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当期目录

2024年 第56卷 第6期 刊出日期:2023-06-20
设计技术
近距离煤层群同采工作面合理错距确定及覆岩破坏特征研究#br#
宋高峰, 黄 鹏, 昝明惠, 张鹏飞, 孔德中
煤炭工程. 2024, 56(6):  1-7.  doi:10. 11799/ ce202406001
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为确定近距离煤层群同采工作面合理错距揭示覆岩破断演化规律,以02号、2号煤层群同采工作面为研究对象,运用理论模型计算了上位煤层底板破坏深度和同采错距,建立了数值模型分析同采错距为35、40、45m条件下的层间岩层支承应力分布,并采用相似模拟试验研究了近距离煤层同采工作面覆岩破断演化特征。研究结果表明:上位煤层支承应力通过工作面传递到底板岩层,底板破坏深度为5.45m,工作面后方底板岩层支承压力最大影响范围接近38m;层间岩层支承压力存在2次峰值, 当同采错距为40m时,层间岩层支承压力的2次峰值均较小,确定同采合理错距为40m;上位工作面的顶板初次垮落步距和周期垮落步距分别为40m和15~20m,下位工作面基本顶的初次和周期垮落步距显著增大至80m和20~30m;当同采错距布置为40m时,下位煤层工作面受上部煤层采动影响较小。
大采高超长工作面调斜开采技术研究与应用
刘 锋
煤炭工程. 2024, 56(6):  8-13.  doi:10. 11799/ ce202406002
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根据梁北煤矿11071综采工作面瓦斯地质情况和采煤工艺条件, 通过对实中心调斜和虚中心调斜方案优缺点的分析比较结果, 选择采取围绕虚中心旋转调斜开采的施工方案, 并通过精确计算得出调斜开采的技术参数指标, 同时确定了调斜开采的工艺流程和安全技术保障措施。实践证明, 该调斜开采方案简化了机巷运煤系统, 解决了调斜期间虚中心控制、支架姿态控制、运输机上窜下滑控制、转载机和运输机搭接控制和超前应力控制等难题, 实现了工作面在调斜开采期间不间断推进, 给矿井带来了巨大的技术进步和经济效益。
大采高工作面甩刀把技术方案设计与选择研究
王成真
煤炭工程. 2024, 56(6):  14-20.  doi:10. 11799/ ce202406003
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为了解决大采高工作面甩刀把技术难题,结合大采高工作面煤壁易片帮、设备大型化、矿压显现剧烈、撤架通道断面大等特点,提出了提前停采法、直接贯通法、充填贯通法三种甩刀把技术方案。根据长平矿4321 大采高工作面甩刀把工程实际,运用价值工程理论对三种技术方案的价值系数进行了分析计算,分析结果表明: 充填贯通法价值系数要高于其他两种技术,为该工作面甩刀把施工作业的最优技术方案。现场实践证明:充填贯通法具有施工工艺简单、工期短、资源回收率高、安全保障程度高等优点,能够实现大采高工作面安全、高效、快速甩刀把的目的。
上保护层开采下特厚突出煤层沿空巷道合理位置研究
任启寒
煤炭工程. 2024, 56(6):  21-27.  doi:10. 11799/ ce202406004
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基于上保护层开采下特厚煤层瓦斯地质条件,综合理论分析、数值模拟、工程实践等方法,对采空区侧向应力分布特征、突出危险性预测指标变化规律及沿空巷道合理位置进行了研究。结果表明:上保护层开采后裂隙岩体存在应力恢复效应,应力恢复后采空区侧向应力峰值会向采空区方向移进;根据采空区侧向不同距离下的煤体突出预测指标测试结果划分了充分卸压排放区、有效卸压排放区及危险区域,结合工程类比、数值模拟结果、隔绝采空区气体需要,确定了沿空煤柱留设宽度为5~7m;调整后巷道掘进期间突出预测指标及回风瓦斯浓度最大值分别为0.16mL/(g·min1/2)、0.22%,与未调整之前相比降幅分别达到66%、35.3%,保证了巷道安全掘进,验证了沿空煤柱留设的合理性。
基于机器视觉的煤矿井下带式输送机节能调速控制系统设计#br#
王德记, 马 磊, 郭伟东
煤炭工程. 2024, 56(6):  28-34.  doi:10. 11799/ ce202406005
