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煤矿岩巷TBM快速掘进研究进展与展望 被引量：1
1
作者 严红 吴林 +1 位作者 李桂臣 宋维斌 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期1-7,共7页
基于TBM在岩巷掘进中的显著优势,分析了我国煤矿岩巷TBM发展阶段分类及总体特点,归纳了2015—2024年煤矿岩巷TBM应用特征,包括主要应用省份、岩巷类型、刀盘直径和生产集团;分别从超前探测和预测预报技术、矿井生产地质条件适应性技术... 基于TBM在岩巷掘进中的显著优势,分析了我国煤矿岩巷TBM发展阶段分类及总体特点,归纳了2015—2024年煤矿岩巷TBM应用特征,包括主要应用省份、岩巷类型、刀盘直径和生产集团;分别从超前探测和预测预报技术、矿井生产地质条件适应性技术和巷道围岩稳定性控制技术三个方面分析了煤矿岩巷TBM掘进技术现状;最后从深部岩巷围岩稳定性控制、超前探测和掘进参数、装备构件适应性和快速组装工艺三个方面对煤矿TBM后续研究提出展望,对于煤矿TBM设计和应用具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 全断面掘进机(TBM) 岩巷 快速掘进 围岩控制 智能化煤矿
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两淮煤田深部岩溶构造发育特征及水害地面区域探查治理模式
2
作者 张海涛 谢治刚 +6 位作者 孙贵 许光泉 杨洋 刘星 李旭 贺江辉 许成成 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期56-64,共9页
针对华北隐伏型煤田深部岩溶水害防治难题,以两淮煤田为典型研究对象,分析了深部岩溶及构造发育特征,通过结合多年岩溶水害探查治理工程应用,构建了深部岩溶水害地面区域探查治理模式。研究结果表明:①两淮煤田奥陶系灰岩厚度大、富水... 针对华北隐伏型煤田深部岩溶水害防治难题,以两淮煤田为典型研究对象,分析了深部岩溶及构造发育特征,通过结合多年岩溶水害探查治理工程应用,构建了深部岩溶水害地面区域探查治理模式。研究结果表明:①两淮煤田奥陶系灰岩厚度大、富水性相对较强、岩溶裂隙发育,是深部岩溶水害防治的重点对象;岩溶裂隙、岩溶陷落柱和导水断层是岩溶突水的重要导水通道,也是深部岩溶水害探查治理的重点。②石炭系太原组是深部岩溶水害防治的关键层,基于两淮煤田岩溶地质条件和岩溶水害特点差异,淮北煤田一般选择太原组C_(3)^(3)层灰岩作为注浆治理目的层位,而淮南煤田一般选择太原组C_(3)^(5)、C^(3)_(7)、C_(3)^(9)层灰岩作为注浆治理目的层位。③依据治理对象及思路的不同,两淮煤田地面区域探查治理工程可分为3种典型模式,分别为岩溶裂隙探查治理模式、导水断层探查治理模式和岩溶陷落柱探查治理模式。其中,岩溶裂隙探查治理模式是一种面状探查治理模式,主要治理对象是岩溶裂隙;导水断层探查治理模式是一种线状探查治理模式,主要治理对象是断层(带);岩溶陷落柱探查治理模式是一种点状探查治理模式,主要治理对象是岩溶陷落柱。 展开更多
关键词 深部岩溶水害 地面区域探查治理 探查治理模式 治理层位 两淮煤田
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煤炭地下气化顶板砂岩高温致裂规律实验研究
3
作者 辛林 王欣 +5 位作者 牛茂斐 杨敏 李华龙 徐伟豪 尚振杰 刁垌彤 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期163-170,共8页
