Please wait a minute...

当期目录

2023年 第55卷 第4期 刊出日期:2023-04-20
设计技术
神东高强度开采煤矸石规模化利用模式研究
罗文, 王庆雄
煤炭工程. 2023, 55(4):  1-7.  doi:10.11799/ce202304001
摘要 ( 416 )   PDF(mobile) (1173KB) ( 278 )  
相关文章 | 多维度评价
针对神东高强度开采矸石产量大且现有各种矸石利用、处置方式均存在一定局限性,导致矸石消化能力不足的问题,提出了神东高强度开采煤矸石规模化利用模式,分析了神东各矿井矸石产量及实际生产条件、神东矿区矿井实际情况及周边产业分布情况、各矿煤矸石利用途径,总结了煤矸石发电、煤矸石铺路、煤矸石生产建筑材料、煤矸石制高岭土、煤矸石用于农业和工业、煤矸石井下充填利用等,构建了神东矿区煤矸石规模化利用模式,实现煤矸石地面资源化利用,结合矿井回收煤柱、灾害治理等进行矸石充填开采,消耗剩余大部分矸石,且应用充填开采不得影响矿井产量,同时对充填方式进行适当优化,精准落实“一矿一策”,形成条带胶结膏体充填、综采膏体充填、注浆充填、固体充填、“采选充”一体化充填和多模式综合充填等神东井下分类精准化充填模式。这种“地面资源化利用+井下精准化充填”矸石规模化利用模式,能够实现经济效益和矸石处置、灾害治理效益最大化。
王洼煤矿改扩建设计综述
刘艳
煤炭工程. 2023, 55(4):  8-12.  doi:10.11799/ce202304002
摘要 ( 346 )   PDF(mobile) (2798KB) ( 137 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为了提高王洼煤矿的生产能力,保障矿井安全高效生产水平,遵循以人为本、简洁高效的原则结合矿井的井上下条件,从优选工业场地、合理布置斜井开拓、优选井筒层位、优化井底车场布局、简化人员下井路线、优化采煤方法、合理利用现有工程、优化地面布局、实现节能减排等方面论述了王洼煤矿改扩建的设计特色,最终将王洼煤矿打造成为宁南矿井建设的样板,为矿井智能化建设打下良好的基础。
特厚孤岛煤柱大巷隔离煤柱尺寸研究及优化设计
石超弘, 化佩, 李晓鹏, 蔡辉, 赵荣学, 魏焕伟, 韩飞, 王超
煤炭工程. 2023, 55(4):  13-18.  doi:10.11799/ce202304003
摘要 ( 247 )   PDF(mobile) (4617KB) ( 108 )  
相关文章 | 多维度评价
孤岛煤柱受周边采空区上覆高位顶板压力转移影响,存在较高水平的静载荷集中情况,受采掘扰动后冲击危险性显著提高。针对山东某冲击地压矿井特厚孤岛煤柱大巷冲击风险高的问题,应用工程类比法分析,得出当前隔离煤柱尺寸不足以隔绝采掘扰动影响的结论,运用FLAC3D数值计算软件,对不同尺寸大巷隔离煤柱周边应力状态进行了分析,结果表明最佳大巷隔离煤柱尺寸应为200 m以上。设计采用爆破卸压措施降低动静载荷叠加导致的冲击风险,同时设计补强支护措施提高大巷承载能力,现场工业性试验表明治理效果良好,保障了工作面末采期间特厚孤岛煤柱大巷的防冲安全。
新街台格庙矿区清洁能源利用供热系统设计与应用
周爱平, 王旭东, 辛德林, 李美晨, 吴茂敏, 叶培, 张永旭, 张锁
煤炭工程. 2023, 55(4):  19-22.  doi:10.11799/ce202304004
摘要 ( 230 )   PDF(mobile) (1206KB) ( 72 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为了将新街台格庙矿区在矿井生产中所产生的大量余热资源进行合理高效地利用,以实现“节能降碳,绿色环保”的目的,调查分析了矿区可用的余热资源及供热负荷现状。根据调研结论,提出并确立了一种“多种清洁能源综合利用供热”方案,并对该方案及采用传统锅炉供热方案的投资效益及环境效益进行了对比分析,研究结果表明,相比传统锅炉供热系统,清洁能源利用供热系统可减少近14.84%投资运行费用,且极大减少了污染物的排放,环境效益显著。
煤炭洗选信息模型标准研究及应用
龚萍, 章建华, 乔莎, 曹洪弟
煤炭工程. 2023, 55(4):  23-28.  doi:10.11799/ce202304005
摘要 ( 213 )   PDF(mobile) (1695KB) ( 58 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
