矿井智能化建设与开采生产

  • 煤矿动压巷道掘进支护技术研究

    李海庆;张柏林;曹泽琨;

    针对上社二景煤矿15号煤层受到动压影响的巷道极易发生顶板下沉、底鼓等现象,支护强度大幅度下降的问题,利用围岩应力定点检测—支护参数理论计算—现场实验观测结合的方法,对上社二景煤矿15号煤层巷道围岩支护参数进行校核,提出适用于上社二景煤矿15号煤层巷道围岩支护方案,观测现场支护方案实施效果。采用现场调研、理论计算、工业性试验等综合方法,分析动压掘进下巷道顶板上覆岩破断规律,确定动压巷道控制参数,顶板离层仪读数小于50 mm,未达到停止掘进临界点;离层值未大于预警值,锚杆、索受力未达到其屈服载荷的60%~70%;顶板及两帮的支护效果较好,变形量未超过5 mm。

    2025年05期 v.43;No.297 1-6+17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K]
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  • 基于切顶卸压技术的软岩巷道稳定性研究

    魏顺;

    白家沟煤业有限公司采用的传统锚网喷支护难以有效控制8104工作面围岩变形,出现巷道变形严重、锚杆脱落等。为提高软岩巷道稳定性,基于数值模拟和相似材料模拟手段,阐述了长壁遗留煤柱软岩回采巷道应力转移机理,分析了切顶高度、位置和角度对巷道变形的影响,提出了保障软岩巷道稳定性的最优切顶参数方案。结果表明,切顶卸压解除了采空区顶板与巷道顶板的力学联系,高应力区由巷道顶板转移至长壁采煤工作面(LCMF)前方;切顶减小了工作面(平均降低12.57%)前方采动应力集中区围岩的支承应力,有效提高了巷道的稳定性。

    2025年05期 v.43;No.297 7-11+17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1848K]
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  • 坚硬顶板首采工作面水力压裂弱化技术及其应用效果研究

    孔攀;

    针对坚硬顶板条件下首采工作面在开采初期的顶板自然垮落困难问题,基于荫营煤矿的1503工作面,采用理论分析与现场实验相结合的方法,引入“定向长钻孔与常规短钻孔相结合”的水力压裂综合弱化技术,分析了水力压裂技术对于顶板结构弱化的机理,对压裂后顶板弱化效果进行评估。研究结果表明:在压裂施工中,长钻孔的峰值压力超过26 MPa,短钻孔承受压力超52 MPa,均发生压力释放现象,最大降幅为26 MPa,证明了水力压裂技术在矿压控制方面的效果。该技术的应用保障了荫营煤矿1503工作面在初期开采过程中的安全开采,为同类地质环境下工作面的初期开采阶段有效预防与缓解高强度矿压灾害提供了可借鉴的技术策略。

    2025年05期 v.43;No.297 12-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1761K]
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  • 10403工作面煤柱宽度设计研究

    董江伟;

    针对井工矿井护巷煤柱宽度存在不合理等问题,为提高煤炭采出率,减少资源浪费,以金达煤业10403工作面为研究背景,采用极限平衡理论与“内应力场”理论计算得出护巷煤柱宽度5.7 m≤B≤8.2 m。通过数值模拟对不同煤柱宽度的巷道围岩的垂直应力、位移及塑性区变化特征进行研究,结合理论计算确定了合理煤柱宽度为6 m,并设计巷道立体围岩支护形式。通过现场监测巷道顶底板移近量及锚杆受力情况,结果表明,巷道围岩控制效果显著,满足回采期间安全生产的需要。

    2025年05期 v.43;No.297 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1872K]
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  • 深部厚硬顶板预裂爆破切顶卸压技术及应用研究

    张九洲;金瑞举;杨德传;

    针对深部厚硬顶板综采面易发生大面积悬顶、诱发围岩冲击灾害问题,以谢桥煤矿11618工作面机巷厚硬顶板为研究对象,理论分析切顶后覆岩垮落条件,采用超前预裂爆破切顶,通过爆破切顶参数优化和现场矿压监测,对切顶护巷效果进行了分析。研究表明:爆破切顶后,巷道两帮变形以及顶板下沉量均得到有效控制,取消了巷道超前支架,大大减少工人劳动强度,实现了深部厚硬顶板综采面安全高效开采。

