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当期目录

2022年 第54卷 第1期 刊出日期:2022-01-14
专家论坛
地下连续开采技术的动力学原理及应用研究
乔建永
煤炭工程. 2022, 54(1):  1-10.  doi:10.11799/ce202201001
摘要 ( 140 )   PDF(mobile) (2795KB) ( 26 )  
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为了解决地下开采留设煤柱带来的回采率与离散位移致灾等问题,提出了将井田内工作面之间保护煤柱、末采大巷或上山保护煤柱一并采出的连续开采新思路。在全面分析现有工作面间无煤柱开采技术特征的基础上,提出工作面推进方向上工作面末采实现无煤柱贯通上山或大巷的新技术| 结合最低系统工作面的采煤方法与上一级系统的相关性,形成了“110/ N00工法末采无煤柱贯通上山或大巷”在内的连续开采新技术,应用复动力系统理论揭示了连续开采的动力学原理。最后,通过工程案例证实了连续开采技术思路的科学价值和应用价值,从而为井工开采在科研、设计与生产等环节提供新的技术范式。
设计技术
鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统设计
赵振宇, 张开加, 董宇
煤炭工程. 2022, 54(1):  11-17.  doi:10.11799/ce202201002
摘要 ( 177 )   PDF(mobile) (2292KB) ( 32 )  
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为解决煤炭生产过程中矸石严重影响生态环境的问题,实现安全、高效、绿色开采。结合鑫岩煤矿井上、下生产系统和开采条件,确定鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统。针对系统中滚轴筛设备选型及布置、原煤仓和矸石仓容量、综采工作面充填能力及关键设备选型和地面矸石垂直投料系统管径选型进行了设计,为鑫岩煤矿实现绿色开采提供技术保障,为类似条件矿井的井下分选与充填开采设计提供借鉴。
西卓煤矿恢复建设工程优化设计对策
杨彦宏
煤炭工程. 2022, 54(1):  18-23.  doi:10.11799/ce202201003
摘要 ( 143 )   PDF(mobile) (1715KB) ( 31 )  
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以西卓煤矿恢复建设为工程背景,结合矿井建设现状,根据停缓建期间设计基础条件变化情况,按照现行政策规定,对照标准规范更新情况,结合新技术发展水平,对矿井投产盘区布置、建构筑物改造及修复、采掘运输系统、井下矸石分选及充填、采暖降温、水处理及外排、水害防治等工程进行优化设计,可作为类似矿井恢复建设工程的设计参考。
大倾角首采工作面快速对接技术设计与应用
王志刚, 潘志宁, 高杨
煤炭工程. 2022, 54(1):  24-28.  doi:10.11799/ce202201004
摘要 ( 135 )   PDF(mobile) (1752KB) ( 24 )  
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针对宁东银星二号煤矿首采工作面因背斜构造影响呈“刀把型”布置需要在开采过程中进行窄、宽面对接的特殊情况,结合工作面开采条件和设备配套状况,设计了工作面对接技术流程并进行了工程应用。研究及实践结果表明,完成工作面安全快速对接需要严格按照准备、调整、合茬、调试等四个阶段实施。对接过程中的精细测量和精确控制纠偏是顺利实现工作面安全对接合茬的关键,并贯穿了工作面对接的整个过程。具体实施时,通过细化工作面对接工作量,严格执行工作面对接技术流程,合理组织施工作业,实现了工作面快速安全高效的对接,为矿井正常有序的生产打下坚实的基础,可为类似条件下工作面的顺利回采提供参考和借鉴。
大海则煤矿高盐矿井水综合处理关键技术研究与应用
陈哲
煤炭工程. 2022, 54(1):  29-33.  doi:10.11799/ce202201005
摘要 ( 203 )   PDF(mobile) (1245KB) ( 17 )  
