主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
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煤炭科学技术

期刊英文名:Coal Science and Technology

  《煤炭科学技术》,月刊,创刊于1973年,是由国家煤矿安全监察局主管、煤炭科学研究总院主办的综合性煤炭科技期刊,为CSCD中国科学引文数据库来源期刊、中文核心期刊、中国科技核心期刊、RCCSE中国核心学术期刊(A),是煤炭行业新技术、新成果、新产品的主要发布媒体。
  • 煤炭科学技术
    煤炭科学技术
  • 作者(Author):黄婷刘正
    关键词(KeyWords):孔隙结构变质程度煤体结构显微组分

    摘要:为研究低孔低渗煤储层制约煤层气井高产的原因,以沁水盆地中东部榆社-武乡区块山西组和太原组煤储层为研究对象,采用扫描电镜电子成像技术和低温液氮吸附试验分析方法,研究探讨了煤储层孔隙结构特征及其影响因素。结果表明:研究区煤储层纳米级孔隙多发育在镜质组中,少数发育在惰质组中,以变质成因孔最为常见,亦发育原生孔和矿物质孔;孔隙形态以墨水瓶形孔和狭缝形孔为主;煤储层平均比表面积1.3429m2/g,平均孔容0.125px3/g,平均孔径15.7442nm,孔隙系统渗流能力较差。随着变质程度加深和镜质组百分含量增加,比表面积呈现出简单的递增趋势;而孔容、孔径最重要的影响因素为煤体结构,碎裂煤的孔容和孔径要明显高于原生结构煤。
  • 作者(Author):贺虎郑有雷张雄吴修光桂兵
    关键词(KeyWords):动静载冲击矿压危险评价临界应力

    摘要:为在回采前定量评价复杂条件工作面冲击危险等级及划分冲击危险区域,基于冲击矿压发生的动静叠加诱冲原理,以济宁三号煤矿复杂条件工作面为工程背景,提出了基于动静应力分析的冲击危险评价方法。实验室试验研究表明,煤体动力破坏的临界应力与煤的单轴抗压强度密切相关,根据煤体单轴抗压强度,确定了济宁三号煤矿复杂工作面冲击临界应力为70 MPa。采用FLAC3D数值软件,研究了工作面原岩应力与采动支承压力分布规律,得到了静载应力分布曲线。探讨了工作面过断层期间的应力演化规律,根据断层至工作面的距离,将采动作用下断层附近支承压力对冲击影响程度分为4级,即小于10 m时为塑性变形区,10~20 m为冲击弹性区,20~50 m为应力叠加区,大于50 m为原始应力区。采用理论分析,计算了坚硬顶板破断来压的能量释放规律,工作面基本顶破断步距在50 m时,释放能量达到105J,对应动载应力为10 MPa。基于动静载应力水平,给出了冲击危险等级评价与划分标准,将冲击危险性分为4级,动静载最大叠加应力小于50 MPa为无冲击危险;50~70 MPa为弱冲击危险;70~105 MPa为中等冲击危险,大于105 MPa为强冲击危险。对123下04工作面冲击危险进行了评价与分区,与现场微震监测结果具有较高的一致性,为工作面的安全回采提供了支持。
  • 作者(Author):彭涛冯西会龙良良王英牛超刘英锋
    关键词(KeyWords):突水溃砂导水裂隙带较厚基岩形成机理

