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采煤工作面物的不安全状态界定体系构建与应用研究
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作者 秦汝祥 沈涛 +2 位作者 李世辉 操俊杰 叶峰 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第6期2142-2152,共11页
物的不安全状态界定和消除是落实隐患排查工作的核心环节之一。为保障生产系统中物质的安全性,从种类多样的物质中提取物质共有属性进行归类,提炼基于物质属性的物质不安全特征空间。并建立依据衡量参数和评判规则的物质模式空间,实现... 物的不安全状态界定和消除是落实隐患排查工作的核心环节之一。为保障生产系统中物质的安全性,从种类多样的物质中提取物质共有属性进行归类,提炼基于物质属性的物质不安全特征空间。并建立依据衡量参数和评判规则的物质模式空间,实现对特征空间的抽象概括和定量表达,确保物质状态识别过程的客观、科学。再根据计算结果,将模式空间的抽象数据转化为包含物质状态的类型空间,进而建立四六结构模型(46Model)实现物的不安全状态界定,在此基础上提出三位一体化手段促进物的不安全状态的消除。某矿140个物质状态的验证结果表明:建立的物的不安全状态界定体系可实现物的不安全状态界定的定量化和精细化,可用率为86.43%,适用率为67.86%,准确率为78.51%;平均界定时长约为0.5 h。此外,还通过编码规律对界定与消除过程进行了标准化,研究结果对提升行业整体隐患排查治理水平具有现实意义。 展开更多
关键词 安全工程 物的不安全状态 界定体系 46Model 防护效能 采煤工作面
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面间煤柱掘支机器人集群数字孪生系统高效虚实同步方法
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作者 毛清华 司马俊雷 +5 位作者 马宏伟 王川伟 陈彦璋 郭文瑾 崔闻达 成佳帅 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期228-238,共11页
【目的】针对面间煤柱掘支机器人集群虚拟模型数据量大、数据传输异常等导致虚实同步效果不佳问题,提出了一种基于三维模型轻量化与轨迹预测-修正模型的数字孪生掘支机器人集群高效虚实同步方法。【方法】定义了配合依赖顶点的概念,通... 【目的】针对面间煤柱掘支机器人集群虚拟模型数据量大、数据传输异常等导致虚实同步效果不佳问题,提出了一种基于三维模型轻量化与轨迹预测-修正模型的数字孪生掘支机器人集群高效虚实同步方法。【方法】定义了配合依赖顶点的概念,通过引入配合依赖顶点坍缩影响因子来改进二次误差度量算法,约束装配体三维模型轻量化过程使其保持各构件之间的配合关系,减小三维模型数据规模;建立了掘支机器人集群轨迹预测-修正模型,基于Self-Attention-LSTM轨迹预测算法预测孪生机器人集群的运动轨迹,结合二次插值法实时修正预测轨迹,保证虚拟模型与物理装备虚实同步的时空一致性。并构建了数字孪生掘支机器人集群高效虚实同步模拟验证平台。【结果和结论】引入配合依赖顶点坍缩影响因子约束轻量化过程,可有效抑制三维模型几何误差的增长,保持装配体配合面基本不变,可达到90%数据压缩率;1.5 s运动轨迹预测任务中,Self-Attention-LSTM轨迹预测算法误差最小,轨迹预测-修正方法可使驱动轨迹的MAD缩小74.28%,有效保障虚实同步一致性与平稳性;虚实同步延迟最大为55.28 ms,最大虚实同步位置绝对误差为1.93 mm、相对误差为1.07%,实现了掘支机器人集群高精度、低延迟虚实同步。提出的高效虚实同步方法为提升煤矿装备数字孪生系统运行效率提供了新思路。 展开更多
关键词 面间煤柱 数字孪生 掘支机器人集群 模型轻量化 二次误差度量 轨迹预测-修正
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基于循环推进算法的采煤工作面围岩温度场数值模拟研究
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作者 秦跃平 郭铭彦 +4 位作者 唐飞 刘强 张冀昕 侯浩楠 赵微 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期409-420,共12页