    2025年05期 v.43;No.297 24-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1727K]
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  • 切顶卸压窄煤柱综合开采技术应用研究

    郭洋;

    随着采煤深度的不断增加,经坊煤矿矿压控制问题日益突出,留设煤柱较大造成严重的资源浪费,极易引发巷道变形、顶板冒落等安全问题。为此,基于窄煤柱卸压采矿技术(PRMT)基本原理与工艺流程,结合3-606综采工作面地质条件,提出液体定向切顶技术和恒阻大变形锚索支护技术,通过优化施工和设计方案进行了工程应用。结果表明,采用窄煤柱卸压采矿技术实现了无超前掘进、窄煤柱留设和顶板卸压的目的,监测期间巷道围岩变形控制良好,稳定阶段顶底板变形量为40~60 mm,未出现片帮现象,后切缝上方顶板停止基本运动,顶板重新进入应力平衡状态。研究成果对于优化采矿设计、提高资源回收率、保障矿山安全具有重要意义。

    2025年05期 v.43;No.297 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1715K]
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  • 甜水堡矿“三软”煤层巷道塑性区发育及支护技术研究

    葛凯;岳佳泉;段崇营;

    针对“三软”煤层巷道围岩变形严重问题,以甜水堡煤矿1304工作面为背景,结合理论分析和数值模拟等方法,掌握了甜水堡煤矿“三软”煤层巷道塑性区发育机理,提出并应用了圆弧拱断面+高预应力锚网索联合支护技术,有效控制了巷道围岩变形。结果表明:巷道围岩塑性区发育机理为梯形断面应力场的差异性分布,造成两帮岩体呈现非对称塑性扩展特征。通过构建"弧拱形断面-锚网索协同支护"技术体系,运用FLAC~(3D)对比了多种断面形态与支护参数组合的变形特征,确定了采用圆弧拱形断面,与锚杆间排距为800 mm×800 mm、预紧扭矩为350 N·m的锚杆参数和间排距为1400 mm×1600 mm、预紧力为230 kN的锚索参数支护体系时,围岩应力分布更为均衡。工程实践显示,采用该技术方案后顶底板移近量较传统支护减少42.3%,顶板最大位移量控制在58 mm内,验证了支护参数设计的有效性。

    2025年05期 v.43;No.297 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1764K]
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  • 超高压水力切割大倾角煤层顶板系统研究

    文浩;闫磊;张宏东;

    针对山西保利裕丰煤业矿井因不宜采用聚能爆破切顶卸压的问题,提出采用密集钻孔结合超高压水力切顶技术。采用双作用增压器优化水切割主机,实现吸排液管路隔离,通过液力平衡倍增流体压力,结合储能器使超高压水稳定输出,保证切割面平整可控,最大切割压力达300 MPa,解决了传统水切割主机稳定性差的问题。地面模拟试验结果显示,将切割压力由100 MPa提高到280 MPa,会使切割效率从57 mm2/s增加至150 mm2/s,增幅达163%;随切割深度和面积增加,切割效率虽由150 mm2/s降至83 mm2/s,降幅趋缓,在更高的切割压力下有利于持续进行切割作业。该系统的研发可为现场井下切顶卸压施工提供技术支撑。

    2025年05期 v.43;No.297 39-43+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1786K]
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  • 沿空掘巷围岩稳定性控制技术研究

    高凤伟;

    针对1318工作面回风顺槽沿空掘巷期间在采空区侧向支承应力影响下围岩稳定性差、易诱发变形失稳的问题,以围岩变形程度与经济效益作为主要考虑因素,通过UDEC离散单元数值模拟手段,对不同尺寸煤柱内应力场、位移场与巷道表面变形程度进行分析,确定5 m的合理煤柱,优化支护设计。对围岩承载性能、稳定性较差的区域,提出滞后掘进迎头60 m左右施工ZKD高水注浆加固工艺,将破碎岩体胶结为具有一定承载能力的整体,有效提高了巷道围岩稳定性,确保了沿空掘巷工程的顺利开展。

    2025年05期 v.43;No.297 44-48+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1663K]
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  • 孤岛煤柱工作面沿空留巷围岩稳定性研究

    吕贵鹏;

