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煤矿岩巷TBM快速掘进研究进展与展望 被引量：4
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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煤炭地下气化顶板砂岩高温致裂规律实验研究 被引量：1
2
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 被引量：1
3
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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基于频域反射法的煤矿电缆故障定位技术研究 被引量：1
4
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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深部强动压软弱煤层沿空煤巷煤柱宽度及非对称控制研究 被引量：1
5
作者 吕风 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期120-128,共9页
针对深部强动压软弱煤层沿空掘巷留设煤柱及其围岩支护系统极易发生大范围失稳破坏难题,以东庞矿深部水平沿空煤巷作为研究对象,采用理论分析方法获得了上覆基本顶岩层断裂线位置,明晰了煤柱尺寸与内、外应力场及极限平衡区宽度之间的... 针对深部强动压软弱煤层沿空掘巷留设煤柱及其围岩支护系统极易发生大范围失稳破坏难题,以东庞矿深部水平沿空煤巷作为研究对象,采用理论分析方法获得了上覆基本顶岩层断裂线位置,明晰了煤柱尺寸与内、外应力场及极限平衡区宽度之间的数值关系;引入偏应力分析指标,模拟研究了不同煤柱宽度下的沿空掘巷围岩偏应力与塑性破坏场响应特征,确定了深部强动压软弱煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度为7 m。基于7 m煤柱宽度情况下,模拟研究了回采期间超前工作面不同位置处的巷道围岩偏应力及塑性区分布状态,确定了超前工作面单体支柱加强范围;得出了掘巷稳定后其顶板、实体煤及煤柱帮塑化程度与偏应力峰值带边界线位置;明确了沿空巷道煤柱侧是围岩控制的关键区,阐述了掘巷支护设计时需将锚索穿过围岩偏应力峰值带边界线于围岩深部较完整区内的围岩控制对策,提出了“巷帮非对称槽钢桁架锚索网+顶板槽钢桁架锚索联合点锚索+局部破碎区注浆改性+单体液压支柱超前支护”的围岩综合治理技术。工程实践表明,研究所确定的7 m宽煤柱及围岩综合治理技术可有效控制围岩变形,保障深部强动压软弱煤层工作面的安全回采。 展开更多
关键词 软弱煤层 强动压 沿空掘巷 窄煤柱 非对称控制
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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
6
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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新型漏斗吊-拉模板支撑体系力学分析及其应用研究
7
作者 孟文清 郑雷舰 +3 位作者 冯明宇 崔邯龙 张亚鹏 张陆旭 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期196-202,共7页
为解决钢筋混凝土漏斗模板支撑体系材料耗费大、工期较长和施工不便等问题,以内蒙古白家海子煤矿一新建钢筋混凝土漏斗为工程依托,提出一种新型吊-拉模板支撑体系。利用Midas Gen有限元软件建立新型吊-拉模板支撑体系的数值模型,并模拟... 为解决钢筋混凝土漏斗模板支撑体系材料耗费大、工期较长和施工不便等问题,以内蒙古白家海子煤矿一新建钢筋混凝土漏斗为工程依托,提出一种新型吊-拉模板支撑体系。利用Midas Gen有限元软件建立新型吊-拉模板支撑体系的数值模型,并模拟漏斗施工全过程,分析施工过程中该新型模板支撑体系各构件受力及变形情况;另外在实际施工过程中,在结构关键部位布置监测点,跟踪监测漏斗施工全过程的整体位移和各构件应力变化。监测结果表明:新型吊-拉模板支撑体系各构件应力和变形均满足规范要求,新型吊-拉模板支撑体系的可行性得到验证。监测结果与模拟结果的对比表明,相对于数值模拟结果,施工阶段的实测应力和位移误差均不超过10%,说明该数值模型在一定程度可以反映钢筋混凝土漏斗施工模拟的受力和变形规律,为后续相关研究提供理论指导和技术支撑。 展开更多