煤炭地下气化过程中,随着气化工作面的扩展,燃空区产生的高温会对顶板岩石造成不同程度的结构损伤。为了研究不同温度(100、200、300、400、500、600℃)造成的热损伤对砂岩声发射特征及破裂机制的影响,利用自主研发的单向加热实验设备,... 煤炭地下气化过程中,随着气化工作面的扩展,燃空区产生的高温会对顶板岩石造成不同程度的结构损伤。为了研究不同温度(100、200、300、400、500、600℃)造成的热损伤对砂岩声发射特征及破裂机制的影响,利用自主研发的单向加热实验设备,对试验过程中声发射信号进行采集分析,研究表明:累计声发射事件数与内部裂纹数的正相关性能够较好地反映砂岩宏观破坏规模,400~500℃砂岩破裂最为明显。微观上,试样各个温度快速升温阶段裂纹发展速度快,随温度升高,低频占比减少56.02%,高频占比增加57.1%,主频由低频为主转为高频为主,即砂岩破坏由晶间滑移主导转变为裂隙扩展主导。砂岩热破裂是膨胀变形、裂纹的萌生、快速发展以及裂纹持续贯通到破坏的过程。砂岩裂纹萌生,裂纹发育及裂纹非稳定发育分别对应分形维数数值变化≥0.35、-0.15~0.35、≤-0.15,分形维数曲线不规则波动阶段和突降阶段之间的突变点,可作为预测岩石热破裂时内部宏观裂隙形成的信号,为煤炭地下气化设计合理的采宽提供理论支持。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 砂岩 单向加热 声发射 裂隙演化 分形维数
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深部煤层气排采技术现状与展望
4
作者 蔡文斌 王江龙 +2 位作者 张衍君 周德胜 雷旭 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期1-10,共10页
我国煤层气资源丰富,但地质和工程条件复杂,天然气井排采工艺技术在煤层气井中的适用性受限,特别是深部煤层气(埋深大于1500 m的煤层气资源),其排采特征与浅层煤层气存在显著差异。为了促进深部煤层气排采技术发展,系统分析了深部煤层... 我国煤层气资源丰富,但地质和工程条件复杂,天然气井排采工艺技术在煤层气井中的适用性受限,特别是深部煤层气(埋深大于1500 m的煤层气资源),其排采特征与浅层煤层气存在显著差异。为了促进深部煤层气排采技术发展,系统分析了深部煤层气储层特征、排采阶段及主控因素、排采工艺的发展方向。结果表明:(1)深部煤层气资源:普遍具有储层压力温度高、地层能量充足、煤层厚度大、含气量高、游离气丰富等储层特征,同时有基质渗透率低、孔隙连通性差、有效应力大及压裂液返排率低等特征。(2)排采主控因素有:排水降压初期,煤粉对排采效果影响较大;见气至稳产阶段,应力敏感性显著,应减少关井次数,避免排采不连续导致的地层污染。(3)建议深部煤层气井采用精细化、定量化的五段式或六段式的阶段划分,有利于控制井底压力平稳下降,制定排采制度是为了延长稳产期,稳产阶段的持续时间决定最终产能。(4)气井全生命周期一体化排采、地质工程一体化排采机器学习与智慧排采等技术是未来排采工艺的发展方向。 展开更多
关键词 深部煤层气 煤层气井 排采影响因素 阶段划分 排采制度 排采工艺
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三轴压缩及峰后循环荷载下轴向孔洞砂岩力学及渗流特性影响研究
5
作者 张培森 方家鑫 +5 位作者 裴海伦 许大强 鞠照强 王洪伟 李霄 赵铭 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期178-186,共9页
为探究峰后循环荷载作用对含轴向孔洞缺陷岩体力学、渗透性的影响,明确工程重复扰动对缺陷底板岩体突水的影响规律,基于岩石自适应多场耦合试验仪,开展了20 MPa围压下孔径为5、10、15、20 mm轴向孔洞砂岩峰后循环荷载试验研究。研究结... 为探究峰后循环荷载作用对含轴向孔洞缺陷岩体力学、渗透性的影响,明确工程重复扰动对缺陷底板岩体突水的影响规律,基于岩石自适应多场耦合试验仪,开展了20 MPa围压下孔径为5、10、15、20 mm轴向孔洞砂岩峰后循环荷载试验研究。研究结果表明:常规三轴压缩阶段,岩石渗透率随岩石内部裂隙的闭合、发育对应出现减小、增大的情况。5 mm孔径孔洞岩石脆性破坏特征明显,10、15、20 mm孔径孔洞岩石呈间歇性破坏形式,孔洞影响了岩石破坏特征。峰后循环阶段,岩石渗透率变化随轴压、围压作用呈规律性循环,循环卸载阶段岩石渗透率出现快速上升和快速下降现象。循环加卸载使岩石产生累积损伤,岩石循环承载能力随孔洞孔径增大而降低,峰后循环加卸载下含孔洞岩石渗流通道扩张总量大于渗流通道岩石颗粒堆积堵塞总量。含孔洞岩石破坏形式仍为贯通剪切破坏,循环荷载使次生剪切裂纹发育,且随孔洞孔径增大,裂纹发育程度越大,岩石破坏模式趋于复杂。 展开更多
