千米深井切顶卸压自成巷支护技术及应用

为了解决深部复杂条件下的切顶卸压自成巷难题,以红阳三矿703工作面运输巷道为研究对象,从恒阻大变形锚索超前支护、切顶巷内支护、切顶巷旁支护三个方面研究了切顶卸压沿空成巷支护技术,并对现场试验巷道顶板受力以及巷道围岩变形量进行了监测。结果表明:在超前工作面实施爆破切顶能够极大降低巷道所受应力,成巷区巷道顶板整体下沉量较小,巷中顶板最大下沉量约385 mm,平均下沉量约280 mm,巷中底鼓最大值545 mm,碎石巷帮无明显侧鼓现象,实体煤帮无明显片帮现象,满足安全和使用要求,巷道围岩变形在可控范围内,留巷效果良好。

冲击地压多参量智能化监测分析及预警研究

针对张双楼煤矿冲击地压成因复杂、预警监测单一造成的预警准确率低的问题,基于冲击地压智能化预警平台,对张双楼煤矿冲击地压现状及监测预警效能进行分析。在智慧矿山理念背景下,以“应力场-能量震动场-变形场”为监测预警框架,从引发冲击地压的内因和外因两个维度出发,提出了以应力、震动波、钻屑量和地音值为参量的多参量监测预警方法,结合参量分析技术对冲击地压发生前各监测数据变化特征进行系统全面评价,为张双楼煤矿冲击地压预警与科学及时解危提供依据。现场应用结果表明,多参量监测预警方法的综合预警能力及准确度显著优于单一指标预警系统,为矿井安全开采和智能化矿井建设提供了参考借鉴价值。

高温采煤工作面全风流路径风温及冷负荷预测方法研究

为改善井下工作环境,打破高温矿井逢夏停工停产的困境,以平煤股份十矿为工程背景,提出了基于全风流路径风温预测的采煤工作面冷负荷计算方法。建立了采煤工作面温度场数值模型,分析了入口风温与控温靶区温度值的依变关系;设置控温靶区目标温度值,并通过焓差法对制冷前后的采煤工作面冷负荷进行计算。研究结果表明,以采煤工作面上端头超前工作面50 m为控温靶区,入口温度与控温靶区温度的依变关系为:y=89.57-72.88×0.99^(x);降温前,入口风温为30℃,控温靶区温度为35.7℃。降温后,入口风温为13.6℃,控温靶区温度为26℃;降温前工作面入口风流焓值为85.53 kJ/kg,控温靶区风流焓值为128.88 kJ/kg;降温后工作面入口风流焓值为28.36 kJ/kg,控温靶区风流焓值为66.77 kJ/kg。工作面的冷负荷为2286.8 kW。制冷机组制冷量为2300 kW,机组运行后工作面温度平均降低7~10℃,湿度降低20%以上,降温除湿效果明显。

工作面内地质异常无线电磁波透视规律研究

为了掌握煤(岩)层及地质异常体对电磁波透视的影响规律,采用三维数值模拟方法,研究全空间条件下环形天线发射电磁波在煤(岩)层中传播时,遇到不同地质异常体(断层、陷落柱)时的传播特征。结果表明:异常体充填空气较多时,电磁波损耗小,磁场强度等值线外凸;若异常体充填水较多时,电磁波能量损耗较大,曲线内凹;充填其他介质时,电磁波损耗介于两者之间,可通过实测场强曲线、等值线变化,判断异常区电性特征。异常体形态和规模不同,磁场强度分布也不相同;异常区为圆形或似圆形时,磁场强度在异常体内产生畸变,远离异常体后逐渐恢复正常分布,识别较为困难;故异常体直径越小,离接收点越远,识别越困难;当异常区为条状断层分布时,断层走向与巷道交角越小,受影响的测点较多,识别较容易;若断层走向与巷道交角变大,受影响的测点变少,则识别较困难,据此可大致判断断层走向。正常情况下,场强曲线呈左右对称的抛物线形态,中间大、两侧递减;异常体所处位置、形态及充填物质不同,曲线形态亦不相同;当异常体规模较大时,曲线呈对称或不对称的“M”形。因此,在数据处理初期,由于场强曲线获取较快,可以通过识别曲线形态初步定性判别异常体的某些特性,但无法准确定位射线上不同区段的异常特征,可进一步结合层析成像分析,得到正确合理的认识。

