出分区防治策略,在该工作面实施了高位穿层钻孔、采空区埋管瓦斯抽放、网状穿层钻孔和大直径卸压钻孔的综合措施,累计抽放瓦斯90余天,抽放瓦斯64805m,效果检验指标均不超限,实现了安全回采。
基于BP神经网络的小断层构造区域瓦斯涌出预测方法研究
张宝
煤炭工程. 2020, 52(9): 106-110. doi:
10.11799/ce202009021
摘要
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为了准确预测小断层构造区域的瓦斯涌出情况,通过测定小断层构造区域的瓦斯参数,探讨小断层构造对瓦斯涌出的影响作用,分析小断层构造区域的瓦斯涌出规律,建立小断层构造区域瓦斯涌出影响因素指标体系和基于BP神经网络的小断层构造区域瓦斯涌出预测模型,并在潞安矿区进行应用。结果表明:断层前后100m范围内瓦斯涌出呈现“增高-减小-增高”的U型变化规律,当断层落差大于3m后对瓦斯涌出的影响作用显著增大,逆断层处的瓦斯涌出量比正断层处相对升高更加明显|小断层区域瓦斯涌出预测模型的预测结果与实测数据误差小于5%,可以有效的预测小断层构造区域不同位置的瓦斯涌出量。
基于阻容网络的聚焦双频激电法精准探测正演模拟
李冰, 张密科, 刘志民, 马杰, 潘越, 吴淼
煤炭工程. 2020, 52(9): 111-115. doi:
10.11799/ce202009022
摘要
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为认识聚焦双频激电法煤巷综掘探测含水地质构造异常激电特征,减少传统阻容网络物理模型实验模拟系统误差,提高正演模拟测试精度,依据煤巷含水地质构造实际工况条件和聚焦效应探测机理,搭建地电测试探测模型及与其等效的阻容网络模型,利用Matlab软件Simulink组件中SimPowerSystems模块精准构建探测系统仿真电路模型。通过改变阻容网络模型参量,模拟含水地质构造探测视电阻率和视幅频率变化规律。仿真实验结果表明:随测点距掘进断面距离的增加,视幅频率逐渐增加,而视电阻率逐渐减小,在测点距掘进断面48m处,视幅频率达到19.7%,视电阻率达到571.5Ω·m,即测点越靠近含水异常体,其激电效应异常越为明显。
赵各庄矿闭坑地下水安全警戒水位控制研究
才向军, 韩瑞刚, 孟璐, 杨俊文
煤炭工程. 2020, 52(9): 116-121. doi:
10.11799/ce202009023
摘要
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针对闭坑矿井对相邻生产矿井带来的水害隐患问题,为保障赵各庄矿闭坑后邻矿生产安全的需要,提出安全水位和警戒水位的概念,并利用数值模拟方法对闭坑矿井区域地下水流场演变过程进行研究。结果表明:矿井关闭后,地下水位上升,含煤岩系含水层内水位降落漏斗逐渐减小,水位回升速度随矿井关闭时间的增加而减慢,经过三年时间两矿边界处水位达到安全水位-570m|为保证林西矿的安全生产,根据矿井水位回升情况及矿井边界煤柱破坏情况,确定了-575m为警戒水位,当考虑利用邻矿林西矿排水控制赵各庄矿井内水位始终低于警戒水位时,此时林西矿需要增加的排水量约为12.5m/min。研究结果为邻矿防治老空水提供了依据和参考。
露天矿疏干降水数值模拟及优化分析
刘先彪, 臧彦超, 李静
煤炭工程. 2020, 52(9): 122-125. doi:
10.11799/ce202009024
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根据朝阳露天矿水文地质勘探、抽水试验资料、矿山实际疏干排水量与地下水动态观测,建立了矿区三维地下水数值模拟模型,确定了地面降水孔降水、采场内水平放水孔排水、泄压坑排水等多种方式联合的综合疏干降水方案,并运用地下水数值模型进行模拟预测和方案优化。预测结果表明提出的“降水孔-水平孔-泄压坑”排水方案是高效可行的,模拟得到最大矿区排水量为45000m/d。研究成果可为矿区降水方案设计提供依据。
胜利露天矿边坡工程渐进性破坏分析研究
吕金星, 韩磊, 陈辉, 刘洪林
煤炭工程. 2020, 52(9): 126-129. doi:
10.11799/ce202009025
摘要