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针对煤矿井下带式输送机的实际运行速度与胶带负载变化不匹配导致的能源浪费问题,设计了一种基于机器视觉的带式输送机节能调速控制系统。该系统可利用机器视觉技术实时检测带式输送机煤流量,并根据煤流量的大小控制变频器的输出频率,从而调整带式输送机运行速度。实验结果表明,带式输送机节能调速控制系统的煤流量检测结果可靠,带式输送机实际运行速度能够与煤流量相匹配,24h电能消耗降低约31.25%,实现了煤流运输系统的自主感知和节能运行。
基于云边端架构的集成供液控制系统设计
刘波
煤炭工程. 2024, 56(6):  35-41.  doi:10. 11799/ ce202406006
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为了满足煤矿井下智能化集成供液发展需求,针对现有供液控制系统数据处理及工作协同能力不足、自主决策程度较低等问题,设计了基于云边端架构协同工作的集成供液控制系统。该系统采用现场工业总线与工业以太网复合通讯技术解决现有供液控制系统数据通信能力不足问题;采用云-边-端架构实现降低数据传输延迟、节省中心计算处理单元的资源;通过变频-卸荷联动控制算法、泵站群组阶梯卸荷算法优化系统压力流量控制。文章介绍了系统整体架构、硬件设计方案、软件设计方案, 完成了井下工业性试验。试验结果表明:该系统提升通讯带宽满足使用需求,设计架构合理,压力波动范围减小,促进了煤矿井下综采工作面集成供液系统智能化发展。
新街台格庙矿区北部四井选煤厂布局研究
卫玉花
煤炭工程. 2024, 56(6):  42-47.  doi:10. 11799/ ce202406007
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为了充分发挥新街台格庙矿区一个主体整装开发优势,结合矿区各井田位置,以定量方式,对前期开发的北部四井选煤厂布局进行了多方案比较和分析。坚持“集约、共享、绿色、经济、高效” 的发展理念,舍弃建设4座矿井型选煤厂或四井联合建设1座群矿型选煤厂思路,选用了两井联合建设2座群矿型选煤厂的布局。大大节约了用地面积,提高了基建设施的使用效率,实现了节能降耗举措,降低了建设投资和运行费用,提高了全员效率和设计效率,对具有类似条件的群矿型选煤厂布局具有良好的借鉴意义。
施工技术
复合再生顶板条件下煤体固化与顶板强化技术研究及应用#br#
张创业, 杨磊
煤炭工程. 2024, 56(6):  48-54.  doi:10. 11799/ ce202406008
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为提升复合再生顶板工作面的安全性和回采效率,在平煤十二矿己16-17-31020复合再生顶板工作面开展了煤体注水固化、顶板注浆强化和管缝锚杆顶板强化试验,探索了复合再生顶板工作面矿压显现规律,评价了加固措施的支护效果。研究结果表明:加固措施实施后,工作面完整度大幅提升,降低了顶板冒落和压架等事故风险; 平均来压步距由22.15m增加至29.92m,顶板压力由25~31MPa降到19~26MPa。顶板下沉量降低了50.4%,保证了工作面的正常安全回采,同时进尺速率提升了16.7%。煤体固化-顶板强化措施取得了良好的效益,可为同类型复合再生顶板工作面提供借鉴。
层理劣化影响下破碎顶板巷道变形机理及控制研究#br#
张文龙, 龙思晨, 孙思晋, 梁子晨
煤炭工程. 2024, 56(6):  55-60.  doi:10. 11799/ ce202406009
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为解决层理劣化的破碎顶板下巷道支护难题,以辛置煤矿东四运输延伸巷为工程背景,研究了该巷道层理劣化的顶板变形破坏规律,提出了相应的支护对策,并进行了现场应用。采用FLAC3D中的interface 单元,建立了含层理的巷道顶板模型,分析了层理影响下破碎顶板变形破坏特征,对比了不同支护方案的巷道围岩变形规律。对层理劣化的顶板,高预应力锚杆能充分提高顶板自承载能力,进而降低锚杆支护密度,既能控制巷道围岩变形,亦能提高掘进速度。最终,将提出的支护对策应用于现场,监测数据表明:该支护对策能保证巷道围岩稳定,且有利于提高巷道掘进速度,对类似的层理劣化的破碎顶板下巷道支护提供了参考。
顶煤破坏区巷道预注浆加固技术与再生顶板结构效应研究#br#
乔 志, 孙华清, 韩立军
煤炭工程. 2024, 56(6):  61-65.  doi:10. 11799/ ce202406010