我国煤炭洗选行业缺乏统一可行的信息模型标准,导致建模深度不同、格式各异、数据无法共享。以国家发布的多部建筑工程BIM标准和相关框架为基础,初步将煤炭洗选行业信息模型标准划分为三维设计、三维建模、三维模型交互应用3个方向,并从专业分类、设计范围、设计深度、构件资源、模型工程细度、模型属性细度、三维模型架构、模型存储结构、模型层级结构等方面进行研究,形成了一套较完善的煤炭洗选信息模型(CPIM)标准。并通过大海则选煤厂全生命周期管理平台的示范应用,验证了标准的可行性和适用性。
真空清扫技术在煤炭铁路装车站的应用
王晶
煤炭工程. 2023, 55(4):  29-32.  doi:10.11799/ce202304006
摘要 ( 164 )   PDF(mobile) (2329KB) ( 50 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对铁路装车站在清扫时工作效率低下,清扫环境恶劣等制约条件,提出了真空清扫技术在铁路装车站的应用。介绍了真空清扫技术,并以新疆五彩湾工业区装车站为案例,从设备选型、系统设计、水力校核计算以及物料回收四个方面,详细介绍了其设计流程及要点,并提出下一步技术推广思路。
露天煤矿生产能力核定工作探讨
赵浩
煤炭工程. 2023, 55(4):  33-39.  doi:10.11799/ce202304007
摘要 ( 196 )   PDF(mobile) (1182KB) ( 45 )  
相关文章 | 多维度评价
为了进一步规范我国露天煤矿生产能力核定工作,在系统梳理我国煤矿生产能力核定工作发展历程的基础上,首先,对2021年国家四部委联合发布的《煤矿生产能力管理办法》和《煤矿生产能力核定标准》涉及露天煤矿部分的修订情况进行了解析,提出了现行煤矿生产能力核定标准存在的主要7项问题为:新增设备能力核定、外包设备能力核定、采矿空间关系、剥离采煤匹配、自营与外包匹配、毛煤系数以及设备检修保障|然后,针对上述问题给出修订建议|最后,结合实际案例深入分析了煤矿生产能力核定常见的4项误区。
施工技术
高瓦斯矿井大直径长钻孔掩护巷道快速掘进技术
白岳松, 胡耀青, 毕猛, 郝富昌
煤炭工程. 2023, 55(4):  40-44.  doi:10.11799/ce202304008
摘要 ( 205 )   PDF(mobile) (1558KB) ( 58 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为了实现高瓦斯矿井巷道安全快速掘进,研究了大直径长钻孔掩护巷道安全快速掘进技术,利用孔径差异优化“两堵一注”封孔工艺,依据瓦斯含量实现煤巷瓦斯分级治理,提高了瓦斯灾害防治效果及巷道掘进速度。研究结果表明:大直径长钻孔掩护巷道掘进技术具有更好的卸压增透效果和更长的抽采时间,结合多孔径“两堵一注”封孔工艺,30d平均单孔瓦斯抽采浓度达到了80.2%,与常规边掘边抽钻孔相比提高3.1倍,平均瓦斯抽采纯量高达0.44 m/min,与常规边掘边抽钻孔相比提高10.3倍,采用该技术的巷道瓦斯浓度保持在0.27%~0.40%,月进尺达到了400 m,实现了巷道安全快速掘进。
重复采动软岩巷道非对称变形机理与控制技术
王春雷, 杨永亮, 刘玉磊
煤炭工程. 2023, 55(4):  45-51.  doi:10.11799/ce202304009
摘要 ( 218 )   PDF(mobile) (4068KB) ( 48 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为研究厚煤层综放面软岩巷道受重复采动影响下非对称变形机理,以布尔台煤矿42203综放工作面为工程背景,采用了现场监测、理论分析及数值模拟等方法对42203辅运巷道受重复采动影响时巷道非对称变形破坏特征及破坏机理进行研究,提出了重复采动软岩巷道高强锚索补强支护技术。研究结果表明:42203辅运巷道受重复采动影响导致两帮变形大于顶底变形,正帮上部及副帮下部帮鼓破碎,矿压显现剧烈,采动超前影响范围可达110 m,重复采动产生的高偏应力,改变了侧压系数及应力方向,致使塑性区由近似对称破坏转变为非对称破坏,揭示了重复采动巷道破坏机理,提出了采用高强锚索对42203辅运巷道进行补强支护方案,经现场实测,该方案有效减缓了围岩的变形速度和变形总量,满足巷道稳定要求,效果良好。
深部暗斜井大变形破坏机理及其控制技术研究
徐慧刚, 闫帅, 王祥东
煤炭工程. 2023, 55(4):  52-57.  doi:10.11799/ce202304010