    摘要:为了揭示较厚上覆基岩煤层开采顶板突水溃砂灾害的形成机理,以照金煤矿突水溃砂事故为例,结合最新补勘地质资料,从导水通道、充水水源、物源、储水空间、动力源和地质构造等多方面对该类型灾害机制进行综合分析。研究结果表明:在采动条件影响下,富水性弱~中等的洛河组含水层也可能发生破坏极大的水害事故;较厚上覆基岩煤层开采顶板突水溃砂的发生并非单一因素造成,而是由多个因素相互作用最终造成水砂混合流运移和突溃的现象;照金矿202工作面综放开采产生的导水裂隙带导通洛河组含水层,水进入宜君组与直罗组之间的离层空腔,随着积水量增加,渗入煤系含水层和古河床相松散体中形成似泥石流体,并会沿工作面切落形成的集中通道瞬间溃入工作面,导致煤层顶板上覆较厚基岩发生突水溃砂。
  • 作者(Author):倪文婧
    关键词(KeyWords):半焦光学测量点火特征时间非均相燃烧

    摘要:为了设计符合半焦燃烧特性的燃烧系统,在保证其系统安全性的前提,进一步提高其能源利用效率,通过新型高频振荡单分散煤粉给粉器,结合多元扩散火焰燃烧器技术,并配合煤粉全辐射信号分析试验方法,研究了温度和含氧量变化对半焦颗粒着火特性的影响。试验结果表明:当选择归一化信号强度0.1作为点火点时,半焦的特征点火时间在10 ms量级;增加环境温度会加快半焦表面的化学反应速率,从而缩短半焦的点火时间,1 800 K时的点火时间小于1 200 K约4 ms;增加同样会缩短半焦的点火时间,氧气浓度为0.1时的点火时间较0.2时降低了约2 ms;由于点火特征时间改变带来的燃烧器特征尺寸变化约为0.15 m。
  • 作者(Author):魏国琴何环王江泽韩作颖牛江露陶鲲鹏
    关键词(KeyWords):煤层气产甲烷菌群功能菌群活化产气模拟厌氧发酵调控

    摘要:为探讨龙泉煤层气田产甲烷菌群降解烟煤产甲烷的潜力,研究富集并驯化了龙泉煤层气田产甲烷菌群;以龙泉矿烟煤为母质,开展产甲烷菌群降解煤产气的实验室研究以及中试研究。结果表明,龙泉煤层产甲烷菌群经富集驯化后,降解烟煤产甲烷的浓度由8.2%上升至19%,且产气周期缩短。中试试验中,产甲烷浓度最高达27.06%,产甲烷速率达0.159 mL/(g·d);且在中试发酵产气的衰退期,向发酵罐内添加酵母粉、氮源、磷盐、镁盐、维生素、微量元素,可重新激活产甲烷菌群的活性,使其降解烟煤产甲烷的浓度回升。由此可见,富集驯化龙泉煤层产甲烷菌群可显著提高其降解烟煤产甲烷的能力;在发酵产气衰退期补加营养物质,可以活化产甲烷菌群,恢复其降解烟煤产甲烷的能力。
  • 作者(Author):赵鹏
    关键词(KeyWords):低阶煤加氢液化煤炭转化率油产率反应温度反应压力停留时间

    摘要:为获得新疆东疆地区丰富煤炭资源合理高效利用的途径,分析了新疆淖毛湖煤的煤质特点,进行了新疆淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究。以新疆淖毛湖煤和四氢萘为原料,在2 L高压釜中进行加氢液化试验,考察了反应温度、反应压力、停留时间以及催化剂对氢耗率、气产率、转化率、油产率和沥青类物质产率的影响规律。结果表明,新疆淖毛湖煤具有高挥发分,高镜质组含量和高氢碳比的煤质特征,特别是加氢液化的活性组分高达96.4%;420 ℃,15 MPa和60 min的反应条件下,煤的转化率可达93%,油产率65%,是一种直接加氢液化的优质原料。直接加氢液化过程中,普通铁系催化剂的添加体系有利于<350 ℃轻质馏分油生成,气产率,水产率和氢耗率均呈现小幅增加;420 ℃前后的2段反应温区,温度变化对液化效果及产物分布影响呈现显著差异;反应压力对转化率和油产率的影响缓和,高氢压有利于沥青类物质向油和气转化,也有利于<350 ℃液化轻质馏分油生成;30 min,淖毛湖煤呈现出良好的液化效果和反应性能,60 min,有利于沥青类物质向气和<350 ℃的轻质馏分油转化,停留时间进一步延长将引发沥青类物质的缩聚反应和液化油的过度加氢,导致油产率降低。淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究为淖毛湖煤加氢液化工艺放大研究提供了基础数据,也为新疆立足本区资源优势,促进经济发展提供了技术参考。
  • 作者(Author):李惠王福国李振刘亚然刘瑞国毕彩芹单衍胜
    关键词(KeyWords):杨梅树向斜压汞低温液氮吸附孔隙结构有利煤层