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针对顶煤破坏区下巷道围岩破碎,导致扩帮困难等问题,以韩咀煤业32101工作面开切眼为研究对象,分析了顶煤破坏区扩帮巷道失稳机理;提出了顶板预注浆围岩控制技术,在形成止浆帷幕基础上,然后通过注浆构建再生顶板。通过数值模拟进行加固效果校验, 结果表明注浆后巷道塑性区范围显著减小;现场应用结果表明: 采用顶板预注浆加固措施后,32101工作面切眼围岩变形量较小,围岩加固效果良好。
煤矿覆岩离层注浆减沉技术研究及应用
郎 博, 张立群
煤炭工程. 2024, 56(6):  66-72.  doi:10. 11799/ ce202406011
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针对门克庆煤矿11-3101工作面铁路下压煤问题,为提高煤炭资源回收率,应用离层注浆减沉技术减小地表下沉,通过室内试验测试了不同配比充填料浆的流变特性,确定了合适的料浆配比,同时构建采动覆岩离层演变力学模型,提出了离层动态发育位置及离层开度预测方法。研究结果表明: 11-3101工作面从下往上将会产生四个离层,分别位于工作面顶板上方45.42、228.38、337.19、363.99m处;离层开度从下到上依次为2.62、1.49、1.39 和1.33m,开度随着层高的增长而递减;注浆压力为6.5MPa,注采比大于45%时,地表倾斜变形值小于3mm/m,现场监测结果显示铁路路基最大沉降量仅58.72mm,注浆减沉效果显著。
台格庙矿区钻井法凿井钻进工艺可行性研究
王旭东, 乔文俊, 赵 海, 王 鹏, 董俊亮
煤炭工程. 2024, 56(6):  73-79.  doi:10. 11799/ ce202406012
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神华新街台格庙矿区一井东部风井井筒设计成井深度857.5m,设计净直径7.0m,设计井壁厚度850mm,以此为工程背景,从地质特征、工程条件、装备能力、钻井分级工艺等方面,分析了采用竖井钻机钻井法凿井钻进工艺的可行性。研究了拟建井筒穿越的地层及其岩石力学特性,基岩厚度将达到870m,基岩占比达到99.3%;基于地质条件、井筒功能和井筒设计参数,计算得出钻井深度将达875m、钻井直径为10.2m,并梳理了全岩地层深大直径井筒机械破岩钻进面临的难题;对比分析了东部深厚冲积地层和西部厚基岩地层钻进分级工艺,分析确定了“一扩成井” 钻进工艺具有可行性, 超前钻孔直径范围为6.5~7m,扩孔钻进直径为10.2m。
柱脚不均匀沉降对单斜撑钢井架的影响与治理研究
李 林, 穆德君, 刘 勇, 李翔宇, 阴琪翔, 常鸿飞
煤炭工程. 2024, 56(6):  80-88.  doi:10. 11799/ ce202406013
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长期的荷载作用可能导致矿井井架变形和不均匀沉降,甚至可能引起结构整体倾覆。针对童亭煤矿钢结构单斜撑井架的沉降和受力特点,采用ANSYS有限元软件构建了单斜撑井架结构模型,研究了斜撑基础不均匀沉降对井架结构内力的影响规律, 并对井架内力受不均匀沉降影响机理进行分析。结果表明:①立架与斜撑间的沉降差值会引起立架C柱底和顶部横梁的应力呈线性增加,对斜撑影响较小;X方向沉降率达到2.04‰时,立架最大应力出现于C柱底,约为148MPa,低于钢材设计强度的限值。②两斜撑基础间的不均匀沉降对单斜撑井架的不利影响更大,断绳工况下的Y 方向沉降率为0. 88‰时即发生应力超限破坏,略低于《矿山井架设计标准》中对单斜撑式钢井架斜撑基础间最大1‰的沉降差值限制。③不均匀沉降导致井架内力重分布,井架最大应力值和位移值均随沉降值增大而增大,其中立架C柱和斜撑上下天轮梁为最危险部位。针对井架沉降现状,提出了重点部位的加固和顶升方案,加固后井架内力和变形均大幅降低,静力性能提升30%。
生产技术
新巨龙煤矿煤层大巷冲击地压防治技术
白光超, 贾海宾, 卢绪涛, 赵荣学
煤炭工程. 2024, 56(6):  89-95.  doi:10. 11799/ ce202406014