摘要 ( 149 )   PDF(mobile) (8679KB) ( 53 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
深部软岩巷道常处于“三高一扰动”复杂环境中,其大变形一直是支护难题。针对新元煤矿轨道暗斜井掘进期间大变形问题,实测分析巷道变形破坏特征,建立UDEC数值模型,利用实验室测试结果和GSI法校正模型参数,基于“应力弱化系数”指标,反演巷道围岩变形及裂隙分布特征,揭示巷道变形破坏机理。研究结果表明:剪切裂隙首先出现在巷道围岩表面,而后向深部发育,拉伸裂隙滞后剪切裂隙出现,且分布围岩浅部区域,底板裂隙发育程度高,变形严重。提出“全锚索+反底拱+网喷混凝土”联合支护方案,工程应用结果表明,优化后的支护方案使围岩整体承载能力显著提高,顶底板及两帮最大移近量分别为126 mm、116 mm,有效地控制围岩变形,为类似深部软岩巷道支护设计提供有益参考。
深井巷道滑移底鼓机理与钢管混凝土桩治理底鼓技术研究
冯利宁, 丁斌, 孙利辉, 张海洋, 杨江华, 王中海
煤炭工程. 2023, 55(4):  58-64.  doi:10.11799/ce202304011
摘要 ( 147 )   PDF(mobile) (6100KB) ( 35 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
深井巷道底鼓现象十分普遍,其中滑移型底鼓治理难度大。以羊东矿-850水平北翼轨道大巷为背景,研究了轨道大巷强烈大变形规律,分析了巷道底板滑移破坏机理,提出巷道底板钢管混凝土桩抗滑抑制底鼓技术,并利用数值模拟方法分析了不同支护密度下抗滑桩控制底鼓效果。结果表明:高应力场环境、岩石黏土矿物含量高、裂隙水与工程积水,是导致岩石崩解破坏、巷道围岩大变形及强烈底鼓的主要因素|控制底板岩层滑移面形成及增加滑移面抗剪切强度是抑制滑移型底鼓的关键|钢管混凝土桩兼具抑制滑移面形成和提高滑移面部位强度的作用|随着抗滑桩布置密度的增加,巷道底鼓量与巷道底板破坏深度随之减小,在一定支护密度下巷道底板破坏深度趋于稳定|抗滑桩由外至里受力呈拱形分布,桩支护密度大时桩受力小,巷道底板中部或里侧桩受力大于两侧桩。现场试验表明:巷道底鼓得到了有效控制,能够满足生产运输的正常使用。
综放工作面沿空留巷巷旁充填工艺与矿压监测研究
段计伟
煤炭工程. 2023, 55(4):  65-70.  doi:10.11799/ce202304012
摘要 ( 228 )   PDF(mobile) (4559KB) ( 54 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为解决综放工作面煤柱留设宽度大、上隅角瓦斯超限问题,以野川煤矿3205工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟、现场试验相结合的方法,研究了沿空留巷巷旁充填工艺,建立了沿空巷道矿压监测方案,分析了巷道围岩变形特征与巷旁充填体强度。研究结果表明:充填体参数的最优选择为充填体宽度1.5 m,充填体强度为25 MPa。为了验证沿空留巷运行效果,对留巷段变形量与充填体强度进行监测,设计了相关的测站布置与监测方法,得出了沿空巷道总高最大变形量为0.5 m,总宽最大变形量为0.6 m,巷道运行效果较好,可以满足矿井的应用要求。该研究内容为具备类似采矿地质条件及工程难题的矿井提供了技术借鉴。
布尔台煤矿掘进工作面过断层巷道支护技术研究
王宏建
煤炭工程. 2023, 55(4):  71-76.  doi:10.11799/ce202304013
摘要 ( 176 )   PDF(mobile) (6963KB) ( 45 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对煤矿掘进面过断层期间支护困难、巷道冒落可能性大的问题,对掘进工作面过断层围岩变形机理及控制技术研究进行了研究。通过理论研究对正断层附近的应力环境进行分析,并通过数值模拟对过断层巷道及正常巷道在不同支护方案条件下的应力、位移状况进行对比研究,最终给出了掘进面过断层的支护方案,并应用到布尔台煤矿的工程实践中。研究结果表明:采用“锚杆+锚索”支护方案来加强支护强度及新增角锚杆可以实现对过断层掘进工作面围岩的有效控制。
生产技术
煤层坚硬顶板定向长孔水力压裂技术研究及应用
高振宇, 罗文, 郑凯歌
煤炭工程. 2023, 55(4):  77-81.  doi:10.11799/ce202304014