关键词 岩石力学 峰后循环荷载 孔洞岩石 力学特性 渗流特性
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掘进机截割部实验台数字孪生监测系统研究
6
作者 马天兵 杨启程 +2 位作者 李长鹏 史瑞 彭猛 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期131-137,共7页
掘进机截割部实验台在模拟截割过程中,粉尘浓度高,会引起掘进机截割状态实时监测的可视化效果差、安全性低等问题,为此,提出了一种基于数字孪生的掘进机截割实验状态实时监测方法。首先,绘制了数字孪生掘进机截割部实验系统五维模型架构... 掘进机截割部实验台在模拟截割过程中,粉尘浓度高,会引起掘进机截割状态实时监测的可视化效果差、安全性低等问题,为此,提出了一种基于数字孪生的掘进机截割实验状态实时监测方法。首先,绘制了数字孪生掘进机截割部实验系统五维模型架构;其次,基于UE 5软件开发了掘进机截割部实验系统数字孪生体,主要包括截割部数字场景的搭建、孪生数据传输与管理、虚实数据映射等;最后通过掘进机截割实验进行数字孪生集成功能验证。实验结果表明,运用数字孪生技术实现场景漫游可有效提升掘进机截割状态可视化监测效果,为截割实验安全性提供保障。 展开更多
关键词 数字孪生 掘进机截割部 数据交互 状态监测 数据可视化
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二叠纪煤矸石中氮素和有机质释放规律对比研究
7
作者 赵丽 胡鸿博 +4 位作者 魏伦行 孔伟芳 张庆 王世东 邢明飞 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期180-185,共6页
我国大量的煤矸石产生于二叠纪煤田。为了研究不同地区二叠纪煤矸石氮素和有机质的释放规律,以保德煤矿、九里山矿为研究对象,通过恒温振荡浸泡试验对比研究中、西部地区二叠纪煤矸石中氮素和有机质的释放规律。结果表明:两个矿区氮素... 我国大量的煤矸石产生于二叠纪煤田。为了研究不同地区二叠纪煤矸石氮素和有机质的释放规律,以保德煤矿、九里山矿为研究对象,通过恒温振荡浸泡试验对比研究中、西部地区二叠纪煤矸石中氮素和有机质的释放规律。结果表明:两个矿区氮素的溶出均以氨氮为主,且呈间歇性释放特征,其中保德煤矿的“三氮”及有机质溶出量要低于九里山矿,这与煤矸石自身物质含量及矿物结构有关。两种煤矸石浸泡液pH均呈弱碱性,这可能是由于氨氮对酸碱具有缓冲作用。整体上两种煤矸石有机质的腐殖化程度都较低、不饱和芳香族化合物含量较少,且其浸泡液的UV_(254)均呈降低趋势,与DOC相关性不大。研究结果有助于科学评价煤矸石的生态环境影响,也可为煤矸石的资源化利用提供重要理论依据。 展开更多
关键词 二叠纪煤矸石 生态环境 氨氮 亚硝酸盐 溶解性有机质
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基于频域反射法的煤矿电缆故障定位技术研究
8
作者 牛小铁 王彬 杨德亮 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期119-123,共5页
针对煤矿井下电缆老化、破损等故障难以定位的问题,开展了基于频域反射法的电缆故障定位技术研究。该方法为对电缆注入一个频域信号并获取反射信号的数据,对获取的数据进行加窗处理,放大微弱异常信号,提高定位精度。可根据反射信号的波... 针对煤矿井下电缆老化、破损等故障难以定位的问题,开展了基于频域反射法的电缆故障定位技术研究。该方法为对电缆注入一个频域信号并获取反射信号的数据,对获取的数据进行加窗处理,放大微弱异常信号,提高定位精度。可根据反射信号的波形变化区分出电缆的故障类型,并可根据电缆中信号的传输速度以及入射信号与反射信号的时间差实现故障点定位。研究结果表明:该定位技术对各类电缆缺陷均能够进行快速,高精度的定位;该技术能够放大缺陷点的畸变,对微小缺陷更加敏感,识别能力更强,定位误差更小;该技术对同轴电缆、带金属屏蔽层电缆和带金属铠装电缆等具有明确反射信号通道类型的电缆,缺陷定位信号响应更加灵敏。 展开更多
