矿井智能化建设与开采生产

  • 崔庄煤矿综放动压相向掘进沿空巷道非对称支护研究

    虞周磊;段志超;

    崔庄煤矿33_上08工作面运输巷相向于33_上07采煤工作面掘进,受到33_上07工作面采动的超前支撑压力和侧向支撑压力的影响,巷道应力环境复杂,支护难度大。采用现场调研、数值模拟和工业性试验相结合的方法,对巷道各阶段围岩变形量以及顶板和侧帮的应力变化规律进行分析,发现顶板以及沿空帮在33_上07工作面采动动压影响下变形严重,对巷道进行设计优化。工业性试验研究表明:优化后的非对称支护方案,能够有效控制巷道围岩变形,基本保证了巷道在其服务年限内的正常使用。

    2025年10期 v.43;No.302 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 2386K]
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  • 新庄煤业9号煤综采覆岩“两带”高度实测研究

    陈斌;悦国明;

    为分析新庄煤业9109工作面在回采9号煤层期间对顶板上覆K5灰岩和3号煤层采空区积水的安全影响,保证工作面安全回采,通过对不同地层岩性柱状和已采工作面经验总结,利用“两带”高度理论公式计算得出顶板垮落带高度为8.42 m,最大导水裂隙带高度为32.23 m和35.85 m。在相邻的9111工作面回风巷分别向9109工作面采空区内施工垮落带观察孔和导水裂隙带观察孔,并向9111工作面内施工导水裂隙带对比孔,采用QKX-DSQ-1500型双端堵水器向孔内注水加压方式,实测“两带”高度。经过效果论证,实测9号煤层顶板垮落带高度范围为0~9.69 m,导水裂隙带最大发育高度为32.12 m,实测高度与理论计算结果基本吻合,为钻孔设计提供依据,指导工作面顶板富水区域和含水层疏放。

    2025年10期 v.43;No.302 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1914K]
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  • 新集二矿岩巷掘进工作面快速掘进工艺研究

    孙杰;

    针对新集二矿08工作面风巷掘进过程中存在的煤柱稳定性差、掘进效率低、支护强度不足等问题,基于渗流力学和断裂力学理论,提出了综合解决方案,设计了水泥-水玻璃双液浆预加固系统,建立了煤柱-围岩耦合支护模型;对掘进系统进行改造升级,采用XCMG-H85硬岩截割齿配套KCS-35强制内冷系统,提升设备性能;基于围岩变形特征,构建了“临时支护-锚网支护-喷混”三步支护工艺。经过3个月的现场实践,煤柱变形速率从1.2 mm/d降至0.3 mm/d,掘进机截齿寿命从32 h延长至125 h,单循环作业时间从185 min缩短至135 min,月进尺提升至305 m,单米掘进成本降低2850元。结果表明,技术体系有效解决了掘进过程中存在的问题,实现了安全、高效、快速掘进,为类似条件下的巷道掘进提供了技术参考和工程示范。

    2025年10期 v.43;No.302 14-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1680K]
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  • 综放工作面窄煤柱沿空掘巷切顶卸压关键参数研究

    苏传云;桑万里;何学明;

    针对东易煤业9202综放工作面窄煤柱沿空掘巷切顶卸压参数确定问题,通过理论分析和公式计算,确定了合理的爆破钻孔参数,并提出了“顶板预裂卸压+窄煤柱支撑+垮落岩体有效支撑”的联合支护方法,构建了巷道-煤柱-采空区围岩复合稳定承载结构。结果表明:煤柱上方的弧形三角块长度对巷道顶板应力传递具有关键作用,当爆破孔深度取27 m、爆破孔间距为0.5 m时,可有效切割弧形三角块,降低巷道围岩应力;煤柱宽度从18 m缩减至8 m,成功实现了窄煤柱护巷;通过十字点测法和顶板离层仪监测巷道围岩变形,结果显示巷道顶底板移近量为100 mm,两帮移近量为160 mm,围岩变形量较小,达到了预期效果。

    2025年10期 v.43;No.302 19-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1803K]
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  • 基于不同煤柱布设方式的巷道变形特征研究

    刘吉升;

    不合理的煤柱布设方式可能导致巷道顶板冒落、帮部变形等安全问题,严重影响煤矿的正常生产和人员安全。为此,以孙家沟煤矿11~#、13~#煤层为研究对象,通过UDEC数值模拟技术,确定了13504轨道巷的最优布局策略,并在多个试验区域内进行矿压监测。研究结果表明,针对13504轨道巷的前端采用了小间距内错布局方案,实现了相对于11201轨道巷5 m内错布置;13504轨道巷靠近末端的部分在与巷旁充填体相距12 m处,条带状煤柱对巷道周边岩石的垂直应力分布具有显著影响。现场变形监测数据显示,13504工作面回采巷道顶底板间的最大收敛量为286 mm,两帮的最大收敛量为95 mm。随着巷道掘进作业的推进,巷道围岩的塑性变形区域范围保持在相对较低水平,验证了实施围岩控制策略的有效性。