    摘要:为查明六盘水煤田杨梅树向斜上二叠统主要煤层孔隙结构特征,对其进行系统采样,基于压汞、低温液氮吸附试验分析了煤层孔隙发育特征及影响因素,并初步优选有利层段。结果表明:压汞测试各煤层以小孔、微孔为主,且微孔比表面积占绝对优势;低温液氮测试多数煤层以小孔、中孔为主,比表面积占比以微孔、小孔最大;压汞曲线和吸附回线均可划分为3种类型,分别代表一定的孔隙形态和连通性;大致以镜质体反射率Ro,max=1.65%为界,压汞测得孔容和比表面积随煤级先升后降,与无机组分和干燥基灰分含量呈负相关,而Barrett-Joyner-Halenda(BJH)孔容和Branauer-Emmett-Teller(BET)比表面积与各影响因素的关系呈正相关,2种试验结果与镜质组含量关系均不明显。经对比分析认为5-2、5-3、13-1、33、34号煤层具有煤层气开发的孔隙条件。
  • 作者(Author):鲁秀芹杨延辉周睿丁瑞霞周秋成张晨周智
    关键词(KeyWords):煤层气 高阶煤低渗透耦合降压增产技术

    摘要:高煤阶煤层气低产低效区的普遍存在,已成为制约我国煤层气产业发展的主要瓶颈之一,为此,以山西沁水盆地郑庄区块开发为例,通过综合运用动态分析和数值模拟技术,对合理的开发技术进行了研究。针对该区块井距偏大,单井实际动用储量低,不能实现井间协同降压导致低产的问题,利用水平井开发煤层气的技术优势,创新地提出了水平井耦合降压盘活直井技术,通过分支井眼与直井压裂裂缝的相互交错串接,使煤储层裂隙间畅通,大幅提高了裂隙的导流能力,实现水平井和直井井间耦合降压,盘活低效区。研究结果表明:该技术在郑庄区块试验取得了显著的开发效果,4口加密水平井平均单井日产气4 849 m3/d,产气量稳定,盘活邻井平均单井日增气量580 m3/d,提高了区域的储量动用程度和采出程度,因此建议在高煤阶煤层气低效区块广泛推广,可以有效提高地质储量的采出程度,整体盘活低效老井。
  • 作者(Author):赵朋朋
    关键词(KeyWords):槽波Rayleigh型槽波垂直分量全反射

    摘要:在目前的槽波地震勘探中,Love型槽波被广泛应用,从施工和数据处理等环节分析发现,Love型槽波在勘探过程中存在一定的局限性,而Rayleigh型槽波的垂直分量(即z分量)相对于Love型槽波具有一定优势,可以运用于槽波勘探。为了研究Rayleigh型槽波比Love型槽波在勘探中的优越性,利用广义Snell定律并经理论计算证明,Rayleigh型槽波在通常情况下是存在的,基阶Rayleigh型槽波z分量的能量在煤层中央位置最强,且不受接收角度的影响,再通过使用二维数值模拟分析,Rayleigh型槽波在煤层中的传播规律以及能量分布规律,发现基阶的Rayleigh型槽波发育良好,煤层中央位置能量最强,与之前理论分析吻合。最后进行了槽波透射勘探和反射勘探的应用试验,数据处理时运用Rayleigh型槽波的处理方法,取得了良好的探测效果。研究结果表明:Rayleigh型槽波通常都存在,因炸药震源激发的弹性波以P波为主,Rayleigh型槽波z分量能量较Love型槽波更强,所以Rayleigh型槽波更适合槽波勘探,具体表现在勘探施工时相对于Love型槽波具有施工效率高,设备轻便的优势,施工时间可以缩短至之前的1/3甚至1/6;在数据处理阶段免去两分量记录旋转操作,简化了流程提高了处理精度。
  • 作者(Author):贾新果宋桂军陈凯
    关键词(KeyWords):推进速度动态沉陷变形峰值采动保护