随着浅部赋存煤炭资源的日益枯竭,深部开采已经成为煤炭资源开发的新常态。深部高温高湿的热环境将危害作业人员健康,增加机电设备故障率,极易引发井下安全事故。高温围岩作为采煤工作面的最主要热源之一,长期以来其散热量计算依赖于拟... 随着浅部赋存煤炭资源的日益枯竭,深部开采已经成为煤炭资源开发的新常态。深部高温高湿的热环境将危害作业人员健康,增加机电设备故障率,极易引发井下安全事故。高温围岩作为采煤工作面的最主要热源之一,长期以来其散热量计算依赖于拟合经验式,缺乏科学合理的计算方法。基于傅里叶定律和能量守恒定律,建立了采煤工作面二维围岩温度场非稳态数学模型,运用有限体积法对模型进行了离散,提出了以坐标间断移动来模拟实际割煤进刀过程的循环推进新算法,显著提高了动态推进条件下高温采煤工作面围岩散热的计算精度。随后以单个节点为例详细介绍了循环推进算法流程,基于Visual Studio编程平台自主开发了数值解算程序,并结合工程背景开展了采煤工作面高温围岩温度场及散热规律的数值模拟研究与实测验证工作。结果表明:模拟结果与现场实测数据变化趋势基本一致,平均相对误差为6.15%;在连续循环割煤过程中,围岩温度场呈现周期性变化特征;在一个循环周期内,各区域围岩散热强度在进刀循环开始时达到峰值,随后不稳定换热系数开始快速下降,且下降趋势逐渐减缓;传统的拟合经验式忽略了割煤循环过程中围岩散热强度随时间的改变,高估了围岩散热能力;在热害严重的采煤工作面,通过适当减缓进刀速度或采用截深更浅的采煤机刀头可有效减少围岩散热。 展开更多
关键词 采煤工作面 围岩散热 围岩温度场 循环推进算法 不稳定换热系数
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深埋大采长工作面导水裂隙带发育高度研究 被引量:2
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作者 张胜军 丁亚恒 +1 位作者 姜春露 李江 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期198-205,共8页
为研究深埋大采长工作面顶板导水裂隙带发育高度,以永城矿区城郊煤矿21106工作面为工程背景,采用钻孔注水法和成像法实测了导水裂隙带高度,采用UDEC软件探讨了埋深和采长对导水裂隙带高度的影响。研究结果表明,现场注水漏失量观测和钻... 为研究深埋大采长工作面顶板导水裂隙带发育高度,以永城矿区城郊煤矿21106工作面为工程背景,采用钻孔注水法和成像法实测了导水裂隙带高度,采用UDEC软件探讨了埋深和采长对导水裂隙带高度的影响。研究结果表明,现场注水漏失量观测和钻孔成像结果基本一致,实测得到导水裂隙带高度最大值为49.20 m,裂采比为17.14,比《三下开采规范》公式计算结果大,与《煤矿防治水手册》预计结果接近。采长增加导水裂隙带高度也增加,且埋深越大,增加幅度越大;900 m埋深时,330 m采长比160 m采长工作面的导水裂隙带高度增加10.54%。随着埋深增加,导水裂隙带发育高度也随之增加,采长越大增加幅度越大;工作面330 m采长时,900 m埋深的导水裂隙带高度比500 m埋深增加13.44%。《三下开采规范》和《煤矿防治水手册》公式中误差项范围较大,不易确定工作面煤层顶板导水裂隙带发育具体高度,对于受顶板水害威胁较大的矿井,建议采用现场实测方法准确地确定导水裂隙带高度,为煤矿顶板水害评估及治理提供依据。 展开更多
关键词 深埋矿井 大采长工作面 导水裂隙带 现场实测 数值模拟
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厚黄土层极近距离采空区下相邻工作面相向开采时序研究 被引量:1
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作者 杜君武 黄庆享 +1 位作者 韦业豪 王雨凡 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期207-219,共13页
