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当期目录

2026年 第58卷 第8期 刊出日期:2026-08-15
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设计技术
关停煤矿建设工程级原位试验场适建性评价及规划布局#br#
秦其智, 赵玉栋, 刘宁宁
煤炭工程. 2026, 58(8):  1-7.  doi:10.11799/ce202608001
摘要 ( 41 )   PDF(mobile) (1301KB) ( 17 )  
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针对我国关停煤矿资源闲置与矿山安全实证研究设施匮乏的矛盾,提出利用关停煤矿建设工程级原位试验场的总体构想。以秦能三矿为工程背景,基于“原点-原位-原场”的工程试验理念,构建了包含安全可控性、模块契合性、建设条件完备性、工程性、系统扩展性5个一级指标及24个二级指标的巷道适建性评价体系,并采用层次分析法(AHP)-熵权法对井下空间进行了定量化优选与功能匹配。依据评价结果,规划设计了火灾与通风、瓦斯灾害、冲击地压、顶板灾害、水害、智能机器人及救援钻机等7大类原位试验平台及地面综合实验控制中心。设计巷道总工程量6958m,其中复用原有巷道6183m,巷道复用率达97%。结果表明,该设计方案能够有效克服传统实验室研究中的“尺度效应”与“边界局限”,有效实现低成本、规模化的真实灾害模拟环境构建,为关停煤矿的转型利用提供了新路径。

资源整合矿井原有设施复用与新增工程协同的开拓方案设计#br#
陈进朝
煤炭工程. 2026, 58(8):  8-14.  doi:10.11799/ce202608002
摘要 ( 21 )   PDF(mobile) (2413KB) ( 3 )  
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为满足沙吉海煤业整合矿井开拓系统简洁、新增工程量少、投资节省及建设工期短等设计要求,基于对整合区资源赋存条件与生产系统现状的全面分析,在利用原有工业场地及地面设施的前提下,对两种开拓方案进行了技术经济比选,最终确定了最优方案,即:新建缓坡副斜井,利用原有主斜井、行人斜井和回风立井,并将原副斜井改造为回风暗斜井。该方案可实现整合区资源的合理化和最大化开发,推动矿井科学、均衡发展,统筹兼顾矿井中后期的生产需求,为煤矿安全、高效生产奠定坚实基础。

石头梅二号矿井副立井提升容器布置方案设计及关键技术研究#br#
郭立斌
煤炭工程. 2026, 58(8):  15-21.  doi:10.11799/ce202608003
摘要 ( 25 )   PDF(mobile) (1319KB) ( 5 )  
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为解决特大型矿井副立井大件设备高效下放、双系统协同运行等工程难题,提升矿井生产效能,以设计生产能力8.00Mt/a的石头梅二号矿井为研究对象,开展副立井提升容器布置方案设计与关键技术创新研究。结合矿井提升任务需求,提出井筒直径10.0m宽窄罐笼组合、10.6m宽窄罐笼配置宽罐笼+交通罐笼”三种布置方案,从技术性能、经济性、系统可靠性三个维度进行系统对比分析。结果表明,10.6m宽窄罐笼配置方案(方案二)提升能力充沛、设备装卸操作更安全简便,虽一次性建设投资略高,但系统冗余度与抗风险能力强,综合优势显著,为最优方案。为保障方案落地,研发特制双层宽罐笼定制化结构设计、大型液压支架整体下放优化等关键技术,通过尺寸精准优化、高强度轻量化结构设计、下放工艺与系统能力匹配优化等措施,实现了48t液压支架整体安全高效下放,解决了特大型矿井副立井提升的核心技术难题。

压带式带式输送机设计与同步控制技术研究
石 晟, 王亚洲, 张一鸣, 段运雄, 齐传刚
煤炭工程. 2026, 58(8):  22-29.  doi:10.11799/ce202608004
摘要 ( 25 )   PDF(mobile) (2379KB) ( 4 )  
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针对露天煤矿连续化开采需求,系统研究了压带式带式输送机的设计理论与同步控制技术。通过理论推导与试验验证,建立了输送能力与压紧力模型,发现双带同步运行可使压紧力降低约50%;提出了基于应力叠加的凹/凸弧段半径计算及多层带简化设计方法;开发了基于“PID+交叉耦合补偿器”的双带同步控制系统,结合速度-张力协同保护机制,实现了高精度动态匹配与防打滑保护。采用带宽1200mm、倾角60°样机进行验证,结果表明理论模型准确,同步控制效果良好。研究成果为压带式带式输送机国产化应用提供了关键技术支撑。
朱家店选煤厂炼焦中煤深度解离再选试验研究
邸兰君
煤炭工程. 2026, 58(8):  30-35.  doi:10.11799/ce202608005
摘要 ( 20 )   PDF(mobile) (1401KB) ( 2 )  
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为了实现高灰炼焦中煤高效解离再选,以山西朱家店选煤厂中煤为试验对象,系统开展冲击、挤压、剪切三种破碎解离对比试验、分级/全粒级磨矿对比试验及浮选试验,探究破碎形式、磨矿方式及浮选流程对中煤分选指标的影响。结果表明:挤压破碎可对中煤进行选择性解离,通过分级磨矿和“一粗一精”浮选工艺可得到产率21.95%、灰分12.70%的精煤产品(经参数优化后精煤灰分可达12.50%以下)。最终构建“挤压破碎+0.5mm分级+分级磨矿+一粗一精浮选”联合提质工艺,可为同类型高灰炼焦中煤的资源化回收提供技术参考。

