矿井智能化建设与开采生产

  • 深部高应力软岩巷道锚架注修复加固技术研究与实践

    宋道;

    针对陈四楼煤矿深部采区矿压显现明显,巷道变形量大、维护困难,难以满足安全生产需要等问题,对九采区泵房的巷道层位、围岩条件、抗压强度、现有支护强度、巷道破坏机理及类型进行分析,采用“锚架注”协作支护技术进行维修加固。经治理,九采区泵房未出现底鼓、片帮、巷道明显收敛等现象,满足正常排水需要,为后续深部采区的巷道支护提供了技术支撑。

    2025年02期 v.43;No.294 1-5+11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1795K]
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  • 特厚煤层强动压巷道非对称强力超前补强支护研究

    孟应杰;

    炭窑峪矿19-22~#煤层回采巷道属于典型的特厚煤层强动压巷道,通过数值模拟、实地调研、实验测试等手段,展开强采动巷道矿压显现特征及围岩控制措施研究。对工作面开采期间回采巷道矿压特征实地调研表明,传统锚网索永久支护和单体柱+木垛补强支护无法有效控制围岩的变形破坏,设计采用急增阻抗高偏载强力支柱进行补强支护,通过对支柱的增阻介质材料和柱体材料及结构优化设计出工作阻力达到600 kN的急增阻抗高偏载强力支柱。应用试验表明,采用设计的补强支护后,将超前压力影响段巷道变形量有效控制在较低水平。

    2025年02期 v.43;No.294 6-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1880K]
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  • 赵楼煤矿岩巷快速掘进多次梯度支护技术的应用研究

    郭端琛;陈祥祥;谷保栋;

    针对赵楼煤矿岩巷掘进过程中支护时间过长,无法实现掘进与支护平行作业的问题,提出了多次梯度支护技术,通过FLAC~(3D)软件数值模拟和理论分析,建立合理的多次梯度支护模型,支护方案包括顶板支护、上帮支护和下帮支护三个阶段,每阶段均详细确定了锚杆和锚索的规格和间排距。数值模拟结果表明,该支护技术显著减少了巷道顶板和两帮的变形量,提高了巷道的稳定性和掘进速度;在中部辅运大巷实际施工中,通过调整支护步骤和时间间隔,实现了支护平行作业,最大程度发挥了围岩自稳能力;深孔窥视仪监测数据显示,实施多次梯度支护后,巷道两帮围岩损伤程度较小,裂隙发育减缓,支护效果显著,有效维持了巷道稳定性。

    2025年02期 v.43;No.294 12-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1754K]
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  • 安平煤矿软岩巷道支护钢结构承载力特性研究

    赵宝宝;

    安平煤业开采5-1号煤层一盘区软岩巷道采用传统锚喷支护时存在巷道变形严重、锚杆脱落等问题,严重影响了矿井的安全生产和作业效率。为此,基于结构力学和地质力学理论,采用数值模拟与现场实践相结合的方法,对U型钢、工字钢、钢轨钢三种不同钢结构在软岩巷道支护中的位移应力变化规律进行了模拟分析,并进行了现场实践应用。结果表明:U型钢的抗变形能力最好,其整体变形量为钢轨钢的85.0%,工字型钢次之,为钢轨钢的92%,而钢轨钢的抗变形能力最弱;三种支承钢结构的主要受力位置为支承肩腰结合处,在模拟长度为10 m巷道支护时,4~6 m中段巷道围岩变形程度大于头尾巷道围岩;深部软岩巷道水平应力较大时,只有采用侧顶支护时,巷道底鼓位移才比浅巷大。研究成果为矿井的安全生产和高效作业提供了有力保障。

    2025年02期 v.43;No.294 17-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1788K]
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  • 煤矿井下“V”形采煤工作面开采研究

    廖永游;

    为解决大南湖一矿1309工作面受两条向斜轴影响,造成工作面煤炭资源的回收率和生产效率降低等问题,提出了特殊地质条件下的一种新型工作面的采煤方法—“V”形采煤工作面开采方法。通过相似材料模拟试验及开展现场工业试验,对“V”形采煤工作面的特点、采煤工艺、关键技术及开采注意事项等方面进行了深入研究。结果表明:顶板覆岩垮落带高度为20 m,断裂带高度为118 m;确定两带高于地表区、两带重叠地表区和两带低于地表区的放煤高度;采取打设单体液压支柱、抽减支架方式,保证工作面在回采期间的两端头有效支护;工作面采空区防灭火采取连续注氮、喷洒阻化剂方式,注氮流量不低于225 m~3/h。