针对厚黄土层极近距离采空区下2个相邻工作面相向开采应力叠加效应显著,工作面间煤柱易失稳诱发强矿压灾害问题,以陕北侏罗纪煤田海湾煤矿三号井2206工作面和王才伙盘矿2201工作面相向开采为工程背景,采用数值模拟方法分析了2个工作面... 针对厚黄土层极近距离采空区下2个相邻工作面相向开采应力叠加效应显著,工作面间煤柱易失稳诱发强矿压灾害问题,以陕北侏罗纪煤田海湾煤矿三号井2206工作面和王才伙盘矿2201工作面相向开采为工程背景,采用数值模拟方法分析了2个工作面相向开采前后上部覆岩应力环境及煤柱稳定性,揭示了不同开采时序下2个工作面的围岩应力叠加效应及巷道围岩变形破坏规律。研究结果表明:2−2上煤层开采后,房柱区顶板和煤柱较为稳定,长壁式采空区覆岩破坏使采空区内的应力降低,工作面间遗留煤柱垂直应力呈非对称分布,长壁式采空区侧垂直应力峰值高于房柱区侧;2−2煤层相邻工作面相向开采过程中,上部遗留煤柱集中应力和工作面采动应力的叠加效应影响工作面间煤柱和巷道围岩的稳定性,当2个工作面相向开采距离小于30 m时,仅2206工作面开采时煤柱最大垂直应力分别比仅2201工作面开采和2个工作面同时开采减小4.7%和10.0%;仅2206工作面开采时2206回风巷围岩变形量最小,2个工作面同时开采时巷道围岩变形量最大,2个工作面交错−20 m后煤柱应力及巷道围岩变形量基本趋于稳定。最后,结合现场开采实际情况,确定了相邻工作面相向开采时序,并通过物理模拟验证了其合理性。研究成果在现场进行了应用,效果良好,从而避免了工作面的搬家倒面和停产,取得了显著的经济效益,可为类似条件的工作面安全开采提供借鉴。 展开更多
关键词 厚黄土层 极近距离煤层群 工作面开采时序 应力叠加效应 煤柱稳定性
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厚硬顶板10 m超大采高工作面煤壁片帮特征及影响因素
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作者 马镕山 徐刚 +3 位作者 任建超 张震 刘前进 蔺星宇 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期191-205,共15页
针对超大采高工作面易发生煤壁片帮的问题,以曹家滩煤矿122104超大采高工作面为背景,综合运用现场监测、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同顶板压力条件下超大采高工作面煤壁塑性区、应力及位移分布特征,建立了煤壁片帮力学模型,确... 针对超大采高工作面易发生煤壁片帮的问题,以曹家滩煤矿122104超大采高工作面为背景,综合运用现场监测、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同顶板压力条件下超大采高工作面煤壁塑性区、应力及位移分布特征,建立了煤壁片帮力学模型,确定了煤壁挠度最大点位置,揭示了顶板压力变化对煤壁稳定性作用机理。研究结果表明:煤壁破坏以拉裂为主,且多发生在中部或中上部区域,其形态通常呈现为半月状内凹或台阶状,煤壁平均片帮深度为0.41 m,最大片帮深度平均为1.53 m,片帮层位主要出现在底板上方4.4~8.0 m高度范围内,煤壁片帮程度与顶板压力成直接相关性,周期来压期间片帮加剧。初次来压后形成悬臂梁及组合悬臂梁结构,随着工作面的推进,顶板垮落和煤壁破坏加重,超前支承压力峰值及应力集中系数显著上升,工作面煤壁片帮与矿压显现成正相关关系。数值模拟结果显示,随着开采深度的增加,顶板压力增大,煤壁稳定性降低。不同埋深下的煤壁压力对煤壁挠度表现出非对称特性,煤壁挠度随埋深的增加而增大,煤壁最大挠度位置随埋深的增加而沿煤壁逐步上移,最大变形区域在0.59~0.94倍采高处。 展开更多
关键词 超大采高工作面 煤壁片帮 顶板压力 煤壁力学模型 数值模拟
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村庄下孤岛工作面开采覆岩离层注浆减沉技术研究
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作者 王比比 郭文兵 +4 位作者 郭明杰 杨恒 贾明魁 李度周 王志毅 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期87-97,共11页
我国村庄建筑物下压煤量大,研究村庄下压煤开采对于提高煤炭资源采出率、缓解采掘接替紧张的矛盾具有重要意义。采用理论分析、工程试验、现场监测等方法研究了村庄下孤岛工作面软硬岩互层覆岩离层注浆减沉技术。通过对软硬岩互层覆岩... 我国村庄建筑物下压煤量大,研究村庄下压煤开采对于提高煤炭资源采出率、缓解采掘接替紧张的矛盾具有重要意义。采用理论分析、工程试验、现场监测等方法研究了村庄下孤岛工作面软硬岩互层覆岩离层注浆减沉技术。通过对软硬岩互层覆岩力学理论分析得出软硬岩互层条件下煤层开采后覆岩离层的发育特征,提出了一种多层位离层注浆减沉技术。同时研发并实施了一种覆岩、采空区“三步”帷幕-离层注浆技术。并针对多层位离层注浆技术特征分析探讨了多层位离层注浆的原理和优势、保护层厚度和稳定性、注浆压力和浆液渗透性及多层位离层空间体积和充填量等相关问题。通过现场试验和监测表明:采用离层注浆技术后地表下沉系数减少到0.15~0.17,地表减沉率为75.8%~79.3%。该研究有效地保护了地表建筑物,实现了村庄不搬迁采煤,并为建、构筑物下离层注浆工程减沉技术提供了重要参考。 展开更多