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针对新巨龙煤矿3303工作面回采末期开采扰动对煤层大巷产生的冲击地压风险,采用微震监测分析了开采期间工作面超前煤岩体破裂的分布和演变规律,理论分析了大巷保护煤柱区应力分布形态,数值模拟分析了工作面开采前后大巷煤柱区应力分布特征及煤层大巷在工作面采动影响下的应力分布及演变规律,阐述了新巨龙煤层大巷区域冲击地压发生机理。研究表明:大巷保护煤柱区域应力呈“马鞍形” 分布,受工作面采动影响,应力与超前支承压力叠加逐渐增大。工作面回采末期, 采空区连通范围增大也导致支承压力峰值增大。3303工作面超前支承压力影响范围约为180m,工作面距大巷小于180m时,受采动垂直应力影响较明显,巷道帮部冲击风险增强。此外,通过优化3303工作面终采线位置,采取巷道加强支护、巷道煤体卸压及顶板爆破卸压等针对性防治方案,工作面回采末期大巷区域矿震少且能量低,冲击地压防治效果显著。
浅埋近距离煤层过斜交区段煤柱开采矿压规律研究
陶志勇, 黄庆享, 范东林, 陈苏社, 王伦言, 贺雁鹏, 王庆雄
煤炭工程. 2024, 56(6):  96-102.  doi:10. 11799/ ce202406015
摘要 ( 6 )   PDF(mobile) (8744KB) ( 1 )  
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为了探究浅埋近距离煤层工作面开采过不同斜交角度煤柱的矿压规律,保障工作面安全高效回采,采用现场实测和数值模拟相结合的方法,分析了11°、30°、45°、60°和75°斜交角度的采动应力演化特征,揭示了工作面过不同斜交角度煤柱的应力变化规律。结果表明:根据过11°斜交煤柱矿压规律实测,工作面来压位置随煤壁与斜交煤柱叠加区而移动,在工作面中部压力最大,机尾次之,机头最小;工作面机尾过煤柱时应力集中最明显;中部过斜交煤柱时,随着斜交角的增大,超前煤壁峰值应力自30°以内为中部宽缓单峰, 45°~75°为中部斜交区和机尾双峰,且机尾峰值较大;机尾最大超前应力峰值随斜交角的减小而增大,峰值越靠近机尾;斜交角超过45°时工作面中部出现应力峰值,表现为双峰,该研究可为类似工作面过斜交煤柱开采提供借鉴意义。
超大采高工作面主回撤通道支护参数优化研究
王 洋, 王 鹏
煤炭工程. 2024, 56(6):  103-110.  doi:10. 11799/ ce202406016
摘要 ( 7 )   PDF(mobile) (4095KB) ( 1 )  
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主回撤通道围岩控制质量的好坏直接影响工作面撤出效率以及矿井安全生产。为了进一步优化回撤通道支护方案, 提高支护效率,以神东矿区大柳塔矿52501主回撤通道为例,采用FLAC3D数值模拟方法,对末采阶段回撤通道围岩塑性破坏区演化规律开展研究,给出了末采阶段主动支护的作用范围及效果, 提出主动支护优化的可行性。进一步对现有回撤通道支护方案进行优化,并在相邻工作面主回撤通道进行应用。研究结果表明:优化后巷道正帮和副帮变形量分别为302mm和73mm,较原方案变形量增加了5.9%和7.3%; 顶板的变形量为236mm,较原方案增加了4.8%。优化方案支护参数仍然可使主回撤通道保持稳定,并且支护强度适度降低,使得成本大幅下降,效率提高。
低透气性煤层多孔同步分段水力压裂增透技术研究
薛彦平
煤炭工程. 2024, 56(6):  111-116.  doi:10. 11799/ ce202406017
摘要 ( 7 )   PDF(mobile) (1922KB) ( 1 )  
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为了提高煤层透气性的增透效率,研究了煤层多孔同步分段水力压裂增透技术,介绍了多孔同步分段水力压裂技术的基本原理,通过实验室测试了高压封孔胶囊的耐压强度及多孔同步分段水力压裂系统的自动控制工艺,结果表明:高压封孔胶囊的最小破坏强度为35 MPa,多孔同步分段水力压裂可通过自动控制系统实时监测每个钻孔的压力数据,实现压裂过程的自动控制。同时在三元煤矿进行了现场工业试验, 工业试验表明,3#煤层的起裂压力为23.3~25.4MPa,当压裂距离为10m时,压裂孔的裂纹扩展时间为26~38min,裂纹沟通时间为28~40min,可有效提高压裂效率。经过多孔同步分段水力压裂增透的煤层,相对于未压裂煤层,在30d的统计时间内,压裂后的平均瓦斯浓度是未压裂的1.12 倍,平均混合流量是未压裂的2.17倍,平均瓦斯纯量是未压裂的2.44 倍,能够有效的增加煤层透气性,提高瓦斯抽采效果。
纳林河二号矿井工作面顶板疏放水方案设计及优化#br#
刘守强, 靳立创, 郭森林, 阎宏图, 李沛涛, 丛秀蓁