《煤炭工程》杂志投稿须知

1.稿件选题要求具有创新性与先进性,栏目涵盖:设计技术、施工技术、生产技术、研究探讨、装备技术。2.稿件内容观点明确、论据充分、逻辑性强,结构严谨,文字简练,计算公式准确无误,术语准确,标点规范。3.文章应简明扼要、重点突出。4.论文题目应准确表达文章主体内容、简短明确,一般不超过20个字,尽量不用副标题、缩略语和标点符号。5.文章摘要以提供内容梗概为目的,基本要素包括研究的目的、方法、结果和结论,字数为150~300字。6.关键词是论文的检索标志,是表达文献主题概念的自然语言词汇,一般是词和词组,本刊要求选4~8个。

《煤炭工程》杂志投稿须知

1.稿件选题要求具有创新性与先进性,栏目涵盖:设计技术、施工技术、生产技术、研究探讨、装备技术。2.稿件内容观点明确、论据充分、逻辑性强,结构严谨,文字简练,计算公式准确无误,术语准确,标点规范。3.文章应简明扼要、重点突出。4.论文题目应准确表达文章主体内容、简短明确,一般不超过20个字,尽量不用副标题、缩略语和标点符号。5.文章摘要以提供内容梗概为目的,基本要素包括研究的目的、方法、结果和结论,字数为150~300字。6.关键词是论文的检索标志,是表达文献主题概念的自然语言词汇,一般是词和词组,本刊要求选4~8个。

新年献词

日月开新元,万象启新篇。走过丰硕忙碌的2023,迎来激动喜悦的2024。在2024年新年到来之际,《煤炭工程》杂志社向所有支持期刊发展的理事、编委、专家、作者、读者致以诚挚的感谢和节日的祝福!正是因为你们的真诚相伴,《煤炭工程》才在学术期刊界取得一系列令人瞩目的成绩,成为行业内公认的权威期刊。

松软薄煤层条带消突下斜定向钻孔成孔护孔技术研究与应用

针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技术,在河南省平煤股份一矿开展现场试验,完成8个孔深超300 m下斜定向长钻孔,煤层钻遇率90%以上,全孔段下三层护排水管,平均下入深度302 m,支管平均抽采纯量1.66 m^(3)/min,平均瓦斯浓度17.5%。试验结果表明:该技术可有效解决松软薄煤层下斜钻孔长距离定向成孔、全孔段筛管护孔和排水的技术难题,提高了钻孔成孔深度和煤层钻遇率,实现了下斜孔全孔段护孔和排水,保障了瓦斯抽采效果,为松软薄煤层煤巷条带长距离消突提供技术保障,在类似地层条件具有广泛的应用推广价值。

基于外控恒压调速阀的垛式液压支架支柱承载特性分析

针对垛式液压支架降柱过程中立柱失速的问题,基于外控恒压调速阀改进平衡回路,研究立柱在负载作用下的承载特性。利用AMESim搭建液压支架平衡回路的仿真模型模拟立柱工作过程,分析外控恒压调速阀的结构参数对立柱承载特性及外控恒压调速阀阀口流量特性的影响。结果表明:立柱受到冲击时,安全阀开启卸荷;立柱下行时平衡回路作用防止立柱失速。减小外控恒压调速阀的阻尼孔直径与调控活塞面积可提高系统响应速度,平衡回路稳定性能提升,立柱承载特性得到改善。

基于氮气吸附-扫描电镜的构造煤孔隙特征研究

煤的孔隙结构特征与瓦斯的吸附和运移密切相关,构造煤的孔隙结构特征由于受到构造应力的破坏而趋于复杂,因此开展构造煤孔隙发育的研究是提升瓦斯治理水平的重要方向。以西山煤田南部东于煤矿三组构造煤和一组原生煤为研究对象,采取低温液氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM),联合观测构造煤与原生煤的孔隙特征。研究表明:三组构造煤的氮气吸附量为原生煤的2.04倍、1.49倍和2.90倍,三组构造煤的孔容为原生煤的2.08倍、1.53倍和2.96倍;三组构造煤的孔容大部分由微孔和小孔提供均达到69.71%以上,孔比表面积大部分由微孔提供均达到了79.04%以上;原生煤的孔容大部分由微孔和小孔提供达到了89.38%,孔比表面积微孔占比93.97%;三组构造煤的孔隙结构相比原生煤更加复杂,具有更大的分形维数(2.6985~2.7106);三组构造煤(10000倍)表面分形维数分别为1.962、1.979、1.947均大于原生煤1.945,构造煤与原生煤相比有更为发育的孔隙特征;分形维数D1与总孔比表面积、微孔比表面积成正比;挥发分含量在一定范围内与总孔比表面积、微孔比表面积、小孔比表面积成正比。