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岩石的流变性是导致边坡变形破坏的重要力学性质之一。边坡的变形破坏与岩石的流变性密切相关,且大多都具有渐进性。为了揭示边坡工程渐进破坏的机理,结合露天矿山工程实际边坡,通过应用数值模拟软件对边坡渐进破坏过程进行分析,对露天边坡塑性区出现的时间以及演化特征展开系统研究。结果表明:露天边坡塑性区出现的位置和范围与时间存在着直接关系|露天矿边坡的失稳破坏并不是瞬间便发生整体破坏的,而是由局部破坏逐渐扩展以致贯通渐进过程,进而指导露天矿山的安全生产。
平朔东露天矿排土场边坡破坏模式与稳定性研究
张岩, 蔡峰, 李海涛
煤炭工程. 2020, 52(9): 130-134. doi:
10.11799/ce202009026
摘要
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通过对平朔东露天矿南洼村排土场实际工程地质及水文地质条件进行研究,建立了东露天矿排土场边坡稳定研究工程地质模型,采用PFC数值分析软件模拟研究了排土场边坡失稳过程中的应力、位移、塑性区分布特征,探明了边坡变形破坏模式及失稳机理,运用Slide极限平衡分析软件对南洼村排土场现状边坡稳定性进行评价,结合现场实际条件提出了边坡变形破坏的防治措施,为保证边坡安全、实现高效生产提供了理论依据。
微波辐射对霍州煤碳结构作用的FTIR研究
李洋, 葛涛, 张明旭
煤炭工程. 2020, 52(9): 135-138. doi:
10.11799/ce202009027
摘要
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选择山西霍州煤进行915MHz微波辐照实验,对微波辐射后表层煤样、底层煤样进行FTIR解析,并与原煤样进行对比分析,研究微波辐射对煤中碳结构的影响。结果表明:霍州煤中芳香结构主要以苯环的二、四取代物形式存在,两者占芳香结构的73.58%,可见煤的缩合程度较低。脂肪结构主要以甲基(—CH3)和亚甲基(—CH2)结构存在,其中,—CH2在总脂肪结构含量中的占比达到77.43%,因此,原煤样品中存在有较多的烷基侧链。经过915MHz微波辐射过后,芳香结构中苯环单取代物和苯环五取代物含量降低,苯环二取代物和四取代物含量上升。微波辐射对煤样结构具有影响,辐射后表层、底层煤样与辐射前煤样相比,脂肪结构中—CH2对称与不对称伸缩振动产生的吸收峰相对含量分别上升了3.77%和10.75%,—CH伸缩振动和—CH3的不对称伸缩振的相对含量分别下降了3.26%、5.68%和0.51%、1.81%。
阳泉地区煤矸石中硫嵌布状态及分布规律
赵英霄, 刘文昌, 潘永泰, 周柏峰
煤炭工程. 2020, 52(9): 139-142. doi:
10.11799/ce202009028
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针对阳煤集团煤矸石山自燃的问题,首先对煤矸石矿物性质进行分析,通过筛分试验从粒度角度对煤矸石中的碳进行研究|对于煤矸石中的硫,通过全硫的测定进行定量分析,8个粒级的硫含量都超过了2.00%,利用su8020扫描电镜从微观方面对硫的嵌布状态及不同解离程度下硫的分布规律的研究,并通过ImageJ软件进行图像处理分析求解,对应的分形维数D分别为1.766、1.733、1.607和1.323,结果表明:分形维数D与黄铁矿嵌布分散程度呈负相关。
药剂C-1对氧化煤浮选的促进机理研究
陈阳, 解维伟
煤炭工程. 2020, 52(9): 143-146. doi:
10.11799/ce202009029
摘要
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针对氧化煤浮选效率低难以回收利用的问题,研制了一种新型捕收剂C-1。首先,将表面活性剂(酯类表面活性剂、Span80)和单馏程非极性烃类油按不同比例混合,通过浮选试验结果确定最佳质量比为5%。然后,将C-1应用于氧化煤浮选试验,对比其与传统药剂的浮选效果,得到最佳药剂使用量,利用红外光谱和润湿热测量等手段研究了C-1对氧化煤浮选的促进机理。结果表明,C-1通过化学吸附与氧化煤表面的含氧官能团结合,提高煤粒表面疏水性,使煤粒与气泡结合更稳定,从而提高精煤产率、可燃体回收率及浮选完善指标。当C-1用量1200g/t,仲辛醇用量150g/t时,精煤产率为 64.51%,精煤灰分最低为 11.96%,浮选完善指标为 37.87%,此时氧化煤的浮选效果最佳。