    摘要:为了解决地表建构筑物受动态沉陷变形影响的保护问题,揭示地表沉陷移动过程中地表动态变形规律,整理统计了东胜矿区10余个地表岩移观测站实测数据,在此基础上建立了考虑工作面不同推进速度(2.5~20.0 m/d)的6个数值分析模型,分析总结了地表动态移动变形特征和规律。研究结果表明:地表移动时间、地表移动活跃期与工作面采深、推进速度之比存在线性关系;地表最大下沉速度与工作面推进速度和最大下沉量乘积的平方成正比,与采深的平方成反比;地表动态变形峰值与地表最终最大变形值的比值和工作面推进速度与主要影响半径的比值符合指数函数的关系;通过受护建构筑物地表临界变形值和地表变形参数建立了工作面安全推进速度计算模型,该计算模型可计算工作面最小推进速度。并以高压线塔下压煤安全开采为例,给出了工作面安全推进速度,实例验证了作者建立的工作面安全推进速度计算模型是有效的,为地表建构筑物的有效保护提供了技术依据。
  • 作者(Author):张春森景啸宇曹建涛骆希娟
    关键词(KeyWords):摄影测量计算机视觉矿山相似模拟编码识别单应变换

    摘要:为解决矿山相似模拟试验过程中测量自动化程度低、计算复杂、精度差等问题,提出了一种基于摄影测量计算机视觉方法,实现矿山相似材料模型自动监测的方法,该方法通过设计编码标志,实现对模型监测点的自动识别。鉴于矿山相似材料模型多为平面模型的事实,给出通过计算机视觉单应矩阵变换和基于物方的聚类匹配,实现对相似模拟模型自动变形观测,通过某大倾角厚煤层走向长壁综放相似模拟试验,验证了该方法的有效性。结果表明:所给方法除自动化程度高外,测量结果与全站仪所测监测点的平面精度相差0.001 m左右,所测位移场的下沉与水平移动均与实际变形情况一致,满足矿山岩层和地表移动相似模拟试验测量要求。
  • 作者(Author):雷照源姚一龙李磊肖曲李川曹哲
    关键词(KeyWords):大采高液压支架智能化工作面SAC系统

    摘要:大采高工作面支护作为安全高效开采的核心,伴随智能化工作面不断的实践探索,液压支架的时-空运动、支护效果更是首要条件,因此对液压支架在智能化工作面的应用进行了研究,以陕西黄陵二号煤矿有限公司416大采高智能化工作面为背景。通过地质条件分析、支架与围岩关系、理论分析、生产工艺等,最终确定选用国产ZY10800/28/63D型掩护式液压支架。基于对智能化元件的逻辑,支架时-空运动指标分析、调试,优化支架SAC系统的时间属性。完成了SAC系统与采煤机、刮板输送机的自动根机拉架和自动成组推溜作业等主要动作,形成统液压支架群组的自组织协同控制方法。液压支架的协调控制实现了工作面的智能开采。建立了符合矿井工作面的液压支架智能化标准,有效地保证了大采高智能化工作面“和谐-安全-高效”生产。
  • 作者(Author):董斌琦李初福刘长磊黄斌王琦范为鹏李萍萍
    关键词(KeyWords):IGFC固体氧化物电池熔融碳酸盐电池CO2捕集