关键词 村庄下采煤 孤岛工作面 倾斜长壁开采 开采沉陷 离层注浆
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基于DP/LIN总线的采煤机控制键盘设计 被引量:5
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作者 洪振宇 田炜 刘嘉 《工矿自动化》 北大核心 2016年第3期78-80,共3页
为适应采煤机远程控制方式发展的需求,设计了一种基于DP/LIN总线的采煤机控制键盘。该键盘由LIN总线数据采集模块采集控制信息,将不同按键对应的控制信息通过LIN总线进行传输,并转换为DP总线信号与PLC主机进行数据交换,进而由PLC主机控... 为适应采煤机远程控制方式发展的需求,设计了一种基于DP/LIN总线的采煤机控制键盘。该键盘由LIN总线数据采集模块采集控制信息,将不同按键对应的控制信息通过LIN总线进行传输,并转换为DP总线信号与PLC主机进行数据交换,进而由PLC主机控制采煤机的开停、升降、牵引,从而实现对采煤机的远程实时控制,提高了煤矿开采的自动化水平。 展开更多
关键词 综采工作面 采煤机 远程控制 控制键盘 Lin总线 PROFIBUS—DP总线
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超大采高工作面煤壁稳定性分析及片帮预测研究
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作者 任怀伟 刘凯 +4 位作者 李建 赵叔吉 韩存地 王龙 李济洋 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1-11,共11页
目的为了解决超大采高工作面煤壁片帮难题,方法通过理论分析与现场实测研究煤壁片帮机理,采用数值模拟对不同采高条件下煤壁的破坏过程进行模拟,探讨采高和顶板压力与煤壁片帮之间的关系,并基于现场数据,利用机器学习方法进行片帮预测,... 目的为了解决超大采高工作面煤壁片帮难题,方法通过理论分析与现场实测研究煤壁片帮机理,采用数值模拟对不同采高条件下煤壁的破坏过程进行模拟,探讨采高和顶板压力与煤壁片帮之间的关系,并基于现场数据,利用机器学习方法进行片帮预测,比较并选择最优的预测模型。结果研究发现,超大采高工作面煤壁片帮主要发生在煤壁的中上部,随着采高和支承压力的增加,片帮破坏程度呈加剧趋势。分析得到片帮稳定性系数计算公式,发现稳定性系数随顶板压力和采高的增加而增大。数值模拟结果表明,当采高从6 m增至10 m时,煤壁破碎程度和片帮深度显著增加,且片帮深度在顶板来压时达到峰值。数据分析结果表明,煤壁片帮是煤壁、液压支架和顶板相互作用的结果,合理的支护高度和良好的液压支架支撑力是降低片帮风险的关键。最后,采用机器学习方法对煤壁片帮进行预测,比较多种常见的机器学习算法,发现KNN方法的预测准确率最高,达77.46%。然而,现有机器学习方法在片帮预测上的准确性仍需进一步提高。结论研究结果揭示了超大采高工作面煤壁片帮的发生机理,提出了片帮预测的新思路,即随着采高和顶板压力增加,煤壁片帮风险加大,采用机器学习方法可以有效预测片帮发生的可能性,这为超大采高工作面煤矿安全生产提供了理论支持和技术保障。 展开更多
关键词 超大采高工作面 煤壁片帮 稳定性分析 机器学习 片帮预测
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综放工作面端头滞后放顶煤技术研究及应用
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作者 崔永青 赵宝友 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期1-7,共7页