煤炭工程. 2024, 56(6):  117-121.  doi:10. 11799/ ce202406018
摘要 ( 9 )   PDF(mobile) (2915KB) ( 0 )  
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为了制定纳林河二号矿井工作面疏放水设计方案,保障矿井的安全回采,以3-1上201工作面顶板疏放水工程为例,通过绘制3-1上201工作面水文地质柱状概化图,分析了导水裂隙带发育高度及发育层位,确定了影响工作面安全回采的含水层为延安组三段砂岩含水层。根据物探异常区和“三图法” 的富水性分区进行了顶板疏放水方案设计及动态优化,同时基于疏放水钻孔水量、水压变化,开展了疏放水效果评价,验证了基于“三图法” 评价的疏放水方案设计的可靠性。
带式输送机转载点防堵装置的设计与应用
孙威威
煤炭工程. 2024, 56(6):  122-125.  doi:10. 11799/ ce202406019
摘要 ( 9 )   PDF(mobile) (1551KB) ( 2 )  
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为了解决带式输送机转载点卡堵问题,城郊煤矿根据矿井主煤流带式输送机运输系统转载点卡堵主要是粘煤卡堵和大块矸石卡堵, 提出了针对粘煤和大块矸石卡堵的解决方案。分析了两种卡堵情形原理,融合到转载点的改造设计中去,提出了通过高压水冲刷来解决粘煤卡堵,通过改造转载溜槽挡板的自由量,达到增加转载溜槽出口宽度的目的,从而提升大块矸石的通过空间。将两种情形的处理方式集中起来,改造设计了一种带式输送机转载点防堵装置,并对其进行远程控制改造。结果表明,通过对带式输送机转载溜槽的改造设计,逐步实现了带式输送机转载点卡堵的远程控制,充分解放了现场岗位人员,实现了减人提效。
研究探讨
水压-应力作用下井筒围岩的破坏机理与控制研究
华照来, 范钢伟, 史 进, 陈笑予, 徐建民, 郑 勇, 任帅锋
煤炭工程. 2024, 56(6):  126-134.  doi:10. 11799/ ce202406020
摘要 ( 5 )   PDF(mobile) (4941KB) ( 0 )  
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本研究结合曹家滩煤矿井筒围岩在穿越地层时受到了水压弱化作用的实际情况, 采用查阅资料、现场查勘、理论分析、公式计算、数值模拟等研究方法, 开展了该煤矿主斜井围岩在水压-应力作用下的变形破坏与控制研究。利用半圆拱形井筒断面等效表示的当量半径法, 结合地层水压、侧压系数、埋深、内聚力、内摩擦角、巷道尺寸等因素, 优化建立了井筒围岩塑性区分布的数学表达式, 并进行了模型的数值模拟验证与公式的敏感性分析, 针对层位岩性差异及水压弱化作用等主要控制因素, 从抑制围岩剪切破坏发生、提高围岩内聚力及内摩擦角、开孔泄水降压、注浆驱替水源、加强原有支护的角度进行了井筒的水害治理与围岩控制。对掌握井筒周边围岩在水压-应力作用下的变形破坏规律、开展相关的数值模拟研究、进行井筒的加固与水害防治工作具有一定的参考意义。
窄煤柱厚硬砂岩顶板防冲弱化裂隙发育规律
苏士杰, 孙如达, 赵 乾, 马 平, 夏永学
煤炭工程. 2024, 56(6):  135-143.  doi:10. 11799/ ce202406021
摘要 ( 8 )   PDF(mobile) (7378KB) ( 0 )  
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针对坚硬顶板工程尺度条件下压裂防冲裂隙演化规律研究不足造成压裂效果难以评价的难题, 选取门克庆煤矿3106工作面为工程背景, 以高位厚硬砂岩顶板长孔水力压裂研究为切入点, 选取钻孔漏失率及瞬变电磁技术, 研究坚硬顶板压裂前、后不同层位岩层裂隙钻孔漏失率与瞬变电磁电阻率的时空演化规律, 验证了坚硬顶板弱化前、后覆岩裂隙发育规律及扩展范围, 为水压致裂裂隙演化规律及影响范围的压裂效果评价提供理论指导。研究结果表明: 当钻孔处于裂隙不发育区域时, 压裂层位所在区域压裂前、后钻孔漏失量呈现出明显的倍数增长趋势, 从钻孔漏失量角度验证了压裂岩层区域的裂缝扩展范围, 结合瞬变电磁在岩层裂隙含水量增加后呈现的降阻现象验证了裂隙发育范围的可靠性, 为水力致裂裂隙演化规律及影响范围研究提供理论指导, 为坚硬顶板工程尺度条件下水力压裂效果评价提供了新方法。
浅埋深厚硬基岩综放工作面覆岩运移破坏规律研究
常云博, 薛吉胜, 郑立永, 马金奎, 高新建, 朱有彬