关键词 钢筋混凝土漏斗 吊-拉模板支撑体系 受力分析 施工监测 有限元模拟
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高性能纤维混凝土在深钻井井筒井壁底施工中的应用
8
作者 姚直书 王法珺 +2 位作者 宋海清 晏中俊 胡长海 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期42-48,共7页
针对深钻井井筒井壁底在浇筑、养护及下沉过程中易产生裂纹的难题,以陶忽图煤矿北风井为工程背景,开展了深钻井井筒井壁底受力分析与高性能纤维混凝土制备研究。采用数值模拟方法分析了半椭圆回转扁球壳式井壁底受力状态,识别出关键拉... 针对深钻井井筒井壁底在浇筑、养护及下沉过程中易产生裂纹的难题,以陶忽图煤矿北风井为工程背景,开展了深钻井井筒井壁底受力分析与高性能纤维混凝土制备研究。采用数值模拟方法分析了半椭圆回转扁球壳式井壁底受力状态,识别出关键拉应力区域。结果表明,井壁底筒体顶部外侧存在显著拉应力区域,最大主应力达0.56 MPa,存在受拉开裂风险,井壁底混凝土应采取防开裂措施。研究获得井壁底C75纤维混凝土的最优配合比为水泥∶粉煤灰∶磨细矿渣∶石子∶砂∶水∶减水剂∶纤维=400∶75∶85∶1011.8∶732.6∶145.6∶13.44∶2.0。平板裂缝试验表明,纤维混凝土抗裂性能显著优于普通混凝土。研究的配合比在工程现场应用表明,浇筑的井壁底未出现裂纹。 展开更多
关键词 钻井法凿井 井壁底 井筒施工 纤维混凝土配制 防裂抗渗
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煤矿安全管理缺陷研究概述
9
作者 秦汝祥 沈涛 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期203-210,共8页
煤矿安全管理缺陷是导致煤矿事故发生的根本原因,但煤矿安全管理缺陷排查整改现状不容乐观,煤矿安全管理与现代化管理水平仍有差距。为减少我国煤矿安全管理存在的缺陷、促进排查整改工作的落实,梳理了煤矿安全管理缺陷的发展历程;分析... 煤矿安全管理缺陷是导致煤矿事故发生的根本原因,但煤矿安全管理缺陷排查整改现状不容乐观,煤矿安全管理与现代化管理水平仍有差距。为减少我国煤矿安全管理存在的缺陷、促进排查整改工作的落实,梳理了煤矿安全管理缺陷的发展历程;分析了煤矿安全管理缺陷的研究现状和实践现状;提出以管理缺陷为主线的事故致因模型;探讨了煤矿安全管理缺陷的概念、具体内容和未来展望。研究表明:煤矿安全管理缺陷的敏感性、特殊性、复杂性、隐蔽性和模糊性是导致其在我国煤矿实践中难以进行的根本原因。最后,根据研究结果给出了关于对管理缺陷进行排查和整改的理论模型、实践流程的发展建议。 展开更多
关键词 管理缺陷 煤矿安全 煤矿事故致因模型 循环整改机制 优化后的6S管理
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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
10
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
11
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
12
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AOA优化SVMD和A-CNN的矿井电网单相接地故障选线方法研究
13
作者 杨战社 张程 +3 位作者 荣相 魏礼鹏 李瑞 韩耀 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期171-178,共8页