    2025年10期 v.43;No.302 24-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1728K]
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  • 沿空留巷无煤柱开采工艺与支护技术研究

    张海文;

    为提高煤炭资源利用率,缓解矿井衔接紧张的现状,以棋盘井煤矿(东区)110902工作面沿空留巷工程为研究对象,提出双向聚能爆破预裂技术工艺,结合经验法与理论计算法,确定工作面合理切缝深度为8.5 m,有效切断了采空区应力传递路径,实现了采空区顶板的定向爆破与垮落;针对沿空留巷围岩受采动影响较大的问题,提出恒阻大变形锚索补强支护工艺与架后挡矸临时支护工艺。实践表明,施工切顶卸压沿空留巷工艺后,巷道顶板最大下沉量稳定在175 mm左右,巷道底鼓量稳定在100 mm左右,采空区巷帮变形量稳定在125 mm左右,实体煤帮变形量稳定在86 mm左右;巷道稳定后,锚索载荷稳定在230 kN左右;施工此工艺后,能够有效控制留巷顶板下沉与矸石蹿入留巷现象,使留巷能够最大限度发挥自身承载作用,确保围岩整体稳定性。

    2025年10期 v.43;No.302 29-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K]
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  • 煤矿井下工作面破碎顶板注浆加固方案的应用分析

    王喜晨;

    针对综采工作面过顶板破碎带顶板失稳问题,以润东矿1305工作面为研究对象,通过地质结构分析研究了片帮、冒顶的成因,并提出注浆加固的解决方案。研究重点分析了注浆加固机理、注浆孔布置方案、设备选型及工艺流程,验证了该技术的可靠性。应用结果表明,注浆加固显著提高了破碎区域岩体的整体性和结构强度,片帮量降低了79.2%,冒顶量降低了80.9%,有效保障了工作面的安全开采。

    2025年10期 v.43;No.302 34-37+43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1729K]
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  • 渗流作用下沿空掘巷窄煤柱宽度及围岩稳定机理研究

    王祥东;

    建新煤矿新布置的4301工作面邻近4201积水采空区,4301工作面面临着在水弱化围岩条件下,确定合理窄煤柱宽度的问题。为此,在考虑水渗流作用下,以建新煤矿4301回风顺槽的沿空掘巷为工程背景,先分析工作面回采后顶板的运移特征及内外应力场的分布规律,求解覆岩内应力场边界,进一步通过建立煤柱的力学模型,最终得到合理的窄煤柱宽度9 m;采用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立流固耦合模型,通过对比分析不同煤柱宽度下围岩偏应力、塑性区分布特征,发现煤柱宽度为9 m时,内部存在稳定的弹性核区,有较高的稳定性,再次验证煤柱留设宽度的合理性。经工业性试验,巷道最大变形量215 mm,确保了矿井安全高效的生产。

    2025年10期 v.43;No.302 38-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1949K]
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  • 孤岛工作面覆岩结构演化规律及围岩控制研究

    苏相宾;

    为实现孤岛工作面安全高效回采,提升资源回收率,以南阳坡煤业24117工作面为工程背景,采用FLAC~(3D)有限元数值模拟,分析了孤岛工作面回采过程中覆岩结构的演化特征及顶板下沉位移、支承压力的变化规律。研究结果表明:在回采过程中,顶板中部下沉位移量逐渐增加,最大下沉位移量始终位于采空区中心,回采至120 m时,达到峰值2.99 m;工作面前方煤体支承压力呈持续增长趋势,最大增幅达111.63%,范围为14.87~31.47 MPa,距煤壁越远,支承压力先增大后减小,且下降幅度随回采距离增加而减小。基于模拟结果,提出了一套围岩控制方案,通过建立支护预应力场分析,发现巷道浅部及深部围岩均形成锚固应力圈,支护措施区域作用显著。

    2025年10期 v.43;No.302 44-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1895K]
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  • 深部沿空巷道NPR锚杆/索耦合支护技术研究与应用

    张浩龙;张崎;李东;

    针对南屯煤矿93_下09工作面沿空巷道在多次采动作用下围岩变形难以控制的问题,提出了一种基于NPR锚杆/索耦合支护的技术方案。通过FLAC~(3D)数值模拟、现场监测和工程实践,分析了巷道围岩变形破坏机制,发现巷道围岩受采动影响严重,局部应力集中明显,传统支护方式难以满足深部高应力、大变形环境下的稳定需求。为此,该研究采用NPR锚杆/索耦合补强支护技术,通过高预应力约束围岩初始变形,并利用恒阻特性适应围岩持续变形,实现主动加固和协调支护,顶板、帮部和底板的位移量分别减少了63.6%、50.9%和62.5%,支护返修率降低85%,施工效率提升22%以上,确保了巷道的长期稳定性。

    2025年10期 v.43;No.302 50-54+59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1931K]
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  • 分层调控注浆技术在工作面断层超前治理中的应用

    车光蕾;朱浩磊;梁峰;