    摘要:煤气化燃料电池发电(IGFC)是一种新型煤电技术,可大幅提高煤电效率,实现CO2及污染物近零排放。介绍了IGFC技术原理、优势及现状,调研了高温燃料电池的国内外进展,并介绍了正在开展的国家重点研发计划IGFC项目情况。利用Aspen软件建立合成气燃料电池发电系统模型,对即将开展的MWth级IGFC示范系统进行模拟和分析,并与天然气燃料电池发电系统进行比较。同时根据目前研究进展情况,总结了CO2近零排放的IGFC系统主要的技术挑战,包括电堆开发、多堆模块设计、尾气燃烧、热量回收和系统控制等方面,为后续MWth级IGFC系统开发及示范提供方向指导。
  • 作者(Author):刘金锁刘盛东张维鑫金标呼邦兵
    关键词(KeyWords):钻柱振动录井时频分析岩性划分钻机工作状态矿井钻探

    摘要:钻头破岩时信号往往是一种非平稳、非线性的信号。为提取破岩时的有效信号,采用钻柱振动录井技术,通过在钻头后安装三分量加速度传感器采集破岩时的振动信号;分别采用短时傅里叶变换、小波变换、Hilbert-Huang变换等不同的时频分析方法,对数值模拟信号处理分析,以对比各种分析方法在时间分辨率、频率分辨率等方面的优缺点。通过比较不同的时频分析方法特点,采用短时傅里叶变换对贵州某矿的实采数据处理分析,结合时频信号在不同位置的特征来确定钻进过程中岩性变化的位置以及钻机不同工作状态的改变。研究结果表明:破岩较破煤时,200 Hz以下能量比破煤的能量强5倍以上,400 Hz和800 Hz位置能量较破煤时更明显,破岩仍具有很强能量,破煤只能在对应位置看到极少量能量,800 Hz以上破煤就无能量。钻机旋转未破岩在200 Hz和400 Hz都有很少能量,能量值不足破岩和破煤时的百分之一,钻机在水平进退钻时只存在10Hz以下原有钻机工作的固有低频。 钻柱振动录井技术対岩性划分和钻机工作状态的确定可为实际矿井钻探提供有力技术支撑。
  • 作者(Author):刘春生刘延婷徐玉芸袁昊李德根
    关键词(KeyWords):碟盘刀具楔面角复合运动载荷特性理论模型

    摘要:为探求碟盘刀具切削煤岩载荷规律和高效破碎煤岩机构特性评价方法,采用碟盘刀具结构简化处理方法,以一个刀齿作为等效分析单元,在载荷理论模型构建中,给出了等效切削厚度的概念和算法,以数值模拟、试验和理论方法获取了刀齿切削煤岩的载荷曲线,探讨轴向振动径向切削煤岩载荷特性和对比特征。结果表明:刀齿径向切削数值模拟、试验和理论载荷随楔面角的变化规律是吻合的,验证了刀齿径向切削煤岩力学模型的正确性,其理论径向载荷与试验最大值和平均值分别减小5%和增大14%,轴向载荷均值理论与试验均值减小19.5%,轴向载荷方向呈现正负的变化,当完全楔入煤岩中,轴向载荷方向呈现由向下变为向上的变化规律。类比分析了刀齿轴向向上振动与径向复合切削,其径向载荷理论值比径向切削试验均值减少了约32%,而轴向载荷比试验均值减少了约27%。碟盘刀具轴向振动径向复合切削方法破碎煤岩特性的研究,为研制硬岩破碎机构提供技术参考。
  • 作者(Author):刘丹丹景明明汤春瑞李德文
    关键词(KeyWords):小粒径粉尘测量静电感应文丘里效应卡门涡街效应