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文章介绍了大海则煤矿高盐矿井水综合处理工程的详细设计,分析大海则煤矿与化工分公司各自厂区的公用条件、用水情况、煤矿高盐矿井水水质情况,对比各主要工艺流程及工艺特点,将整个高盐矿井水处理工艺分段布置,完成了一套先进、经济的煤矿高盐矿井水处理的综合利用,保证了大海则矿井及选矿厂项目运行期间排放的矿井水得到有效的处理|该工艺路线的选择与布置可提高蒙陕地区周边煤矿、煤化工的高盐矿井水的综合利用。
露天矿山无人驾驶技术及系统架构研究
付恩三, 刘光伟, 邸帅, 王新会, 张倩, 王亮, 王迪
煤炭工程. 2022, 54(1):  34-39.  doi:10.11799/ce202201006
摘要 ( 199 )   PDF(mobile) (1694KB) ( 50 )  
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结合我国露天矿山无人驾驶卡车系统开发及应用现状,梳理了露天矿山无人驾驶场景、技术及系统架构。分析了露天矿山协同作业场景,包括3种道路形态及6种露天矿设备协同作业场景。总结了无人驾驶定位、感知及路径模型算法技术及无人驾驶系统平台架构和作业流程。无人驾驶系统的开发建设投入应用,是大型露天矿山实现智能化的一个重要组成部分。
施工技术
基于煤柱应力实测的沿空掘巷煤柱宽度留设与围岩控制技术
朱翔斌, 杨张杰, 程雁斌, 丁晶, 王庆牛, 陈康
煤炭工程. 2022, 54(1):  40-44.  doi:10.11799/ce202201007
摘要 ( 132 )   PDF(mobile) (1395KB) ( 9 )  
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针对复合顶板沿空巷道煤柱合理尺寸难以确定及支护困难等问题,以泊江海子矿3-1煤层一面三巷布置的工作面为工程背景,采用理论分析和现场实测的方法,研究工作面回采后煤柱应力的分布规律。现场实测结果表明,工作面回采后煤柱应力沿侧向可分为低应力区和高应力区,低应力区距采空区边缘距离为14.5m,高应力区距采空区边缘距离为14.5~20m,最大应力峰值为29MPa,考虑到煤层裂隙发育、煤壁片帮等因素,综合确定沿空掘巷煤柱宽度为9m。同时结合具体地质条件进行沿空掘巷支护方案设计及矿压观测,巷道支护实践表明,试验巷道采用所确定的煤柱宽度及锚索网支护参数后,巷道围岩稳定,实现了工作面安全高效开采。
煤矿用远控巷道修复机在底鼓治理施工中的应用
童碧, 李旭涛, 张宁, 许超
煤炭工程. 2022, 54(1):  45-49.  doi:10.11799/ce202201008
摘要 ( 248 )   PDF(mobile) (2102KB) ( 11 )  
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为解决煤矿井下低矮变形巷道围岩安全高效治理施工中缺乏专用可靠设备的难题,通过分析设备施工特点和功能需求,研制了可实现无线接收器与无线遥控器相互通信的WPZ-45/700LY型煤矿用远控修复机,并分析了修复机工作装置、液压系统、远控系统、履带车体的组成及工作原理。最后,在顾桥煤矿底鼓治理施工中进行应用,结果表明,远控修复机的电控系统性能稳定、可靠、响应速度快,基于此,总结出一套便于破碎锤和侧卸铲斗互换并补打锚杆(索)施工的作业工艺,为类似煤矿巷道底鼓远程治理施工技术与装备的开发提供借鉴。
缓倾斜厚煤层回风巷切顶成巷技术应用研究
马新根, 李伟东, 汪义龙, 孙学伟, 刘煜, 孙晓虎, 李永元, 沙兴锋, 顾雷雨
煤炭工程. 2022, 54(1):  50-56.  doi:10.11799/ce202201009
摘要 ( 108 )   PDF(mobile) (6063KB) ( 8 )  
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切顶卸压自动成巷技术能大幅提高采区煤炭采出率、降低巷道掘进率,为进一步扩大该技术的试用性范围、完善其应用体系,以益新煤矿43073工作面缓倾斜厚煤层拱形断面回风巷为例,开展该地质条件下的技术应用研究。在对倾斜及缓倾斜煤层切顶成巷技术应用难点进行分析的基础上,对试验工作面留巷切顶进行设计,并采用数值模拟方法对切顶效果进行模拟验证|对缓倾斜厚煤层拱形断面上巷切顶留巷配套适应性技术进行总结,设计得到各项技术的关键参数|于试验工作面进行了实践验证,留巷变形及工作面矿压监测显示留巷整体变形量较小,切顶卸压效果明显,留巷可以满足相邻工作面的复用需求。