    西曲煤矿深井孤岛煤柱沿空留巷围岩变形严重,影响了煤矿安全高效生产。基于FLAC~(3D)数值模拟软件,对充填体不同宽度与强度参数下的围岩稳定性进行三维动态模拟分析,并结合现场监测数据,对模拟结果进行比对验证。结果表明,在孤岛煤柱工作面的沿空留巷技术应用中整合高水充填材料与充填袋成型技术,确保了充填体与顶板之间紧密接触;结合“锚杆-锚索复合支护与巷旁充填体”支护策略,确定4.0 m为充填体的最优宽度设置。14307工作面开采初期煤柱中巷顶板的最大下沉量在50 mm内,充填体侧帮的变形幅度低于40 mm;回采作业完成后30 d,顶板下沉量不超过20 mm,煤帮变形的最大变形量仅为150 mm,验证了沿空留巷技术方案对围岩稳定性控制的良好效果。

    2025年05期 v.43;No.297 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1785K]
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  • 工作面停采线外侧孤立煤体合理宽度研究

    李琛;

    针对内蒙古营盘壕煤矿2215工作面停采线外侧和工作面内部各存在一条老巷,受老巷切割作用使得工作面回采末期在停采线外侧形成孤立煤体,增加了工作面开采末期的冲击地压风险问题,采用极限平衡理论、FLAC~(3D)数值模拟以及现场微震数据实测的方法对工作面回采末期孤立煤体冲击风险进行研究分析,提出针对孤立煤体进行大直径钻孔卸压的措施。研究结果表明:通过极限平衡理论计算得到2215工作面末采期间预留30 m左右的煤柱可以保证孤立煤体稳定;数值模拟结果表明30 m宽度煤柱为煤柱失稳临界宽度;根据现场微震实测结果,采取大直径钻孔防冲卸压措施后,工作面末采期间留设孤立煤体不会发生大范围失稳诱发冲击动力灾害。综合分析,孤立煤体30 m宽度合理。

    2025年05期 v.43;No.297 55-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1761K]
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灾害防治与职业健康

  • 上社二景矿水力掏煤卸压抽采瓦斯技术研究

    宋旭光;

    上社二景矿15~#煤层存在高变质程度、高地应力、高瓦斯、低力学强度和低透气性的“三高两低”特征,瓦斯抽采困难、煤与瓦斯突出灾害严重,给煤炭的安全高效开采带来了严峻挑战。鉴于此,以15202工作面为研究对象,详细调研现场煤层的瓦斯放散初速度、抗碎强度指标、吸附特性以及透气性系数等关键参数,提出并实施定向钻孔水力掏煤卸压抽采瓦斯技术。现场试验数据表明,在15202进风顺槽进行定向钻孔水力掏煤作业后,平均瓦斯抽采浓度稳定在42%左右,平均瓦斯抽采纯量为0.43 m3/min,较传统定向普通钻孔提高了约1.4倍,显著提升松软破碎煤层的瓦斯抽采效率,有效降低工作面的瓦斯压力。

    2025年05期 v.43;No.297 60-64+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1822K]
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  • 沿空留巷工作面瓦斯与自然发火叠加灾害治理技术

    付茂殿;戴元旭;安存银;

    为解决长城二矿1905N大埋深综采工作面上隅角瓦斯浓度超限问题,分析沿空留巷段漏风规律,开展大埋深瓦斯异常区瓦斯与自然发火叠加灾害治理技术研究。通过采用高位裂隙钻孔抽采与上隅角埋管抽采相结合的方法进行瓦斯管控,优化高位钻孔参数以提高钻孔抽采率;通过观测分析留巷段瓦斯涌出数据,分析研究1905N工作面沿空留巷段采空区防灭火三带分布规律,确保采空区瓦斯、发火标志性气体不超限,保证回采工作面安全生产。研究表明,钻孔参数优化后,瓦斯抽采效果得到了显著提高,抽采率由原来的68%提高至81.2%;1905N工作面沿空留巷段运输巷采空区0~74 m为散热带,>74~174 m为氧化带,>174 m为窒息带。研究结果为矿井深部回采工作面防灭火灾害治理,提供可靠的技术数据支撑。

    2025年05期 v.43;No.297 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1701K]
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  • 姚桥煤矿7#煤层氧化升温特征研究

    祝琳;吴奎斌;刘永;