    摘要:为了解决现有煤矿粉尘浓度测量装置对小粒径粉尘浓度检测不准确的问题,基于文丘里效应与卡门涡街效应对现有测量装置的管道进行优化设计,提出了在文丘里管道的喉道段加入具有水平距离差的前气鞘与后气鞘。利用Gambit2.4软件建立改进装置的结构模型,通过Fluent6.3软件进行模型的仿真。获得粒子不同粒径下的相应速度云图,进而读取了速度值,通过MATLAB软件计算相关静电感应量。仿真结果表明:对比项目组研究的文式管,改进装置的总体静电感应量提高了12%;当粉尘粒径低于10 μm时,在2种测量装置的感应电荷量对比中,小粒径粉尘所带的静电感应量最为明显,提高18%。对于设计小粒径粉尘浓度测量装置具有参考意义。
  • 作者(Author):郑林江周龙辉王杰李戬黄靖
    关键词(KeyWords):粉尘监测物联网云计算云服务平台

    摘要:针对煤矿粉尘现有检测手段时效性差、人为抽检易失实、不能连续监测等问题,引入物联网和云计算技术,设计并实现了基于物联网的煤矿粉尘监测云服务平台。平台通过集成一体化粉尘监测智能终端、实时粉尘数据采集与传输、粉尘大数据存储与管理、以及应用服务,形成了一种煤矿粉尘监测云服务模式,构建了粉尘大数据中心,提出了粉尘监测云服务应用。通过开发的平台,多级监管部门、企业和作业工人能够实时监测粉尘状态,达成扁平化、非现场实时连续监管的目的,从而提升了整个行业职业病危害监管服务水平。
  • 作者(Author):王存飞荣耀
    关键词(KeyWords):透明工作面全域模型综采工作面智能化控制

    摘要:为了提升工作面开采的自动化智能化程度,根据工作面开采自动化、智能化的发展趋势,针对一些煤矿企业在自动化智能化工作面建设过程中存在的待采区信息不明、生产过程决策缺乏足够客观数据依据等问题,探讨了基于物联网、虚拟现实等新型技术的透明工作面概念、4层技术架构及其建设意义。在分析煤矿企业自动化智能化开采特殊要求的基础上,提出了透明工作面建设的4层全域模型。从智能应用层、信息层、传输层与感知层4个层次对整个透明工作面的架构进行了设计,并分别对透明工作面建设的全域模型及其建设过程中所需的激光扫描、地质勘探、惯导、工况传感、虚拟现实等关键技术进行了详细描述。最后对透明工作面建设中感知技术瓶颈制约高层智能应用发展的现状与挑战进行了总结,结果表明,基于物联网与虚拟现实技术架构的透明工作面模型,对煤矿企业工作面开采的自动化与智能化建设具有一定的指导意义和参考价值。
  • 作者(Author):付兴王鑫苏志刚张宏伟周坤友霍丙杰
    关键词(KeyWords):浅埋深极近距离煤层采空区矿压显现现场实测

    摘要:针对同一浅埋工作面同时存在极近距离采空区下和实体煤岩下的具体工程条件,运用理论分析和现场实测方法研究了极近距离采空区下工作面矿压显现特征,并与相同地质条件单一工作面矿压显现规律进行了对比分析。研究结果表明:在上覆已破断关键层形成的平衡“砌体梁”结构与下煤层距离较近情况下,工作面覆岩更易失稳,来压频繁且来压强度较高;相对于实体煤岩下,采空下工作面来压步距均值变小,降幅平均为19%,且在走向方向上变化幅度较大,没有明显的规律性和周期性,来压强度整体增大,增幅平均为6%,而动载系数又有所降低;采空区下工作面较实体煤岩下超前影响范围增大,支承压力峰值点距工作面距离基本不变,峰值强度和深处稳定煤体应力值均明显降低。采空下工作面回采过程中应加强顶板管理和矿压观测,及时采取相应措施,确保安全生产。
  • 作者(Author):刘具何瑞敏杨朋汤家轩吴建华孔德明
    关键词(KeyWords):深部开采沿空留巷顶板运动偏态效应围岩控制