针对矿井电网单相接地故障选线受井下环境的干扰较大、故障选线速度和准确率低等问题,提出一种基于算术优化算法改进连续变分模态分解和注意力机制卷积神经网络的故障选线方法。首先,通过算术优化算法优化连续变分模态分解的参数,把零... 针对矿井电网单相接地故障选线受井下环境的干扰较大、故障选线速度和准确率低等问题,提出一种基于算术优化算法改进连续变分模态分解和注意力机制卷积神经网络的故障选线方法。首先,通过算术优化算法优化连续变分模态分解的参数,把零序电流序列分解成不同频率的固有模态函数;其次,引入相对位置矩阵的数据预处理方式,将一维序列转换成二维图像,获得零序电流信号的时频特征图;最后,将注意力机制嵌入到CNN分类算法模型中,实现故障选线。仿真与实验结果表明,该方法能够在强噪声、采样时间不同步等情况下准确地选择出故障线路,可满足矿井电网对选线准确性和可靠性的需求。 展开更多
关键词 矿井供电系统 单相接地故障 连续变分模态分解 算术优化算法 注意力机制
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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
14
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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李家壕煤矿多系统井下耦合联动关键技术研究
15
作者 史志红 郭彪 +3 位作者 陈鹏 孟金涛 乔旭 梁熙蓉 《煤炭工程》 北大核心 2025年第9期10-17,共8页
针对李家壕煤矿智慧矿山平台建设中跨厂商、跨代际系统的深度协同问题,提出协同控制系统采用分层递阶结构,在通信接口层设计基于OPC UA的协议转换网关,实现RS485、工业以太网、LoRa等多协议兼容。在数据融合层采用强化学习算法进行多源... 针对李家壕煤矿智慧矿山平台建设中跨厂商、跨代际系统的深度协同问题,提出协同控制系统采用分层递阶结构,在通信接口层设计基于OPC UA的协议转换网关,实现RS485、工业以太网、LoRa等多协议兼容。在数据融合层采用强化学习算法进行多源数据融合,依据数据的动态变化自动调整交互策略。在智能联动层开发事件驱动的动态耦合算法,建立包含32个状态参数的联动决策矩阵。通过在李家壕煤矿的应用测试表明:与之前相比,应急联动响应时间缩短至9.7 s,设备综合能效提升19.3%。通过构建统一通信协议栈与数据融合机制,建立跨系统的动态耦合模型,实现了矿山生产系统的智能化协同管控。 展开更多
关键词 智慧矿山 耦合联动 分层递阶 数字孪生 通信协议
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大采高工作面厚层砂岩破断运移及支架载荷特性研究
16
作者 王君 王飞 宋万新 《煤炭工程》 北大核心 2025年第9期207-216,共10页
针对大采高工作面厚层砂岩顶板破断矿压显现剧烈难题,基于理论分析、相似模拟实验及现场试验,对小保当煤矿一号井大采高工作面覆岩运移及矿压显现规律进行研究。研究结果表明:液压支架工作阻力P与直接顶悬顶长度L4成反比,与基本顶悬臂... 针对大采高工作面厚层砂岩顶板破断矿压显现剧烈难题,基于理论分析、相似模拟实验及现场试验,对小保当煤矿一号井大采高工作面覆岩运移及矿压显现规律进行研究。研究结果表明:液压支架工作阻力P与直接顶悬顶长度L4成反比,与基本顶悬臂梁长度L1、回转角度θ及其基本顶上覆载荷强度成正相关;大采高一次采全高工作面一次回采期间采空区岩梁总体呈现“F”型分布,基本顶初次垮落步距约为70 m,周期垮落步距约为15 m,矿压集中系数约为1.8;二次回采期间留设煤柱周围岩梁总体呈现“T”型分布,基本顶初次垮落步距约为50 m,周期垮落步距约为15 m,矿压集中系数约为2.2,二次采动期间覆岩顶板应力集中度显著较高;煤柱区域呈现高应力集中;工作面二次采动期间支架载荷强度相较于单一采面采动期间高约21%,来压期间液压支架工作阻力增幅显著小于一次回采,此外,工作面上部临空段应力载荷显著较高;基于研究结果,生产矿井更新新型液压支架,并增大了额定工作阻力,有效提升了工作面的安全回采系数。 展开更多
关键词 大采高工作面 支架载荷 相似模拟 应力分布
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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
17
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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粉煤灰流态化浆体垮落带充填扩散规律试验研究