长距离定向钻探技术在掘进巷道水害防治中的应用
赵宝峰, 胥海东
煤炭工程. 2022, 54(1):  57-62.  doi:10.11799/ce202201010
摘要 ( 143 )   PDF(mobile) (2505KB) ( 24 )  
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为了对复杂水文地质条件下掘进巷道顶板含水层富水性进行探查,保障巷道的安全掘进,在巷道掘进前采用井下长距离定向钻探技术对巷道顶板含水层进行超前探测,结合钻孔钻进过程中水量实时观测资料,圈定了巷道顶板含水层的富水异常区|针对钻孔水量衰减曲线确定了巷道顶板复合含水层水力联系的空间差异性。经过实践验证,长距离定向钻孔可以更加准确地圈定掘进巷道顶板含水层的富水异常区,同时还可以查明顶板复合含水层的水力联系特征,并且对顶板含水层地下水向巷道渗流起到了显著的截流作用。结果表明:长距离定向钻探技术在复杂水文地质条件下掘进巷道顶板水害防治中具有显著的效果。
脉冲射流割缝控制压裂技术关键参数研究及应用
冯仁俊
煤炭工程. 2022, 54(1):  63-69.  doi:10.11799/ce202201011
摘要 ( 128 )   PDF(mobile) (2689KB) ( 15 )  
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为解决常规水压裂缝受地应力影响,导致扩展形态单一、易在裂缝两侧遗留增透空白带等问题,结合脉冲射流破煤岩特点与缝槽-孔隙水压联合诱导裂缝定向扩展作用,研究了煤矿井下脉冲射流割缝控制压裂技术。通过冲击应力波效应分析了脉冲射流充分利用水锤压力高效破碎煤体割缝机理,阐明了脉冲射流割缝控制压裂大幅增加煤层透气性原理,明晰了脉冲射流割缝压力、割缝控制压裂实施压力和压裂钻孔封孔长度等关键参数,探讨了割缝控制压裂技术的工艺流程,并在逢春煤矿开展了割缝控制压裂、常规压裂和钻孔抽采三种现场试验,对比考察了三种方式的煤层瓦斯抽采效果。现场试验结果表明:由于缝槽卸压和孔隙压力场的存在,脉冲射流割缝控制压裂能降低煤层压裂时的实施压力|通过分析压裂后不同距离煤体瓦斯含量和含水率变化规律,得出割缝控制压裂技术比常规压裂的影响范围更远,提高约33%|煤层实施割缝控制压裂后单孔瓦斯抽采纯量为0.034m/min,较常规压裂和传统钻孔抽采技术提高了3.7倍和10.6倍,瓦斯抽采汇总浓度约为73%,提高了1.7倍和2.25倍。
生产技术
低透气性构造软煤瓦斯抽采技术应用
李普, 张一, 孙泽源
煤炭工程. 2022, 54(1):  70-73.  doi:10.11799/ce202201012
摘要 ( 84 )   PDF(mobile) (1443KB) ( 12 )  
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为解决白坪煤矿低透气性构造软煤瓦斯抽采质量差的问题,理论分析了影响低透气性构造软煤瓦斯抽采效果的主控因素,提出了基于封孔工艺、“钻孔修复+二次卸压增透”的穿层钻孔瓦斯抽采成套工艺技术体系。通过优化封孔工艺、“钻孔修复+二次卸压增透”新工艺技术现场应用,使得瓦斯抽采平均浓度提高了约1.41~1.85倍,单孔平均瓦斯抽采量提高了约3.11~3.85倍,证实了该工艺技术在白坪煤矿低透气性且应力敏感性强的全层构造软煤瓦斯抽采中的优势,旨在为该类煤层瓦斯抽采新工艺技术大面积推广应用提供相应的技术支撑。
赵庄煤矿工作面分源联合立体抽采技术应用研究
赵学良, 贾航, 罗华贵
煤炭工程. 2022, 54(1):  74-79.  doi:10.11799/ce202201013
摘要 ( 129 )   PDF(mobile) (2687KB) ( 11 )  
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针对赵庄煤矿工作面回采过程瓦斯治理现状,通过分析工作面回采过程中的瓦斯来源和涌出规律,结合工作面巷道布置实际设计,设计施工高位钻孔抽采技术、横川闭墙埋管抽采技术,增加底抽巷闭墙埋管抽采技术,对顶板裂隙带积聚瓦斯、垮落带积聚瓦斯、下邻近层上涌瓦斯进行针对性精准抽采。进一步分析得到工作面回采过程中三种分源联合立体抽采技术的抽采浓度、抽采纯量变化规律,验证了三种抽采技术在瓦斯治理中主要作用,并给出了三种抽采技术的最佳抽采混量。通过运用新的分源联合立体抽采模式,使得U形通风方式下的日产万吨的松软煤层高产工作面上隅角、回风巷最高瓦斯浓度在0.7%以下,保障了工作面安全回采。