    为解决井工三矿34205工作面Ⅱ段回采期间遇断层等地质构造威胁矿井安全生产的问题,针对性地开发了新型双液注浆加固材料,浆液扩散半径达2.5 m;结合工作面断层构造特点及分布情况,提出了分层调控注浆加固技术方案。该技术采用分层注浆钻孔布设方式,匹配不同注浆工艺参数,结合新型双液注浆加固材料,对工作面断层影响区进行综合超前治理。现场累计施工钻孔13组,包含长钻孔26个,短钻孔78个,补充钻孔32个,注浆材料消耗量92.55 t,工作面断层影响区域注浆效果良好,裂隙充填密实,充填率达86.7%,有效保障了工作面顺利回采。

    2025年10期 v.43;No.302 55-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K]
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  • 不同围岩条件的煤矿掘进支护工艺的优化研究

    马永龙;丰伟杰;

    针对2501回风巷掘进支护存在的围岩预测精度低、支护承载力不足、高应力围岩变形控制能力弱及施工工序复杂等问题,基于围岩监测、数值模拟及现场试验,提出围岩监测驱动支护优化、高强锚固、多级支护及工序集成等措施。通过顶板离层和围岩应力监测,结合FLAC~(3D)优化支护参数,形成刚柔组合支护体系,并优化喷射混凝土及锚索加密布置;施工采用锚杆机、液压锚索张拉一体机及智能监测,提高施工效率;将智能监测与数值模拟结合,实现动态支护优化。应用结果表明,优化方案使顶板离层量降低42.8%,锚杆拉拔力提升25.1%,围岩应力波动降低26.1%,施工效率提高23.2%,显著提升支护适应性和安全性。研究可为复杂围岩条件下煤矿掘进支护提供技术支撑。

    2025年10期 v.43;No.302 60-63+72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1552K]
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  • 永新煤矿2A303综采工作面顶板支护设计研究

    郭德洋;杨永峰;许志强;

    针对永新煤矿2A303综采工作面顶板控制不稳定、矿压显现强烈、巷道变形严重、有害气体与煤尘管理不善及生产效率低下等问题,基于矿压理论、数值模拟及动态监测技术,提出“及时支护+工艺协同”的顶板动态控制模式,结合水力压裂弱化、超前支护强化及远程控制等综合措施。通过实施支架初撑力≥24 MPa、超前支护密度4根/m、水力压裂注水压力35 MPa等技术,有效抑制顶板离层及矿压显现,控制顶板下沉量≤200 mm/循环,巷道变形量降至20 mm/班,隅角瓦斯浓度控制在0.8%以下,煤尘浓度降至10 mg/m~3,工作面推进速度提升至5 m/d,设备故障率降至3%。成果表明,技术方案显著提升了工作面安全性、稳定性及生产效率,为复杂地质条件下安全高效开采提供了科学依据与实践经验。

    2025年10期 v.43;No.302 64-67+72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K]
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  • 蒋庄煤矿膏体充填工艺优化与效率提升研究

    王建军;孙中灿;

    针对蒋庄煤矿膏体充填工艺存在的充填材料均匀性差、输送效率低、充填质量不稳定等问题,基于自动化控制技术和工艺优化方法,提出高效搅拌、输送系统优化、自动化监控及工艺流程调整等技术措施,采用高效双轴搅拌设备提高充填材料均匀性,优化输送管道布局与材质减少能量损耗,应用PLC自动化控制系统实时监测流速、压力与配比,确保充填精准性,并设计自适应调节机制,根据地质条件优化充填参数。试验结果表明,膏体充填效率提升50%,充填质量合格率增加9.1%,能源消耗降低22.6%,生产成本降低12.4%。研究成果为煤矿充填工艺优化提供了可靠的技术支持,提升了矿井安全性和资源回采率,具有较高的工程应用价值。

    2025年10期 v.43;No.302 68-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K]
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  • 特厚煤层异层位掘进交叉巷道围岩稳定性控制研究

    杨杰;

    针对南阳坡煤矿26110回风顺槽在特厚煤层6煤沿底掘进时与沿6煤上部的巷道存在异层位交叉关系,部分巷道区域内顶板下沉明显、巷道变形较大的问题,通过理论分析、数值模拟、现场试验等手段,分析了上层位巷道对下层位巷道掘进时的影响,研究了26110回风顺槽开挖后垂直应力、塑性区分布特征。研究结果表明:6煤采区运输巷底板与26110回风顺槽之间存在塑性破坏贯通现象,26110回风顺槽两帮产生应力集中,最高为12 MPa。根据上述分析结果及现场情况,提出采用“高强预应力锚杆(索)+梯形棚”联合加强支护,26110回风巷两帮最大变形量为88 mm,顶板最大变形量为90 mm,顶板离层量24 d稳定在74 mm。

    2025年10期 v.43;No.302 73-77+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1909K]
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灾害防治与职业健康

  • 巷道煤柱不同含水率煤样氧化特性与微观机制研究

    靳涛;朱天儒;王跃;