    姚桥煤矿主采煤层7~#煤层自燃风险较大,为提高煤自燃防控的针对性,通过煤自燃特性测试仪测定煤样升温过程中各指标气体浓度,探究煤层开采过程中工作面不同位置处遗煤的自然发火规律。实验结果表明:70 ℃时CO气体已经出现,煤体已开始了缓慢氧化,当温度达到125 ℃以上时,CO显著增多,标志着煤氧化过程达到加速氧化阶段;C_2H_4在100 ℃开始出现,其生成量随煤温的上升整体呈递增关系,C_2H_2在200 ℃实验温度范围内没有出现,一旦有C_2H_2则表明煤已经发生剧烈的化学反应。通过实验结合现场经验构建了煤自燃分级预警体系,以CO作为煤层发火早期指标性气体,C_2H_4、C_2H_2作为辅助指标气体来判断煤炭发火情况。

    2025年05期 v.43;No.297 71-75+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1535K]
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  • 保护层开采技术在新安煤田的应用分析

    刘建伟;

    为了评价新安煤田孟津煤矿首次采用保护层开采后对被保护层的保护效果,通过现场实测、实验室测试和数值模拟等方法,对被保护层在保护层开采后的残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、透气性系数、最大膨胀变形量、沿倾斜方向及走向的卸压角及保护范围进行了综合分析,通过被保护层工作面在实际开采中瓦斯涌出量的观测,验证了保护层开采在新安煤田的首次应用取得了良好的效果,实现了保护层开采在新安煤田应用的重大突破。

    2025年05期 v.43;No.297 76-80+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1775K]
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  • 除尘风机风量对掘进工作面粉尘传播规律的影响

    郭渊斌;

    为有效预防和控制水峪煤矿81103掘进工作面粉尘浓度较高的问题,分析了基于除尘风机及其风量对掘进工作面的粉尘扩散行为特征,通过科学的通风策略有效控制粉尘扩散,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,分析了是否增设除尘风机和不同风量下掘进工作面风流及粉尘的变化规律,研究了风流速度、方向及粉尘浓度分布变化特征,阐明了粉尘扩散机制。结果表明,随着除尘风机风量Q_e的增加,巷道内涡旋强度增强,涡旋影响区域扩大,加速污染气流的排出,粉尘质量浓度较高的区域范围明显缩小,除尘风机风量Q_e=300 m~3/min时,除尘效果最佳。现场应用结果表明,直径>10 μm的颗粒占比从41.2%提升至67.5%,证实了涡旋场对粗颗粒的选择性捕集作用。

    2025年05期 v.43;No.297 81-86+107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1923K]
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机械电气与自动化

  • 隔爆型大功率永磁同步电动滚筒非均匀受力数值模拟研究

    倪春明;

    针对隔爆型大功率永磁同步电动滚筒非均匀受力问题,采用有限元分析理论进行数值模拟研究,通过建立精确几何模型方法,运用有限元技术划分详细网格,并应用超松弛迭代法(SOR)求解复杂受力条件下的结构响应;提出优化筒壳与辐板连接处的结构设计,增强该区域的强度,以减少应力集中;同时,调整筒壳厚度分布,以平衡变形量,确保电动滚筒在复杂工作情况下的稳定运行。结果显示,电动滚筒的最大等效应力显著降低,为34.789 4 MPa,最大变形量(0.265 8 mm)得到有效控制。这一变形模式反映了设备在实际运行中的变形特点,确保了设备在恶劣环境下的可靠性和安全性,提高了整体运行效率和使用寿命。

    2025年05期 v.43;No.297 87-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1610K]
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  • 色连一号煤矿智能辅助运输系统的设计与应用研究

    谢侃;

    色连一号煤矿传统辅助运输系统依赖胶轮车,存在管理不严、运输事故频发和缺乏有效的失速响应与制动保护机制等问题,影响矿井安全与生产效率。基于矿山智能化需求,设计智能辅助运输系统,采用UWB定位、雷达测速报警技术,结合智能调度、红绿灯管控、声光报警、失速抓捕等功能模块,实现车辆实时动态监控和自动化管理;通过智能调度中心对井下车辆的运行状态进行统一管理,有效提升监控精度和安全控制能力。系统投用以来,累计检测并阻止4次超速违章和3次违规入井行为,降低车辆事故率20%,提升运输效率12%,保障了矿井的安全性和运输效率。

    2025年05期 v.43;No.297 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1486K]
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  • 矿井运输中无轨胶轮车调度优化的智能化方案研究

    王龙飞;张涛;