毛家庄煤矿高瓦斯掘进工作面瓦斯防治技术研究
李润芝
煤炭工程. 2022, 54(1):  80-83.  doi:10.11799/ce202201014
摘要 ( 83 )   PDF(mobile) (1368KB) ( 8 )  
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为了保障毛家庄煤矿掘进工作面的安全施工,确保矿井生产正常接续,提出毛家庄煤矿掘进工作面瓦斯防治技术方案。通过对矿井掘进期间的瓦斯涌出特征进行分析,选取瓦斯压力、瓦斯含量、绝对瓦斯涌出量、钻屑量及Δh2等参数作为基础指标,采取区域瓦斯压力测定、区域瓦斯防治措施、局部危险性预测、局部抽采措施、抽采效果验证的方式对掘进工作面进行瓦斯跟踪治理。试验结果表明:毛家庄煤矿跟踪区域最大瓦斯压力为0.24MPa|掘进工作面最大瓦斯含量为5.45m/t|钻屑量、Δh2最大分别可达3.4kg/m、160Pa|通过对掘进工作面两帮采取边掘边抽的局部抽采措施,所有测定值均小于临界值,并且未发现其他异常情况。毛家庄煤矿掘进工作面瓦斯防治技术方案可有效保障掘进工作面的安全施工,确保矿井正常接续、均衡稳定生产。
厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压防治技术研究
陈星, 冯美华, 尚楠, 秦子晗
煤炭工程. 2022, 54(1):  84-88.  doi:10.11799/ce202201015
摘要 ( 98 )   PDF(mobile) (1591KB) ( 12 )  
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为研究厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压致灾机理,以彬长矿区文家坡矿4104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究分析了两次回采扰动下宽煤柱垂直压力分布状态及覆岩活动规律,得出了该矿工作面集中动、静载荷的演化机制及冲击地压致灾机理。针对4104工作面临空巷道44.5m宽煤柱及顶板以上20m处厚硬砂岩岩层,设计了基于帮部煤体爆破卸压及顶板深孔爆破预裂卸压的动静载荷分源治理补强方案,通过微震监测结果分析,相比措施调整前临空巷道围岩活动性降低了95%,防治效果显著。
自平衡举升多绳摩擦提升机调绳装置优化与应用
倪少军, 赵新宇, 李慎君, 魏京胜
煤炭工程. 2022, 54(1):  89-93.  doi:10.11799/ce202201016
摘要 ( 140 )   PDF(mobile) (3356KB) ( 10 )  
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针对高产能矿井提升机运行负荷大、窜绳与调换绳频次高,常规调绳占用时间长、机械手夹紧力不足等问题,基于双楔卡绳原理与液压夹紧技术,提出并优化了自平衡举升多绳摩擦提升机调绳装置。经麦垛山副井提升钢丝绳调换应用验证,单次换绳可节约换绳时间96h、节省费用19.45万元,具有换绳工艺简单、安全、快速、高效等优点。
研究探讨
分层开采窄煤柱巷道围岩失稳机理及控制技术研究
王志强, 田野, 刘吟苍, 王鹏, 于峰
煤炭工程. 2022, 54(1):  94-100.  doi:10.11799/ce202201017
摘要 ( 68 )   PDF(mobile) (8427KB) ( 11 )  
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为合理解决老公营子煤矿中下分层回采巷道大变形的问题,基于5#煤层实际的地质条件,研究覆岩运动与巷道围岩稳定性的联系,揭示巷道围岩失稳机理。指出采动应力的叠加作用是造成首采面巷道围岩失稳的主要因素|覆岩的二次破断形成非对称结构,造成偏载作用显著是影响接续工作面巷道围岩失稳的主要因素,且窄煤柱多次受到回采扰动,塑性破坏严重,承载能力降低是造成巷道围岩失稳的内在因素。以此提出“封闭强化、区别对待”的围岩控制思路,表面喷浆内部注浆提高围岩的自承能力,补强锚索加强围岩局部支护强度。现场实践表明,窄煤柱巷道可以满足工作面回采期间的要求,稳定性较好,为类似巷道围岩控制提高借鉴。