关键词 频域反射 缺陷定位 无损定位 电缆故障 故障分类
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矿井回风与进风重力热管系统关键参数设计计算方法研究
9
作者 翟宇 赵旭 董志峰 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期19-26,共8页
矿井回风取热与进风加热重力热管热交换系统在不同工况下热管结构参数的设计基本相同,导致矿井回风余热利用效率低且无法满足进风温度的设计要求。为解决该系统及热管组件关键参数设计缺乏针对性的理论支持的技术难题,基于重力式热管系... 矿井回风取热与进风加热重力热管热交换系统在不同工况下热管结构参数的设计基本相同,导致矿井回风余热利用效率低且无法满足进风温度的设计要求。为解决该系统及热管组件关键参数设计缺乏针对性的理论支持的技术难题,基于重力式热管系统热交换模型,提出了一种矿井回风与进风重力热管系统关键参数设计计算方法。应用该方法于银川某矿,并与其他三个典型重力热管煤矿的热交换效果进行了对比分析,结果表明,该矿重力热管热交换系统将进风温度从-31.5℃提升至4.1℃,满足了煤矿安全规程中进风温度≥2℃的要求,相较其他项目改善效果更为明显,这些结果证实了该方法的有效性与实用性。 展开更多
关键词 矿井回风取热 矿井进风加热 重力热管 设计计算方法 热交换特性
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土壤改良剂对新疆露天矿排土场表土保水持水性能的影响
10
作者 张凯 黄聪 +2 位作者 马春刚 付新雷 李晨宇 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期164-172,共9页
新疆露天矿多位于生态脆弱区,排土场土壤受人为扰动剧烈,自然和人为干扰加剧了水资源短缺,导致土壤盐渍化现象突出,土壤水分已经成为限制西北干旱区生态修复的关键因素。为了探究不同施量土壤改良剂施用对高盐碱性土壤保水持水性能的影... 新疆露天矿多位于生态脆弱区,排土场土壤受人为扰动剧烈,自然和人为干扰加剧了水资源短缺,导致土壤盐渍化现象突出,土壤水分已经成为限制西北干旱区生态修复的关键因素。为了探究不同施量土壤改良剂施用对高盐碱性土壤保水持水性能的影响,以新疆某露天矿区排土场表层土壤为实验对象,设计了一维土柱入渗实验以及土壤淋溶实验,通过在土壤表层施加不同浓度的γ-PGA和腐植酸,分析研究γ-PGA和腐植酸施量对土壤保水、持水性能的变化影响,并将实测数据进行拟合,研究γ-PGA和腐植酸对矿区排土场土壤的适用性。γ-PGA可以改良高盐碱性土壤的入渗特性,与空白组相比,γ-PGA和腐植酸联合施用的润湿锋推进速率明显降低,累计入渗量减少了3.6%、4.1%和2.1%、4.8%;Philip模型与Kostiakov模型的拟合结果表明随着γ-PGA施量增加,γ-PGA对土壤水分运动参数影响越来越显著,γ-PGA和腐植酸联合施用组中随着γ-PGA施量的增加,Philip模型比Kostiakov模型更适合拟合改良后的土壤水分入渗;与空白组相比,γ-PGA和腐植酸联合施用组中,土壤表层盐离子含量显著降低;淋滤液体积减少11.85%,随着γ-PGA的施量增加,土壤表层与10 cm深处含水率分别提升了165%与133.68%。γ-PGA与腐植酸联合施用在高盐碱性土壤中,改变了土壤的入渗特性和水分分布,提高了土壤的保水持水能力和抗盐碱化能力。 展开更多
关键词 露天矿区 盐碱化 土壤改良剂 Γ-PGA 腐植酸 保水持水性能
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矿用对旋式主通风机缝-槽耦合机匣处理扩稳性能研究
11
作者 陈庆光 刘海秀 +1 位作者 王钦昌 林先来 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期165-171,共7页