    针对矿井运输中无轨胶轮车的调度优化问题,为提升系统的运输效率、降低运营成本及提高安全性,通过构建智能化调度方案,综合考虑车辆性能、路径条件及安全约束,采用多目标优化模型,并结合改进的路径规划算法和遗传算法实现任务分配最优化。仿真结果显示,智能调度系统提升了单车日运输量和矿区整体日均产量,将车辆空载率降低至15.6%,减少了煤平均运输能耗;系统避免了98.5%的潜在碰撞风险,超载率下降至0.1%。此外,智能调度系统响应时间为0.3 s,远低于人工调度的2.5 s。研究的边际贡献在于提出了结合A算法与遗传算法的智能化调度方法,增强了系统的灵活性与稳定性,为智能矿井运输管理提供了创新性解决方案。

    2025年05期 v.43;No.297 97-101+107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K]
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  • 基于DDNN的刮板输送机启停阶段故障诊断方法研究

    杨正东;

    针对传统刮板输送机启停阶段故障诊断存在的过度依赖人工经验、准确率低、实时性差的问题,研究基于DDNN的刮板输送机启停阶段故障诊断方法,分析刮板输送机启停阶段常见的5种启停故障并分析了DDNN模型理论,采用数图转化、卷积特征袋将获取的刮板输送机启停阶段的监测数据根据难易程度部署于边缘端、云端,通过云边协同推理机制实现5种启停故障诊断。试验结果表明,采用云边协同推理机制后,可将故障诊断精度提高至99.52%,通信成本降低14.88%,达到了刮板输送机启停阶段故障诊断不依赖人工经验、诊断精度高、实时性好的目标。

    2025年05期 v.43;No.297 102-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1778K]
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  • 兴裕矿供电系统防越级跳闸项目工程实施与技术应用

    刘博;

    针对平兴公司供电系统存在的设备保护功能单一、系统集成度低、设备维护效率不高等问题,采用KJ360(A)智能供电监控系统进行改造升级,通过对46台ZBT-11C高压保护器和12台DYZB-01低压保护器实施标准化改造,构建基于以太网和光纤环网的双网络拓扑结构,实现了井上下供电系统的统一监控。系统采用分层管理模式配置数据库,建立了完整的遥控闭锁机制,支持毫秒级数据响应。项目实施后,系统通信成功率达99.8%,数据采集响应时间缩短80%,防误操作成功率提升至99.9%,年度节约成本200万元,实现了“零事故、零误操作”的安全目标,提升了供电系统的安全性和可靠性,为煤矿供电系统的智能化改造提供了可借鉴经验。

    2025年05期 v.43;No.297 108-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K]
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  • 煤矿长距离供电情形及其最远供电距离的极限分析与应用

    刘亚明;

    针对煤矿长距离供电存在电能质量恶化、设备启动困难、频繁跳闸甚至电气火灾问题,基于三相供电理论,从正常压降损失、启动压降损失、灵敏度三个方面最大允许值的约束条件下,进行最远极限供电距离的反算,形成远距离供电的解算模型并进行了现场应用。研究表明,晋华宫矿大采高工作面在现有设备配置情况下,合理的极限供电距离为2400 m。当距离为2400~4000 m时,应将常规解决措施和综合治理措施相结合,使用改善电能质量的配套装备。当距离大于4000 m时,应避免盲目远距离供电。

    2025年05期 v.43;No.297 113-117+122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K]
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  • 基于振棒式物位开关的筛板脱落实时监测装置设计与应用

    罗晋;

    针对斜沟煤矿选煤厂HSZ242060型脱介弧形筛在高频振动与强冲击下筛板易磨损、松动甚至脱落,导致物料堵塞和设备停机问题,设计一种基于振棒式物位开关的筛板脱落实时监测装置,提出振棒控制器安装、异径三通短节监测腔体布置、可折叠过滤篦子应用及检修观察孔配置的技术方案,利用振棒式物位开关振动阻尼变化原理,通过实时感应物料状态,实现筛板脱落快速监测与报警。实际应用表明,该装置筛板脱落监测准确率达95%以上,响应时间缩短至5 min内,筛板更换频率降低30%,设备非计划停机率减少40%,每年节约人工巡检工时约800 h,显著提升了选煤厂生产效率和安全性。

    2025年05期 v.43;No.297 118-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1431K]
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煤矿地质与防治水