施工技术
复杂围岩巷道快掘成套装备适配与掘支平行工艺优化
张亚龙, 王学兵
煤炭工程. 2026, 58(8):  36-42.  doi:10.11799/ce202608006
摘要 ( 18 )   PDF(mobile) (6512KB) ( 3 )  
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针对乌海能源黄白茨煤矿快速掘进系统应用中“咬架”事故频发、锚护空间不足、掘进效率远未达设计预期的工程难题,通过现场工序工时实测、装备故障机理分析,明确了制约巷道掘进速度提升的核心因素:分组分控自移式联排支架两侧移架行程易出现不同步,频繁引发“咬架”故障;桥式转载机占用巷道作业空间,限制了液压锚杆钻车的机械化支护作业,导致掘支仅能顺序施工,综掘机开机率仅维持在45%~50%。基于上述分析,提出联排支架同步移架防“咬架”声光联动控制技术,以及空间多维度掘支平行施工工艺优化方案。现场应用表明,“咬架”故障被消除,实现了前掘后支、掘支平行作业, 综掘机开机率提升至75%~80%,月进尺由220m提高至350m,掘进工效得到显著提升,可为相似地质条件巷道的快速掘进施工提供借鉴。

掘进工作面顶板下沉规律及合理空顶距研究
郭 刚, 李 杰, 雷 晨, 李 峰, 陈志良
煤炭工程. 2026, 58(8):  43-52.  doi:10.11799/ce202608007
摘要 ( 26 )   PDF(mobile) (3003KB) ( 10 )  
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针对巷道掘进过程中顶板下沉控制及合理空顶距确定等技术难题,以大海则煤矿20601运输巷为工程背景,通过构建掘进迎头顶板力学模型,推导了掘进扰动区、空顶区和支护未稳定区的顶板挠度计算公式,并分析了空顶区长度、直接顶载荷、支护强度和直接顶弹性模量对顶板下沉量的影响,并建立了数值模型,揭示了不同空顶区长度和支护强度下的围岩应力分布、塑性区规律和变形规律。根据理论分析和数值模拟结果,优化了原支护方案,将空顶区长度由2m增加至3m并提高支护强度。现场监测结果表明,滞后迎头100m处两帮移近量为82mm,顶板下沉量为47mm;柔性锚杆受力稳定在200kN以上,帮部锚杆稳定在120~150 kN。优化后支护密度降低35.7%,掘进速度由481.8m/月提高至640.5m/月,提高33%

深部高应力矿井坚硬顶板磨砂射流轴向切顶防冲技术
陈云民, 缪小冬, 苏士杰, 孙如达, 夏永学
煤炭工程. 2026, 58(8):  53-59.  doi:10.11799/ce202608008
摘要 ( 18 )   PDF(mobile) (7980KB) ( 3 )  
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针对鄂尔多斯深部矿区高应力条件下坚硬顶板工作面冲击地压频发的问题,以内蒙古葫芦素煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法,开展厚硬顶板诱冲机理及防控技术研究。通过数值模拟揭示大采深高应力环境下顶板冲击地压诱发机制;引入磨砂射流轴向切顶技术,开展割缝与压裂关键工艺参数工业试验,依托钻孔窥视与微震监测,对比磨砂射流切顶与传统爆破两种卸压方案,对施工及回采过程进行效果检验。结果表明:宽煤柱高静载应力、侧向悬顶积聚大量弹性能、工作面超前支承压力及采掘空间局部异常应力叠加,是诱发冲击地压的主要因素;现场试验确定割缝压力45~50MPa、割缝时长不低于10min,压裂压力35~40MPa、压裂时长30min,可实现有效定向切顶;相比常规爆破卸压,磨砂射流轴向切顶可降低回采阶段顶板活动性,实现弹性能平稳释放,缓解相邻掘进巷道顶板大变形,显著改善巷道维护效果。