    2025年02期 v.43;No.294 22-26+37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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  • 磁窑沟煤矿近距离煤层综采面过构造施工工艺研究

    姚俊彪;

    11103工作面为磁窑沟矿11号煤层圈定的最后一个长壁综采工作面,该工作面推采至920 m位置时,受地垒构造影响,大范围大断面割砂岩,正常回采受阻。针对11103工作面割矸范围及断面大、砂岩坚硬截齿难破裂、局部区域顶板破碎易漏顶、跳采准备及搬家倒面影响时间较长的实际情况,磁窑沟矿从回风顺槽探测分析工作面构造赋存及变化情况,采用爆破+机割回采工艺,通过优化现场人员劳动组织、对比分析矸石深孔与浅孔爆破施工效果、制定甩矸及顶板管控等调整措施顺利通过构造区域。实践证明,通过地垒构造区域采用浅孔预裂爆破+机割进行回采,可减少坚硬矸石对回采影响,保证矿井产量及正常接续,为类似矿井解决相关问题提供借鉴。

    2025年02期 v.43;No.294 27-31+37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1606K]
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  • 动压作用下采空区巷道覆盖层及煤柱稳定性控制研究

    赵新建;

    动压作用影响下镇城底煤矿巷道变形严重,增加了巷道维护的难度。为提高巷道围岩稳定性,对直接顶板和矸石的压缩载荷以及顶板悬臂梁长度的影响规律进行了研究,建立了动压作用下采空区巷道覆盖层结构模型和煤柱应力模型,分析了直接顶板厚度、硬度和变形对采空区稳定性的影响,提出了动压作用下采空区“槽梁”结构和煤柱稳定性的理论判据,基于镇城底矿22305综采工作面的地质条件,从切顶卸压、煤柱设计、围岩加固等方面采取优化措施。结果表明,采用注浆锚索梁对顶板进行加固,实施双向注浆锚索对窄煤柱进行加固,使煤柱宽度由15 m减小到4 m;巷道顶板和两帮变形分别为268 mm和105 mm,煤柱应力集中系数为1.20,有效实现了采空区巷道覆盖层及煤柱稳定性控制。

    2025年02期 v.43;No.294 32-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1870K]
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  • 区段煤柱工作面覆岩运动及矿压显现规律研究

    李庚;郇恒恒;

    赵固二矿以前在对二_1煤回采过程中,使用分层开采并留设较宽的区段煤柱。为提高资源采出率、延长矿井服务年限,提出将区段煤柱作为独立工作面进行综放开采的遗煤回收方案。通过数值模拟及现场工业性试验,分析了区段煤柱工作面覆岩运动及矿压显现规律。研究发现,区段煤柱内部应力呈两侧高、中间低的“马鞍型”分布;工作面回采期间,超前支承压力峰值位于距煤壁5~10 m处,显著影响范围为30~35 m;液压支架压力数据显示,煤柱“二次见方”时矿压显现明显,区段煤柱回采过程中周期来压步距约为20 m。研究结果表明,受采动影响的区段煤柱仍可作为独立工作面进行综放开采,验证了区段煤柱独立回采的可行性。

    2025年02期 v.43;No.294 38-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1701K]
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  • 基于超前切顶技术的煤矿巷道围岩控制研究

    明契;

    伯方煤矿深部煤炭资源开采后,原有应力状态被破坏,导致工作面前方支承应力增大,工作面前方巷道发生明显的变形,严重影响了煤矿安全生产。为此,基于聚能爆破切顶卸压理论对巷道围岩控制进行了数值模拟和应用实践研究,采用“工作面超前切顶”(RCAWC)技术,通过主动降低应力来减弱变形,阐述了RCAWC对采动应力的抵消机制,分析了不同RCAWC高度的承载应力演化规律。随着RCAWC高度的增加,桥台应力显著降低,但随着厚顶板的切断,负相关效应减弱。结果表明,采用RCAWC技术后,巷道变形减小63.6%~75%,保护煤柱尺寸减小约1/3,RCAWC技术在阻止采动应力向巷道传播、减小支承应力程度、最终缓解围岩应力和变形方面具有显著作用。

    2025年02期 v.43;No.294 43-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K]
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灾害防治与职业健康

  • 煤矿瓦斯抽采多物理场模拟与钻孔布置

    吴长富;

    为探究多场耦合条件下的瓦斯抽采效果,依托COMSOL软件建立瓦斯抽采试验模型,以玉龙煤矿为例,分析了温度、瓦斯压力、渗透率随抽采时间的演化趋势,对比分析了三花眼与矩形布孔方式的瓦斯抽采效果。结果表明:温度、瓦斯压力、渗透率随抽采时间表现为下降趋势,在抽采时间为50~90 d条件下的变化程度最为明显,建议90 d作为玉龙煤矿瓦斯抽采的治理时限。三花眼布置方式相比于矩形布置方式的有效抽采半径更大,同比增加0.82 m。