无人机倾斜摄影测量在采空塌陷区生态综合治理中的应用

针对郭家湾煤矿51101工作面采空塌陷区生态综合治理问题,利用无人机搭载五镜头倾斜相机获取航摄影像,经过内业处理、三维建模获得实景三维模型。通过对像控点和三维模型精度分析,证明无人机倾斜摄影测量完全满足煤矿治理大比例尺地形图测图要求。依托实景三维模型和生成的高精度DLG数据成果,可帮助设计人员准确高效地提出相应采空塌陷区生态治理方式,大大提高了塌陷治理以及土地复垦工作的针对性和工作效率,为后期项目验收提供了准确可信的技术支撑和成果验证,最终有效解决了治理区地表变形和生态破坏问题。

基于力学模型构建的留巷切顶高度确定与围岩控制技术

以顺和煤矿2401运输巷道沿空留巷为工程背景,分析巷道围岩结构特征,基于巷道局部空间结构稳定性,分别构建了沿空留巷未切顶与切顶力学结构模型,并以巷道不同切顶高度进行物理相似模拟试验。结果表明:巷旁采空区切落的矸石增加对关键块的支撑力,同时弱化关键块对直接顶悬壁端部挤压,巷旁支护阻力减少35.78%;随着切顶高度增加,巷道顶板采空区侧端部悬臂由F型缓慢过渡到大I型,同时大保护结构具有向上平移趋势,相比于未切顶1巷,4 cm切顶2巷、8 cm切顶3巷与16 cm切顶4巷叠加应力峰值分别下降9.38%,28.13%,25.00%。结合巷道顶板岩性,最终确定切顶高度为8.2 m,留巷段采用三列单体液压支柱作巷旁支护,长短锚索超前补强,巷道围岩稳定,较好满足使用要求。

特厚煤层沿空掘巷围岩支卸协同控制技术

针对特厚煤层小煤柱沿空掘巷大范围塑性全煤巷道锚网索的支护难题,以塔山煤矿8204-2小煤柱工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析等方法,揭示了锚杆、锚索对沿空大范围塑性全煤巷道的支护机理。锚杆支护主要作用于浅部二次破碎区煤体,形成浅部连续承载结构;锚索主要作用于深部处于三向受力状态的稳定煤体,形成更大范围的连续稳定承载结构;进一步明确了锚杆、锚索有效长度的计算方法,形成了以高预紧力、高强“锚-网-索”支护为基础,以坚硬顶板井下磨料水射流切顶卸压、巷帮大直径钻孔卸压、底板卸压槽卸压为辅的“支卸协同”小煤柱沿空巷道围岩控制技术体系。工程应用结果表明,试验巷道围岩最大变形量小于700 mm,能够满足使用要求。

厚煤层柔模混凝土墙沿空巷道支护技术研究

柔模混凝土墙沿空留巷技术作为无煤柱开采的一种,现已被应用于我国神东矿区多个煤矿。为解决在留巷复用过程中沿空巷道围岩结构稳定性差、变形剧烈、支护难度大的难题,以大柳塔煤矿52605柔模混凝土墙沿空留巷工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,研究了柔模混凝土墙沿空巷道的围岩变形特征,建立柔模混凝土墙沿空巷道围岩结构力学模型,得到从巷道掘进阶段至巷道复用阶段沿空巷道全生命使用周期的应力演化规律,并根据巷道不同的使用阶段提出了对应的支护方案。研究结果表明:上覆岩层作用力直接作用在直接顶与混凝土墙岩层接触位置,有利于侧向支承压力传递,巷道围岩变形较大;二次采动超前支承压力导致留巷段前方顶板发生塑性破坏,塑性破坏与底板塑性区联通,将加剧煤壁侧的破坏;现场工程实践表明对沿空巷道进行合理分时分区支护,可改善应力环境,有效控制围岩变形。