针对厚煤层综放开采过程中回采巷道顶煤无法回收以及过渡支架顶煤损失这一难题,综合运用理论分析、数值模拟和现场应用等研究方法,基于端头顶板变形特征,提出了一种安全回收端头顶煤的方法——综放工作面端头滞后放顶煤技术。该方法将... 针对厚煤层综放开采过程中回采巷道顶煤无法回收以及过渡支架顶煤损失这一难题,综合运用理论分析、数值模拟和现场应用等研究方法,基于端头顶板变形特征,提出了一种安全回收端头顶煤的方法——综放工作面端头滞后放顶煤技术。该方法将具备放煤功能的端头放煤支架向采空区方向滞后工作面支架2~3 m布置,同时延长转载机和后刮板运输机至端头和端尾放煤支架尾梁下方,并选用具备放煤功能的过渡支架,利用原工作面的运煤设备,回收工作面的顶煤和回采巷道的顶煤;同时还给出了一系列经实践检验有效的诸多端头顶煤助冒放技术,如退锚、破网、气爆致裂、静态膨胀致裂等;该综放工作面端头滞后放顶煤技术在三元煤业的应用效果显著。结果显示,工作面每回采1 m可多回收约72 t端头顶煤资源,工作面的采出率提高了2.5%,实现了回采巷道顶煤及过渡支架顶煤的安全高效回收。 展开更多
关键词 回采巷道 过渡支架 端头顶煤 端头放顶煤 放煤支架
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采煤工作面图像超分辨率技术研究
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作者 马英 雷声 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第3期1-7,共7页
受煤矿井下不均匀光照及煤尘、水雾等因素影响,井下采煤工作面图像采集往往存在分辨率低、细节缺失、纹理清晰度差等问题,给工作面远程监控、机器视觉等技术的应用带来诸多不利影响。提出了一种基于残差混合注意力机制的超分辨率生成对... 受煤矿井下不均匀光照及煤尘、水雾等因素影响,井下采煤工作面图像采集往往存在分辨率低、细节缺失、纹理清晰度差等问题,给工作面远程监控、机器视觉等技术的应用带来诸多不利影响。提出了一种基于残差混合注意力机制的超分辨率生成对抗网络模型:在生成器的特征提取过程中加入残差块,提升网络深度和学习效果;引入通道注意力与空间注意力机制,提升对图像边缘纹理特征和局部细节的恢复效果;优化损失函数,保留重建图像细节纹理,提升主观质量;通过判别器识别生成器重建图像,实现生成器与判别器的对抗训练,在小样本数据集上优化模型效果。试验证明了该模型在矿井采煤工作面图像超分辨率方面的有效性:所提出的模型算法相较现有主流算法在矿井采煤工作面设备图像数据集的4倍缩放上实现了明显效果提升,峰值信噪比(PSNR)平均提升8.57%,结构相似度(SSIM)平均提升1.43%。 展开更多
关键词 采煤工作面图像 超分辨率 残差块 注意力机制
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基于半监督网络的采煤工作面尘雾图像去雾算法
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作者 赵猛 魏玉忠 +3 位作者 李正 张俊明 陈俊达 刘小峰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期346-353,共8页
煤矿井下采煤工作面环境复杂,作业时产生大量煤尘、水雾等不均匀悬浮颗粒,导致监控图像质量下降严重,现有的传统算法存在去雾效果差、过增强、颜色失真等问题,应用深度学习算法存在缺少井下配对尘雾图像和清晰图像等问题,为此提出了一... 煤矿井下采煤工作面环境复杂,作业时产生大量煤尘、水雾等不均匀悬浮颗粒,导致监控图像质量下降严重,现有的传统算法存在去雾效果差、过增强、颜色失真等问题,应用深度学习算法存在缺少井下配对尘雾图像和清晰图像等问题,为此提出了一种基于半监督学习网络的去雾算法。该半监督学习网络由生成器与判别器组成:生成器采用编解码器结构,其中编码器以残差网络为主要结构,并在残差块中加入了空间注意力机制,使网络能更好地处理非均匀尘雾。解码器由像素混洗层和卷积层组成,逐级恢复更高分辨率的特征图。判别器以概率图形式作为输出,表示生成器产生的去雾图像与真实清晰图像间的差异。引入了对比学习分支,使去雾后的图像在特征空间接近正样本并远离负样本,改善模型的泛化能力。由于煤矿井下缺少成对非均匀尘雾数据集,采集了大量煤矿井下工作面图像,并根据工作面作业时的尘雾特点,使用大气散射模型和柏林噪声在清晰图像上合成非均匀尘雾图像。合成数据与采集的真实数据一起用于半监督网络的训练,提升了模型在煤矿井下非均匀尘雾条件下的适应能力和性能。为验证提出算法的有效性,选取了3种算法进行了对比。实验结果表明,提出的算法能有效降低图像尘雾浓度,颜色失真较小,提升了图像的可视化效果。 展开更多
关键词 采煤工作面 尘雾图像去雾 半监督学习 对比学习
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厚硬岩层下大采高孤岛面煤柱宽度优化及控制技术研究