摘要 ( 184 )   PDF(mobile) (3378KB) ( 56 )  
相关文章 | 多维度评价
针对煤层顶板坚硬采空区大面积悬顶后突然垮落易引发强矿压动力灾害等问题,采用定向长钻孔分段水力压裂技术弱化煤层顶板,并在布尔台煤矿42108工作面进行现场应用,分别从压裂层位选择、压裂钻孔布置、定向钻孔施工、分段水力压力施工等方面论述了定向长钻孔水力压裂技术,现场结果表明,超前治理工作面中部坚硬顶板面积230.1万m,压裂后顶板来压步距降低了20.83%~27.27%,动载系数较未压裂段降低了5.03%~10.32%,同时利用音频电透视方法对压裂效果检测,判识单个压裂段的弱化影响范围30 m左右,单个压裂钻场弱化影响范围为走向300 m,倾向230 m,实现了对整个工作面坚硬顶板区域性有效弱化治理。
上层煤残留煤柱预裂爆破卸压合理参数研究
梁明, 张焙炎
煤炭工程. 2023, 55(4):  82-86.  doi:10.11799/ce202304015
摘要 ( 155 )   PDF(mobile) (4302KB) ( 24 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对浅埋残留煤柱下工作面开采易出现压架等问题,提出了预裂爆破残留煤柱、缓解应力集聚减灾的方法,基于冯家塔煤矿地质生产条件,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了残留煤柱的承载特性和应力分布特征,分析了不耦合系数、轴向装药系数、炮孔布置及起爆方式对残留煤柱致裂效果的影响机制,确定了合理爆破参数。结果表明,爆破煤柱可降低煤柱对上覆载荷的传递作用,进而减小对下煤层支架的作用力。
神东矿区综采工作面上隅角瓦斯治理技术研究
高登云, 李瑞群
煤炭工程. 2023, 55(4):  87-91.  doi:10.11799/ce202304016
摘要 ( 216 )   PDF(mobile) (1519KB) ( 35 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为了解决神东矿区北部区低瓦斯矿井综采面上隅角瓦斯超限难题,保证综采工作面上隅角气体正常,采取多种形式瓦斯抽采治理技术,主要包含上隅角插管抽放、采空区密闭插管抽放和采空区钻孔埋管抽放工艺,瓦斯抽采率达到45%~64%,取得了很好的抽采效果,实现了对上隅角气体的有效管控。在抽采工艺应用过程中,优化了瓦斯抽放硐室设计,丰富了管路布置方式,同时配合采取辅助控制技术,工作面回采期间回风隅角瓦斯浓度显著降低,解决了综采工作面回采期间回风隅角瓦斯局部积聚超限的现场难题。
AI智能视频识别技术在煤矿智慧矿山中的应用
沈铭华, 马昆, 杨洋, 王九洲, 仓义勇
煤炭工程. 2023, 55(4):  92-97.  doi:10.11799/ce202304017
摘要 ( 403 )   PDF(mobile) (7480KB) ( 160 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为提升煤矿安全生产治理能力和治理水平,推动煤炭行业安全高质量发展。在分析AI智能技术应用基础上,提出了AI智能识别系统总体框架和实现目标,建立了智慧矿山AI智能识别整体解决方案,设计了AI智能分析平台。该平台以AI技术为核心,以机器深度学习数学模型和报警系统为支撑,通过机器视觉算法实时解析煤矿井上下多作业场景的人员行为、设备状态、环境状态、非标准作业、高风险作业等,形成了软件+服务器智能视觉应用模式,通过机器视觉分析+人工辅助校对实现异常事件的精准分析、智能预警、实时追踪、现场制止、联锁联动,实现了人防到技防的变革,对提高煤矿安全生产保障能力,探索建设可视化、智慧化的远程安全管理模式具有指导意义。
地下酸性矿井水治理工程设计及应用
郝如杰, 郑纪永, 朱成林, 王文团, 郝海峰, 张涛
煤炭工程. 2023, 55(4):  98-101.  doi:10.11799/ce202304018
摘要 ( 161 )   PDF(mobile) (1609KB) ( 34 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为解决淄博市岳阳河地下酸性矿井水涌出污染环境的问题,设计采用石灰中和/充氧曝气/混凝沉淀/多级过滤组合工艺对该矿井水进行处理,文章对酸性矿井水处理的工艺流程、设计参数确定及工艺特点等进行了详细介绍。工程实践结果表明,当进水水质COD、NH3-N、SS、总Fe、Mn分别为46,27,24,395,7 mg/L时,采用该矿井水处理工艺,出水水质达到16,0.9,6,0.4,0.2 mg/L,说明矿井水水质得到有效改善,该组合处理工艺对于处理酸性矿井水具有较好的处理效果。
