特厚煤层沿顶巷道抗剪锚管索帮角控制技术研究

针对特厚煤层沿顶巷道帮角围岩破碎外挤、锚索自由段受不均匀组合荷载作用导致的端部上翘和帮部变形较大等问题,以同忻矿8204巷道为研究对象,通过现场调研、拉剪试验、FLAC3D数值模拟和现场工业性试验等方法,并利用研发的抗剪锚管索支护结构进行特厚煤层沿顶巷道抗剪锚管索帮角控制技术研究。首先开展拉剪试验,测试锚索组成抗剪锚管索结构前后的承载能力;其次在不考虑原岩应力影响的条件下,通过对巷道围岩内部支护应力场的分布情况,查找原支护方案帮部支护效果较差的原因;最后结合强帮强角支护理念,提出抗剪锚管索帮角控制技术及支护优化方案,利用数值模拟方法险证该优化方案的支护效果,并在现场进行长为300 m的工业性试验。现场监测数据表明,应用所研抗剪锚管索帮角控制技术后,特厚煤层沿顶巷道围岩变形得到了有效控制。

特厚煤层临空巷道动压显现特征及控制技术研究

特厚煤层综放工作面开采扰动强度大,导致其临空巷道的强矿压显现更为强烈,相应的治理措施也需更系统、全面。基于晋能控股煤业集团同忻煤矿8202工作面地质条件,通过分析临空回采巷道上覆岩层运移规律,总结了临空回采巷道围岩破坏形式以及相应的影响因素。同时利用数值模拟手段,结合现场实践的方法,研究并试验了特厚煤层综放工作面临空巷道严重变形的综合治理措施。研究结果表明:特厚煤层综放工作面临空巷道围岩变形程度的影响因素包括临空稳定期、煤柱宽度、煤厚、岩层岩性、巷道断面、地质构造、支护方式、辅助卸压措施及现场管理等。研究提出的“避让优先,卸支同步,加强现场管理”综合治理举措,现场试验效果较好。该治理举措在同忻煤矿的成功实践,不仅取得了显著的经济效益和社会效益,也为特厚煤层条件下安全回采技术研究以及类似条件下巷道变形问题的治理提供了经验措施和相关数据。

小煤柱巷道巷帮破碎机理及支护技术研究

基于307小煤柱工作面回采期间受构造应力及邻近305采空区残余应力影响,307回风顺槽小煤柱侧出现破碎、垮落现象,导致巷道两帮移近量大、顶板下沉严重的问题,隆安煤矿通过技术研究合理分析了小煤柱破碎机理,并对原巷帮支护进行优化,提出了“注浆+桁架锚杆+L型钢带”联合支护技术。实际应用效果表明,采取联合支护技术后,有效控制了小煤柱变形现象,保证了工作面后期安全高效回采。

工作面切顶卸压护巷技术可行性研究

为了避免工作面停采时预留保安煤柱受采动影响出现围岩变形现象,减少巷道维修费用,通过技术研究,对保安煤矿15110综采工作面提出了切顶卸压护巷技术。通过实际应用效果来看,切顶卸压后能够形成人工卸压通道,通过人工干预使围岩应力得到提前释放,降低了大应力对围岩产生的剪切破坏作用,取得了显著应用效果。

“三软”巷道长短锚索联合支护控制变形研究

针对“三软”特厚煤层巷道围岩变形严重、控制难度大、掘进效率低、采掘接替困难的难题,提出了一种锚网索支护控制技术。采用现场超声波探测及钻孔窥视揭露方法,测定围岩松动圈塑性范围为2.4~3.0 m;采用数值模拟得到锚索不同间距下的支护效果,确定顶板采用锚网索、两帮采用锚杆的支护方案,设计合理的支护间距,并成功进行了工程应用。结果表明,长、短锚索联合支护可有效控制复合软岩巷道的变形。两帮和顶底板的移近量不大于30 mm;掘进期间顶锚索应力为60~170 kN,受力较为稳定。可见长短锚索联合控制技术可有效提高巷道围岩控制效果,而且生产实践表明,采用长短锚索联合控制技术后平均月进度突破143 m(架棚支护平均月进度60 m),掘进效率实现成倍增长,有效解决了采掘接替困难问题,经济社会效益显著。

基于数字孪生技术煤炭企业成本管理分析

本文分析煤炭生产企业成本管理要素,以部分煤炭上市公司为例,对其生产成本、销售成本、管理和财务成本等管理要素进行分析。在此基础上,采用数字孪生技术构建煤炭生产企业成本管理模型。

“双碳”背景下山西省智慧矿山建设路径研究

碳达峰和碳中和目标是党中央、国务院统筹国际国内大局作出的重大战略决策。山西省作为典型的资源型地区,对于煤矿企业的升级改革迫在眉睫、势在必行。根据山西省煤矿企业发展现状并结合具有代表性的煤矿企业生产实际,利用物联网、大数据和云计算等现代化技术与传统矿山进行深度融合,建立健全煤矿智慧矿山基础框架体系,探讨和规划了在目前“双碳”背景下适合于区域经济转型发展的智慧矿山系统的建设框架和实现路径。