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作者 张童 张宁波 +3 位作者 李廷 刘起源 陈宝宝 吴东园 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期103-114,共12页
大采高孤岛面煤柱留设的合理尺寸确定是影响煤炭回采率与安全回采的关键因素之一,以黄岩汇矿15115大采高孤岛面为研究对象,运用理论计算与数值模拟方法,构建了厚硬岩挠曲-煤体协同压缩与硬岩悬臂附加应力耦合作用的煤柱叠加承载模型,确... 大采高孤岛面煤柱留设的合理尺寸确定是影响煤炭回采率与安全回采的关键因素之一,以黄岩汇矿15115大采高孤岛面为研究对象,运用理论计算与数值模拟方法,构建了厚硬岩挠曲-煤体协同压缩与硬岩悬臂附加应力耦合作用的煤柱叠加承载模型,确定了合理柱宽。主要结论如下:煤柱帮荷载主要由厚硬岩层挠曲与煤体自重压缩变形效应决定,而采空区侧荷载来源于悬臂岩层附加应力。煤柱荷载与极限承载力在其宽度上变化呈反向趋势,得到了煤柱最小宽度9.4 m,确定了等效断裂角对降低煤柱荷载强度的作用敏感点为82°。模拟中随煤柱宽度增加,煤柱塑性破坏范围占比与煤体扩容程度降低,中部应力集中程度趋于稳定,整体承载性能增强,综合考虑宽度设置为10.0 m。现场表明,巷道两侧实施压裂后,岩层裂缝贯通弱化了厚硬岩层的完整性。煤柱保留了中部2.0 m弹性区,顶底板及两帮变形量均控制在520 mm内,有效实现了孤岛面安全护巷。 展开更多
关键词 大采高 孤岛工作面 硬岩层 煤柱宽度 岩-煤柱压缩 协同变形 压裂卸压
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综采工作面自动化生产工艺研究与应用
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作者 连东辉 袁瑞甫 +3 位作者 崔科飞 马祥 原鹏辉 潘坤 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期412-421,共10页
综采工作面采煤工作的任务是破煤、装煤、运煤、支护顶板、采空区处理这5个工序。智能化综采面需要各个装备在程序的控制下相互配合自动完成5个工序的任务,对于不同条件的工作面需要设计采煤机动作、支架跟机动作的详细流程。根据目前... 综采工作面采煤工作的任务是破煤、装煤、运煤、支护顶板、采空区处理这5个工序。智能化综采面需要各个装备在程序的控制下相互配合自动完成5个工序的任务,对于不同条件的工作面需要设计采煤机动作、支架跟机动作的详细流程。根据目前综采面智能化装备的功能特点,提出了适用于不同煤层条件的4种智能化生产工艺流程。对于近水平且赋存稳定煤层的工作面,设计了14道的采煤机自动化截割工序以及9个步骤的支架自动化跟机作业流程,解决了自动化端头进刀及割三角煤问题,大大提高了生产效率。针对倾斜煤层、大倾角煤层以及特厚急倾斜煤层等复杂条件,分别提出了中部斜切进刀割煤工艺流程、大倾角煤层端部反向进刀单向割煤工艺流程、单摇臂采煤机中部斜切进刀割煤工艺流程。相关工艺在多个矿井现场应用,大大提高了智能化装备的自动化使用率,取得了较好的减人提效效果,对类似条件的智能化综采面生产工艺流程的设计和应用有重要参考价值。 展开更多
关键词 综采工作面 自动化 生产工序 复杂煤层
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“三软”厚煤层大采高工作面覆岩破断及应力运移规律实验研究 被引量:1
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作者 康志鹏 任波 +2 位作者 罗勇 段昌瑞 任帅 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期158-164,共7页