    针对煤柱不同区域含水率差异较大导致的自燃氧化复杂性问题,基于氧化动力学和微观结构理论,采用实验研究方法对巷道不同含水率煤样氧化特性与微观机制进行研究。研究发现,随着含水率的增加,煤柱煤样临界温度和干裂温度逐渐升高。在不同含水率煤样中,CO和C_2H_4浓度随温度升高均呈现指数增长趋势,特征温度点之前的CO浓度随含水率增加而降低,而特征温度点之后反之。C_2H_4浓度在各温度节点下则随含水率增加而逐渐降低;煤柱煤样的孔隙分布与含水率紧密相关,高含水率导致孔隙体积减少,对煤氧作用至关重要的微孔体积显著减少,是导致煤在较低温度下氧化强度降低的重要原因。相关研究成果可为理解和控制煤柱自燃提供一定理论依据。

    2025年10期 v.43;No.302 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1655K]
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  • 停采期间防灭火技术应用

    于凤启;钟彬;杨亚伟;

    针对察哈素煤矿停采期间综采工作面煤层存在的自然发火隐患,通过采空区预测预报、煤柱防火监测、堆煤点防火监测等方法,提出了防治煤层自然发火技术方案,具体措施包括:喷洒水合相变材料、设置挡风帘、封堵采空区漏风通道、注氮、灌浆、向采空区灌注纳米乳灭火材料、喷洒阻化剂及均压通风等防灭火技术手段。实施结果表明,上述措施有效控制了采空区遗煤的自然发火倾向,保障了停产期间的安全性,为工作面后期正常开采创造了有利条件。

    2025年10期 v.43;No.302 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1520K]
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  • 煤矿通风系统防冻风门的设计及应用

    李燕;

    为解决左则沟煤业井下通风系统1~#和2~#对开风门在冬季低温条件下频繁结冰的问题,提出了两种防冻风门设计方案,通过对风门传动装置、加热系统及结构布局进行优化,有效解决了风门结冰问题;利用Fluent软件对单出口和多出口两种结构的防冻风门的流体与传热性能进行仿真分析。结果表明,单出口结构在流场稳定性、传热均匀性及能耗方面均优于多出口结构。基于仿真结果,采用单出口防冻风门方案进行了工业性试验,试验结果表明该方案运行稳定,能够在10 min内完成不停风切换,满足D-LD2000规范要求,显著改善了矿井冬季风门结冰问题。单出口防冻风门创新性引入PID智能温控系统,并优化了热气流循环路径与加热装置,显著提高了能效,降低了结冰风险。

    2025年10期 v.43;No.302 89-93+99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1751K]
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  • 丛式井地面抽采技术在下保护层瓦斯治理中的应用

    李臣武;

    针对东李煤矿一采区7号煤层灰分、硫分高、开采经济效益差、石门工程未完成、瓦斯治理工程未实施及采掘失调等问题,为解决矿井存在的现实问题,煤矿研究提出在一采区地面实施丛式井钻井抽采上煤组底部煤层18号层的区域瓦斯技术方案。通过地面钻井、压裂、排采等工程,消除丛式井钻孔控制区域18号煤层的突出危险性;取消该区域的井下瓦斯抽采巷,实现先开采18号层作为下保护层的目的,缓解矿井采掘接续,提高企业经济效益,在矿区实现煤层气变废为宝的循环应用。丛式井地面抽采技术在东李煤矿的成功试验,为该矿全面推广应用地面抽采技术奠定了基础,同时为其他矿区类似条件的煤层群开采瓦斯治理提供了参考。

    2025年10期 v.43;No.302 94-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1692K]
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  • 固庄煤矿采空区自然发火综合防治技术及应用

    孙浩;

    为解决煤矿采空区自然发火监测预警不准确、防控措施效果不理想等问题,研究以固庄煤矿12号和15号煤层为研究对象,通过实验确定煤层氧化特征和气体释放规律,建立基于氧气浓度实测的“三带”分区防治体系,构建“高密度-多参数”分布式智能传感网络,设计多气体指标融合分析技术,实现了预警指标的精准识别。此外,研究还提出精确定向注氮系统的设计方案,并配置了智能联动防控机制。应用结果表明:采空区氧含量从14.5%降至6.8%,CO浓度降低50.0%,漏风量减少34.1%,有效防控了煤层自然发火,为同类矿井防治采空区自然发火提供了坚实的技术支撑。

    2025年10期 v.43;No.302 100-105+115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1713K]
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机械电气与自动化

  • 单轨吊机车无人驾驶系统的设计与试验研究

    张辉;孟现明;邵振东;

    为提升煤矿井下单轨吊机车运输系统的安全性、效率及适应性,设计了一种基于多传感器融合的无人驾驶系统。系统创新性地结合了视觉与激光雷达感知模型,提出了巷道边界检测、障碍物识别和特殊路况感知算法,有效提升环境感知能力。行为决策模块采用有限状态机(FSM)优化了路径规划、避障策略及坡道适应性,确保系统在井下复杂环境中的稳定性。同时,研究将多传感器融合技术应用于井下单轨吊机车无人驾驶系统,并基于Qt框架开发了支持远程监控及模式切换的人机交互界面,提升了操作便捷性与安全性。试验结果表明,该系统在井下复杂环境中表现稳定,具备精确的环境感知、合理的避障及路径调整能力,满足煤矿无人驾驶需求,具有较高的适应性和安全性,为煤矿智能运输提供了可行性解决方案。