多重混凝沉淀处理高悬浮物矿井水试验及应用
李福勤, 豆硕超, 高珊珊, 薛甜丽, 代其彬, 田莉
煤炭工程. 2023, 55(4):  102-106.  doi:10.11799/ce202304019
摘要 ( 177 )   PDF(mobile) (1479KB) ( 36 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对冀中能源峰峰集团大淑村矿高悬浮物矿井水处理混凝剂投加量大,混凝沉淀效果差等问题,研究了混凝剂种类、絮凝剂种类、混凝次数、混(絮)凝剂投加方式及投加量、反应转速等因素对矿井水悬浮物去除效果的影响。结果表明:最佳混凝剂为PAC,最佳絮凝剂为CPAM,混凝次数为两次,最佳投加方式及投加量为一次投加70 mg/L PAC和0.3 mg/L PAM,二次投加20 mg/L PAC和0.3 mg/L PAM,PAC投加量较常规混凝减少了25%,最佳转速为快搅210 r/min,慢搅60 r/min,最佳条件下出水浊度降到1.39 NTU,浊度去除率可达99%以上。工程应用表明:采用二重混凝沉淀工艺处理高悬浮物矿井水,对悬浮物和浊度的去除效果显著,出水水质稳定达标,节省了部分水资源费和投药成本,具有良好的经济效益和环境效益。
研究探讨
基于覆岩曲率变形的导水裂缝带发育高度研究
赵兵朝, 冯杰, 赵阳, 马云祥, 侯恩科, 孙浩, 王京滨
煤炭工程. 2023, 55(4):  107-112.  doi:10.11799/ce202304020
摘要 ( 165 )   PDF(mobile) (1672KB) ( 48 )  
相关文章 | 多维度评价
为了研究覆岩导水裂缝带最大发育高度,以小保当矿区2-2煤层为研究对象,通过理论分析、相似材料模拟实验、实例验证等方法,在应用极限曲率预计导水裂缝带发育高度的基础上,借助概率积分法将导水裂缝带上部岩层与煤层的间距、下沉系数η(z)、开采高度m与导水裂缝带上部岩层最大曲率变形值K(z)max有机结合,给出了以导水裂缝带上部岩层最大曲率变形值K(z)max为关键参数的覆岩上行裂缝发育高度关系式和以地表最大水平拉伸变形值εxm为关键参数的下行裂缝发育深度关系式。在此基础上给出了一种基于概率积分法的导水裂缝带发育高度理论预计方法,应用该预计方法对小保当矿区2-2号煤层开采覆岩导水裂缝带最大发育高度进行了预计,其最大发育高度为160.1 m,与现场实测152.01~175.57 m基本吻合,研究成果可为相似工况下实现保水开采提供理论依据。
红庆河煤矿双煤柱开采矿压显现特征
马祥, 曾接兵, 张德兵, 黄锐, 张润兵, 常笑笑, 李许伟
煤炭工程. 2023, 55(4):  113-118.  doi:10.11799/ce202304021
摘要 ( 274 )   PDF(mobile) (4458KB) ( 44 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
由于红庆河煤矿首采区3-1103工作面和3-1101采空区之间留设双区段煤柱和顶板岩层结构的影响,3-1103工作面回采期间新辅助运输巷冲击危险水平高、动力显现明显,对安全生产构成极大威胁。采用数值模拟和统计分析的方法研究了双煤柱开采矿压显现特征。数值模拟结果表明:柱区应力集中水平高,1#煤柱主要威胁废弃的3-1103工作面旧辅助运输巷,2#煤柱主要威胁正在使用的3-1103工作面新辅助运输巷|随着2#煤柱宽度的增加,1#煤柱、2#煤柱和3-1103新辅助运输巷处的应力均逐渐降低,旧辅助运输巷两帮应力下降较缓慢,新辅助运输巷两帮应力下降较快|3-1103工作面回采引起的矿震主要集中在煤柱区,10J以上矿震超前工作面平均约214 m,水平距离煤柱平均约35 m。
倾斜煤层矩形巷道围岩非对称破坏特征及控制技术研究
王红胜, 张胜伟, 李磊, 李斌, 黄义通, 雒军利
煤炭工程. 2023, 55(4):  119-123.  doi:10.11799/ce202304022