煤炭工程. 2024, 56(6):  144-151.  doi:10. 11799/ ce202406022
摘要 ( 7 )   PDF(mobile) (3593KB) ( 0 )  
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为揭示浅埋厚煤层综放工作面顶板来压及覆岩运移特征,在五家沟矿15304工作面辅运巷内施工钻孔,现场重探顶板岩层分布及关键层位置,并对来压期间的顶板不同层位的裂隙发育特征及破断位置进行监测, 分析工作面支架工作阻力分布规律。结果表明:顶板关键层控制工作面覆岩运移及工作面矿压显现,关键层破断引起覆岩剧烈运动及采场剧烈来压,采空区覆岩垮落以规则的弧线状向上发育,其中由顶板中间底部向上部、两端逐渐递减, 覆岩破坏形态易形成“ 马鞍形”。由于亚关键层厚度及强度较大,导致15304工作面推进90m时亚关键层才发生破断引起初次来压,周期来压过程中导水裂隙带逐步向上发育到主关键层附近,厚硬关键层阻断了顶板裂隙继续向上发育。该工作面初次来压步距90m,周期来压来压步距22m;覆岩垮落带最大发育高度为44m左右,导水裂缝带最大发育高度为58m。
煤层顶板深孔预裂爆破新型封孔材料及填塞效果研究
唐世界, 狄满洲, 张红成
煤炭工程. 2024, 56(6):  152-157.  doi:10. 11799/ ce202406023
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针对爆破作业时传统黏土炮泥填塞深孔炮孔环节存在劳动强度大、填塞进度慢、炮泥运输费用高等问题, 研制一种输送方便、固结时间短、封孔效率高的新型填塞材料,同时以黏土炮泥的封孔性能为对比对象,研究新型填塞材料的基本性能和封孔效率。研究结果表明:新型填塞材料的凝结时间随着水灰比的增大而增大,且材料水化反应最大放热温度为65.6 ℃,该温度对于炮孔封堵来说是安全的;新型填塞材料的单轴抗压强度随水灰比的增大而减小、随龄期的增长而增大,且其强度远高于黏土炮泥材料;在静载压缩作用下, 新型填塞材料和黏土炮泥材料的填塞能力都随填塞长度的增加呈指数函数趋势增加, 但新型填塞材料的填塞效果远高于黏土炮泥;新型填塞材料的填塞能力随填塞长度增加的速率远大于随龄期增长的速率。研究成果可为深炮孔高效封孔工艺提供一定的理论参考。
基于低场核磁共振技术和多重分形理论的高阶煤样孔裂隙分维特征#br#
祝汉京, 张军建
煤炭工程. 2024, 56(6):  158-162.  doi:10. 11799/ ce202406024
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结合沁水盆地中高阶煤样品NMR饱和及离心T2谱分布曲线,将中高阶煤样划分为三种类型。分析了单重分形和多重分形模型对中高阶煤样孔径分布定量表征的适用性,并综合孔隙结构和储层物性参数揭示了孔隙分形特征。表明A类样品T2值在1~1000ms之间,饱和T2谱分布呈“单峰态”,以大孔隙发育为主,物性条件较好。B类样品T2值主要为0.1~300ms, T2谱呈对称状“三峰态”,束缚水饱和度相对较高, 平均孔隙度和渗透率均小于A类。C和D类样品T2值分别为0.01~200和0. 01~10 ms之间,饱和T2谱分布均呈“单峰态”, 孔渗结构最差。单重分维值与孔隙度、T2 cutoff等物性参数具有良好的线性关系, 主要适用于微孔相对发育的B、C和D型样品。同时,多重分形参数与单重分形参数间具有良好的负相关关系。受计算原理的差异性影响,小孔和大孔是
影响单重分形参数变化的关键孔径,而介孔孔隙分布是影响多重分形参数变化的关键孔径。
矿用音圈电机式电-机械转换器特性分析
赵瑞豪, 柴玮锋
煤炭工程. 2024, 56(6):  163-168.  doi:10. 11799/ ce202406025
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为解决现有本安电磁铁响应频率低,无法满足液压支架快速动作要求的问题,提出采用一种高频响本安型音圈电机作为矿用电磁阀电机械转换装置的解决方案。建立了音圈电机Ansoft Maxwell仿真模型,对音圈电机磁场分布情况、输出力特性以及动态响应展开研究。音圈电机气隙处磁场分布均匀,电磁力随磁势的增大而增大, 受线圈位移的影响较小;空载和带有负载时音圈电机电流均满足本安要求;空载时响应频率约为6.7Hz,相较于现有本安型电磁铁有显著提高;负载对音圈电机释放过程有显著促进作用,有负载时电机响应速度更快。研究结果表明,音圈电机式本安型电-机械转换器是可行的,可为进一步开发和完善高响应矿用本安电-机