基于介电响应法的矿用电缆绝缘性能评估方法研究

矿用高压电缆在实际使用中易受电、热、机械应力等多种因素的复合作用,加速绝缘老化,易导致电缆漏电、短路或放电等故障。目前,介电响应法被引入矿用电缆绝缘性能及老化状态的分析、评估和诊断中。针对基于介电响应法的电缆绝缘性能及老化状态评估问题,以常用的三元乙丙橡胶(EPDM)绝缘矿用移动软电缆为研究对象,总结了介电响应法中回复电压法、极化/去极化电流法和频域介电谱法的基本原理和典型特征量,对比了3种方法的优缺点。介绍了扩展Debye模型提取的老化因子、修正介电驰豫模型提取的弛豫特征量、介质损耗积分谱等基于介电响应模型的电缆绝缘性能评估特征量。从基于回复电压法和极化/去极化电流法的矿用电缆电痕腐蚀程度判别,以及基于极化/去极化电流法和等温松弛电流、基于介电驰豫模型、基于介质损耗积分值的EPDM绝缘多应力老化状态评估等方面,综述了介电响应法在矿用电缆绝缘性能评估中的应用研究。针对基于介电响应法的矿用电缆绝缘性能评估存在的在线监测技术无法适应煤矿工况、评估用数据不足、绝缘劣化程度与特征量关系未知等问题,提出应重点研究电缆绝缘状态感知、绝缘劣化程度与特征量关系构建这2项关键技术。

基于无人机遥感的矿山重建植被功能多样性研究

植被功能多样性是反映生态系统固碳能力的重要指标,估测功能多样性对于评价生态恢复成效和指导生态修复工程具有重要意义,但中低分辨率遥感数据难以实现植被功能多样性的估测。为此,本文以半干旱区某煤矿排土场为试验区域,利用无人机遥感手段获取激光雷达与高光谱影像数据,反演重建植物群落的功能多样性,并揭示不同修复模式下功能多样性的差异。研究结果表明,无人机可以快速获取高精度的植被高光谱和激光点云数据,有效估测植物群落的形态和生理性状。基于形态和生理性状,可以有效地定量描述植物群落功能多样性。生态修复初期的植被选取和配置会对演替后的植物群落功能多样性造成显著影响,乔灌混合的植物群落在演替后的植物性状和多样性水平高于纯林和草本群落。无人机遥感可以快速获取精细的群落结构和功能数据,为生态修复成效评价和植被优化提供可靠依据。

大采高厚坚硬顶板巷道定向爆破切顶卸压技术研究

针对马道头煤矿5209工作面回风巷在高强支护情况下,伴随着上临5210工作面回采产生的巷道大变形问题,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,对大采高厚坚硬顶板巷道定向爆破切顶卸压技术进行了研究。研究结果显示:巷道爆破切顶卸压的工作机理是通过对煤柱侧未垮落基本顶岩层进行爆破切顶,使其及时垮落,进而减小煤柱载荷和基本顶岩层因为旋转下沉而对煤柱造成的挤压变形;基本顶岩层在爆破切顶卸压后初次垮落步距与周期垮落步距均减小,进而减轻了矿压显现程度;爆破切顶卸压的最佳切顶角度为60°,在爆破切顶卸压后,煤层垂直应力峰值由21.1MPa降低至16.3MPa;爆破后钻孔窥视结果显示,爆破孔与导向孔均沿着孔内聚能管聚能槽方向产生了与走向切缝方向一致裂纹;在5209回风巷进行了巷道表面位移观测发现总体变形量较小,巷道完整性较好,定向爆破切顶卸压效果显著。

深部高应力巷道深-浅刚柔耦合锚注支护技术研究

针对深部高应力巷道围岩大变形与支护结构失效严重等问题,以皇后煤矿15108回风巷为背景,综合运用理论分析、数值模拟与现场工业性试验等方法。在对巷道围岩破坏机制进行深入分析基础上,提出了高应力巷道深-浅刚柔耦合锚注支护技术。对原始支护方案与深-浅刚柔耦合锚注支护方案进行对比分析。工程实践表明:深-浅刚柔耦合锚注支护方案较原始支护方案在围岩塑性区以及应力分布方面都有较为明显改善,巷道围岩变形量得到有效控制,实现了深部高应力巷道围岩稳定性控制。

随采随掘小煤柱巷道稳定性控制实践研究

基于晋能控股煤业集团晋华宫矿12#层8712工作面的地质条件,针对大采高工作面随采随掘条件下,安全高效实施小煤柱巷道掘进的问题进行深入研究。结合理论计算及分析结果,同时借鉴邻近工作面矿压控制经验,提出了“邻巷切顶卸压+本巷分段支护+辅助控制技术”的治理思路,在现场就相关参数及关键技术进行了相应的试验。实践表明:选择合理参数实施治理技术后,现场小煤柱巷道围岩得到了有效控制,提供安全工作环境的同时也大大降低巷道二次维护工程量,经济效益显著。研究成果为其他类似条件下巷道的优化、维护、矿压控制等方面工作提供了可参考的基础数据。