    摘要:为解决深部沿空留巷顶板变形剧烈问题,采用FLAC3D数值模拟与工程验证相结合的方法,研究了顾桥煤矿1115工作面轨道巷基本顶从掘进到二次采动超前影响阶段运动演化规律。结果表明:①顶板变形在掘进阶段呈对称分布,一次采动超前影响阶段出现向工作面侧旋转的偏态特征,顶板下沉曲线交点的斜率为7.25×10-4,留巷阶段顶板向采空侧回转下沉,此时的交点斜率增长了6倍,偏态效应显著加强,二次采动超前影响阶段顶板下沉曲线交点的斜率比留巷期间增长了3.2倍,偏态效应有所增加,但以平移下沉为主;②顶板变形量随着留巷进行逐渐增加,掘进期间巷道顶板最大下沉量为69.2 mm。以后每阶段较前一阶段变形量增长了0.99倍、0.82倍和2.13倍,可见沿空留巷顶板变形逐渐剧烈,支护难度显著增加,应统筹对沿空留巷进行支护设计;③提出了保证直接顶完整、各阶段逐级强化和减弱顶板变形偏态现象的深部沿空留巷顶板控制原则,经工程验证可实现消弱深部沿空留巷顶板剧烈变形。
  • 作者(Author):史莉红武守鑫刘冲安羽枫王金龙张宏伟 张卫强
    关键词(KeyWords):承压水导升断层突水防水煤柱留设相似材料试验

    摘要:在相似材料试验方面对断层带承压水导升高度数据的采集缺乏有效的监测手段,因此仅从应力变化、裂隙扩展2个角度去研究断层的活化突水规律缺乏一定的系统性。为研究工作面推进过程中断层带的活化特性及注浆工艺对断层突水行为的影响,以新元煤矿的地质条件为背景,运用二维相似材料试验平台和自制的承压水导升系统,对注浆前后工作面推进过程中断层带及附近岩层的应力演化规律、裂隙发育规律、承压水导升特性进行了系统研究。研究结果表明:承压水导升系统不仅使得含水层对底板岩体的力学效用得以表征,且实现了采动过程中水流导升高度数据的连续采集;在工作面推进过程中底板岩体会先后经历采前压缩、采后膨胀、应力恢复3个基本阶段,断层带的“屏障”作用会造成其邻近区域内底板应力集中,破坏区范围加大;随着防水煤柱尺寸的减小,断层带及两盘灰岩含水层受采动应力的扰动越加明显,当煤柱尺寸缩减到小于30 cm后,断层带下盘区域离层量陡〖JP2〗增,并且对盘三灰~四灰含水层中原先被浆液封堵的裂隙再次张开;断层带内承压水的导升高度与煤柱尺寸宽度密切相关,注浆工艺有效保证了煤柱尺寸在从36 cm减到30 cm的过程中,水流高度一直保持在9.6 cm,但是工作面在30 cm宽煤柱的基础上再向前推进时断层带内承压水的高度又会急速递增。
  • 作者(Author):张召冉宋娇娇
    关键词(KeyWords):淮南矿区岩巷钻爆法掘进速度影响因子解析结构模型对策

    摘要:针对淮南矿区岩巷掘进速度偏低问题,基于系统理论和解析结构模型对岩巷掘进速度影响因子展开研究。建立了钻爆法掘进三级影响因子指标体系(一级8个,二级39个、三级72个),得到了系统内部的影响因子的系统分析关系图和递阶因子链,利用解析结构模型对淮南岩巷钻爆法掘进速度影响因子进行分析,发现影响因子可分为表层、中层和深层3个层级,其中爆破技术、支护技术、凿岩机具、管理制度健全与执行4个方面对掘进速度影响最显著,范围最广。应用效果表明,采取针对性措施后,淮南矿区岩巷掘进速度显著提高,岩巷钻爆法掘进速度最高达到270 m/月,说明应用解析结构模型的因子分析结果可为提高岩巷掘进速度提供指导。
  • 作者(Author):史苗壮石永生赵辉张开加
    关键词(KeyWords):陷落柱巷道支护背斜向斜