械转换器提供技术参考。
矿井水井下短程直滤处理工艺中试研究
刘 宗, 周如林, 赵中梅
煤炭工程. 2024, 56(6):  169-173.  doi:10. 11799/ ce202406026
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针对当前矿井水井下处理存在处理流程长、占地面积大、运行效果差等问题, 提出了以有机金属卷式超滤膜为主要净化核心的井下直滤处理工艺及智能化装备, 并在宁东地区某煤矿井下综采工作面进行了中试研究。研究结果表明, 在低运行通量条件下, 直滤系统运行较为稳定, 并未有明显的膜污染情况发生, 膜通量衰减不足3%。在初始运行通量为47.4 L/ (m2·h), 回收率为84.6%条件下, 运行48d后, 运行通量衰减9.01%, 其膜通量的衰减主要由滤饼层沉积所引起的膜污染导致。同时在恒压运行方式下, 提高直滤系统的回收率, 进水量随产水量的增加而减小。在进水浊度为10~30NTU范围内, 直滤系统产水水质较为稳定, 产水浊度低于0.5NTU。整体运行效果表明该直滤技术具有处理流程短、产水水质稳定、抗污染性能强等优点, 在井下具有较为明显的应用优势。
复杂环境下煤矿井下胶带运输异物在线检测算法优化与分析#br#
高 敏, 李 玲, 张 辉, 曹意宏, 叶贵州
煤炭工程. 2024, 56(6):  174-180.  doi:10. 11799/ ce202406027
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为解决煤矿井下胶带异物检测受煤尘干扰、光线不均、胶带高速运动造成传统检测算法精度低等问题,文章基于YOLOv7对矿井胶带异物检测算法进行优化。首先,通过自适应对比度增强算法,强化胶带监控图像对比度,提高目标图像轮廓清晰度;其次,在主干提取网络中提出多尺度混合残差注意力机制,增强YOLOv7对异物特征提取能力与对背景干扰能力;最后,采用加权双向特征金字塔网络与4检测头输出模型预测结果,提升网络对不同尺寸异物检测效率。通过实验可得,改进后的YOLOv7模型对井下胶带异物识别精度和速度优于YOLOv5、YOLOv7,对井下胶带异物识别精度和识别速度分别为93.6%、26f/s。识别平均准确率相较于YOLOv5模型、YOLOv7模型分别提高了3.9%,3.1%;平均召回率分别提高了4.1%,3.4%;检测时间分别有0.009s,0.005s的提升。
区块链赋能下的煤机装备供应链协同管理
吴 悦, 刘佳音, 宫 成, 何龙龙
煤炭工程. 2024, 56(6):  181-188.  doi:10. 11799/ ce202406028
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 随着我国煤炭开采工业技术的发展,煤机装备制造产业的诸多问题也暴露出来。针对传统模式下的煤机装备制造供应链各参与方所存在的信息孤岛、信息不对称与业务流转效率低等问题,提出了一种基于区块链技术的主从多链结构的煤机装备供应链信息管理平台,将供应链中的供应商、制造与再制造商、煤炭开采企业以及监管机构与金融机构相连接起来。设计了适用于煤机装备供应链的平台技术架构, 搭建了模拟煤机装备供应链场景下的主从多链网络结构并测试了吞吐量与存储性能,探讨了区块链技术在煤机装备制造领域的实用优势,为煤机制造业与新一代信息技术的融合提供了新方向。
基于改进ORB的复杂场景煤矸石匹配算法
曹现刚, 王虎生, 王 鹏, 吴旭东, 向敬芳, 李 虎
煤炭工程. 2024, 56(6):  189-195.  doi:10. 11799/ ce202406029
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在煤矸石分拣过程中,传统方法通过视觉识别与胶带速度预测煤矸石实时位姿,然而,由于煤矸石随胶带高速长距离运输过程中常发生打滑和跑偏现象,预测位姿与分拣区域实际位姿不一致,导致机械臂空抓、误抓,影响分拣效率。针对这一问题,提出了一种改进的ORB匹配算法用于煤矸石在分拣区域的二次定位,首先引入局部自适应伽马校正的oFAST特征检测,提高低光照下的匹配准确率;此外,针对矸石在高速移动中由于动态干扰产生的较多误匹配点,结合BEBLID描述子和GMS算法进行快速特征匹配,并运用随机抽样一致性算法优化匹配点选择,增强算法鲁棒性;最终,通过得到的匹配点计算最小外接矩形完成位姿获取。实验结果显示, 所提算法相较于传统ORB算法在尺度、光照、视角变化下煤矸石匹配正确率分别提升了16.7%、36%和22%,平均误差为1.29mm,平均匹配耗时在40ms以内,适用于复杂场景下煤矸石的匹配定位。