    2025年02期 v.43;No.294 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1910K]
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  • 煤自燃气体产物特性和预测实验研究

    张超;崔飞;贺小良;

    针对东古城煤矿煤自燃预测预报问题,通过煤自燃程序升温实验在不同氧浓度下得到了东古城褐煤自燃时的气体产物及其特性规律,并根据实验结果提出了煤自燃预测预报的指标气体及参数。结果表明:氧气浓度一定时,随着温度的升高,CO浓度在200 ℃前基本呈指数函数递增,CO_2和CH_4浓度整体上呈指数函数递增。C_2H_4气体浓度先快速增大,后缓慢增加,而后又快速增大。CO/CO_2与C_2H_4/CH_4比值变化情况相似,均为先增大后减小,曲线拐点对应温度均在180 ℃左右。根据实验结果,选择CO和C_2H_4作为预测东古城煤矿褐煤自然发火的单一指标气体,CO预警浓度设为(30~70)×10~(-6),C_2H_4预警浓度设为(1~1.6)×10~(-6),同时以CO/CO_2比值和C_2H_4/CH_4比值作为判断煤温的辅助指标。研究结果可为东古城煤矿煤自燃预测预报提供一定的依据。

    2025年02期 v.43;No.294 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K]
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  • 基于钻孔的工作面采空区自燃“三带”测定方法研究

    杨冰;

    针对回采工作面采空区自燃“三带”划分周期长,常规测定方法无法顺利、准确地抽取采空区内气样问题,提出了基于钻孔的工作面采空区自燃“三带”划分方法,利用工作面下方底板岩巷、上方高抽巷或相邻巷道向采空区或顺槽设置测点位置布置钻孔,封孔后采用取气装置对各布置测点取气样分析,自动进行工作面“三带”分布的动态分析判定,实现“三带”分布的动态可视化,并将此方案运用到肖家洼煤矿211301工作面。实践证明,该方案能高效地对工作面采空区自燃“三带”进行合理划分,为工作面推采进度提出了合理建议,为采空区煤自燃防治提供宝贵经验。

    2025年02期 v.43;No.294 59-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1825K]
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  • 黑岱沟露天煤矿煤铲驾驶室粉尘理化特性研究

    李波;严俊龙;王瑞鑫;

    随着露天煤矿年生产能力的提高,露天煤矿粉尘污染逐渐加重,与产尘点接触最为紧密的电铲驾驶员受其影响较大。针对露天煤矿粉尘扩散污染严重,煤矿职工职业病患病概率增加等问题,通过测定尘样理化特性,分析对人体危害程度。研究结果表明:粒径小于10 μm可吸入颗粒总占比为8.34%,驾驶室内呼吸性粉尘占比较低,大部分粉尘在驾驶员鼻腔内迅速沉积;采集尘样孔隙数量较少,明显无发达孔隙结构;电铲驾驶室粉尘含有较多碳元素和金属元素,使得电铲操作人员患尘肺概率增加;电铲驾驶室粉尘中重金属含量为1.244%,其中铁元素占比为0.809 6%,钛元素占比为0.335 5%,锆元素占比为0.098 9%。

    2025年02期 v.43;No.294 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1597K]
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机械电气与自动化

  • 泰安煤矿带式输送机通信集控装置设计与应用

    曹瑞升;

    为解决泰安煤矿井下带式输送机缺乏有效监测、通信和保护控制的问题,针对带式输送机运输系统需要更加完善的监测信息和控制手段,通过采用计算机控制技术、网络传输技术、可编程序控制器(PLC)和先进传感器技术相结合的通信集中控制方式,实现了带式输送机运输系统工况数据采集、显示、报警、保护控制以及电话通信的功能,完善了煤矿井下带式输送机运输的自动化控制性能,从而更进一步实现该矿的井下多网融合与应急联动的智慧矿山建设目标。

    2025年02期 v.43;No.294 70-73+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1533K]
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  • 主井防爆提升机变频电控装置的设计与应用研究

    陈宁;徐珂;