18
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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考虑龄期强度的充填体-顶板协同承载稳定性分析
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作者 赵兵朝 王瑞锋 +3 位作者 王京滨 陈浩楠 杨忠浩 拓永生 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期112-121,共10页
为提高煤炭资源回采率、处置大量煤基固废,以面间煤柱掘充一体化为背景,考虑龄期对充填体强度及承载能力的影响,通过室内试验研究不同水泥含量下充填体强度随龄期变化的演化规律,发现水泥含量与充填体强度呈正相关关系,充填体强度随龄... 为提高煤炭资源回采率、处置大量煤基固废,以面间煤柱掘充一体化为背景,考虑龄期对充填体强度及承载能力的影响,通过室内试验研究不同水泥含量下充填体强度随龄期变化的演化规律,发现水泥含量与充填体强度呈正相关关系,充填体强度随龄期呈指数函数增长趋势;基于弹性地基梁理论,建立“掘-充”过程中充填体-顶板协同承载力学模型,给出“掘-充”过程中各个区域的顶板挠度方程;利用FLAC^(3D)数值模拟探究“掘-充”过程中充填体水泥含量、掘充间距、掘充速度对充填体应力及顶板下沉量的影响,分析“掘-充”过程中不同掘进距离下充填体-顶板协同承载结构稳定性。结果表明:在面间煤柱“掘-充”过程中,水泥含量越高、掘充间距越小则充填体强度形成时间越快、顶板下沉量越少;掘充速度越快则充填区内充填体龄期越短、强度越低、承载效果越差、顶板塑性区破坏越严重;随着掘进距离的推进,充填体承载能力逐渐增强,顶板下沉速度逐渐减小,充填体-顶板协同承载结构逐渐趋于稳定。 展开更多
关键词 区段煤柱 掘充一体化 不同龄期强度 掘充速度 顶板稳定性
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浅埋薄基岩8m超大采高工作面矿压显现与开采沉陷规律协同分析
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作者 任建喜 孙成伟 +1 位作者 张金贵 胡俭 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期127-135,共9页
为研究8m超大采高工作面回采诱发的矿压显现与地表沉降规律,在陕煤集团张家峁煤矿2203工作面井下工作面布置了应力监测系统和在地表布置了GNSS自动观测站的研究手段,对该工作面回采期间的矿压显现规律及地表沉降特征进行了协同分析。结... 为研究8m超大采高工作面回采诱发的矿压显现与地表沉降规律,在陕煤集团张家峁煤矿2203工作面井下工作面布置了应力监测系统和在地表布置了GNSS自动观测站的研究手段,对该工作面回采期间的矿压显现规律及地表沉降特征进行了协同分析。结果表明:8m超大采高2203工作面的矿压显现来压区域性明显,表现为工作面倾向支架工作阻力呈“中间大两端小”分布。较普通采高相比,超大采高工作面由于开采空间大,顶板承载的重量增加,导致工作面支架承受的压力更大,矿压显现更剧烈;超大采高工作面的来压周期通常较长,周期性来压的强度较高,呈大小周期交替的规律;超大采高在来压时,支架增阻急剧上升,且增阻幅度较大。8m超大采高2203工作面地表沉降活跃期较短,期间下沉速度较大,地表沉降剧烈,但衰退期较长;工作面回采所诱发的地表沉降的影响范围较大、但显著沉降区域较小、沉降所形成的盆地呈“倒立草帽”状;地表裂缝发育明显,裂缝宽度较大,主要发生在工作面采空区中部,呈非闭合环状分布,整个工作面地表破坏严重,形成了明显的台阶状裂缝;与普通采高工作面相比超大采高工作面回采引起的地表沉降量与沉降范围更大,下沉速度更快,持续时间更长。8m超大采高2203工作面地表发生沉降前1~5d内工作面会来压,由此看出矿压显现对地表沉降有预警作用,之后随着周期来压的不断显现,地表沉降经历缓慢沉降、快速沉降阶段和沉降稳定三个阶段,快速沉降阶段较缓慢沉降和沉降稳定阶段的井下矿压显现更加频繁且剧烈,来压次数增多,来压步距减小,来压持续时间增大,工作面推进速度越快,地表的下沉速度越大。 展开更多
关键词 浅埋煤层 8m超大采高 地表沉降 矿压显现 矿压实测
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