急倾斜特厚煤层水平分段开采煤岩应力演化规律数值模拟研究
陈建强, 王世斌, 常博, 王刚
煤炭工程. 2022, 54(1):  101-106.  doi:10.11799/ce202201018
摘要 ( 79 )   PDF(mobile) (4073KB) ( 16 )  
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急倾斜特厚煤层赋存条件非常特殊,为揭示急倾斜特厚煤层开采过程中灾害的致灾机理,基于COMSOL Multiphysics数值模拟软件对乌东煤矿45#急倾斜特厚煤层水平分段开采条件下,岩体及煤体的应力演化规律进行数值模拟研究,研究结果表明:煤层顶板附近的岩层应力较大,靠近煤层底板处的岩层应力变化不大|覆岩局部区域内产生了应力集中现象|工作面煤体的应力集中多分布在靠近顶板处的煤体,而靠近底板处的煤体其应力集中程度较顶板小|工作面煤体的轴向应力的分布分为塑性区、弹性区和原岩应力区三个区,工作面煤体沿走向方向上的侧向应力随距离工作面的距离增加而减小。
韩家湾煤矿浅埋近距离煤层群覆岩破坏规律研究
卢少帅, 高超, 霍军鹏, 邓伟男
煤炭工程. 2022, 54(1):  107-111.  doi:10.11799/ce202201019
摘要 ( 62 )   PDF(mobile) (4851KB) ( 8 )  
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为研究浅埋深、近距离煤层群条件下的覆岩破坏规律,以韩家湾煤矿214201工作面为背景,开展了覆岩地面钻孔、漏失量观测法实测、相似材料模拟研究工作。经对实测数据整理,分析了该地质采矿条件下的覆岩破坏特征,覆岩“两带”发育高度、岩层破断角等。实测得到仅采3-1煤非充分采动的垮采比为6.5、仅采4-2煤垮采比为7.3|相似材料模拟顺序开采2-2煤垮采比为6.0,3-1煤垮采比为6.8,4-2煤垮采比为5.8;2-2煤岩层破断角为59.5°~69°,3-1煤岩层破断角为66°~71°,4-2煤岩层破断角为57°~68°;2-2煤初次来压步距45m,周期来压步距为11~17m;4-2煤初次来压步距为63m,周期来压步距为13~21m。研究表明:韩家湾煤矿浅埋深、近距离煤层群开采条件下,上覆岩层只发育有“两带”,下部煤层垮采比降低、上煤层垮采比升高,下部岩层破断角降低、周期来压步距增大的特征。
“双软”顶底板薄煤层沿空留巷底鼓机理分析
张帅, 徐金海, 李冲
煤炭工程. 2022, 54(1):  112-116.  doi:10.11799/ce202201020
摘要 ( 69 )   PDF(mobile) (1416KB) ( 12 )  
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综放沿空巷道底鼓不仅造成巷道的破坏,对窄煤柱、巷旁充填体乃至整个巷道的稳定性也有重要影响,强烈的底鼓带来大量的维护和翻修工作,严重影响矿井正常的生产,大大增加了巷道的支护和维修费用。采用Winker弹性地基理论模型,建立了沿空留巷底鼓力学模型,结合工程案例,对巷道底鼓力学模型进行了验证,研究结果表明:实体煤与巷旁支护体侧底板变形接近零,巷道区域底板变形呈现为“抛物线”特征,具有非正对称现象,底鼓最大变形处位于靠近巷旁支护体侧,最大值为628mm|实测变形监测100d后底鼓量最大值为645mm,理论模型最大值与实测最大值误差为2.6%。
单相混合级联整流器新型控制策略研究
徐正, 曾思捷, 于龙飞, 陶艳梅, 李思凡, 程红
煤炭工程. 2022, 54(1):  117-122.  doi:10.11799/ce202201021
摘要 ( 68 )   PDF(mobile) (1944KB) ( 12 )  
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针对单相混合级联整流器两种功率模块的不同能量传输特性,对电路拓扑的工作原理进行了详细分析,并且基于数学模型,提出了一种新型控制策略。在此基础上,解决了无桥整流器的电流过零点畸变问题。并与传统控制策略进行了对比,重点对直流侧电压波动与无功功率的关系进行了理论分析和数学推导,并进一步对负载突变时的动态响应速度进行了对比分析,仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性,为不同应用场合下选取合适的控制策略提供了重要的理论依据。