新疆条湖矿区弱胶结围岩力学特性与支护研究
马利军, 苏广宁, 王宇鹏, 吴晓军, 沈恒祥, 向 鹏, 牛乐耕
煤炭工程. 2026, 58(8):  60-69.  doi:10.11799/ce202608009
摘要 ( 17 )   PDF(mobile) (3829KB) ( 4 )  
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为揭示新疆条湖矿区弱胶结砂岩的宏细观力学特性与类相变破坏机制,解决该类特殊地层巷道围岩控制难题,以条湖一号矿井侏罗系弱胶结砂岩为研究对象,系统开展了岩石微观结构测试与力学特性试验研究。采用核磁共振(NMR)技术测定了表土段与基岩段弱胶结砂岩的微观孔隙结构特征,基于MTS816岩石力学测试系统开展了不同围压下的三轴循环加卸荷试验,分析了不同胶结程度砂岩的变形规律、强度演化特征与类相变失稳机制;结合矿井断层切割、褶皱发育的复杂构造地质条件,提出了以“主动控制”为核心的支护理念,建立了分区分级差异化主动支护体系,并通过FLAC3D数值模拟验证了支护方案的有效性。结果表明: 基岩段弱胶结砂岩过渡孔与裂隙占比高于表土段,导水能力更强,表土段砂岩弱胶结组分含量更高,遇水崩解特性更显著;矿区典型弱胶结砂岩单轴抗压强度较我国中东部同类砂岩低,峰后表现出显著的脆性破坏特征,强度基本完全丧失,具有典型的类相变失稳特性;弱胶结砂岩损伤演化对围压的敏感性随胶结程度提升而增强,胶结程度越低,类相变破坏特征越显著;优化后的高预应力主动支护体系可有效抑制围岩塑性区发育,改善了围岩受力状态。研究成果可为新疆条湖矿区及我国西部同类弱胶结地层矿井巷道围岩支护设计提供理论依据与工程参考。

生产技术
厚煤层端头放顶煤工作面区段窄煤柱留设技术研究
宋志强, 郭高峰, 赵宝友
煤炭工程. 2026, 58(8):  70-79.  doi:10.11799/ce202608010
摘要 ( 17 )   PDF(mobile) (2095KB) ( 8 )  
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为有效回收厚煤层呆滞煤炭资源、减小煤柱留设损耗、解决窄煤柱巷道围岩控制难题,以三元煤业3号厚煤层端头放顶煤工作面为工程背景,采用理论分析、FLAC3D数值模拟与现场实践相结合的研究方法,探究不同煤柱宽度、切顶卸压工况下巷道围岩塑性区、应力场与变形场演化规律,提出了超前工作面静态膨胀预裂切顶卸压技术方案,并基于预应力加固拱原理设计非对称锚杆(索)联合支护方案。结果表明:随着区段煤柱宽度的增大,煤柱横断面由单峰值凸型受力状态逐步转变为双峰值受力状态;切顶卸压措施不仅可为区段煤柱留设创造有利的应力环境,还有利于端头放顶煤工作面回采巷道顶煤的回收,切顶措施下区段煤柱横断面的受力与变形更具对称特征。现场实践表明,该技术方案可保障6m宽区段窄煤柱的成功留设,相比原有12m煤柱多回收6m区段煤柱,煤层采出率显著提高,实现了窄煤柱护巷端头放顶煤工作面的安全协调开采。

双侧临空留巷巷道切顶减载技术研究
李晓凯, 柏建彪, 申青山, 史文宏, 申广军, 秦 超
煤炭工程. 2026, 58(8):  80-88.  doi:10.11799/ce202608011
摘要 ( 17 )   PDF(mobile) (2785KB) ( 6 )  
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为解决双侧临空留巷的围岩控制难题,保障小煤柱-沿空留巷二次复用效果,以阳辿煤业150207运输巷双侧临空沿空留巷为工程依托,采用理论分析、数值模拟与现场工业试验相结合的方法,系统研究了巷道顶板回采后的覆岩结构破断演化特征,建立了双侧临空留巷的力学分析模型,探究了不同切顶参数下的围岩应力分布规律。研究结果表明:顶板侧向破断位置及悬臂长度是制约围岩稳定性的关键主控因素,侧向悬臂过长易诱发区域性应力集中现象;通过分析不同切顶角度与切顶高度对围岩应力场的影响规律,确定双侧切顶角度20°、切顶高度22m为最优参数组合;基于上述研究提出水力压裂双侧切顶减载技术,并在现场工程中推广应用。现场监测结果显示,该技术可有效抑制留巷围岩收敛变形,巷道稳定性满足150209工作面回风复用要求。研究成果可为类似地质与开采条件下的沿空留巷工程设计与施工提供理论参考和技术支撑。