情绪因素影响下的煤矿企业冲突管理演化博弈分析

为了系统地研究非理性情绪对于煤矿企业中矿工和管理者冲突的影响,构建了基于RDEU理论的矿工与管理者冲突博弈演化模型,并对收益赋值,进行模拟仿真分析,得到了情绪对于博弈主体行为策略的影响。研究结果表明,当博弈主体带有悲观情绪时易于采取对抗性的强硬策略,反之当其带有乐观情绪时,倾向于采取让步性的缓和策略。且矿工和管理者的情绪以及对另一方选择策略的概率判断对其自身的行为决策具有显著影响。为煤矿企业有关部门实现冲突的有效管控提出了合理建议。

矿用干式变压器故障诊断和寿命预测技术现状及展望

干式变压器故障诊断技术通过对监测数据进行分析,能够实现信号特征提取、故障诊断、状态评估和寿命预测,提高干式变压器在井下运行的安全性,降低由于故障带来的损失。文章介绍了信号特征提取方法(频率响应法、小波变换法、堆叠自编码器)、故障诊断方法(贝叶斯网络、支持向量机、BP神经网络)、状态评估和寿命预测方法(交叉熵组合预测法、灰色理论、层次分析法)的研究现状,将几种方法进行对比,并对干式变压器故障诊断技术进行展望。

极近距离煤层下伏回采巷道分区支护技术及应用

针对极近距离煤层下伏回采巷道距上覆采空区间距不等的特点,采用统一性的支护方案易造成支护稀疏或支护过度的问题。基于有效锚固层“叠加梁”理论,根据极近距离煤层层间距变化将实验地段风巷划分为“大于6.0m、4.0~6.0m和小于4.0m”三个区域,针对性提出极近距离煤层回采巷道顶板分区域支护方案,通过数值模拟计算论证了方案的可行性,并在任楼煤矿工作面回采巷道进行工业性试验。结果表明:不同区域采用针对性支护后围岩均较稳定,巷道围岩变形得到了合理的控制,巷道总体变形量较小,分区域式支护技术有效控制下伏巷道围岩变形,保证了矿井安全生产,降低了企业成本。

结构瞬变影响下采场煤岩静态力学响应的阶变规律

为了明确采场煤岩力学响应的演变规律,以宽沟煤矿W1143长壁综采工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验和数值计算相结合的方法,在明确来压前、后覆岩空间结构瞬变特征的基础之上,建立了一种实现坚硬岩层瞬时破断的数值模拟前处理方法,研究了结构瞬变影响下采场煤岩静态力学响应的阶变规律。结果表明:覆岩空间结构是由破裂面以外、采动影响范围以内不同岩性的岩层所组成的空间岩体结构,是其影响范围内的采场煤岩产生不同力学响应的内因。来压期间,由于坚硬岩层的破断具有瞬时性,导致覆岩空间结构发生瞬变,受此影响,采场煤岩的静态力学响应发生阶变,其本质上为一动力学过程。覆岩空间结构瞬变造成采场煤岩的应力场与位移场产生阶变,阶变集中于瞬变区域附近,距离瞬变区域越远,其阶变量越小。

地下工程竖井定向连接四边形法最优图形分析

为了提高地下工程竖井定向精度,阐释了连接四边形法竖井定向方法,用一个角和一条边为参数确定对称四边形,构建了连接四边形严密平差模型,采用间接平差进行网形精度评估。编写程序遍历条件角和条件边计算定向边精度,绘制等值线,定量分析连接四边形法最优图形。该研究对于地下工程竖井定向具有实际应用价值。

温度效应对浮选起泡剂汽化成泡特征影响

起泡剂汽化成泡法可以解决传统起泡剂添加方式存在的无选择性吸附等弊端,利用高速运动采集系统分析了仲辛醇、甲基异丁基甲醇(MIBC)和空气分别在不同汽化温度下成泡的热/动力学特征。研究表明,随汽化温度升高,气泡宽纵比逐渐增大,气泡的体积逐渐减小,不同药剂汽化成泡体积由大到小为空气>仲辛醇>MIBC,气泡表面张力和附加压力随汽化温度升高而降低是气泡宽纵比和体积变化的主因。气泡上浮末速随汽化温度升高而减小,且到达稳定末速的时间缩短。气泡动能随温度升高而降低,相同汽化温度下,仲辛醇汽化成泡的动能大于MIBC,气泡的表面能、动能与势能之和随汽化温度升高而减小。