长平公司洗煤厂智能煤矸分选机器人技术研究

为了解决煤矸人工分拣工序工作效率低、安全性不高的问题,研发基于机器视觉的智能煤矸分选机器人,其具备自动识别、精确定位、快速选拣、分类投放等功能,达到煤矸高效分离、提高生产效率、替代人工的目的。

河流老空复合水体影响区综放工作面开采安全保障技术研究

针对大同矿区双系煤层中侏罗纪已经开采、开采破坏带连接不同含水层甚至地表河流的现状提出了复合水体概念,通过各煤层导高分析、同位素测试等方法,分析地表水、含水层水、老空水的水力联系,研究了复合水体特征,综合采用理论分析、室内试验、数值模拟、现场实测等手段揭示了双系煤层导水裂隙带发育规律,构建了复合水体影响区综放工作面开采的安全性评价方法和防治措施。

高灰煤半焦浮选优化研究

以马道头矿高灰煤热解半焦为研究对象,研究其浮选效果并进行了优化试验,考察了以煤油为捕收剂、仲辛醇为起泡剂药剂用量对其浮选效果的影响,并探究了乳化煤油和调整剂对提高浮选指标、降低煤油用量的效果。结果表明:半焦可通过浮选进行提质,当进行一次浮选试验,煤油用量2200g·t^(-1)、仲辛醇用量300g·t^(-1)时,精焦灰分为30.15%,产率为56.33%,可燃体回收率为79.68%;乳化煤油可提高浮选效果、降低煤油用量,且阴离子乳化剂SDBS较其他类型乳化剂具有更好的效果,当乳化后的煤油用量为1400 g·t^(-1)、仲辛醇300 g·t^(-1)时,与普通煤油相比,精焦灰分变化不明显,产率提高了6.71%,可燃体回收率提高了2.89%,降低煤油消耗36%,并可通过1次浮选、3次精选降低精焦灰分至21.99%;在SDBS乳化煤油的基础上,通过添加AlCl_(3),精焦产率提高至86.51%,可燃体回收率提高至92.85%,但灰分增加至34.81%;加入PAM后,精焦产率提高至74.27%,可燃体回收率提高至91.43%,灰分降低至29.99%。

巷道破碎顶板加强支护技术应用分析

针对18103工作面在回采过F5断层期间,受回采应力、构造应力等集中应力破坏作用,18103回风顺槽400~470 m段巷道顶板出现严重破碎的问题,通过技术研究对18103回风顺槽应力破碎区提出“注浆+架设T型双梁钢棚”联合加强支护技术。通过实际应用效果来看,采取联合加强支护技术后,巷道应力区两帮收缩量控制在0.37 m以下,顶板下沉量控制在0.21 m以下,取得显著应用成效。

皇后煤矿15号煤层围岩地质力学分析研究

为了对皇后煤矿15号煤层巷道掘进期间围岩支护设计及优化提供准确的地质力学参数依据,进一步提高围岩控制效果,通过技术研究,决定对井田15号煤层进行围岩物理力学参数测定、围岩结构观察、原岩应力测定以及矿压监测,并结合前期取得的井下地质力学原位测试成果、矿压观测成果,对相关数据进行整理、综合和分析。研究结果表明:15号煤层顶板0~9.69 m范围内裂隙发育,顶板存在伪顶,平均抗压强度为20.1 MPa;直接顶为石灰岩,平均抗压强度为82.1 MPa,围岩稳定性好,有利于提升锚杆(索)支护效果。

煤化学链制氢技术研究进展

化学链制氢为化石能源的高效清洁利用提供了新思路,是一种新的制氢方式,它具有高效、产品纯度高且分离简单、内分离CO_(2)、低NO_(x)等特点,发展前景广阔。本文阐述了化学链制氢的国内外研究现状,基本原理,煤化学链转化过程,介绍了设计的煤化学链制氢工艺实验装置。指出了化学链制氢发展的重点方向:筛选制备性能优异的载氧体、设计优化反应器、固体燃料化学链制氢及其系统开发。

矿井提升机减速器箱体结构的优化设计研究

以JK-2矿用提升机为对象,建立边界元模型对减速器噪声进行模拟,发现箱体表面声压和外声场声压分别为104.09 dB(A)和97.9 dB(A)。以减速器箱体底座钢板厚度为优化对象,以整体重量为优化目标进行优化,使箱体重量降低了235 kg,对优化后的箱体结构进行强度校核发现能够满足使用要求。将减速器箱体应用到工程实践中,达到了良好的效果。

工作面运用密闭墙与充填支护过横川技术实践

岳城煤矿针对工作面过不同属性的横川,拟定不同的充填方案,常见做法是利用巷内现有密闭墙对短横川进行充填作业;2302工作面实践表明,回采巷道变形量较小,充填后对隔绝采空区瓦斯和顶板防护起到了很好的作用,满足巷道使用要求;在超前支承压力影响下,充填体没有出现失稳及大裂隙发育,该工作面顺利通过3处横川。