摘要 ( 136 )   PDF(mobile) (2792KB) ( 29 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为揭示倾斜煤层中矩形巷道掘进期间的非对称失稳破坏诱因,以硫磺沟煤矿(4-5)06工作面掘进巷道为工程背景,采用“当量半径”理论分析、数值模拟和工业性试验等研究方法,系统分析了倾斜煤层巷道围岩应力分布特征及非对称破坏机理。结果表明:倾斜煤层矩形巷道围岩塑性区呈现出椭圆形分布特征,椭圆长轴与水平面夹角约为20°,且长轴发育范围约为25 m。巷道在未支护下其右顶角及左底角塑性区发育严重,巷道顶板靠右顶角区域垂直位移较大,约为420 mm,靠左底角区域底板水平位移较大,约为380 mm,且巷道右顶角及左底角的变形量明显大于其他区域,导致巷道呈现出明显的非对称变形破坏特征。基于这一特征,提出了“长锚索(杆)补强区”的围岩控制技术,工程应用效果良好。
工作面 “见方”期间冲击地压致灾因素分析及防治技术
柴海涛, 汪子勇, 王黔, 吕玉磊, 白俊杰, 郑波, 石义恒
煤炭工程. 2023, 55(4):  124-128.  doi:10.11799/ce202304023
摘要 ( 242 )   PDF(mobile) (2459KB) ( 34 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对纳林河二号煤矿“见方”区域冲击事件频发的问题,分析了工作面静载、动静载量化叠加支承压力分布特征,得出了强冲击倾向性顶板特殊区域冲击机理,即:工作面采空区对宽煤柱一侧的工作面巷道施加静载,使影响区域煤岩体临近冲击状态|冲击临界状态煤岩体在强冲击倾向性顶板破断释放的大量弹性能的影响下,发生冲击地压灾害。据此设计了顶板爆破预裂和煤层大直径卸压钻孔方案,经对施工区域的效果进行检验发现,该方案可以降低工作面“见方”影响区域的冲击危险性,实现工作面的防冲安全。
基于温差发电的采煤机摇臂传感器供电技术研究
蔡治华, 罗一民, 刘聪, 张启志, 郑祝平
煤炭工程. 2023, 55(4):  129-134.  doi:10.11799/ce202304024
摘要 ( 117 )   PDF(mobile) (3068KB) ( 16 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为研究采煤机工作时,摇臂部位高功率密度机械传动系统之间存在温差,利用热电效应将该部分热能转换成电能为摇臂传感器供电的问题。基于能量收集技术与采煤机的实际工况和摇臂温度分布特点,设计了一种适应于采煤机的温差发电系统,改进了温差发电片结构和散热装置,采用LTC3108能量收集管理芯片管理收集到的能量,为传感器提供稳定的电能。最后通过实验研究了该温差发电系统在实际应用中的性能,证明了该系统的可行性,为解决采煤机传感器供电问题提供了新的思路。
VIENNA整流器并联实现静止无功补偿控制方法研究
丁冠华, 田长庚, 吕嘉琪, 程红, 王聪
煤炭工程. 2023, 55(4):  135-140.  doi:10.11799/ce202304025
摘要 ( 140 )   PDF(mobile) (2751KB) ( 17 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对煤矿供电系统中由于非线性负载大量接入而造成的电能质量问题,以及目前广泛应用的集中式电能质量调节装置成本高、体积大的缺陷,提出了一种基于VIENNA型整流器并联实现静止无功补偿的控制方法,以改善煤矿供电系统的电能质量。所提控制方法使得一部分VIENNA整流器提供无功功率,剩余VIENNA整流器用于补偿系统谐波。该方法有效地抑制了VIENNA整流器在补偿无功功率时存在的输入电流过零畸变问题,进而极大地提高了此类整流器在电能质量治理方面的能力。最后通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。
煤矿大型机械设备滚动轴承故障诊断改进方法研究
彭强
煤炭工程. 2023, 55(4):  141-146.  doi:10.11799/ce202304026
摘要 ( 147 )   PDF(mobile) (2455KB) ( 36 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对传统的特征选择算法用于煤矿机械轴承故障诊断时将嵌入学习和特征排序分开,无法准确选择出能表征高维数据集的子集和故障诊断准确率不高的问题。文章提出了一种基于嵌入学习与稀疏回归的煤矿机械轴承故障诊断方法。该方法首先构造嵌入学习模型,学习高维数据的流形结构|其次,在回归模型中引入具有组稀疏性的l2,1范数,有效剔除冗余特征|然后联合嵌入学习和稀疏回归构造特征选择框架,选择出能准确表征原始高维数据的本质特征|最后通过与K-最近邻算法相结合进行煤矿机械轴承的故障诊断。实验结果表明,提出的模型显著提高了煤矿机械轴承的故障诊断精度。