    针对宏阳煤矿主井提升系统存在重载启动时对电网和机械冲击大、功率因数低、调速困难及电能浪费的问题,基于矢量控制理论,设计了一种适用于大功率防爆提升机变频电控装置。该变频电控装置通过采用双三电平变频器拓扑结构,结合软启动技术、优化热设计和功率无感母线技术,有效降低启动电流冲击和机械冲击,提高系统功率因数和调速精度。实际应用运行结果表明,该变频电控装置在提升速度自动控制、重载启动、能量节约等方面具有显著优势,提升机制动闸磨损量降低80%以上,功率因数达到0.98,电网谐波含量得到明显抑制,工作量不变的情况下总耗电量降低约15%,满足现代煤矿生产对于主井提升系统高效、稳定和安全的需求。

    2025年02期 v.43;No.294 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1476K]
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  • 基于PLC的矿用提升装置自动控制系统设计

    李伟;

    为适应当前煤矿提升装置控制系统自动化及高性能运行需求,针对传统矿用提升装置控制方式调速不平滑、钢丝绳张力波动大、能源浪费严重等问题,对变频调速及控制技术进行研究,通过模糊PID调速及张力闭环控制理论提出了一种基于PLC控制的提升装置变频调速自动控制系统设计方案。系统对提升装置变频调速及钢丝绳张力控制模型及策略进行分析建立,通过双PLC冗余控制结构实现提升装置速度自适应调节控制及钢丝绳张力恒定控制,同时系统具备提升装置运行实时监控及综合保护功能,有效提升提升装置运行效率及安全可靠性。经实验测试,系统调速精度较高、速度响应较快,钢丝绳张力在负载变化情况下稳定度较高,达到预期设计目标,在煤矿安全、高效生产方面具有显著经济及社会效益。

    2025年02期 v.43;No.294 79-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1650K]
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  • 大断面煤巷悬臂式掘进机二次自主截割路径分析

    杨晓景;

    新景煤矿采用传统截割方式往往需要二次截割才能满足大断面巷道的成型需求,降低了掘进效率,增加了施工难度和成本。为提升大断面煤巷掘进作业的自动化水平,聚焦于悬臂式掘进机的二次自主截割路径规划与控制策略,探索更为高效、精确的自动截割控制技术,以8309回风巷为工程背景,采用FLAC~(3D)软件模拟了不同截割路径下巷道顶板的垂直位移规律,根据实际情况确定了合理的截割路径,并进行了井下工业性试验。结果表明,截割路径与预设路径高度吻合,大断面煤巷截割误差控制在1 m以内,显著提高了截割精度。研究成果显著提高掘进效率,降低施工成本,保障施工安全,对于推动煤矿开采技术的现代化进程具有重要意义。

    2025年02期 v.43;No.294 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1638K]
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  • 基于光纤锁定控制的防越级跳闸保护装置应用分析

    邢永强;

    金辛达煤矿目前面临着越级跳闸及大面积停电的严峻问题,为解决高压供电系统越级跳闸问题,对供电系统现状和抗过负荷保护原则进行了分析,并基于光纤闭锁的高压电网短路保护原理,开发了保护装置的硬件电路以及控制程序,通过激活并触发下级开关设备的跳闸动作,以实现故障区域的快速隔离,确保电力系统的稳定性。性能测试实验结果表明,当输入电流为200 A时,系统正常工作,未出现开关跳闸现象,当输入电流超过200 A时,下级开关均在160 ms时间内跳闸;若因某种原因下级开关设备未跳闸时,则预设的上级开关设备保护机制将在极短的162 ms内自动启动,迅速切除故障段。双重保险措施大幅度降低了因故障引发的跳闸事故风险,研究成果可为矿井供电系统可靠性和安全性的提高提供参考。

    2025年02期 v.43;No.294 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K]
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煤矿地质与防治水

  • 基于防冲的深部孤岛工作面合理宽度设计方法研究

    袁腾飞;孔震;陈祥祥;

    深部孤岛工作面合理宽度问题一直是煤矿现场尚未完全解决的防冲难题,以鄂尔多斯母度柴登矿井30207设计孤岛工作面为工程背景,采用理论分析方法,研究基于防冲的深部孤岛工作面合理宽度设计方法,探讨两翼不同采空区宽度条件下的孤岛工作面载荷分布规律,基于载荷三带理论建立孤岛工作面承载应力估算模型,研究孤岛工作面上覆载荷三带高度划分模型,设计深部高应力孤岛工作面防冲临界宽度估算方法。结果表明,案例验算孤岛工作面理论安全宽度不得小于245 m,考虑强动载影响,现场应用基于防冲的孤岛工作面合理宽度为300 m。

    2025年02期 v.43;No.294 94-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1910K]
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  • 亿欣煤业矿井充水因素评价与三维可视化矿井水预测预报研究

    张远辉;张国宾;邹阳;