基于振动信号的采煤机煤岩截割状态识别
李福涛, 王忠宾, 司垒, 谭超, 梁斌
煤炭工程. 2022, 54(1):  123-127.  doi:10.11799/ce202201022
摘要 ( 99 )   PDF(mobile) (2417KB) ( 9 )  
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为了准确识别采煤机截割状态,提出了一种基于小波包分解和学习向量量化(LVQ)神经网络的模式识别方法。将振动信号进行小波包分解,实现振动信号的预处理,得到若干个子频带。在此基础上,计算各个频带的方差,并将其作为特征向量。然后将计算得到的频带方差作为特征向量,输入到LVQ神经网络进行采煤机煤岩截割状态识别。通过实验验证了该方法的有效性,实验结果表明:该方法能够实现采煤机典型煤岩截割状态的识别,平均识别准确率较高,对实现综采工作面的“无人化”具有重要意义。
基于图像的煤岩界面识别技术研究
张释如, 张艳花
煤炭工程. 2022, 54(1):  128-132.  doi:10.11799/ce202201023
摘要 ( 124 )   PDF(mobile) (1159KB) ( 22 )  
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由于矿井的环境复杂、煤岩赋存条件不同,使得煤岩界面识别成为国际上的一大难题。文章从煤炭开采对煤岩界面识别的需求出发,简述了基于图像的煤岩界面识别技术的研究现状,并对各类方法的适应条件进行分析。提出将基于图像的三维建模方法和关注煤与岩石不同介电特性的方法相结合,对煤岩界面进行纵向可视化,从而更加高效地控制采煤机头的运动。最后,探讨了煤岩界面识别技术的潜在应用,并指出摄像头安装位置的重要性。
分级破碎机智能化技术现状与发展方向
李朋, 张明远, 王保强
煤炭工程. 2022, 54(1):  133-136.  doi:10.11799/ce202201024
摘要 ( 98 )   PDF(mobile) (1747KB) ( 23 )  
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简要介绍了分级破碎机的结构,对分级破碎机智能化技术现状进行了系统的研究和分析。结合当前选煤厂智能化发展需求,提出了未来智能化分级破碎机技术发展方向,包括智能感知技术、智能分析决策技术、智能执行技术及智能健康管理技术四项关键技术,并给出相应的技术突破思路,以期为智能化分级破碎机的设计开发提供借鉴和参考。
基于强化学习的重介质选煤过程优化控制
胡金良, 李彤昀, 王光辉
煤炭工程. 2022, 54(1):  137-141.  doi:10.11799/ce202201025
摘要 ( 94 )   PDF(mobile) (1259KB) ( 19 )  
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决定重介质选煤产品质量的主要影响因素是重介质悬浮液密度。但是由于过程复杂,设备众多,呈强非线性特性,导致对实现重介质悬浮液密度的优化控制存在难点。为此,针对重介质选煤过程及其特性,提出了一种基于强化学习的优化控制方法,用于在线更新密度设定值。所提方法将策略提升和策略评价两步迭代采用不同的神经网络实现,建立了无模型的控制器。最后,在MATLAB仿真平台上,将该方法与传统PI控制方法相比较,验证了所提方法的有效性。
改进离散S变换算法及其在槽波信号提取中的应用研究
吴涛, 杨思通, 魏久传, 施龙青, 毛庆福, 高学亮, 刘震
煤炭工程. 2022, 54(1):  142-147.  doi:10.11799/ce202201026
摘要 ( 73 )   PDF(mobile) (7835KB) ( 8 )  
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采用调整离散频率域高斯窗函数离散变量取值的方法对传统离散S变换算法进行改进。通过对比分析传统和改进两种离散S变换算法的槽波地震数据时频谱,验证了改进离散S变换算法保持了离散频率域高斯窗函数的对称性,实现了负频率时频谱不再失真并与正频率时频谱对称的效果。对比分析数值模拟槽波地震数据和实测槽波地震数据的两种离散S变换槽波信号提取的应用效果,表明相对于传统离散S变换,改进离散S变换时频谱中槽波信号在时频域的分布与原槽波信号在时频域的实际分布较为一致,对改进离散S变换时频谱进行槽波信号时频域滤波和反S变换可以实现对槽波信号的保幅提取。