    2025年10期 v.43;No.302 106-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K]
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  • 斜沟选煤厂轮轨型排矸带式输送机的设计与应用研究

    王喆;

    针对斜沟选煤厂原有矸石外运方式能耗高、碳排放大、运输效率低等问题,提出轮轨型排矸带式输送机系统。该系统采用托车支撑输送带,结合永磁同步电动机直驱与智能控制技术,优化能源利用,降低摩擦损耗,显著提升输送稳定性和安全性。应用结果表明,系统能耗降低53%,年节电180万kW·h,减少1500 t标准煤消耗;输送能力提升6倍,年节省150万元运输成本;输送带寿命延长67%,维护周期增至12个月,年均节省50万元运维费用。同时,系统集成智能监测与远程预警功能,提高设备安全性与运行效率,折算每年可减少2700 t二氧化碳排放。该技术适用于长距离、高负载、复杂工况,可推广至煤矿、选煤厂及露天矿场,为煤炭行业提供高效、节能、环保的输送解决方案,助力行业绿色低碳发展。

    2025年10期 v.43;No.302 111-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K]
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  • 综掘工作面电力自动化设备的优化配置与运行研究

    杨刚;

    针对南岭煤业矿井地质结构复杂、供电网络越级跳闸频发、设备移设效率低及安全风险高等问题,研究基于数字化技术、大数据分析与生态矿山理论提出系统性优化方案,通过引入智能零时限电流保护技术构建三级光纤环网架构,实现μs级故障定位与协同保护,解决越级跳闸难题;开发掘进配套集成自移装置,结合磁滞张力传感器与CAN总线控制,将设备移设时间缩短至8 min/次;采用HRB500锚杆与超细水泥注浆优化顶板支护,集成振弦式应力计与瓦斯传感器构建安全监控网络。实施后,顶板事故率由63%降至18%,吨煤成本降低9.3元,年增效益837万元,内部收益率24.8%,为复杂地质条件下矿井安全高效开采与可持续开发提供技术范式。

    2025年10期 v.43;No.302 116-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1627K]
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  • 机电一体化在采掘设备中的应用与优化

    杨成友;赵凯凯;

    针对山东东山王楼煤矿采掘设备的高能耗与环保问题,研究通过集成变频驱动、再生制动和智能控制等机电一体化技术,显著提升了设备性能。应用结果表明:采煤机吨煤综合电耗由3.2 kW·h/t降低至2.7 kW·h/t,再生制动系统能量回收率达35.8%;通过低排放发动机与废气处理装置,粉尘浓度由3.5 mg/m3降至1.2 mg/m3;设备平均故障间隔时间从318 h延长至594 h,年度电力成本降低21.7%。该研究为提升矿井设备运行效率、促进绿色可持续发展提供了有效的技术参考。

    2025年10期 v.43;No.302 121-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 1604K]
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煤矿地质与防治水

  • 真三轴砂岩预制裂缝水力压裂裂缝扩展规律研究

    申凯;

    坚硬顶板是矿山开采中较为常见的顶板岩层,由于岩石特性,使得其无法随采随落,从而形成大面积悬顶,大面积悬顶使得巷道变形加剧,影响矿井安全开采。针对坚硬顶板难垮难落的问题,提出采用定向水力压裂技术进行顶板预裂,利用真三轴实验装置结合声发射系统对岩石起裂及裂缝扩展进行研究。采用定向预制裂缝水力压裂技术能够有效控制裂缝起裂位置,水压裂缝均从预制裂缝尖端开始起裂,呈现S型扩展趋势,对不同预制裂缝角度下的起裂压力及裂缝偏转距离进行分析发现,随着预制裂缝角的增大,起裂压力呈增大趋势,而水压裂缝的转向距离则呈下降趋势。

    2025年10期 v.43;No.302 126-129+140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K]
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  • 深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展的力学机制与数值模拟研究

    梁银冠;李博;余凡;

    针对邵寨煤矿3112工作面深部强矿压条件下水力压裂裂纹扩展机制不明确问题,采用现场应力测试、微地震监测和FLAC~(3D)-RFPA~(3D)耦合数值模拟等方法,系统研究了裂纹起裂与扩展的力学机制。研究结果表明,深部裂纹扩展呈显著的应力主导特征,其扩展方向与最大主应力(22.2 MPa)呈72°夹角。当注水压力达到临界值15.6 MPa时,裂纹以“树枝状”模式扩展,主裂纹长度可达42.5 m,网络连通度为0.86。基于以上发现,该研究提出了适应深部环境的优化注水参数(压力18.2 MPa,流量12 m~3/h,持续时间45 min),实现了裂纹的可控扩展。现场应用表明,该方法的预测精度达92%,为深部煤层水力压裂工程提供了科学的理论依据和技术支持。