    为了预防亿欣煤业水害事故发生,在充分收集亿欣煤业已有水文地质资料基础上,结合煤矿现场水文地质特征调查成果,对亿欣煤业充水因素进行分析评价。亿欣煤业充水水源有地表水、顶板含水层水、底板奥灰水、采空区积水和构造水,充水通道为构造破碎带、导水裂隙带、封闭不良钻孔、废弃井筒及井巷,充水强度属于弱-中等矿井,防治水工作难易程度为中等。此外,通过三维可视化、物联网、云计算、大数据、人工智能、移动互联网等技术构建亿欣矿井三维可视化矿井水预测预报系统,为亿欣煤业防治水工作提供科学依据,确保亿欣煤业安全生产。

    2025年02期 v.43;No.294 100-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K]
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  • 采空区积水环境污染风险评价

    陈华龙;

    保安煤矿15号煤层分布有2处采空积水区,且积水量较大,如果泄漏极易对环境造成严重影响。为明确采空区积水泄漏的可能性,基于风险分析、指标筛选、权重计算建立了采空区积水环境污染风险评价模型,阐述了不同影响因素对风险等级的影响。结果表明,矿井水水质复杂程度是引发环境污染的重要因素之一,权重值为14 %,蒙特卡洛模拟确定了其对风险等级划分的贡献度和敏感度分别为61.24 %和59.5 %。风险评价结果表明采空区积水在无泄漏时对环境污染的弱风险等级超过60 %,若采空区积水泄漏后风险等级迅速变为强风险,亟需结合矿区环境保护要求,实施长期采空区积水封存的工程治理方法。研究成果可为采空区积水区的风险控制管理以及绿色矿山建设提供理论依据。

    2025年02期 v.43;No.294 105-109+114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1764K]
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  • 脉冲射流割缝与水力冲孔对煤层增透效果研究

    裴胜强;邹禄;

    水射流措施往往在煤层增透上有着良好效果,但是不同的水射流措施所取得的效果各不相同。为解决常规不同水射流对煤层的破坏机理,采用相同水压的脉冲水射流和水力冲孔这两种不同水射流措施在贵州新田煤矿9~#煤层上进行试验。试验结果表明,随着水压稳定在20 MPa时,水力冲孔措施所冲出煤量大于脉冲射流措施所冲出的煤量,并且水力冲孔煤块为微粒形煤块,脉冲射流所冲出的煤块为大块样煤块。脉冲射流的单孔瓦斯流量较水力冲孔的单孔瓦斯流量增长了1.18倍,瓦斯浓度较水力冲孔的增长了13.46%,对于出煤量少的现象是脉冲射流对煤表面呈现出裂纹细密且规则的破碎效果,水力冲孔对煤表面呈现出破碎效果,裂纹混乱且无规律。

    2025年02期 v.43;No.294 110-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1559K]
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  • 煤岩强度比对组合体力学强度和破坏特征的影响研究

    佟波;刘铭;刘怀喜;

    为研究煤岩组合体宏观强度和细观裂纹发育扩展特征,利用离散元方法分析了不同强度比下煤岩组合体强度和破坏行为。结果表明,煤体结构较弱时,组合体承载能力相对较低,强度特征也最低;随着煤体结构属性增加,组合体承载能力相对增加,组合体起裂应力、峰值强度、峰值应变和弹性模量也逐渐增加;煤岩强度比为0.1时,声发射事件相对连续,随着煤岩强度比增加,AE事件数逐渐分散,声发射事件数最大值也逐渐增加;煤岩组合体试样起裂位置均位于煤体结构内,煤体颗粒和岩石颗粒强度差异大时煤体破坏导致试样整体失稳,强度差异小时裂纹能够穿过岩石。

    2025年02期 v.43;No.294 115-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K]
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  • 孙家沟煤矿深厚煤层开采底板变形特征综合研究

    赵峰;

    孙家沟煤矿深厚煤层开采过程中煤层底板发生变形破坏,对安全生产造成了严峻的挑战。为分析煤层底板岩石的变形破坏情况,基于布里渊光频域分析(BOFDA)对标准岩石试件进行了单轴加载应变试验,并于煤层底板监测钻孔中放置电极和分布式光纤对煤层底板变形进行实时监测。结果表明:岩石试样变形可划分为初始压缩、线弹性变形、微破裂衍生、塑性变形和最终破坏5个阶段;电极电流值、光纤应变值与底板变形具有良好的响应关系,底板岩石未破碎时,电极电流值与分布光纤应变值呈正相关关系,底板岩体持续破坏时,电极电流值和光纤应变值发生突变;煤层底板破坏深度发展至21.0 m,位于泥岩-灰岩边界下部。研究成果为煤矿安全生产提供了理论依据和技术支持。