涌水采空区自燃火灾防治技术研究及应用
邹庆
煤炭工程. 2023, 55(4):  147-151.  doi:10.11799/ce202304027
摘要 ( 119 )   PDF(mobile) (1564KB) ( 24 )  
相关文章 | 多维度评价
针对涌水采空区自然发火问题,采用惰性复合材料和惰性气体对采空区进行充填惰化,研究了惰性复合材料和惰性气体防灭火机理,利用光纤测温和束管测气技术,对粉煤灰灌浆和液态CO2在22101涌水采空区煤自燃火灾防治中的实际应用效果进行研究分析。结果表明:在涌水量较大的采空区,液态CO2比粉煤灰灌浆的环境适应性更好,能够迅速扩散并惰化拟处理区域,中断遗煤的加速氧化过程|在采空区形成窒息环境之前,遗煤氧化过程减慢但仍在持续。分析认为,粉煤灰灌浆在大涌水工况下的扩散性和稳定后的滞留性有待进一步优化,与液态CO2结合使用,可提升对涌水采空区自燃火灾防治的应用效果。
自燃煤层放顶煤开采采空区“三带”划分研究
李飞
煤炭工程. 2023, 55(4):  152-155.  doi:10.11799/ce202304028
摘要 ( 223 )   PDF(mobile) (1310KB) ( 28 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对采空区遗煤氧化升温导致火灾现象,采用现场实测方法,研究采空区O2、CO、CH4浓度以及温度变化特征,结合遗煤氧化升温特性,对采空区发火趋势进行了预测。研究结果表明:当工作面推进超过80 m时,煤体已经充分压实,氧气浓度降低制约遗煤氧化升温反应,采空区进入窒息带,CO浓度稳定在18×10-6|CH4浓度变化随推进距离呈现连续增长趋势,略有下降后逐渐稳定,由工作面中部向两侧巷道纵向递减,最大CH4浓度为1.15%|采空区各测点达到温度峰值呈现滞后性,工作面中部测点温度出现峰值时间早于回风巷早于进风巷,最高温度不超过21.2 ℃|采用氧浓度指标法确定氧化升温带为42.8 m,工作面最小安全推进速度0.658 m/d,在正常回采期间不会发生遗煤自燃现象。
热害矿井采区大焓差降温系统实验研究
王文龙, 岳丰田, 高涛, 魏京胜, 郝永军, 付京斌
煤炭工程. 2023, 55(4):  156-161.  doi:10.11799/ce202304029
摘要 ( 110 )   PDF(mobile) (1739KB) ( 21 )  
相关文章 | 多维度评价
基于热质交换原理与实验理论,设计了大焓差降温除湿实验系统,实验研究不同喷淋压力、气水比、喷水温度下对喷和顺喷的大焓差降温装置降温效果及其热工性能,结果表明大焓差降温装置的适应性强,可满足不同热害程度的采区降温需求。计算了热交换系数和热交换效率,结果表明,对喷方式的热交换效率和热交换系数分别为0.952和0.988,而顺喷方式的热交换效率和热交换系数分别为0.936和0.978。综上,喷嘴对喷方式降温除湿效果稍优于顺喷方式。并由实验数据拟合得到大焓差降温装置的对喷和顺喷的热交换效率系数及热接触系数的经验公式,可更精准的指导热害矿井采区降温工程与大焓差降温装置的设计。
基于机载LiDAR点云C2C算法的矿山沉陷监测研究
姚顽强, 高康洲, 郑俊良, 蔺小虎, 薛志强, 董志华
煤炭工程. 2023, 55(4):  162-167.  doi:10.11799/ce202304030
摘要 ( 237 )   PDF(mobile) (2054KB) ( 35 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对地表移动观测站和InSAR技术手段在矿山开采沉陷监测的局限性,利用机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)采集沉陷区三维点云数据,通过多时相点云构建地表数字沉陷模型(沉陷DEM),获取地表的移动变形特征。然而构建的沉陷DEM包含多种来源复杂且难以去除的噪声,限制了该技术在矿山开采沉陷监测的应用。提出将机载LiDAR点云直接比较的算法(Cloud to Cloud,C2C)进行矿山开采沉陷监测,以榆神矿区某工作面为研究区,将同期水准观测数据作为参考数据,并与三种主流点云插值算法构建的沉陷DEM进行对比,验证该算法的可行性和精度。结果表明,C2C算法能够快速获取高精度的沉陷值,其沉陷精度明显优于通过点云插值算法获取的计算结果,下沉曲线符合矿山开采沉陷的一般规律。该算法可以达到厘米级的精度,为矿山地表移动变形监测和生态环境修复提供了新的参考方案。