三锥角水介旋流器锥体结构优化及数值模拟
马佳伟, 崔广文
煤炭工程. 2020, 52(9): 147-151. doi:
10.11799/ce202009030
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为了考察三锥角水介旋流器的锥体分选特点,采用正交试验和计算流体力学的方法,对三锥角水介旋流器的锥体结构进行初步研究。首先通过正交试验探究不同角度锥体对粗煤泥分选效果的影响,在满足最大产率原则的条件下,得到较优的锥体参数。然后利用ICEM-CFD对三锥角水介旋流器的内部流场进行数值模拟,湍流相采用雷诺应力RSM模型,采用DPM离散相模型模拟三锥水介旋流器内颗粒运动,分析内部流场的压力、速度分布规律及固体颗粒运动轨迹,结果表明:三段锥体对分选效果都有影响,影响程度为一段锥体>二段锥体>三段锥体|一段锥体能够获得较低的精煤灰分,二段和三段锥体能在要求的灰分范围内保证较高的精煤产率。
激振力偏离质心的振动床面数值模拟与研究
庞锟锋, 王新文, 吴世民, 苏醒, 孙文鹏, 杨凯琦, 陈宝兴
煤炭工程. 2020, 52(9): 152-156. doi:
10.11799/ce202009031
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为了研究直线激振力偏离质心时振动床面的工作状态,从动力学分析入手,建立了直线激振力偏离质心时振动床面的力学模型,计算了转动角|结合EDEM,模拟了激振力通过质心、质心前方和质心后方三种情况的振动给料过程,得出并分析了不同情况对应的物料质量流率和颗粒对床面的压力。结果表明:激振力通过质心前方时对比通过质心时,出料端振幅上升,物料运行速度整体加快,并且床面压力分布更均匀,对入料端压力减小,有利于振动给料过程和延长床面寿命,与激振力通过质心后方时的情况相反。
装备技术
TM 55/200探锚多功能机的研制
马凯
煤炭工程. 2020, 52(9): 157-160. doi:
10.11799/ce202009032
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目前掘进工作面存在着超前钻探、补打锚杆锚索、拆装水管等大量辅助工作,现场使用单机设备多、人员劳动强度大。针对上述问题展开了TM 55/200探锚多功能机的研制。为满足现场需求,探锚多功能机设计集成了探放水、锚索支护、帮锚支护、水管抓举、巷道修复破碎、输送带卷绕等多项功能,并采用了遥控、局部自动化等操控方式。通过探锚多功能机的研制应用可达到减员增效、提高作业安全的效果。
重型矿用自卸车电液控制系统的设计与实现
蔡海龙
煤炭工程. 2020, 52(9): 161-165. doi:
10.11799/ce202009033
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针对重型矿用自卸车提出其整车电液控制系统的设计与实现方法。根据矿用自卸车产品的功能需求,设计了基于CAN总线的整车分布式网络结构,并对整车控制单元实现的具体功能进行设计,其中包括发动机启动、油门踏板、制动踏板、灯光等与行车相关的功能设计以及液压举升阀块的控制方法和电液联合制动原理,最终进行控制器的选型和应用程序的开发实现矿用自卸车电液控制系统的全部控制功能。
煤矿井下大流量泥浆泵车液压系统设计与研究
姚亚峰, 曹静, 王普, 杜小山
煤炭工程. 2020, 52(9): 166-169. doi:
10.11799/ce202009034
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针对煤矿井下大流量泥浆泵车的使用要求以及开式液压系统和闭式液压系统的特点,提出了大流量泥浆泵车液压系统的总体方案。详细叙述了液压系统中泥浆泵马达回转系统和履带行走系统的组成元件、工作原理及主要液压部件功能。根据泥浆泵车的性能要求对液压系统中重要元件进行了参数计算和选型。考虑到煤矿井下工作环境及闭式液压系统的应用,在液压系统中采取了三种相应的冷却措施来提高系统的散热效果,并对冷却器进行了计算选型以满足大流量泥浆泵车液压系统的散热需求,能较好地适应于煤矿井下应用。