坚硬顶板工作面导水裂隙带多方法测算及发育规律研究
李晋波, 张国宾, 邹 阳, 张远辉
煤炭工程. 2026, 58(8):  89-98.  doi:10.11799/ce202608012
摘要 ( 14 )   PDF(mobile) (3076KB) ( 5 )  
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为探究晋城沁水矿区坚硬顶板条件下导水裂隙带发育规律,以亿欣煤业15号煤层1312工作面为研究对象,综合运用经验公式计算、关键层理论判别、FLAC3D数值模拟、钻孔窥视成像及钻孔分段注水测漏等多种手段,对工作面覆岩导水裂隙带高度进行系统研究,并对比各方法的适用性。研究结果表明:钻孔窥视与分段注水实测的导水裂隙带高度分别为53.09m52.86m,两者高度基本一致,可相互验证,实测结果可靠;FLAC3D数值模拟结果为55m,与实测值较为接近,可信度较高;经验公式计算值为47.10m,较实测值偏低约5.99m,偏差明显,直接用于生产存在安全隐患;关键层理论仅能限定裂隙发育上限,无法实现定量计算。随着工作面回采推进,导水裂隙带高度逐渐增大,当回采长度接近工作面宽度时,裂隙带高度趋于稳定,且在垂向上呈“马鞍形”展布特征。综合确定1312工作面导水裂隙带最终高度为53.09m,裂采比为19.67。研究成果可为沁水矿区及类似坚硬顶板条件下导水裂隙带高度的预测与安全生产提供参考依据。

采煤机尘源跟踪及智能喷雾降尘技术研究
梁 旭, 白彦飞, 郭敬中
煤炭工程. 2026, 58(8):  99-106.  doi:10.11799/ce202608013
摘要 ( 11 )   PDF(mobile) (3141KB) ( 3 )  
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针对智能化综采工作面采煤机割煤产尘量大、粉尘源动态多变、传统喷雾降尘系统覆盖不精准导致降尘效率低下的问题,本研究提出一种采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统位姿识别误差补偿与雾场覆盖优化方法。使用基于紧耦合视觉惯性里程计(VIO)和扩展卡尔曼滤波(EKF)的位姿误差补偿算法(VIO-EKF),建立尘雾两相流耦合模型,优化喷雾执行机构目标位姿参数。结果表明:该算法在模拟振动工况下位姿估计的位置均方根误差下降了65%以上,姿态均方根误差下降了50%以上;总粉尘降尘效率可以达到92.3%,研究成果为煤矿智能化工作面动态粉尘源的精确、高效治理提供了完备的技术方案。

动压沿空巷道抽采钻孔失效机制及精准堵漏提浓技术
宋以斌, 过浩杰, 陈子纬, 赵建华, 贾晓龙, 郝富昌, 高保彬
煤炭工程. 2026, 58(8):  107-115.  doi:10.11799/ce202608014
摘要 ( 14 )   PDF(mobile) (6526KB) ( 3 )  
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针对动压沿空巷道抽采钻孔低浓失效技术难题,采用应力监测法分析了采空区侧向支承压力演化规律,查明了动压沿空巷道抽采钻孔失效机制,依据瓦斯浓度差确定了低浓失效钻孔的具体漏气位置,研发了单通道二次注浆精准堵漏提浓技术及装备,对动压沿空巷道20个低浓失效钻孔进行了精准堵漏,大幅度提高了瓦斯抽采浓度。研究结果表明:邻近工作面回采过程中,动压沿空巷道封孔段所受应力先升高再逐渐降低,导致抽采管与凝固水泥之间、凝固水泥与煤体之间以及煤体内部容易产生裂隙,形成漏气通道,平均瓦斯抽采浓度仅为12.2%通过自研漏气位置检测装置,确定具体漏气位置距孔口17~21m单通道二次注浆提浓装备主要包括注浆管、卸压出浆阀、封孔胶囊等,具有注浆堵漏效果好、注浆堵漏长度可自由调节、重复使用、工艺简单、钻孔修复成本低等优点;对动压沿空巷道20个低浓钻孔进行了精准堵漏提浓,钻孔平均瓦斯抽采浓度由12.2%增加到53.4%。该技术可以对低浓失效钻孔进行精准堵漏,恢复低浓钻孔抽采寿命,缩短瓦斯抽采达标时间,为煤矿安全高效开采提供技术支持。