  • 复合湿润剂注水防治冲击地压研究与现场应用实践

    李宏斌;李小亮;胡树伟;

    针对冲击地压矿井煤层注水单纯湿润剂的湿润能力无法满足开采防冲需求的现状,对多种螯合剂与表面活性剂的性能与复配进行研究,确定复合湿润剂配方的单体溶液为螯合剂IDS、表面活性剂JFCS,复合溶液的质量浓度为0.15%,对IDS+JFCS复合湿润剂进行现场防冲实践。煤体注复合湿润剂后,钻屑量有一定的降低且进钻更易;注水在有效湿润范围内可以对坚硬煤壁达到一定的卸压效果,且在添加过螯合型湿润剂后其有效湿润半径有所增加。煤层注水添加复合湿润剂能够有效降低煤体物理力学特性,为冲击地压防治与安全生产提供了科学依据。

    2025年05期 v.43;No.297 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 2006K]
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  • 定向钻井技术在陷落柱探查中的应用

    郭洪良;邵银川;姜珊;

    陷落柱的存在对煤矿安全生产有着重要影响,降低了围岩的稳定性,形成导水通道。为避免陷落柱的影响,查明陷落柱分布特征,以张集煤矿异常区探查项目为依托,设计定向钻进探查设计方案,采用定向钻井工艺技术、钻井液性能优化、轨迹控制技术、轨迹控制因素研究分析等技术手段,对陷落柱范围进行圈定,3煤_上陷落柱剖面陷落柱范围东西向约61 m,南北向约29 m,3煤_下陷落柱剖面陷落柱范围东西向约70 m,南北向约46.6 m。通过钻探验证及理论分析,查明了陷落柱的平面展布特征以及岩体的岩性、厚度、埋藏深度,为矿井开采提供了可靠的地质资料,为类似构造探查提供了参考。

    2025年05期 v.43;No.297 129-134+142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1724K]
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  • 复杂地质条件下工作面顶板电法动态监测研究

    吕扬;王路;任帅锋;

    针对复杂地电条件下综放工作面顶板充水性监测技术展开,结合曹家滩井田122105工作面的实际工程条件,应用高密度电阻率法和井下电阻率监测技术,获取了不同岩层的视电阻率断面图及剖面图,揭示了工作面顶板覆岩的破坏规律。研究发现,2号至5号测线在机头和采空区附近的视电阻率显著降低,尤其在萨拉乌苏组、保德组及基岩风化层区域,表明局部含水层因降雨补给和采动后裂隙发育,导致水分向采空区渗透,增加了水灾风险。基于电阻率监测数据,能够有效预判涌水趋势,并提前采取防治措施,从而确保采矿作业的安全,降低矿井水害风险。

    2025年05期 v.43;No.297 135-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2927K]
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  • 小庄煤矿40207回风顺槽冲击危险性综合评价及防治

    王瑞彬;朱伟;房百利;

    针对小庄煤矿40207回风顺槽冲击地压监测及防治问题,采用冲击危险性综合评价小庄煤矿冲击危险性,采取相应冲击地压等级的卸压解危措施,将40207回风顺槽划分为3处强冲击危险区域,其余为中等冲击危险区域,提出“区域监测+局部监测”冲击地压监测方法。40207回风顺槽回采侧帮部采取爆破卸压,爆破卸压孔孔深12 m,垂直帮部布置,仰角0~5°,开孔高度距底板1.0~2.0 m。采取卸压措施后,最大微震值下降了87%,采用大孔径钻孔卸压或爆破卸压以后9 m处应力值减小了26%,15 m处应力值减小了24%,卸压起到了良好的效果。

    2025年05期 v.43;No.297 143-146+155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1722K]
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  • 煤矿综放工作面冲击危险性评价与多因素影响分析

    苏引;孙文龙;王旭龙;

    赵楼煤矿构建涵盖煤层埋深、厚度、顶底板岩性及地质构造等关键参数综合冲击危险性评价模型,通过SOS-4000微震监测系统和钻屑法,提出基于能量释放和事件频度的三级预警机制,实现冲击地压风险的动态监控与快速响应。高风险区域布设间距50 m的微震探头,实时捕捉能量变化,结合钻屑密度超300 g/m的应力分析,形成高精度预警。应用结果显示,预警系统将冲击事件频率减少50%,单次事件能量降至10~4 J以下,钻屑密度降至200 g/m,显著缓解应力集中。