针对“三软”厚煤层大采高工作面开采覆岩非线性、非对称破坏问题以及保护煤柱宽度不合理造成的资源浪费、巷道围岩稳定性差等问题,以新景煤矿15028工作面为工程背景,通过物理相似模拟实验对“三软”厚煤层大采高工作面覆岩破断及应力... 针对“三软”厚煤层大采高工作面开采覆岩非线性、非对称破坏问题以及保护煤柱宽度不合理造成的资源浪费、巷道围岩稳定性差等问题,以新景煤矿15028工作面为工程背景,通过物理相似模拟实验对“三软”厚煤层大采高工作面覆岩破断及应力运移规律进行实验研究。结果表明:“三软”厚煤层大采高工作面在回采开始时,顶板未发生大面积垮落,但产生较多水平裂隙;初次垮落时,塌落岩体与上部形成较大自由空间;当继续回采达到关键层极限破断距时,上覆岩层迅速大面积垮落,形成类似冲击地压的顶板“强烈垮塌”,采空区边缘悬臂梁结构发生“裂隙孕育快速发育回转下沉”变化,顶板垮落岩石由于碎胀充填作用,并未完全冒落;随着煤层持续开采,只在上覆岩层作用力的情况下,采空区底板未产生明显变形,即底板变形的主要原因为水平应力因素,采空区上覆岩层整体发生下沉,其中靠近煤层顶板越近,下沉量越大,最大下沉量为750 mm;采空区中部岩层位移最大,向两侧实煤体帮逐渐减小到0,整体位移曲线呈“V”字形;厚煤层大采高工作面侧向支承压力具有“双峰”特性,先小幅增加,达到第1个峰值点后小幅回落,应力降低区距离采空区10 m左右,而后到达第2个峰值点,此时距离采空区边缘19.2 m,应力最大值为27.5 MPa,随后持续回落,在72 m处趋于稳定,即采动侧向支承压力影响范围在60 m左右。 展开更多
关键词 “三软”厚煤层 大采高工作面 破断失稳 应力运移规律
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煤矿大型智能装备高效节能技术进展
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作者 王国法 李世军 +2 位作者 张勇 宋承林 寇子明 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期1-8,共8页
煤矿大型智能装备高效节能技术是推动产业转型升级的核心驱动力。聚焦综采、运输、提升、供电等系统高效节能技术,围绕综采工作面10 kV电压升级、智能高效变频调速一体机、煤矿机动设备电动化与井下充换电、无转轴式磁耦合驱动立井提升... 煤矿大型智能装备高效节能技术是推动产业转型升级的核心驱动力。聚焦综采、运输、提升、供电等系统高效节能技术,围绕综采工作面10 kV电压升级、智能高效变频调速一体机、煤矿机动设备电动化与井下充换电、无转轴式磁耦合驱动立井提升机4大技术,剖析最新研究进展及关键技术:(1)综采工作面10 kV供电系统升级可减少电压及电能损耗,需优化供电系统设计,强化电气安全与高压电气设备保护,并应用安全性能检验技术确保系统可靠运行。(2)智能高效变频调速一体机集成变频控制与永磁直驱电动机技术,以及智能控制和预测性维护技术,可提高煤矿设备运行效率、可靠性和节能效果,降低设备故障率和维护成本。(3)井下设备电动化升级依靠高性能锂电池、数字化线控、自动驾驶和智能调度技术,实现零排放、低噪声和高效运行,配合以防爆锂电池电源标准化、快速换电、车桩电协同全时管理、充换电站应急处置为核心的井下充换电技术,降低设备里程焦虑。(4)无转轴式磁耦合驱动提升机通过一体化磁耦合驱动系统、多通道防冲击安全制动系统及关键部件健康管理技术,提升矿井运输效率和设备稳定性,解决了传统提升机能效低、故障率高等问题。 展开更多
关键词 煤矿智能化 绿色矿山 煤矿装备高效节能 工作面10 kV电压升级 智能高效变频调速一体机 井下充换电 无转轴式磁耦合驱动提升机
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综采工作面风流-煤尘逸散规律及防控技术研究 被引量:1
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作者 高成 刘立仁 +1 位作者 郑磊 吕明杰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第1期111-118,共8页
综采工作面采煤机在截割煤体时会产生明显的湍流风,使得采煤区风速发生变化,诱导煤尘颗粒向人行道区域横向扩散。为探究截割湍流风对截割煤尘横向扩散规律的影响,采用多重参考系(MRF)模型对滚筒旋转割煤进行仿真,对不同割煤状态下综采... 综采工作面采煤机在截割煤体时会产生明显的湍流风,使得采煤区风速发生变化,诱导煤尘颗粒向人行道区域横向扩散。为探究截割湍流风对截割煤尘横向扩散规律的影响,采用多重参考系(MRF)模型对滚筒旋转割煤进行仿真,对不同割煤状态下综采工作面风流-煤尘耦合运移规律进行数值模拟,得到工作面风流分布与煤尘浓度分布的关系。为降低截割湍流风对煤尘横向扩散的影响,提出一种采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统,通过安装在支架顶梁或前探梁上的喷雾装置在采煤机滚筒与人行道间形成雾幕,削弱截割湍流风的扰动作用,阻隔煤尘颗粒横向扩散,实现对滚筒截割尘源的动态跟踪。仿真结果表明,不同割煤状态下滚筒转动产生的截割湍流风使风流向人行道区域发生偏移,当滚筒转速为29.29 r/min、系统风速为1.40 m/s时,其横向偏移分速度可超过0.54 m/s,并使煤尘颗粒向人行道区域扩散,出现浓度超过300 mg/m3的煤尘团,尤其是顺风割煤时煤尘横向扩散更为明显,人行道处煤尘浓度达385.12 mg/m^(3)。现场测试结果表明,采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术的降尘率达83.68%,且单个喷洒点的待机能耗低于10 W。 展开更多