研究探讨
自适应多特征ECO-FCC的动态煤矸石精准跟踪方法研究
张 烨, 周文剑, 马宏伟, 王 鹏, 古文哲, 李 明, 马柯翔
煤炭工程. 2026, 58(8):  116-124.  doi:10.11799/ce202608015
摘要 ( 19 )   PDF(mobile) (3207KB) ( 4 )  
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针对煤矸石分拣机器人在作业过程中,由于胶带打滑、跑偏及带速波动引起的目标位姿变化,传统依赖带速估算的跟踪方法难以实时感知煤矸石的精准位姿,易导致空抓、漏抓及抓取失败等问题,提出了一种自适应多特征ECO-FCC的动态煤矸石精准跟踪方法。采用多特征自适应融合策略对煤矸石跟踪图像的CNN特征、fHOG特征和CN特征进行自适应融合,提高目标煤矸石定位准确性;采用自适应尺度估计策略动态调整跟踪框,获得目标尺度的最优估计;提出遮挡判断和模型更新策略,增强算法在复杂工况下的鲁棒性。基于团队自主研发的双机械臂桁架式煤矸石分拣机器人实验平台,在不同带速、不同尺度和相机-机械臂安装方式下,对本研究方法与KCF、CN、fDSST、SiamFC、C-COT、ECO、ECO-HC等算法进行了煤矸石跟踪性能对比实验。结果表明:本研究方法的精确度为97.4%,成功率为90.9%和帧率为52.4帧/s,具有精确度高、成功率高、实时性好以及鲁棒性强等特点,能够满足煤矸石精准跟踪的要求。

大倾角煤层煤岩采动应力及覆岩力学行为研究
李先峰, 杜兆文, 靳贤鹏, 吕健华, 孙立虎, 张林冲, 刘 坤
煤炭工程. 2026, 58(8):  125-133.  doi:10.11799/ce202608016
摘要 ( 22 )   PDF(mobile) (9271KB) ( 3 )  
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为分析大倾角特厚煤层煤岩采动响应,采用理论分析、数值模拟和相似模拟等方法研究了大倾角特厚煤层煤岩采动应力演化特征,获得了煤岩应力偏转损伤规律,阐明了大倾角特厚煤层覆岩分区行为。结果表明:大倾角特厚煤层上部煤岩应力差表征为拱形区,顶煤最大主应力峰值相对超前。大倾角煤岩最大主应力σ沿轴分力在工作面附近相对较小,该应力与轴角度沿走向表征为逐渐减小变化特征。最小主应力σ沿轴发生较大幅度偏转,该应力在x轴分力沿走向表征为先增后减变化趋势。随着主应力σ与裂隙长轴夹角增大,煤岩内应力呈先增后减变化趋势。大倾角特厚煤层上部顶板采动响应最为剧烈,采动应力呈激增趋势。中部顶板采动响应较稳定,下部岩层采动应力最弱。

巨厚砂岩顶板运动诱发冲击地压机制研究
张惟昭, 崔 恒, 董近兴, 张 坤, 方 海, 王青振, 汪林志
煤炭工程. 2026, 58(8):  134-141.  doi:10.11799/ce202608017
摘要 ( 13 )   PDF(mobile) (5358KB) ( 4 )  
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巨厚砂岩顶板在千米深矿井普遍存在,研究多工作面大尺度采空区对上覆巨厚砂岩顶板的破断、回转运动以及能量释放是开展冲击地压防治的基础。以正通煤业二盘区为工程背景,结合理论分析和相似模拟对巨厚砂岩顶板冲击地压发生机制进行探讨。研究表明:巨厚砂岩顶板的初次破断能量大于周期破断,其中破断能量与岩层厚度和抗拉强度呈正相关,与工作面宽度和上覆荷载呈负相关,初次破断能量与周期破断能量的差值与工作面宽度呈正比;在工作面开采过程中,煤层的应力随着亚关键层1、亚关键层2、主关键层的破断呈阶梯型增加;主关键层随着开采过程会经历悬顶距增加、弯曲下沉和破裂发育三个阶段。该研究成果对相似工程条件下的冲击地压机理研究提供理论基础。

不同孔径控制孔对爆破增透效果的影响研究
余云飞, 高 魁, 王有为, 张先跃, 王 秘
煤炭工程. 2026, 58(8):  142-150.  doi:10.11799/ce202608018
摘要 ( 18 )   PDF(mobile) (6042KB) ( 3 )  
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针对复杂应力环境下深孔爆破的爆炸能量大部分收缩于粉碎区,无法有效用于煤层裂纹扩展的问题,开展了控制孔孔径对爆破增透效果影响试验研究。基于爆破荷载下控制孔的作用机理,利用自主搭建的相似模拟试验平台进行了无控制孔、普通控制孔与扩孔三组对比试验, 得出了爆破过程中裂纹扩展特征、应力波传播及煤体损伤演化规律。结果表明:控制孔的存在可引导爆生裂纹沿爆破孔与控制孔连线方向扩展,形成贯通主裂隙;2#测点处,扩孔试块、控制孔试块相对于无控制孔试块的拉应变峰值分别增加了36.4%16%,表明控制孔孔径增大可显著增强控制孔周围的应力集中效应,提高拉伸应力幅值,促进两孔之间交叉裂隙网络的形成;超声波反演结果显示,爆破后各模型在S2检测面的波速减少程度分别为30.46%36.92%42.78%,扩孔试块在两孔之间的损伤更为显著,表明大孔径控制孔能更有效地提升爆炸能量利用率与增透范围。研究结果可为高瓦斯煤层控制爆破的参数优化提供试验依据。