基于捷联惯导的悬臂式掘进机位姿解算算法研究
郑伟雄, 沈阳, 马浚清, 胡立同, 符世琛, 吴淼
煤炭工程. 2020, 52(9): 170-176. doi:
10.11799/ce202009035
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针对煤矿井下高煤尘、光线暗的恶劣环境中掘进机无法实现动态位姿检测的问题,提出了基于捷联惯导的悬臂式掘进机位姿检测方法并对其解算算法做了对比研究。捷联惯导是通过三轴陀螺仪和三轴加速度计实时测得掘进机的角速度和加速度,根据位姿解算算法动态输出掘进机的姿态和位置信息。位姿解算算法很大程度决定着姿态和位置的精度,因此结合掘进机实际掘进工艺的特点,围绕位姿解算算法的适用性和优劣性,对比了四元数和等效旋转矢量两种位姿解算算法,分析了姿态解算误差的影响因素。在有噪声正弦运动和模拟掘进机行走运动两种情况下进行仿真并搭建了利用小车循迹代替掘进机掘进的实验平台进行实验,结果表明,两种算法均能满足掘进机姿态角的解算精度要求,四元数法的姿态解算精度高于等效旋转矢量法|位置的解算误差较大且呈发散状态,这有待于进一步研究。
工程管理
基于Shapley值法的煤炭产运销供应链利润分配机制研究
高振祥, 朱海民, 史燕翔
煤炭工程. 2020, 52(9): 177-182. doi:
10.11799/ce202009036
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搜集了山西省煤炭产运销供应链上的产、运、销三家企业的数据,通过分析各环节主体单独经营与合作经营时的成本收益构成,运用Shapley值法计算煤炭产运销供应链各主体的利润分配,得到以下结论:①合作经营时煤炭产、运、销利润比单独经营时分别增加了6.34%、17.88%、0.56%,整体收益增加6.4%,合作状态下整体收益大于单独经营时各子单位的收益之和,同时各环节企业的收益都大于各自单独经营时获得的收益;②单独经营时,产、运、销单位的收益占比分别是48.69%、17.52%、33.80%,通过Shapley值法计算得到产运销供应链合理的利润分配方案为:生产单位获得供应链整体收益的48.65%、运输单位为19.41%、销售单位为31.94%;③对产运销供应链的贡献由大到小依次是煤炭生产单位、销售单位、运输单位。
基于DEA-Malmquist指数的煤炭企业新旧动能转换绩效评价
吴树畅, 于静
煤炭工程. 2020, 52(9): 183-187. doi:
10.11799/ce202009037
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:随着煤炭企业新旧动能转换工作的逐步开展,其绩效评价问题迫切需要解决。基于此,文章采用非参数的DEA-Malmquist指数方法对煤炭企业2015—2018年新旧动能转换绩效进行了定量分析。结果表明,我国煤炭企业平均技术效率为0.731,存在资源浪费现象。技术进步拉动了全要素生产率的增长,短时间内企业新旧动能转换绩效显著,但存在下滑的趋势。煤炭企业只有保持技术创新,提高管理水平,持续优化资源配置,才能提高新旧动能转换绩效水平。
京津冀煤炭消费与经济增长脱钩分析
肖岚
煤炭工程. 2020, 52(9): 188-192. doi:
10.11799/ce202009038
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为研究京津冀煤炭消费和经济增长的关系,构建并利用脱钩系数测量模型动态反映京津冀地区煤炭消费和经济增长关系的时间演变特征,在此基础上运用对数平均迪氏指数法进行京津冀煤炭消费影响因素分析。分析结果显示:京津冀区域煤炭消费与经济增长长期保持弱脱钩状态,其中,北京实现了从弱脱钩向强脱钩的转变,天津仍保持弱脱钩状态,河北逐渐实现从扩张连结向弱脱钩态体的转变。在影响煤炭消费的因素中,经济增长效应无一例外成为区域及各地煤炭消费增加的主导因素,能源强度效应和能源结构效应对区域及各地煤炭消费均起到抑制作用,产业结构效应正逐渐由煤炭消费的驱动因素转变为抑制因素,作用方式因地而异。
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