    2025年10期 v.43;No.302 130-134+140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K]
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  • 开田冲煤矿断层特征及其对煤炭资源的影响研究

    徐蓉;黄志强;杨磊;

    以贵州省织金县开田冲煤矿为对象,通过地质罗盘测量、钻孔资料对比等方法,系统分析F1、F4142-2等断层特征及其对煤炭资源的影响。结果表明,区内正断层占比67%(48条),逆断层占33%(24条),组合形式多样;平面分布与褶皱、地层走向相关,北东及南西区域更发育;垂向上浅部煤层受影响更明显,矿区构造复杂程度为中等。断层显著改变煤层厚度与连续性(如F1逆断层导致6号煤资源量减少约228万吨),增加开采难度与安全风险,降低资源回收率。针对上述问题,建议加强地质勘探,利用三维地震技术监测断层;优化采区划分,开发自适应支护系统;深入研究断层活化机制并建立评估模型,为煤矿安全高效开采提供支撑。

    2025年10期 v.43;No.302 135-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1805K]
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  • 晋能王坪煤矿浅埋深厚煤层开采地表沉陷特征分析

    罗丽琳;

    王坪煤矿浅埋深厚煤层开采引发的地表沉陷问题对矿区生态环境构成了严重威胁。为揭示这一现象的机理,以晋能控股煤业集团朔州朔煤王坪煤矿为研究对象,选取典型的浅埋深高强度开采8101工作面,结合理论分析方法与高精度观测技术(RTK技术及三维激光扫描技术),对煤层开采后地表各区域的变形特征展开研究。结果表明:浅埋厚煤层开采时,上覆岩层表现出“瞬时垮落”的特征,具有高敏感性和不稳定性;随着工作面推进,地表下沉量在初始开切眼区域较小,随后迅速增加,并在工作面中部区域达到最大值(85.5 mm)。地表移动与变形主要集中在工作面中部地带,而周边区域的下沉与变形相对不明显。研究为浅埋深厚煤层开采地表沉陷的预测与防治提供了科学依据,对矿区生态环境保护和安全生产具有重要的应用价值。

    2025年10期 v.43;No.302 141-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1689K]
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  • 煤矿井下地质灾害智能监测预警技术研究

    叶吉磊;朱辉;郭纯建;

    针对王楼煤矿面临的采空区塌陷、断层带应力集中引发的瓦斯灾害,以及煤层赋存条件导致的顶板灾害等问题,研究基于应力-渗透耦合理论和多源数据融合技术,构建了集微震监测、光纤应变、瓦斯浓度等多参数协同的数据采集网络。采用改进的Dempster-Shafer证据理论进行异构数据融合,并通过深度卷积网络与双层LSTM结构提取空间-时序特征,建立了包含14个核心指标的分级预警体系。同时,基于改进的双重孔隙介质模型分析了断层带应力演化特征,构建了考虑多场耦合效应的瓦斯运移模型。系统在工程实践中对断层带应力集中、瓦斯异常涌出和顶板活动的识别准确率分别达到91.7%、88.5%和86.9%,预警提前量平均提升2.1 h,误报率降至8.3%,为矿井安全生产提供了可靠的技术保障。

    2025年10期 v.43;No.302 146-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1638K]
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  • 防冲液压支架的特性及优化研究

    李传标;朱辉;牛龙喧;

    针对王楼煤矿1310工作面深部开采中的冲击地压灾害问题,通过静态加载与动态冲击试验,发现防冲支架在支护力稳定性(波动±45 kN)、受力均匀性(两侧差值80 kN)、让压特性(650~850 kN区间不平稳)及密封系统可靠性(高载荷下20%密封圈损坏)方面存在缺陷。为此,提出结构优化方案,包括35°倾角TQ刚性侧向突起、6 mm厚DSGB-6短双隔板结构和180 mm×180 mm框架的ZD中点支撑系统,并采用Q690D高强钢(屈服强度690 MPa)和HNBR复合密封材料提升性能。同时,开发了智能预紧系统与自适应控制技术。优化后支架的支撑稳定性提升至1.2 mm/h,最大工作阻力提高至9800 kN,初撑力波动降至±15 kN,动载响应时间缩短至35 ms,围岩控制效果显著提升。

    2025年10期 v.43;No.302 151-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1558K]
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  • 阿贵煤矿水文地质条件勘查及充水因素分析

    普叶青;

    为查明阿贵煤矿水文地质条件复杂程度及1371综采工作面水源情况,为矿井防治水提供科学依据,开展了水文地质勘查工作,通过水文地质钻探、抽水试验、地球物理测井及采样测试等方法,综合分析了矿井水文地质特征与主要充水因素。研究结果表明:矿床水文地质勘查类型属顶板岩溶裂隙含水层直接和间接充水的复杂类型;1371综采工作面突水点水源主要为永宁镇组第三段岩溶裂隙水,其次为关岭组第一段砂泥岩裂隙水;煤层回采时,采动破坏引发的顶板裂缝带是矿井主要充水通道。