以扩稳性能良好的逆角向缝机匣处理为基础,通过在缝的不同轴向位置增设周向槽,得到三种逆角向缝-周向槽耦合机匣处理,并将其应用于FBCDZ-No20型矿用对旋式主通风机。通过数值模拟,对比分析了逆角向缝和三种缝-槽耦合机匣处理对风机扩稳... 以扩稳性能良好的逆角向缝机匣处理为基础,通过在缝的不同轴向位置增设周向槽,得到三种逆角向缝-周向槽耦合机匣处理,并将其应用于FBCDZ-No20型矿用对旋式主通风机。通过数值模拟,对比分析了逆角向缝和三种缝-槽耦合机匣处理对风机扩稳性能的影响。结果表明:逆角向缝机匣处理可有效提高对旋风机的稳定裕度,采用三种逆角向缝-周向槽耦合机匣处理,都可进一步提高风机的稳定裕度,但也会引起峰值效率不同程度的降低。其中,当周向槽位于逆角向缝的前端时,扩稳效果最好,但效率损失也最大。随着周向槽向缝的尾端移动,扩稳能力逐渐减弱。实施缝-槽耦合机匣处理后,前级叶片吸力面与压力面之间压差的显著变化使得叶顶泄漏流的驱动力增大,而且由于对前级叶顶通道内气流的抽吸和喷射作用,吹除了叶顶通道内的低速气流,减轻了流动堵塞,增大了叶顶泄漏流的轴向速度,改善了叶顶区域流场,延缓了失速的发生,因而提高了风机的稳定裕度。然而,气流在缝-槽耦合机匣处理内部产生的流动损失,以及由机匣处理产生的射流与叶顶通道内气流之间的掺混所引起的流动损失,都导致风机峰值效率降低。 展开更多
关键词 对旋风机 逆角向缝 缝-槽耦合机匣处理 稳定裕度 扩稳机理
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粉煤灰流态化浆体垮落带充填扩散规律试验研究
12
作者 李志华 耿倩 +1 位作者 邹恩隆 马国军 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期142-148,共7页
为探究粉煤灰浆体在垮落带充填过程中的可注性与注浆量相关特性,基于Talbol级配理论设计试验方案,针对单粒径和Talbol级配两种类型的矸石散体材料,开展孔隙率测量与注浆扩散试验研究。试验结果表明:①在不同配比条件下,矸石的理论孔隙... 为探究粉煤灰浆体在垮落带充填过程中的可注性与注浆量相关特性,基于Talbol级配理论设计试验方案,针对单粒径和Talbol级配两种类型的矸石散体材料,开展孔隙率测量与注浆扩散试验研究。试验结果表明:①在不同配比条件下,矸石的理论孔隙率与实测有效孔隙率整体保持一致,且孔隙率与粒径大小呈现出正相关关系。②在对比不同级配矸石块体注入不同浓度浆液的扩散形态时发现,单粒径矸石在注入60%、65%浓度浆液时,呈现先纵向扩散、后横向扩散的扩散路径;当单粒径矸石注入70%浓度浆液及Talbol级配矸石注入不同浓度浆液时,其扩散过程则表现为先横向扩散,而后纵向扩散。③在注浆试验中,采用60%浓度的粉煤灰浆液进行注浆操作,9种试验方案均能将浆液注满目标区域;当浆液浓度为65%时,仅有5~10 mm单粒径级配出现“渗滤现象”,导致无法有效注入;而在浓度70%注浆条件下,单粒径5~10 mm、15~20 mm和Talbol级配矸石均出现“渗滤现象”。基于以上试验结果,综合考量确定粉煤灰的最佳注浆浓度为65%。④关于矸石不同配比对注浆量的影响,研究结果显示:在单粒径级配情况下,矸石粒径与粉煤灰浆液注入量以及注灰量呈现正相关关系;在Talbol级配时,当级配系数为0.5时,矸石结构最为密实,相应的注浆量最少。该研究成果能够为垮落带浆体充填消纳煤基固废提供重要的理论参考依据。 展开更多
关键词 垮落带浆体充填 Talbol级配理论 孔隙率 注浆扩散 渗滤效应
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综采面终采撤架期防灭火定量化注胶技术研究
13
作者 谢军 刘润杭 +2 位作者 徐书荣 高永文 王怡 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期112-118,共7页