露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态分段优化研究
李芳玮, 王东, 尹立
煤炭工程. 2022, 54(1):  148-153.  doi:10.11799/ce202201027
摘要 ( 88 )   PDF(mobile) (2149KB) ( 9 )  
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针对横采内排追踪压帮条件下露天矿含断层与顺倾弱层群边坡稳定性分析与形态设计难题,顾及露天矿层状边坡垂直方向上的地层岩性、工程发展过程中的服务时间、要求的稳定程度等方面的差别以及深部边坡稳定性的三维效应,以胜利东二号露天煤矿首采区南帮为工程背景,采用二维极限平衡法与三维数值模拟相结合,对露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态进行了分区段优化。研究表明,胜利东二号露天煤矿边坡稳定性主要受坡体内一系列顺倾弱层控制,断层可能作为滑体的边界,其潜在滑坡模式为以圆弧或断层为侧界面、以弱层为底界面的切层-顺层滑动或切层-顺层-鼓胀破坏|随着追踪距离的增大,边坡的破坏模式由浅部大范围破坏逐步过渡为深部破坏,是深部边坡稳定性下降的根本原因|分段优化后的边坡应划分为三个阶段,整体边坡角14°,横采工作帮与内排土场间的追踪距离应为50m。
矸石充填体受压裂纹扩展规律及声发射特性研究
程立朝, 李文贵, 李新旺, 秦义岭, 郭翔宇, 屈正一
煤炭工程. 2022, 54(1):  154-159.  doi:10.11799/ce202201028
摘要 ( 102 )   PDF(mobile) (3915KB) ( 7 )  
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为研究矿井矸石充填体内外破坏形式以及裂纹演化规律,利用PCI-2型声发射测试仪和压力试验机等仪器,分析不同水灰比、胶凝材料条件下,矸石充填体的强度、AE信号以及裂纹演化规律。结果表明:矸石充填体3d强度最小为3.6MPa,满足充填要求,水灰比的增加使得矸石试件的应变曲线斜率减小,提升了试件的抗变形能力|应力最大时,AE活动最为剧烈,试件裂纹上下贯通,呈张拉破坏|矸石充填体裂纹演化分为:闭合压密阶段、线弹性变形阶段、不稳定延伸阶段、峰后变形阶段。闭合压密阶段与线弹性变形阶段内,试件AE信号较弱|不稳定阶段矸石试件AE活动剧烈,内部颗粒碰撞明显|峰后变形量大,AE活动骤减。
重介质浅槽分选机流场及临界分选粒度研究
黄波, 王子源, 周毛毛, 王杰, 秦利辉
煤炭工程. 2022, 54(1):  160-164.  doi:10.11799/ce202201029
摘要 ( 109 )   PDF(mobile) (4607KB) ( 15 )  
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重介质浅槽分选机广泛应用于动力煤的分选,为了研究浅槽内部流场对分选效果的影响,采用FLUENT软件模拟了W26F54浅槽分选机的内部流场,计算了浅槽不同位置的临界分选粒度。研究结果表明:浅槽内部悬浮液存在涡流和折回流|水平流和上升流的流量比显著影响浅槽内部的速度场、密度场,流量比过大或过小都不利于物料分离或输送,流量比为8〖KG-*3〗∶〖KG-*3〗2时浅槽内速度场和密度场分布较为理想,有利于物料分选和悬浮产物的输运|浅槽不同区域的临界分选粒度不同,随浅槽高度的增加呈先减小后增大的趋势。
分类分级视角下煤矿废弃地再开发潜力研究
荣亚飞, 张博, 孙旭东
煤炭工程. 2022, 54(1):  165-170.  doi:10.11799/ce202201030
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煤矿废弃地开发潜力分类分级研究有助于退出关闭矿区开发方案决策或促进市、县、州或其他类型地区层面大量煤矿废弃地的评估,为煤矿废弃地分类管理和制定整体规划提供理论支撑。因此,建立了可处理多维约束的煤矿废弃地开发排序准则,提出了煤矿废弃地开发的分类、多级的集成评价方法,以适应不同策略下的综合决策问题,并以木城涧和西露天为例验证方法有效性。鉴于此方法主要以煤矿废弃地基础数据为支撑并借用专家相关知识与经验进行评价,为实现不同研究尺度下煤矿废弃地的分级、分类研究,需要进一步完善在产矿井资源生态评价制度,加强煤矿废弃地资源数据库建设。