    2025年02期 v.43;No.294 120-124+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1910K]
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  • 基于SBAS-InSAR的盘州相邻矿区地质灾害形变监测

    段鲁娟;农燕飞;胡春熙;

    湾田煤矿与谢家沟煤矿的开采极易触发多种地质灾害,对矿区居民的生命财产安全构成显著威胁。为有效监测矿山开采引起的地质灾害,采用SBAS-InSAR技术,对2017年2月至2023年6月期间的191景Sentinel-1数据进行计算,获取研究区域的地表累计沉陷量。监测结果显示,地表沉陷主要有三个集中区,最大沉陷量为-1 576.4 mm,分布在沉降区a,且沉降区形成时间较早,随时间发展,三个沉降区逐渐合并;相邻矿区的开采会导致未开采区岩体不稳定,发生地表塌陷的现象;山体崩塌的出现与矿区开采有紧密联系,崩塌范围随矿区开采范围扩大逐渐增大,且崩塌中心区域的沉降较大,两侧呈现相似的形变趋势。提出加强矿区地质灾害监测与预警的措施,有效保障矿山安全生产和地质环境保护,为矿区地质灾害防治提供科学依据和技术支持。

    2025年02期 v.43;No.294 125-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1717K]
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  • 戴家田煤矿主斜井井筒注浆技术应用研究

    张芝林;杨兴专;王小林;

    针对戴家田煤矿主斜井井壁渗流水问题,利用伯努利方程精准计算出0.75 MPa的压力水头,对主斜井渗水特征进行分析,涌水量最大为K0+326 m里程处,观测涌水量高达1900 m3/h;采用数值模拟得出了巷道围岩的最大主应变及位移特征,提出一种高压注浆封堵补给水源、预埋注浆无缝钢管的注浆工艺提高井筒围岩稳定性的支护方法;采用高压注浆技术结合预埋无缝钢管工艺,有效封堵补给水源并增强井筒围岩稳定性;通过数值模拟分析,明确注浆顺序,优化支护策略。工程实践证明:井筒渗水显著减少,围岩应变与位移得到有效控制,井筒注浆技术的应用治理了井筒的渗水现象,保障了井筒的安全,为相似井壁渗水矿井应用提供一定参考价值。

    2025年02期 v.43;No.294 131-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K]
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信息化技术与绿色发展

  • 5G技术下煤矿智能掘进系统的建设研究

    柳金贤;

    针对王家岭煤矿509工作面存在顶板稳定性差、掘进设备定位精度低、人工操作安全风险高等问题,基于5G技术进行了智能掘进系统建设研究,升级改造EBZ200悬臂式掘进机,融合惯导装置、全站仪和多向传感器,实现掘进机实时精准监测和自动截割;利用全站仪和惯导装置组合系统,构建精确设备导航和定位系统;通过5G网络,实现设备远程控制和实时数据传输。结果表明:掘进机能实现无人自动安全高效截割,定位精度显著提高,误差缩小至0.1 m,减少了作业人员实际操作时间,安全性提高约90%,辅助运输系统及动力保障系统智能化管理有效减少设备维护成本50%和操作人员劳动强度40%,安全经济效益显著。

    2025年02期 v.43;No.294 136-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1562K]
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  • 煤矿安全监控系统同步传输延迟智能消除方法

    张素义;

    针对煤矿安全监控系统同步传输中,受外部环境限制、消除覆盖范围有限、系统吞吐量下降等弊端影响,易产生较严重的延迟问题,提出煤矿安全监控系统同步传输延迟智能消除方法,通过多阶拥塞位置感应捕捉技术,突破外部环境对延迟消除的制约,设定灵活的同步传输延迟消除约束条件,构建基于聚集树的监控系统同步传输延迟消除方法,利用偶对称响应处理机制,有效消除延迟,提升系统整体性能。测试结果表明:设计方法的吞吐量达到8.5 Gbit/s以上,消除的针对性、稳定性较高,有助于提升传输延迟的处理效果。

    2025年02期 v.43;No.294 141-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1636K]
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  • 无人过磅系统在运输管理中的运用

    郭垚;郭舜;白丽军;

    煤炭运输过程中,称重计量节点是物流过程与现场管理的核心控制点。针对传统过磅方式效率低下,容易出错,需要投入较多的人力资源,增加企业的运营成本,传统的过磅方式已经难以满足现代物流管理的需求问题,南关煤业将传统过磅改为无人过磅系统,通过数智化手段对煤炭运输过磅系统进行技术更新与流程再造,解决效率低、储装运环节漏洞等传统管理模式存在的弊端。该系统能够自动识别车辆、快速完成称重,并实时记录数据,提高了工作效率和计量准确性,实现了减人提效、管理创新,助力称重全流程数字化转型。