为降低工作面终采撤架期间的自燃风险,提升防灭火措施中胶体压注过程的可控性,以青龙煤矿21802综采工作面终采期注胶防灭火为工程背景,研发出一种定量精准的自动制胶泵送装置。同时计算并确定了胶体扩散半径、组分配比、压注量等关键注... 为降低工作面终采撤架期间的自燃风险,提升防灭火措施中胶体压注过程的可控性,以青龙煤矿21802综采工作面终采期注胶防灭火为工程背景,研发出一种定量精准的自动制胶泵送装置。同时计算并确定了胶体扩散半径、组分配比、压注量等关键注胶参数,继而以所研发的装置为载体,以推导得出的关键注胶参数为依据,开展了架间定量压注与端头压注相结合的现场防灭火注胶应用试验。研究结果表明:运用所研发的注胶装置并结合关键参数进行注胶,有效降低了工作面进回风隅角及支架后采空区的CO浓度,CO浓度从注胶前最高的14×10^(-6)降至1×10^(-6)以下。与大面积粗放型注胶相比,该方法显著降低了成本,保障了工作面终采撤架期间的安全。 展开更多
关键词 综采工作面 终采撤架期 采空区 防灭火 注胶技术
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末采期间覆岩破断特征及主回撤通道稳定性研究
14
作者 肖江 王怡辉 +3 位作者 孙亚超 陈航挺 李德桃 张博源 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期108-115,共8页
针对末采期间厚硬基本顶破断影响巷道稳定性的问题,以凉水井煤矿42206工作面为工程背景,运用物理相似模拟试验、理论分析和数值模拟等综合研究方法,在分析末采期间覆岩垮落规律、力学传递机制、应力演化特征影响因素的基础上,采用切顶... 针对末采期间厚硬基本顶破断影响巷道稳定性的问题,以凉水井煤矿42206工作面为工程背景,运用物理相似模拟试验、理论分析和数值模拟等综合研究方法,在分析末采期间覆岩垮落规律、力学传递机制、应力演化特征影响因素的基础上,采用切顶协同控制技术,以实现贯通主回撤通道时基本顶在预想位置破断,保证围岩稳定性的目的。结果表明:基本顶破断位置影响支撑压力大小呈现出“支架后方<巷道上方<实体煤上方”的规律;对比数值模拟研究采用切顶调压可改变基本顶破断位置为支架后方时,主回撤通道围岩应力状态、通道间煤柱裂隙、塑性区范围均处于较小值,保证了贯通期间通道围岩稳定性。 展开更多
关键词 覆岩破断 回撤通道 围岩变形 Voronoi块体 切顶调压
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预充填无煤柱开采墙体合理参数研究
15
作者 王兵建 王亚斌 +1 位作者 刘煜成 郭佳鑫 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期11-17,共7页
为从根本上解决传统沿空留巷施工过程中留巷与回采作业之间的相互干扰问题,提高乌兰色太煤矿盘区煤炭资源回收率,提出巷内预充填无煤柱掘留巷技术。在分析巷内预充填无煤柱掘留巷技术原理的基础上,建立预充填回采巷道力学模型,利用数值... 为从根本上解决传统沿空留巷施工过程中留巷与回采作业之间的相互干扰问题,提高乌兰色太煤矿盘区煤炭资源回收率,提出巷内预充填无煤柱掘留巷技术。在分析巷内预充填无煤柱掘留巷技术原理的基础上,建立预充填回采巷道力学模型,利用数值模拟软件,分析不同墙体宽度下预留巷围岩变形特征。数值计算得出预充填墙体切顶所需支护阻力为19.2 MPa,预充填墙体合理宽度范围为0.14~2.58 m。模拟结果显示,在墙体宽度由1.0 m增加至3.0 m过程中,随着墙体宽度的增加,墙体支护刚度逐渐增大,产生“集硬效应”,使墙体承载的载荷增大;墙体向巷内偏移量和预留巷围岩整体变形量都得到改善,改善效果随着宽度的增大而减弱。综合考虑墙体承载安全系数和断面使用要求,最终确定预充填墙体宽度为2.0 m,混凝土充填材料强度选用C25,现场实践验证了选用参数的合理性。 展开更多
关键词 预充填 无煤柱掘巷 合理宽度 回采巷道 数值模拟
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离散元条件下岩石细观力学特征与声发射定量表征
16
作者 袁安营 李唐 +3 位作者 黄昊 倪廉钦 田鑫 徐超凡 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期145-153,共9页