循环荷载下锚索疲劳性能演化规律
刘 星
煤炭工程. 2026, 58(8):  151-157.  doi:10.11799/ce202608019
摘要 ( 14 )   PDF(mobile) (5104KB) ( 1 )  
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锚索支护已成为岩土工程和煤矿井下主要的支护手段,现锚索锚固主要为端头锚固,其自由段部分容易受到矿压扰动、岩石能量聚集等载荷产生疲劳损伤,进而影响锚索自身强度。针对锚索受初次来压、周期来压、矿震、冲击等循环动载下的强度性能演化问题,采用理论分析、数值模拟及实验室实验相结合的方法,研究不同循环荷载作用下锚索的力学性能及疲劳损伤特征。研究结果表明:锚索拉伸极限位移约为13mm,超过该值将引发结构不可逆损伤;当循环荷载达到其极限承载力的85%、拉伸率达到9%时,锚索进入疲劳损伤临界状态;在450kN循环荷载作用下,锚索拉伸破断峰值较400kN工况提升约11%,表现出一定的荷载强化效应。锚索循环加载损伤研究成果对井巷支护具有一定的理论和工程应用价值。

工作面煤岩赋存特征对采煤机工作特性影响分析
王长江, 李恺峰, 马 刚, 郭 鑫, 李鉴哲
煤炭工程. 2026, 58(8):  158-167.  doi:10.11799/ce202608020
摘要 ( 16 )   PDF(mobile) (3414KB) ( 3 )  
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煤炭开采作业中,煤层内常赋存包裹体等硬质夹杂物,此类夹杂物的硬度普遍显著高于煤体基质。当采煤机滚筒截割含包裹体煤层时,易引发截割系统瞬时冲击载荷剧增、截齿异常磨损等问题,严重影响采煤机作业效率,亟需系统开展包裹体尺寸、空间分布位置及采煤机滚筒结构参数等关键因素对滚筒截割动力学特性、截割阻力特性及截齿受力特性的影响规律研究。本研究采用理论分析与数值模拟相结合的研究方法,系统探究了包裹体尺寸参数、空间位置参数及相邻截齿夹角对截割包裹体过程中参与截割截齿数量的影响规律;并以参与包裹体截割的截齿数量为关键中间变量,深入剖析了包裹体尺寸特征与采煤机滚筒截割特性之间的内在关联机制。研究发现,包裹体沿滚筒行进方向的尺寸对同时截割齿数影响显著,尤其在煤层中部时,较小包裹体即可引起较多截齿同时工作,导致载荷上升。增大相邻截齿夹角(如从15°增至25°)会使包裹体在垂直方向的最小尺寸要求提高约15%,从而减少同时接触的截齿数,有助于降低整体载荷。

激光技术在煤矿综采设备定位、导航与状态检测中的应用
刘 峰, 方晓鹤, 张 森
煤炭工程. 2026, 58(8):  168-174.  doi:10.11799/ce202608021
摘要 ( 12 )   PDF(mobile) (1177KB) ( 2 )  
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为适配煤炭工业高效、安全、绿色的发展需求,综述了激光技术在煤矿综采设备中的应用现状、核心瓶颈及未来发展趋势。激光技术在综采设备的定位、导航与状态检测等领域有着良好的提升效果:在定位导航方面,激光雷达与惯导融合技术解决了井下环境的定位难题,提高了采煤机的定位精度和液压支架支护精度,改善了工作面日推进速度和设备协同作业精度;在状态检测方面,激光超声、轮廓扫描等技术实现了综采设备核心部件的非接触式监测,故障预警时间的提前量更大,刮板输送机非计划停机显著减少,采煤机截齿磨损导致的效率损失明显降低,但激光技术规模化应用仍面临三大瓶颈:井下高湿、高粉尘及强振动环境导致激光设备能量衰减、定位误差扩大;激光系统初始成本较高,中小煤矿投资回收期长;单工作面激光数据的实时处理及多系统数据协同存在技术短板。未来,通过防潮、防尘和减震一体化硬件革新、多技术融合、国产核心元器件替代及行业检测标准构建,激光技术将成为推动煤矿综采智能化升级的核心驱动力。