    2025年02期 v.43;No.294 146-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1542K]
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  • 带式输送机巡检机器人控制系统设计

    杜鹏程;

    针对带式输送机人工巡检存在的劳动强度大、漏检率高、安全风险大的问题,设计一种可用于带式输送机的巡检机器人控制系统。在详细分析了巡检机器人应用场景以及技术需求的基础上,重点阐述了巡检机器人控制系统设计、硬件设计以及软件设计,采用上位机-工控机-底层硬件模式,以工控机为控制核心,对巡检机器人进行状态控制;以上位机为人机交互平台,触发控制指令并实时监测巡检机器人运行状态、参数设置、故障信息等。结果表明,设计的带式输送机巡检机器人控制系统满足实际工况要求,漏检率<3%,可替换巡检工1~2人,减轻了巡检工的劳动强度,提升了巡检作业安全系数。

    2025年02期 v.43;No.294 151-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1535K]
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  • 基于BP神经网络的矿井变压器在线监测系统研究

    武彦生;

    针对阳泉市新景矿煤业有限公司使用的矿井变压器传统监测手段存在效率较低、智能化不足、劳动强度大、现场监控信号失真等问题,在分析了矿井变压器常见故障和异常特征的基础上,基于BP神经网络理论设计一种矿井变压器在线监测系统,完成硬件系统选型和软件控制系统设计,实现对变压器局部放电信号在线集中监测,准确识别声音异常、温度异常、过载故障及漏油故障。经在阳泉市新景矿井下2~#变压器进行现场安装和调试后表明,提出的矿井变压器在线监测系统可准确识别设备异常,由以太网将现场信号发送到上位机监控系统,实现了对矿井变压器的集中监测和远程故障诊断,响应时间仅为1.83 s,故障识别精度高,故障定位准确,取得了满意的应用效果,为后期实现矿井变压器的无人值守和远程运维提供应用参考。

    2025年02期 v.43;No.294 156-160+169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1748K]
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企业管理与科学发展

  • 关于提升煤矿安全生产标准化管理的若干措施

    崔振杰;杨晴;刘宵;

    安全生产是煤矿企业生存和发展的基础,煤矿企业在安全生产的过程中,标准化管理体系建设是提高企业安全生产标准的关键。煤矿生产安全的主要影响因素包括人为因素、环境因素以及管理因素,安全生产标准化管理应充分考虑煤矿开采人员素质、自然环境以及管理制度,提高煤矿安全生产标准化管理效果,减少煤矿安全隐患。标准化是一种计量化和规范化管理模式,随着标准化管理模式不断发展,安全生产标准化管理模式具有系统性和动态性。彭庄煤矿从专业分组、工作措施、考核办法等方面入手,提出若干行之有效的管理措施,进一步固化提升矿井一级安全生产标准化建设水平,现场安全生产标准化管理体系建设实现动态达标。

    2025年02期 v.43;No.294 161-164+174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1491K]
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  • 煤矿材料精益化管理的实施路径

    许桂洲;宋承杰;

    针对彭庄煤矿材料管理模式中存在的部分基层单位材料节约意识差、使用材料大手大脚和现场材料浪费未能从根本上得到有效遏制的问题,基于精益化的理论基础,加强材料成本管控,提出了一套具体的改造策略,主要包括精益化组织结构的建立、流程优化、消除浪费以及材料定额管理的应用,从材料预算编制、材料计划提报、采购、验收、使用及考核六个环节严控材料支出。通过系统规划与分阶段实施的方法,该研究明确了煤矿精益化材料管理改造的有效路径,全年材料成本同比降幅10%以上,并通过案例研究对实施效果进行了评估,为煤矿企业优化材料管理提供了理论指导和实践参考。

    2025年02期 v.43;No.294 165-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1359K]
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  • 煤矿采煤沉陷区模型分析及土地复垦技术研究

    张小波;郭宏;申宝柱;

    针对采煤沉陷区在治理时存在复垦工作监督不到位、技术不够完善等问题,对采煤沉陷区进行模型分析,采用土地复垦工程技术和生物化学措施,通过ID3算法与Fuzzy数学的隶属函数评估法相结合建立决策树分类模型,对采矿区土地复垦适宜性进行评价。通过极限条件法进行检验,与决策树结果比对,结果发现93%一致,且决策树结果更为准确。通过计算得出土地复垦工程技术所需出土方量,减少运输和人工成本,提高工程效率,结合生物化学措施,提出因地制宜策略,可明显改善煤矿采煤沉陷区产生的不良影响。