煤气化细渣浮选行为及工艺研究
邓二庆, 杨珍妮, 赵世永, 肖雨辰, 王纪镇
煤炭工程. 2024, 56(6):  196-202.  doi:10. 11799/ ce202406030
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针对煤气化细渣浮选回收时浮选药剂消耗量大的问题,以陕西榆林某地煤气化细渣为研究对象,通过全粒级浮选、以及对全粒级浮选产品的粒度分析与各粒级浮选完善指标和可燃体回收率的计算,结合0.5~0.25mm与0.25~0.125mm的SEM、XRD和FTIR结果分析,判断+0.125mm煤气化细渣不能有效通过浮选分离有机质与无机质,因此提出“预先分级+浮选” 联合工艺流程, 对-0.125mm 进行浮选分步释放实验, 将-0.125mm粒级浮选后富集的精煤与预先分级的+0.125mm部分合并作为最终精煤, 获得了灰分为26.38%,产率为66.42%的精矿。“预先分级+浮选” 联合与全粒级浮选工艺流程相比,不但具有工艺流程简单,药剂消耗低,工艺流程调控灵活等优点,而且具有高产率、低灰分的优势,可以更高效地回收利用气化细渣。

煤炭企业数字化转型建设路径研究
刘 具, 秦 坤, 王海燕, 邓 昆, 梁跃强, 程 坤, 张 锟
煤炭工程. 2024, 56(6):  203-210.  doi:10. 11799/ ce202406031
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数字化转型是破解煤炭产业发展瓶颈、推动煤炭行业转型升级、实现高质量发展的重要手段。为探究煤炭企业数字化转型建设实施路径,通过总结煤炭产业数字化转型发展现状,提出全面提升数字能力、深入挖掘数据价值、大力推动经济转型三大重点任务;指出集团侧应从数字基础、安全生产调度、业务财务融合、流程化协同办公、运维保障五个维度开展转型建设;提出煤矿侧应做实数据传输能力提升建设、数字化网络建设、煤矿智能化建设、智能化感知平台建设、综合管控信息系统建设。研究认为,数字化转型应实现生产运营安全智能、经营管理高效敏捷、生产设备泛在互联、业务运行全面在线、数据要素价值凸显。
装备技术
新型薄煤层蓄电池支架搬运车的研制及应用
韩 飞, 王丽威
煤炭工程. 2024, 56(6):  211-217.  doi:10. 11799/ ce202406032
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针对防爆柴油机支架搬运车难以运输薄煤层液压支架的问题, 通过分析支架搬运车在薄煤层综采工作面多通道回撤工艺中的作用, 确定了新型薄煤层蓄电池支架搬运车的功能参数, 设计了与薄煤层支架相匹配的承载功能结构, 分析了车辆轴荷分布特点及驱动模式适应性, 设计了开关磁阻电机驱动系统及电回馈制动系统, 分析了大容量特殊型铅酸蓄电池的充放电特性, 指出了蓄电池的使用维护事项及提升续航里程的方法, 介绍了车辆相关智能化配置及采用的先进技术。工业性试验表明, 新型薄煤层蓄电池支架搬运车整车性能完全满足使用需求。
重型刮板输送机柱面摩擦限矩器过载保护特性研究
苏兴涛, 高军俊, 冯浩帅, 崔红伟, 李耀纲
煤炭工程. 2024, 56(6):  218-224.  doi:10. 11799/ ce202406033
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为减少刮板输送机发生卡链和断链等故障,研究了一种柱面摩擦限矩器,该限矩器具有结构紧凑,精准打滑、快速恢复及可靠性高等优点。因此,为探究柱面摩擦限矩器的过载保护性能,运用AMESim建立刮板输送机整机模型,利用Matlab/Simulink搭建限矩器打滑控制模型进行联合仿真,研究了冲击工况和卡链工况柱面摩擦限矩器的过载保护特性,分析了限矩器不同安装位置对刮板输送机的过载保护效果。结果表明,在冲击和卡链工况下由于限矩器发生摩擦打滑,有限矩器保护的刮板输送机整机受力较为平稳未发生突变性增长,限矩器隔离尖峰载荷作用显著。当限矩器布置于减速器中间时对刮板输送机及其驱动系统的保护效果最优,柱面摩擦限矩器的研究为提高刮板输送机的可靠性和使用寿命提供理论指导和技术支持。
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