为揭示深部岩体破坏的细观力学本质,获取岩石破坏的前兆信息,以力链研究为主线,以非连续介质离散元理论为依据,采用PFC数值模拟方法,开展了岩石细观力学特征与声发射定量表征研究。结果表明:颗粒物质间配位数变化表明了颗粒之间粘结数... 为揭示深部岩体破坏的细观力学本质,获取岩石破坏的前兆信息,以力链研究为主线,以非连续介质离散元理论为依据,采用PFC数值模拟方法,开展了岩石细观力学特征与声发射定量表征研究。结果表明:颗粒物质间配位数变化表明了颗粒之间粘结数量的变化,进而表征了微裂纹的发育情况,且颗粒配位数与裂纹发育整体呈负相关;岩石加载过程中,“强力链带”形成于宏观破坏面附近,其延伸方向逐渐向宏观破坏面方向偏转,最终与宏观破坏面方向一致;改进了声发射模拟研究方法,将声发射演化过程划分为5个阶段,探明了声发射空间分布特征,声发射事件主要集中在岩石宏观破坏面附近,定量表征了声发射强度,在岩石峰值前存在声发射短时沉寂期,将该特征定义为岩石破坏的“临界前兆信息”。 展开更多
关键词 颗粒物质 微裂纹发育 力链演化 声发射 前兆信息
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高抽巷布设参数对煤自燃的扰动效应分析
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作者 陈亮 于宏阳 +4 位作者 毕雄飞 徐振炜 王栋炜 秦瑞晨 郭磊 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期77-84,共8页
针对自燃煤层综放工作面采空区高抽巷抽采对煤自燃扰动效应不清的问题,以山西荫营矿150315综放面“一面四巷”为背景,采用理论计算、UDEC模拟及Image pro图像分析,获取了采空区覆岩裂隙分区定量特征及孔隙率沿程分布特征表达式,单从瓦... 针对自燃煤层综放工作面采空区高抽巷抽采对煤自燃扰动效应不清的问题,以山西荫营矿150315综放面“一面四巷”为背景,采用理论计算、UDEC模拟及Image pro图像分析,获取了采空区覆岩裂隙分区定量特征及孔隙率沿程分布特征表达式,单从瓦斯抽采角度初定高抽巷垂向高度为20~53 m;基于Comsol模拟分析了不同位置高抽巷抽采扰动下采空区瓦斯浓度分布、自燃“三带”宽度演变规律,以及不同抽采负压下瓦斯浓度及氧浓度的量变特征,指出水平距离与其对氧化升温带的扰动效应呈正相关性,其垂直高度与抽采瓦斯浓度成正比、与垂向氧浓度成反比。并确定了高抽巷水平位置距回风巷20 m、距煤层顶板垂直高度50 m,以及合理抽采负压为20 kPa。通过现场工程试验验证,优化后高抽巷抽采量减少1.37 m^(3)/min,工作面回风巷瓦斯浓度仅上升0.04%,均处于安全范围内。但采空区散热带、自燃氧化带宽度分别减少12 m和9 m,有效降低其自燃风险,有利于采空区瓦斯与煤自燃灾害的协同共治。 展开更多
关键词 采空区 瓦斯抽采 高抽巷 煤自燃 一面四巷
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开采扰动与蠕变作用下煤岩体力学响应特征研究
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作者 程守业 李民晟 高峰 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期171-177,共7页
在煤炭开采过程中,因循环载荷与蠕变导致的叠加损伤累积特征尚不清晰,从而造成动静载组合作用下覆岩卸压位置难以精准确定。为解决这一问题,利用MTS815试验机开展了围压为10 MPa条件下、循环加卸载后不同轴压的蠕变压缩试验。试验结果表... 在煤炭开采过程中,因循环载荷与蠕变导致的叠加损伤累积特征尚不清晰,从而造成动静载组合作用下覆岩卸压位置难以精准确定。为解决这一问题,利用MTS815试验机开展了围压为10 MPa条件下、循环加卸载后不同轴压的蠕变压缩试验。试验结果表明:在循环加载过程中,卸载时弹性模量高于加载过程,泊松比也呈现出相似的变化趋势,且弹性模量和泊松比在加卸载过程中的差距逐渐变小;应力-应变响应在恒定偏应力下具有硬化与软化效应,当偏应力较低时,以三轴抗压强度(TCS)为主的硬化效应十分显著,而当偏应力较高时,软化作用则更为突出;轴向应变率和体积应变率之间的演化特征能够通过负指数函数关系进行详细描述;采动卸压边界处的煤岩体承受着周期性破坏以及持续增加的蠕变应力作用。基于此,可依据煤岩体的蠕变演化规律,选择合适的时机来确定采动卸压边界,进而为应力演化主导的灾害防治工作提供量化参考依据。 展开更多