    2025年02期 v.43;No.294 170-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1652K]
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  • 剑麻纤维增强型喷涂堵漏风材料性能研究

    陈祥;徐洁;王琰;

    针对具有冲击危险矿井顶板变形量较大,喷涂在沿空煤柱的水泥基材料易开裂,导致煤自燃防控难度增加的问题,基于纤维增韧技术,在水泥基喷涂堵漏风材料中加入不同长度、不同掺量的剑麻纤维,研发了纤维增强型喷涂堵漏风材料,采用三点弯曲、单轴抗压、劈裂拉伸和扫描电子显微镜研究掺剑麻纤维砂浆试样的抗折强度、抗压强度、抗拉强度和剑麻纤维在水泥基材料内的微观形貌,确定了剑麻纤维的最佳掺量。研究结果表明:长度为20 mm的纤维对水泥砂浆力学性能的增益效果优于长度为6 mm的纤维,砂浆中剑麻纤维的最佳掺量为1.5 kg/m~3,砂浆试样的最大抗折、抗拉和抗压强度分别为6.21 MPa、4.00 MPa和13.81 MPa;剑麻纤维能有效阻止砂浆中微裂纹的扩展,并延缓微裂纹扩展为宏观大裂缝。

    2025年02期 v.43;No.294 175-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1730K]
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  • 多孔凝胶的制备及发泡性能研究

    赵元培;董旗;张理想;

    针对姚桥煤矿传统注胶材料黏附性差、成本高的问题,通过气流法筛选适合制备多孔凝胶的发泡剂、胶凝剂和交联剂等材料,研究各组分在不同配比、不同浓度下的多孔凝胶发泡特性(发泡高度),确定多孔凝胶的最佳配比,利用分子动力学方法揭示发泡剂在气液界面的微观作用机理。研究结果表明,发泡剂在一定的浓度范围内,溶液的发泡层高度与气体流入速度呈现线性关系,最大的发泡层高度与气体流入速度的比值为正比函数,且不同发泡剂在一定浓度范围内均能降低溶液的表面张力;添加电石渣后会对体系发泡高度产生负面影响,最终确定电石渣的添加量为5wt%,TETA添加量为10wt%,0.6wt%SDS+0.1wt% APG的复配发泡剂;PVA:(Gel+CMC)的添加量及配比为20:10(30wt%)。

    2025年02期 v.43;No.294 180-184+190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1857K]
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  • CO_2养护条件下钢渣改性水泥基材料微观结构演变规律研究

    张理想;郭永强;王南方;

    针对姚桥煤矿现有采空区注浆材料防灭火材料覆盖密闭性差问题,通过氮吸附及扫描电子显微镜实验方法,研究了CO_2养护条件下不同钢渣水泥比时,材料养护7 d的水化产物和微观孔隙尺寸的演变。研究结果表明,在CO_2养护条件以及钢渣掺量下能够提升水泥水化进程,进而影响了水泥基材料孔隙结构的发育,材料等温线吸附曲线均为IV型;随着钢渣掺量的增加,其氮气吸附量、孔体积、比表面积均出现降低的现象;在SEM中还观察到,随着钢渣的掺入,水泥水化产物增多,进一步地填充孔隙结构,减少孔隙数量,改善钢渣水泥基材料的致密性,为利用CO_2养护技术改善钢渣水泥基材料性能提供了理论基础,为其在充填堵漏风工程实践中的应用提供了参考。

    2025年02期 v.43;No.294 185-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 2011K]
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  • 山东能源集团兖矿能源兴隆庄煤矿VR沉浸式培训,智能赋能

    李丽华 ;徐传萌;

    <正>山东能源集团兖矿能源兴隆庄煤矿始终将职工安全培训工作置于至关重要的位置,创新性地引入先进的VR技术。黑科技与培训的结合,碰撞出科技感十足的模拟实景课堂,为职工安全培训工作注入了全新活力与强大动力。传统培训受限于场地、设备、安全风险等诸多因素。为此,兴隆庄煤矿精心打造了“理论知识讲授-VR模拟视频呈现-VR模拟实际操作”等进阶式VR安全培训学习路径,为不同工种的职工搭建了一个高效、安全、沉浸式的学习平台。高度仿真的虚拟场景和交互式体验,让职工“身临其境”感知风险、掌握操作技能,为安全培训注入了科技新动能。

    2025年02期 v.43;No.294 2+192页 [查看摘要][在线阅读][下载 903K]
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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02期 v.43;No.294 191页 [查看摘要][在线阅读][下载 532K]
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