    2025年05期 v.43;No.297 147-150+155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K]
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  • 赫章县松林煤矿成煤环境分析及煤层对比

    胡信;

    针对赫章县松林煤矿复杂的成煤环境及煤层特性,利用地层学和煤质分析方法,结合镜质体反射率、灰分、挥发分和微量元素的测定,分析矿区煤层的分布、煤级与微量元素影响。通过矿层数据采集与对比,揭示出不同煤层的物理和化学特性,并提出了优化煤层开采策略的技术措施。研究结果表明,松林煤矿主要煤层具备高煤级特征,煤层厚度与煤级随埋深呈现非线性关系,深层煤质优良但埋藏较大,对开采技术要求较高。微量元素的分布特征揭示了成煤环境对煤质的影响,为煤质评价和资源开发提供了科学依据。

    2025年05期 v.43;No.297 151-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1534K]
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  • 综放工作面顶板运动规律及沿空掘巷覆岩破断位置研究

    鞠凌霜;

    山东赵楼煤矿5311工作面平均埋深超过800 m,煤层厚度为7.3 m。煤层上方发育多层厚砂岩,单层厚度均超过10 m,其在回采及沿空掘巷过程中的运动特性可能影响工作面的正常回采以及沿空煤巷与煤柱的稳定性。研究基于“传递岩梁”理论与数值模拟方法,对工作面直接顶初次来压步距、基本顶的初次来压步距、周期来压步距及覆岩运移规律进行了分析,并采用“极限平衡理论”预测了采空区边缘顶板的侧向断裂位置。通过研究可得工作面的初次来压步距为28~30 m,周期来压步距为12~15 m;5311工作面开采后,上覆岩层的侧向断裂位置距离采空区侧煤壁为3.9 m;煤层上方直接顶及基本顶岩层能够及时进入塑性状态并产生破断,且破断步距较小,未出现大面积悬顶现象,沿空掘巷应力较小。

    2025年05期 v.43;No.297 156-161+167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1859K]
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  • 厚松散层薄基岩开采覆岩破坏及裂隙发育规律研究

    靳磊;张光明;丁银磊;

    针对顶板裂隙沟通松散含水层,导致水砂混合物溃入工作面引发突水溃砂的问题,研究以巨野煤田万福煤矿的突水溃砂事故为工程背景,采用相似材料模拟试验的方法,对厚松散层下煤层开采过程中的覆岩破坏及裂隙发育规律进行研究,重点观察裂隙发育高度、顶板破坏状态及覆岩位移变化。试验结果表明,相似模型试验得出的裂隙带高度略高于规范公式计算结果,这主要是由于研究区煤层埋深较大,高地应力条件所致。总体而言,模型试验能够较好地反映覆岩破坏后导水裂隙带的发育规律,为矿井安全生产提供了重要的参考依据。

    2025年05期 v.43;No.297 162-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K]
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  • 基于DBO-SVC的煤层底板突水灾害预测

    张志;刘进晓;

    针对底板突水的随机性、非线性问题,准确预测底板突水危险性。根据滨湖煤矿的实际地质资料和勘探活动,选择了13种主要控制因素,作为突水预测的关键指标,提出了一种基于蜣螂优化算法(DBO)-支持向量分类(SVC)的煤层底板突水灾害预测模型,运用归一化模型减少数据梯度,在 MATLAB软件上采用蜣螂优化算法(DBO)对SVC的参数进行训练,进而获得最佳参数,结合实例数据将DBO-SVC模型与KPCA-DBO-SVC模型、DBO-BP模型、BP模型进行对比。结果表明:DBO-SVC 模型能够使模型避免局部最优的缺陷,可以较大程度地提高收敛速度,具有更好的识别准确性、更高的数据匹配能力和更小的误差范围。研究结果为更加准确地实现煤层底板突水预测与判别提供了参考。

    2025年05期 v.43;No.297 168-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 1719K]
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  • 断层影响下巨厚松散层多工作面开采地表沉陷规律研究

    李云松;丁银磊;张光明;