    摘要:为了确保长平煤矿43211、43212巷安全快速地通过陷落柱,同时保证后期回采过程中破碎带巷道围岩的稳定,在分析矿井褶曲构造内陷落柱的形成机理、数值仿真原始应力状态的基础上,提出了前期须锚网带与架棚主被动联合支护、中期须注浆加固围岩、后期巩固围岩强度的支护措施。研究结果表明:溶洞形成后,原岩应力发生变化,由于不同层位的岩层受张力与挤压力作用,背斜构造陷落柱截面呈正楔形,而向斜构造中陷落柱形状则反之;正楔形陷落柱在正常岩层边界产生局部应力集中,柱体内垂直应力整体呈低应力状态,柱体内水平应力小于正常岩层应力;现场初期支护使用主被动联合支护措施作用于应力集中带,中期取合理注浆滞后时间20 d,采取深部、浅部混合注浆模式,后期为了防止外载荷的扰动进一步巩固围岩强度,采用架棚支护提高柱体影响带强度,矿压监测围岩状态稳定。
  • 作者(Author):何峰王振伟于洋张胜云周玉龙张小康
    关键词(KeyWords):复采巷道破碎顶板工字钢棚梁围岩控制围岩变形

    摘要:为了解决复采巷道掘进时频繁过空巷和破碎顶板区巷道支护的难题,采用理论分析、数值计算和现场实测相结合的方法,通过分析“破碎顶板-工字钢梁”相互作用机理,建立2种梯形棚梁力学计算模型,研究了复采残采松软破碎围岩梯形棚被动支护强度确定问题;并根据梯形巷道几何参数及覆岩力学参数,计算不同棚梁跨长不同棚距下顶板压力值并与工字钢梁最大支护载荷进行比较;对复采巷道过实体煤和破碎顶板区围岩控制平面应变力学模型进行数值计算。结果表明:将梯形棚立柱和顶梁简化成简支压弯构件模型,更符合实际;当棚梁跨长为3.2 m,单梁最大允许棚距为0.7 m;巷道顶板压力小于梯形棚梁抗拉强度和屈服强度,可满足复采掘进巷道支护要求。研究为复采矿井破碎顶板工字钢梯形棚支护方案确定提供理论依据。
  • 作者(Author):石崇杨文坤沈俊良金成刘苏乐
    关键词(KeyWords):区段煤柱煤柱尺寸围岩控制离散单元法支承压力

    摘要:为了确定受工作面采动压影响下的区段煤柱尺寸,提高煤炭资源采出率,以付村煤矿3上403,405巷道为背景,采用理论计算和数值模拟的方法,建立了考虑中间主应力影响的三维离散元模型,探讨了支护参数优化后煤柱宽度分别为3、5、7、9、11 m下的巷道围岩变形和支承压力分布规律。研究结果表明:理论计算得到煤柱留设尺寸应为3.25~3.85 m;数值分析显示沿空侧煤帮变形量随煤柱的宽度的增加先减小后增大再减小,在煤柱宽度为5 m时达到最小值;煤柱内的支承压力均呈单峰分布且峰值大小且随煤柱宽度的增大而增大,煤柱宽度小于5 m时峰值应力小于原岩应力;动压巷道可以留设在距离煤帮0~6 m的应力降低区内,区段保护煤柱最优宽度为3.0~5.0 m。经现场实践,在高预应力让压锚杆支护体系下留设3 m煤柱,取得了良好的围岩控制效果,为类似情况下合理煤柱宽度的选择提供参考。

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