李家壕选煤厂智能加介系统研究
班海俊, 武源, 张锦龙, 刘诗宇, 常艇
煤炭工程. 2023, 55(4):  168-172.  doi:10.11799/ce202304031
摘要 ( 192 )   PDF(mobile) (3383KB) ( 50 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对传统重介质添加过程智能化程度低、操作稳定性差、劳动强度大等弊端,李家壕选煤厂在充分利用现有的技术基础上对加介系统进行改造,针对介质堆的智能抓取与添加环节,设计并应用了介质堆表面识别与取介点智能定位系统,通过比较不同建模算法建立最佳的加介量预测模型与智能控制策略,开发出介质与水混合过程自动控制系统,探索了智能加介全过程。实现了加介量的精准统计,提高了选煤厂的智能化水平。
砂土层占比对双U型地埋管换热器换热性能影响研究
李磊, 徐拴海, 张卫东, 赵永哲, 汪启龙, 党东生, 沈浩
煤炭工程. 2023, 55(4):  173-179.  doi:10.11799/ce202304032
摘要 ( 118 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
以西安两处地源热泵项目为工程背景,基于恒热流线热源模型和斜率法,对双U型地埋管换热器(DUBTHE)开展现场岩土热响应试验(TRT),分析了砂土层占比、管径对DUBTHE换热性能的影响。结果表明:当砂层占比分别为16.71%,45.99%时,其岩土初始平均温度、综合导热系数分别为17.70 ℃,1.54 W/(m·K)和18.83 ℃,1.79 W/(m·K)|通过权重法计算的岩土综合导热系数是现场TRT测得的1.15~1.25倍;当砂层占比由16.71%增加到45.99%时,岩土初始平均温度和综合导热系数分别提高了6.38%和16.23%,并随着管径由25 mm增大到32 mm时,夏、冬季单位延米换热量分别提高了12.76%和35.61%|当砂层占比小于45%且地源热泵系统冷热负荷接近时,宜采用DN25 DUBTHE,当砂层占比大于45%且地源热泵系统热负荷大于冷负荷时,宜采用DN32 DUBTHE。
装备技术
钻锚一体化锚杆钻机控制系统设计与研究
王子越, 陈志良
煤炭工程. 2023, 55(4):  180-186.  doi:10.11799/ce202304033
摘要 ( 183 )   PDF(mobile) (3204KB) ( 55 )  
相关文章 | 多维度评价
针对钻锚一体化锚杆的施工工艺,提出了一种钻锚一体化锚杆钻机控制系统,设计并阐述了系统总体架构、系统硬件和软件设计方案。针对锚杆钻机外置传感器故障率高的问题,提出基于压力阈值判断钻机工作状态,控制系统仅采用液压压力传感器即可实现锚杆自动化施工。针对片状钻头易磨损和断裂的问题,提出钻机进给恒压控制方法,通过压力值滤波算法、目标值滤波算法及PID算法实现进给压力的稳定恒压控制。煤矿现场试验结果表明,采用钻机恒压控制方法时钻机进给压力波动最小,进给压力方差为0.18,平均值3.3 MPa,能保证基于压力阈值判断钻机工作状态的可行性。钻锚一体化锚杆钻机控制系统可实现锚杆钻机的自动化运行,具有较高的可靠性和稳定性,为掘进工作面智能支护技术提供有效的技术支撑。
煤矿井下机电设备保护和动作特性试验装置设计研究
李忠奎, 吴文臻, 张子良, 华冬
煤炭工程. 2023, 55(4):  187-192.  doi:10.11799/ce202304034
摘要 ( 137 )   PDF(mobile) (1492KB) ( 39 )  
相关文章 | 多维度评价
为了解决目前缺少验证矿用电气开关、电机主要性能指标装备的问题,根据实验室被测电气设备的需求自主研发了保护和动作特性试验装置。对试验装置进行了方案设计,并对试验装置的操作台、四个分馈立柜、电机带载机组等重要组成部分进行了论述|对装置的核心部分控制电路的设计进行了详细的说明,最后对实验装置进行了总馈电漏电试验、分馈电漏电试验和电磁启动器或照明综保的漏电试验测试。测试结果表明:研制的试验平台整体功能及参数达到了设计要求,满足了煤矿供电系统监控类产品电能质量和供配电及开关类产品的漏电闭锁和远程控制功能进行验证分析的需求,装置应用对提高煤矿电气设备检测检验水平具有十分重要的意义。
[an error occurred while processing this directive]