    2025年10期 v.43;No.302 156-160+174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K]
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  • 多参量冲击地压危险性评估体系构建

    王战行;梁民;刘韩伟;

    针对孤岛工作面传统单因素静态评估方法难以有效预测冲击地压风险的问题,基于深度神经网络构建多参量动态预警模型,集成地质条件、开采参数与实时监测数据共12维特征向量,建立三级预警机制。通过相似材料模拟与数值模拟耦合验证,优化卸压孔参数为深度100 m、间距15 m,使围岩应力降幅达34.2%,应力集中系数降至1.8以下,模型测试准确率达到89.7%,顶板垮塌事故发生率降低71.4%,实现了冲击地压风险从经验判断向智能预控的转变。

    2025年10期 v.43;No.302 161-164+174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K]
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信息化技术与绿色发展

  • 输煤系统防堵问题研究

    陆慷;

    针对火电厂在实际运行过程中掺烧煤或泥劣质煤时,输煤系统时常会产生堵塞、搭桥等现象,导致机组运行不稳定,迫使机组减少负荷甚至停炉,造成严重的经济损失和能源浪费问题,为保障电厂的稳定运行,设计一种安装在炉前原煤仓的智能脉冲清壁装置,与下部旋转清堵装置结合,通过智能脉冲清壁装置的喷吹能够有效地使仓壁上堵塞的物料脱落,解决煤仓搭桥、堵煤的问题。应用表明,清堵效率达到99%,显示出良好的效果,提高了电厂的运行效率,降低了因堵煤问题导致的停机风险。

    2025年10期 v.43;No.302 165-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1637K]
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  • 双碳目标下煤矿绿色智能辅助运输系统的建设实践

    刘伟;

    针对晋能控股煤业集团四老沟矿井下辅助运输系统存在的设备老化、运行效率低、能耗高及碳排放高等问题,基于“双碳”目标和绿色智能化理念,提出并实施了一套系统性改造方案。通过引入电动胶轮车替代柴油动力车辆,结合智能调度系统、无人驾驶技术及路径优化算法,构建了以5G与UWB技术为支撑的绿色智能辅助运输系统。该系统通过数据驱动的调度平台优化车辆运行路径和任务分配,显著降低空载率;防爆锂离子蓄电池与快速换电技术的应用保障了设备的高效运行;能量管理系统(EMS)优化降低单位能耗。该系统每年减少柴油消耗47.5 t,减少二氧化碳排放150 t,尾气颗粒物排放减少85%,通风系统能耗下降18%,运输效率提升32%,每年运行成本降低362万元。研究成果为煤矿行业的绿色低碳转型提供了可行路径和实践示范。

    2025年10期 v.43;No.302 170-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1529K]
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  • 数字孪生煤矿三维充水结构动态演化与突水风险分级研究

    谢举;李燕;李丁丁;

    针对煤矿突水灾害演化机理不清、风险分级滞后等问题,研究提出基于数字孪生技术与改进风险熵理论的充水结构动态演化解析与突水风险智能防控方法,通过融合微震监测、瞬变电磁与钻孔雷达的实时数据流,构建采掘扰动下充水通道的几何-物性参数双向映射模型,实现裂隙网络渗透率的动态计算;创新引入通道连通性修正因子C_i,建立风险熵分级函数与突水风险动态评价体系。工程验证表明:系统突水点定位精度0.76 m(提升68%),预警准确率92.3%,响应延迟3.2 min,年减损860万元,投资回收期<8个月。该成果构建“动态感知-智能决策-精准控制”全链条防控方案,为煤矿水害治理提供技术支撑。

    2025年10期 v.43;No.302 175-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K]
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  • 智能综掘工作面数字孪生系统的设计与应用研究

    刘锋;

    针对沁裕煤矿15103轨顺综掘工作面智能化水平低、监控手段落后、数据孤岛、人员近距离作业环节多、人员暴露时间长及安全管控难度大等问题,基于数字孪生技术,构建了三维场景再现的智能综掘工作面数字孪生系统。该系统采用“物理-数据-平台-应用”四层架构,集成惯性导航、激光测距、AI图像识别、UWB高精度定位等技术,构建高精度三维数字孪生体,实现掘进过程的精准模拟和智能优化。通过自适应截割算法和路径优化技术,提升掘进机自动截割精度。系统依托边缘计算与云计算架构,优化数据处理效率,确保设备状态、巷道环境及作业人员的实时监测和远程控制。应用结果显示,15103轨顺综掘工作面巷道断面成型合格率提高至95%,生产效率提升20%,提高了掘进作业的智能化和自动化水平,降低了安全风险,为矿井智能化建设提供了有效技术支撑。

    2025年10期 v.43;No.302 180-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 1521K]
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  • 基于边缘计算的矿用气体涡轮流量计动态误差补偿算法研究

    唐杰;