关键词 采动应力 蠕变速率 疲劳损伤 硬化作用 瓦斯抽采
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技术工具迭代驱动下煤炭设计领域新质生产力发展趋势研究
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作者 赵玉栋 夏晓庆 郑建伟 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期1-9,共9页
基于设计工具演变的视角,深入梳理新中国成立以来煤炭设计行业设计工具的发展脉络,探索从传统的手绘图纸、机器绘图到计算机辅助设计(CAD)及建筑信息模型(BIM)的发展变化,揭示了科技创新在推动生产力发展过程中的重要作用。目前我国煤... 基于设计工具演变的视角,深入梳理新中国成立以来煤炭设计行业设计工具的发展脉络,探索从传统的手绘图纸、机器绘图到计算机辅助设计(CAD)及建筑信息模型(BIM)的发展变化,揭示了科技创新在推动生产力发展过程中的重要作用。目前我国煤炭行业正处于新质生产力培育的发力期,呈现出加速向数字化、智能化转型发展的典型特征。通过对扩展现实(XR)、区块链技术在煤炭设计行业中的应用场景进行系统研究,对人工智能(AI)驱动的生成式“设计大模型”在提升设计创新方面的发展潜力进行深入探讨,并以此为基础,提出了“设计大模型”的四层架构,对其在煤炭设计行业中的应用前景进行展望。依据煤炭设计行业基于技术扩散理论的生产力跃迁演化规律分析,随着智能化设计工具的持续迭代升级,在加速培育和发展煤炭行业新质生产力及新型生产关系的当下,生成式“设计大模型”等智能设计工具极有可能成为新时代煤炭设计行业的关键性创新工具,成为引领煤炭行业实现数字化和智能化革命性发展的核心驱动力量,推动煤炭设计行业实现高质量发展。 展开更多
关键词 大模型 生成式设计 建筑信息模型 新质生产力 创新扩散理论
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新型PDC钻头切削齿破岩仿真实验研究
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作者 罗晨旭 高君毫 +3 位作者 曾嘉玮 王登科 卢多 陈聪 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期218-224,共7页
为探究PDC钻头切削岩层仿真过程中不同工作参数对破岩率的影响,基于EDEM软件建立了新型PDC钻头的单个切削齿的离散元仿真,模拟了单个切削齿切削岩壁的动态过程,分析了切削齿分别在不同自身角度、切入岩壁夹角、钻头转速、牵引速度等关... 为探究PDC钻头切削岩层仿真过程中不同工作参数对破岩率的影响,基于EDEM软件建立了新型PDC钻头的单个切削齿的离散元仿真,模拟了单个切削齿切削岩壁的动态过程,分析了切削齿分别在不同自身角度、切入岩壁夹角、钻头转速、牵引速度等关键因素下的破岩状况,通过粘结键的破坏数量得到各因素下的破岩率。结果表明:切削齿自身角度和牵引速度是影响破岩率的主要因素,切入岩壁夹角和钻头转速是影响破岩率的次要因素。当切削齿自身角度为70°、切入岩壁夹角为30°、钻头转速为31.4 rad/s、牵引速度为0.25 m/s时破岩率最高。在相同条件下,圆柱形切削齿破岩率为57.66%,圆台形切削齿破岩率为56.36%,但圆台形切削齿的磨损量比圆柱形切削齿降低29.72%,有效地提高了刀具的使用寿命,具有更好的破岩性能。研究结果可为EDEM模拟切削齿破岩过程中PDC钻头切削齿的设计及施工参数的选择提供参考依据。 展开更多
关键词 PDC钻头 EDEM 单齿切削 破岩过程 破岩率
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