基于地质保障系统的煤矿隐蔽致灾因素透明化管理
杨 辉
煤炭工程. 2026, 58(8):  175-184.  doi:10.11799/ce202608022
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隐蔽致灾因素是制约煤矿安全高效开采的核心瓶颈,其动态识别、透明表达与过程管理是当前普查工作的关键任务。本文以宁夏回族自治区固原市王洼二矿为研究区,构建了基于智能地质保障技术的隐蔽致灾因素透明化管理体系。通过融合地质勘探资料、采掘工程数据及多源灾害监测信息,建立了水害、瓦斯和矿压等多属性地质模型,并实现了隐蔽致灾结构的空间解译与动态更新。在此基础上,集成风险动态评价、灾害预测预报和空间分析等关键技术,研发了涵盖水害防治、冲击地压防治和瓦斯防治等方向的透明地质保障系统,并构建了地质异常智能识别和灾害风险动态评估等功能模块。结果表明,该系统利用透明地质模型承载隐蔽致灾因素信息,可显著增强致灾因素的可视化、可追踪与可预警能力,能够为研究区煤矿隐蔽致灾因素普查与安全决策提供有效支撑。

煤矿瞬时与延期突出判别准则及事故特征分析
徐乐华, 刘尚欣
煤炭工程. 2026, 58(8):  185-192.  doi:10.11799/ce202608023
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为提升煤与瓦斯突出事故精准防控能力,收集整理了2015—2024年我国突出事故中瞬时突出与延期突出的事故数据,采用统计分析方法,对52起事故的突出类型、前兆信息、延期时间分布、前置作业类型及死亡人数等维度开展系统分析。研究结果表明,2015—2024统计时段内52起突出事故累计死亡277人;其中延期突出事故36起、占比69.2%,累计死亡198人;瞬时突出事故16起、占比30.8%,累计死亡79人;47.2%的延期突出事故存在钻进异常、瓦斯涌出异常等可观测前兆,且77.4%的延期突出发生于主破煤岩工序完成后24 h 内,呈现明显的高危窗口期。作业类型对两类突出的诱发规律和伤亡后果影响差异显著,瞬时突出以综掘机掘进诱发为主,占比达50%;延期突出主要发生在清矸、钻孔施工环节,占比分别为33.3%、27.8%;支护作业诱发突出的单起伤亡风险最高,平均单起事故死亡人数达9.5人。以上结果表明延期突出已成为现阶段煤矿突出灾害的主要类型,其危害性更大,但前兆可监测性优于瞬时突出;不同作业类型对突出诱发模式与事故后果具有显著差异化影响,应针对不同作业类型制定差异化管控措施,实现突出风险的精细化防控。

知识图谱驱动的智能露天矿技术体系构建
田 丰, 陈 珍, 李金泽, 施 颖
煤炭工程. 2026, 58(8):  193-202.  doi:10.11799/ce202608024
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为系统整合智能露天矿关键技术,提升矿山绿色高效生产水平,提出一种融合CiteSpace文献计量、深度学习实体抽取与专家调查法的智能露天矿技术体系构建方法。基于1182篇文献及多源数据,采用DA-BERT-BiLSTM-CRF模型抽取技术实体,通过实体对齐与知识融合构建领域知识图谱,并结合专家问卷确立技术体系。结果表明:DA-BERT-BiLSTM-CRF模型抽取技术实体的F值达0.912;所构建的知识图谱涵盖技术、环境、流程、设备4类实体;建立的智能露天矿技术体系覆盖穿孔爆破、采装、运输、排卸四大环节,明确了关键技术集成路径及其对生产效率、成本控制和环境治理的综合优化作用。该方法可有效整合智能露天矿关键技术,为矿山绿色高效生产提供有力支撑,其揭示的关键技术集成路径也可为矿山生产优化实践提供重要参考。

纳米二氧化硅与纳米氧化铝协同增强喷射混凝土性能的试验研究
马芹永, 蔡志伟
煤炭工程. 2026, 58(8):  203-210.  doi:10.11799/ce202608025
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为满足地下工程对高性能喷射混凝土的需求,研究了单掺与复掺纳米二氧化硅(NS)和纳米氧化铝(NA)对其工作性能、力学性能及微观结构的影响。设计不同配合比,测试坍落度及各龄期(3728 d)抗压强度,借助数字图像相关(DIC)技术、应力-应变曲线、破坏形态和扫描电镜(SEM)分析展开研究。结果表明,单掺3%NS3%NA可提升强度,28d抗压强度较基准组分别提高15.9%11.1%,但坍落度降低;复掺体系(NSNA总掺量3%)增强效果更好,NSNA比例为21时协同效应最佳,28d抗压强度提升35.1%DIC分析表明,复掺使试件在破坏时裂缝分布更均匀,主裂缝宽度减小,应力-应变曲线下降段更平缓,延性更好。微观分析表明,NSNA通过火山灰反应生成凝胶,发挥微集料填充效应,优化界面过渡区,使结构更致密。研究证实了NSNA复掺可改善喷射混凝土综合性能,为其工程应用提供了试验依据。