    针对寺河煤矿井下气体涡轮流量计在动态工况下的响应滞后与误差偏移问题,提出了一种基于边缘计算的动态误差补偿算法。该算法结合非线性系统建模与边缘智能理论,融合卡尔曼滤波和LSTM神经网络模型,并引入自适应权重调整机制,旨在解决流速突增、振动扰动和高温高湿等复杂工况中的动态误差问题,将该算法部署在本安型工业边缘计算节点上,实现了低延迟和高可靠性的实时计算与动态修正。实验结果表明,与传统线性补偿方法相比,所提算法在典型工况下将平均相对误差降低超过65%,响应时间缩短至350 ms以内,显著提高了监测系统的实时性与鲁棒性,为矿井气体流量监测的误差控制提供了新的技术路径,并为边缘计算在工业测控领域的应用探索了可行的实现方案。

    2025年10期 v.43;No.302 185-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K]
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企业管理与科学发展

  • 基于云模型的煤炭资源型城市绿色转型发展评价研究

    张红;薛晓芳;

    针对煤炭资源型城市因资源枯竭与生态恶化所面临的转型压力,研究结合绿色发展理念,从经济、社会、资源和环境四个维度构建了系统的绿色转型发展评价指标体系,并运用熵权-云模型方法对15个代表性煤炭资源型城市的绿色转型发展水平进行了定量比较分析。研究结果表明,我国不同发展阶段的煤炭资源型城市在绿色发展水平上存在显著差异,其中再生型城市的绿色转型发展水平最高,煤炭资源型城市的绿色转型发展水平仍有待提升。基于研究结果,提出了加强政策引导、推动产业多元化、促进技术创新和实施差异化发展等建议,推动煤炭资源型城市其实现更高质量的可持续发展。

    2025年10期 v.43;No.302 190-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1843K]
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  • 基于井巷开拓快速掘进岩体质量指标定量评价

    范磊;

    井巷快速掘进是改善煤矿采掘平衡、提高开采效率的关键,而岩体质量是影响掘进速度与安全的核心因素。研究旨在构建一套科学、高效的井巷快速掘进岩体质量定量评价体系。通过地质调查、现场测试及数值模拟等手段,系统分析影响岩体质量的多种因素。基于工程岩体分级标准,结合岩石质量指标(RQD)、节理组数(J_n)、节理面粗糙度系数(J_r)、节理面蜕化系数(J_a)、节理中水折减系数(J_w)、应力折减系数(SRF)等关键指标,建立了适用于煤矿井巷快速掘进的岩体质量定量评价数学模型,并利用C~#编程实现快速、准确的自动评价。该模型在袁店二矿七采区轨道上山盾构机快速掘进巷道工程中进行了验证,结果表明其能够准确反映岩体质量状况,为井巷快速掘进方案的制定提供了可靠的地质依据。研究成果显著提高了掘进效率,降低了施工风险,具有广阔的工程应用前景。

    2025年10期 v.43;No.302 196-201页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K]
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  • 山东能源集团赵楼煤矿:STI出战! “天网”助阵防冲

    张震;

    <正>冲击地压监测预警一直是矿山安全领域的难点课题。在山东能源集团兖矿能源赵楼煤矿的深井之下,岩体中植入的“天网”正精准捕捉每一次细微颤动,宛如为矿井配备了一副“神经中枢”,实时感知井巷的“脉搏跳动”。这套系统是山东能源集团不久前主导研发并投用的STI新型监测矩阵。该矩阵涵盖应力监测、微震监测与烈度监测三大系统,通过模块化设计实现功能互补。从应力变化的源头监测,到微震事件的精准定位,再到灾害影响的量化评估,STI新型监测矩阵构建起一套完整链条的监测网络。

    2025年10期 v.43;No.302 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
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  • 《山东煤炭科技》征订启事

    <正>《山东煤炭科技》1983年创刊,经国家新闻出版署正式批准,是由国家矿山安全监察局山东局主管、山东煤炭工业信息计算中心主办的面向国内外公开发行的综合性煤炭科技期刊,被中国学术期刊综合评价数据库、中国期刊网、中国学术期刊(光盘版)、国家科技期刊开放平台等数据库全文收录,并入选为《煤炭领域高质量科技期刊分级目录》T3类期刊。

    2025年10期 v.43;No.302 202页 [查看摘要][在线阅读][下载 629K]
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  • 《山东煤炭科技》征稿简则

    <正>一、征稿范围(一)煤炭地质、勘探、测量、防治水技术,煤炭设计、建设工程技术,煤矿采掘、通防、运输、机电、自动化技术,煤矿安全生产管理技术。(二)煤矿智能化建设,煤炭清洁高效利用,节能环保、绿色发展,安全设施建设、职业病防护,新工艺、新技术、新经验。(三)煤炭企业现代化管理、可持续发展研究,新能源开发与利用,矿山安全监管监察,矿山应急救援,资源管理,计算机应用,信息化、物联网技术。

    2025年10期 v.43;No.302 203页 [查看摘要][在线阅读][下载 508K]
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  • 第十三届全国矿山救援技能竞赛在山东济宁圆满落幕

    曹博远;

    <正>~~

    2025年10期 v.43;No.302 204页 [查看摘要][在线阅读][下载 678K]
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