装备技术
煤矿巡检机器人智能传感与控制系统设计研究
江新奇, 刘敬玉, 李忠飞, 刘志华, 龙永祥
煤炭工程. 2022, 54(1):  171-175.  doi:10.11799/ce202201031
摘要 ( 92 )   PDF(mobile) (3282KB) ( 27 )  
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煤矿带式输送机运输系统人工巡检工作强度大,特别是大坡度带式输送机巡检易受落煤、飞石等影响,具有一定的危险性。因此,设计了煤矿悬挂式巡检机器人智能传感与控制系统,研究了系统整体架构和各类传感器布置方式,重点探讨了巡检机器人图像采集、语音识别、环境感知和无线通讯模块的功能设计和参数优化。开展了煤矿现场工业性试验,验证了机器人智能传感与控制系统性能,结果表明:该系统能够实现仪表数据识别、旋钮状态识别、胶带跑偏识别、火焰识别、声音检测、异常报警等功能,具备煤矿运输系统状态的地上、智能手机端的全面感知和实时监控能力。采用巡检机器人替人,可实现低温、粉尘、低照度等恶劣环境下的连续巡检作业,有效避免漏检、错检等问题。
运输巷智能无轨自移列车系统的研发和应用
黄莹, 罗开成, 张幸福, 杨文明, 李春鹏
煤炭工程. 2022, 54(1):  176-180.  doi:10.11799/ce202201032
摘要 ( 129 )   PDF(mobile) (2937KB) ( 11 )  
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为解决当前煤矿井下运输巷辅助运输方面存在的用人多、效率低、劳动强度大、适应性不高、存在安全隐患等问题,通过对运输巷无轨列车系统的机械结构、液压系统及控制系统的研发设计,实现了运输巷智能列车系统的无轨自移、智能监测、视频监控、远程控制、自动牵引、与工作面协同推进等功能。并成功应用于山西宏源集团富家凹煤矿井下运输巷辅助运输,实现设备操作人员减至1人,控制精度达到±10mm,大幅降低了工人劳动强度,提高了安全性和工作效率,实现了煤矿的减人增效。
工程管理
人因视角下国内煤矿安全领域研究现状与发展趋势
李红霞, 樊欣怡
煤炭工程. 2022, 54(1):  181-186.  doi:10.11799/ce202201033
摘要 ( 130 )   PDF(mobile) (2243KB) ( 23 )  
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为明晰人因失误造成的煤矿安全问题研究的现状及发展趋势,基于统计分析和文献计量学,借助Citespace软件对CNKI期刊数据库2000-2019年的1490篇有关煤矿工人研究的中文文献进行分析,并对现有研究成果从管理和矿工个体两个层面进行划分归纳。结果表明,我国人因视角下研究领域内的核心科研力量初步形成,研究主要聚焦于矿工不安全行为、不安全心理致因因素的探究。研究发现研究侧重点和方法逐渐从行为理论、认知心理学向认知神经学转变,未来通过更先进的神经测量工具有望从根本上揭示矿工的行为机理。
区块链技术赋能下的煤矿安全监管监察变革
孙林辉, 贾元瑞, 吴升林, 赵天亮
煤炭工程. 2022, 54(1):  187-192.  doi:10.11799/ce202201034
摘要 ( 78 )   PDF(mobile) (1343KB) ( 13 )  
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针对目前我国煤矿安全监管监察中存在的监管重复、信息孤岛以及信任机制匮乏等问题,提出了一种基于区块链技术的多元协同煤矿安全监管模式。该模式基于区块链去中心化特性,将监管监察机构、煤矿企业、煤矿工人及社会组织有效连接起来,使任意节点之间可以直接进行点对点的信息交互,实现监管多主体间的信息共享、协同共治|利用区块链公开透明、可溯源、信息无法篡改等特点,设计了基于区块链技术的多元协同煤矿安全监管信息平台,确保信息真实、多方参与、智慧监管、精准追责。该模式创新了煤矿安全监管监察方式,探究了区块链技术在煤矿安全监管监察中的适用性及优越性,为区块链技术在煤矿监管及其他领域的应用提供了新思路。 
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