氧化炼焦煤泥高剪切调浆浮选动力学特性试验研究
潘 超, 万光显, 陈耀耀
煤炭工程. 2026, 58(8):  211-218.  doi:10.11799/ce202608026
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新巨龙肥煤属优质炼焦煤资源, 但受氧化作用影响,其表面含氧官能团显著增加,疏水性下降,导致浮选动力学性能恶化、精煤损失严重。本文采用XRDXRFXPS等手段分析了受氧化原煤的矿物组成与表面化学特性,揭示了C—O/C=O等极性基团占主导的氧化特征,并且高岭石、石英等亲水性矿物含量较高,通过单元浮选、分步释放和浮选速度试验明确了氧化煤的可浮性的恶化。采用高剪切调浆处理后的红外光谱显示含氧官能团吸收峰显著减弱,高剪切调浆可有效清洗煤粒表面氧化层与细泥罩盖,改善药剂分散与吸附;浮选动力学分析表明,高剪切调浆处理后极限回收率ε由55.12%提升至62.61%,浮选速率常数k由1.52提升至1.57,氧化煤浮选动力学性能得到显著改善。

业财融合驱动下的工程项目进度精益管理探索
于 超, 辛战文
煤炭工程. 2026, 58(8):  219-224.  doi:10.11799/ce202608027
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在新一代信息技术与企业管理深度融合的背景下,业财融合已成为驱动工程项目管理向数字化、精益化转型的核心动力。针对传统模式下工程项目进度管理与财务管控脱节、数据孤岛和决策滞后等问题,本文以沈阳设计院数字化管理平台建设为例,系统阐述了业财融合理念下工程项目进度精益管理的实践路径。通过构建以具体项目为核心,融合计划进度、形象进度、业主结算进度、收费进度、收入进度、管理费支出进度、付款进度等多维度指标的实时联动管控体系,并依托数据自动同步、前锋线可视化对比及智能化预警规则,实现了项目全生命周期内业务流与价值流的协同可视与动态调控。实践表明,该模式显著提升了项目进度管控的精准性、风险预判的及时性以及管理决策的科学性,为工程企业推进数字化转型与精细化管理提供了可借鉴的范例。

装备技术
矿用对旋式风机轮毂轻量化设计
曹现刚, 王荣泉, 王 敏, 王 鹏, 朱盼盼
煤炭工程. 2026, 58(8):  225-231.  doi:10.11799/ce202608028
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随着矿山开采深度与规模的不断拓展,矿用对旋式风机的高效节能运行愈发关键。叶片角度可调对旋式风机可以充分满足综采面对不同风量风压的需求,但存在井下运输空间受限、安装维护困难且运行能耗高等问题。为满足所设计的矿用对旋式风机轻量化需求,建立对旋式风机三维实体模型,利用Ansys Workbench对其关键部件轮毂进行了有限元分析。根据仿真结果,采用正交试验方法选取轮毂宽度、毂板面厚度、轮毂两侧凹面深度、侧板厚度等四个参数作为试验因素,并利用极差分析法探究了以上因素对风机轮毂质量的影响,最后对轮毂进行了结构优化。结果表明:侧板厚度和毂板面厚度对轮毂整体质量影响较大,优化后轮毂质量降低了3.90%、最大等效应力减小了4.27%,轮毂在满足强度要求的条件下实现了轻量化优化。

基于D-Hybrid A∗和S-TEB算法的矿用梭车轨迹规划研究
李永安, 李佳浩, 王宏伟, 陈 龙, 罗 实
煤炭工程. 2026, 58(8):  232-240.  doi:10.11799/ce202608029
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矿用无轨胶轮梭车长期运行于井下工作面附近巷道内未修整的非结构化地面,狭小的巷道通过空间,梭车重载、大几何尺寸的特点, 以及在巷道群内频繁地直角转弯、避障等工况使无人驾驶梭车轨迹规划面临严峻的挑战。针对这一问题,开展基于D-Hybrid A∗和S-TEB算法的矿用梭车轨迹规划研究。首先,推导了其运动学方程,建立了运动学模型;其次,针对传统HybridA∗算法搜索节点多与存在曲率大的路径等问题,采用动态扩展步长、动态使用RS曲线的策略,提出障碍物密度的计算方法并将其引入惩罚函数中,用B样条的方法对路径平滑,将改进前后算法在双巷掘进场景下进行仿真实验,结果发现,改进后的D-Hybrid A∗算法规划时间减少了51.02%,节点扩展数量减少了41.3%,转向次数减少了36.36%,效率大幅提升, 生成的路径更加平滑;最后,针对传统TEB算法易陷局部最优并产生轨迹震荡的问题,对障碍物进行重构,对比改进前后算法的局部轨迹规划仿真结果可知:S-TEB算法可实现安全避障与停障功能,在多种场景下可规划出安全的行驶轨迹,改进后的S-TEB算法平均效率提升22.89%,平均安全性能提高为原来的2.3倍,能够满足矿用梭车的无人驾驶要求。

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