    为探究断层影响下深井巨厚松散层多工作面开采对地表移动变形的影响,以兴隆庄煤矿1301~1303工作面为研究对象,利用FLAC~(3D)软件开展数值模拟研究。研究内容包括单一和多工作面开采条件下的地表沉陷规律、覆岩破坏形态及应力场演化特征。结果表明:1301工作面单独开采时,覆岩塑性破坏呈“马鞍形”分布,最大破坏高度达190 m,地表下沉曲线呈“V”形;1302和1303工作面开采后,老采空区覆岩破坏高度分别增加18.9%和10.91%,表明多工作面开采显著加剧了覆岩破坏程度;此外,多工作面开采打破了原有应力平衡,在重力作用下形成新的应力场,导致破坏高度进一步增加。地表下沉系数随工作面数量增加而变化,由0.54(极不充分采动)逐渐增至0.84(非充分采动),并最终稳定于1.15,累计增幅达112%,为深井巨厚松散层多工作面开采的地表移动预测及灾害防控提供了科学依据。

    2025年05期 v.43;No.297 174-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1969K]
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信息化技术与绿色发展

  • 井下泵房智能监控及节能排水控制系统设计研究

    陈彦青;

    为进一步提高煤矿井下泵房自动化监控水平,改善目前泵房监控效率低下、排水效率及节能性差等问题,采用自动化监测及智能排水控制技术,设计了一套基于PLC及智能传感器网络的煤矿井下排水智能监控系统系统。该系统以PLC作为控制核心,采用智能传感器网络对系统水压及水泵电机工况参数进行实时采集,形成集通信、监控、显示为一体的泵房无人值守系统,同时对排水控制策略进行优化,采用改进“避峰就谷”控制策略实现井下高效节能排水。经实验测试,该系统可有效实现井下泵房的远程自动化监测及节能排水控制,提高了井下排水效率及安全可靠性。

    2025年05期 v.43;No.297 181-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 1666K]
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  • 矿用5G网络在无人化矿井中的应用及优化研究

    谢考文;

    针对保德煤矿在无人化采煤过程中存在的信号衰减、传输时延、数据资源调度不平衡等问题,提出了基于5G NR SA架构、MEC边缘计算和网络切片技术的优化方案,通过部署矿用隔爆兼本安型基站(BBU)、HUB汇聚设备以及MEC服务器,优化了井下复杂环境中的数据传输与处理流程。结合AI与大数据分析技术,针对设备管理、能耗调度以及智能决策系统提出了针对性措施。实验结果表明,在3500 MHz频段下,传输速率达到25 Gbit/s,时延控制在20 ms以内,系统稳定性和智能化水平显著提高,矿井无人化作业效率大幅提升,达成了绿色、节能、高效的作业目标。

    2025年05期 v.43;No.297 186-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1550K]
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  • 基于激光与视觉识别技术的智能煤流监控系统

    李元军;马超;李修养;

    为解决柴里煤矿井下煤流运输系统分布广、战线长、煤流量不稳定、运输效率低、设备能耗高、撒煤漏煤、皮带跑偏、大块卡堵等制约正常生产的问题,通过研究分析构建激光与视觉智能识别相结合的智能煤流监控系统,应用视觉识别技术分析激光投射在煤流上轮廓线的变化,实时监测皮带煤流量与带式输送机运行的异常情况,系统依据皮带煤流量的变化输出信号控制变频器运行,实现带式输送机的智能调速,以确保皮带煤流量的连续性和稳定性。系统应用后基本杜绝煤流系统堵卡、超载、轻载、空载等现象的发生,降低了设备运行能耗,提升了运行效率,有效预防了胶带运输事故的发生,保障了运输系统的正常运行。

    2025年05期 v.43;No.297 191-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1562K]
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企业管理与科学发展

  • 煤矿综采面智能化系统评价指标体系构建

    王海燕;

    针对煤矿综采面智能化系统性能评估中的不足,通过遵循科学性、全面性、动态性、可操作性和适用性五项原则,提出一种基于指标体系的多维度综合评价模型,选取设备在线率、故障率、单位生产成本等关键指标,构建了评估模型,采用数据驱动方法,通过历史数据清洗、标准化和数据划分,解决异常值影响,确保模型的推广能力。为克服多重共线性和过拟合问题,使用了岭回归和套索回归算法进行优化,通过R2和RMSE等指标评估模型性能。结果表明,所选指标能够有效反映系统性能,提高资源优化和安全保障能力,为煤矿企业智能化转型提供了科学依据。

    2025年05期 v.43;No.297 196-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
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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05期 v.43;No.297 201页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
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