关键词 综采工作面 煤尘治理 多重参考系模型 截割湍流风 截割煤尘横向扩散规律 尘源跟踪 喷雾降尘 MRF
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基于提升抗灾能力的工作面“一进两用”通风系统优化
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作者 李超 吴奉亮 +2 位作者 赵传刚 王长友 王桐 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期6-11,共6页
针对我国煤矿采煤工作面传统通风系统在应对主运输胶带摩擦热效应及胶带火灾事故时抗灾能力不足的问题,提出一种基于进风侧结构优化的新型通风系统。该系统将采煤工作面主运输巷设为独立用风点,形成“一进两用”的通风系统。在此基础上... 针对我国煤矿采煤工作面传统通风系统在应对主运输胶带摩擦热效应及胶带火灾事故时抗灾能力不足的问题,提出一种基于进风侧结构优化的新型通风系统。该系统将采煤工作面主运输巷设为独立用风点,形成“一进两用”的通风系统。在此基础上,分析了“一进两用”通风系统的优缺点,并通过实例阐述了其适用范围与实施的可行性。结果表明:①“一进两用”通风系统既可提升采煤工作面在火灾情形下的抗灾能力,又可缓解高温采煤工作面的热害、改善采煤工作面的风流质量;②形成该新通风系统所需工程量较少,在原“两进一回”采煤工作面通风系统的基础上,仅需调整相关通风构筑物的拆除时间并增加少量工程即可实现;③算例结果表明,当采煤工作面推进方向长度大于2500 m时,使用该通风系统的必要性更为显著。 展开更多
关键词 采煤工作面 通风系统 胶带火灾 采煤工作面降温 独立通风
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综采工作面等采长回采技术研究与应用
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作者 王震 侯惠强 +1 位作者 焦渭涛 杜青青 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期65-71,共7页
针对倾斜综采工作面倾角、采长频繁变化等问题,以华亭煤矿250107-1工作面回采为工程背景,分析了工作面实际采长变化对工作面正常生产的影响,得出了实现工作面等采长回采的前提条件,即按照工作面回采巷道最大高程差位置处的正倾斜工作面... 针对倾斜综采工作面倾角、采长频繁变化等问题,以华亭煤矿250107-1工作面回采为工程背景,分析了工作面实际采长变化对工作面正常生产的影响,得出了实现工作面等采长回采的前提条件,即按照工作面回采巷道最大高程差位置处的正倾斜工作面长度来设计切眼以及确定液压支架、刮板输送机中部槽数目。研究了工作面回采巷道高程差、工作面采长、伪斜调整距离Δl之间的空间几何关系,推导得出了伪斜调整距离与工作面倾角之间的定量化关系,提出了实现综采面等采长回采的插帮割煤调斜、调正回采工艺,为同类工作面安全高效回采提供了参考。 展开更多
关键词 综采工作面 采长 割煤工艺 工作面调斜 回采工艺
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红树梁煤矿综放工作面煤厚变异区煤柱合理留设宽度研究
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作者 李海波 张建 +2 位作者 宋一飞 邹凌雲 王承乾 《中国煤炭》 北大核心 2025年第6期39-48,共10页
在厚煤层开采中,合理的区段煤柱宽度对于减少煤炭资源浪费、提高矿井采出率具有重要的意义。以内蒙古红树梁煤矿6106综放工作面为工程背景,基于极限平衡法,计算得出工作面煤层分叉区、合并区的下区段煤柱的合理留设宽度应大于9.95 m。... 在厚煤层开采中,合理的区段煤柱宽度对于减少煤炭资源浪费、提高矿井采出率具有重要的意义。以内蒙古红树梁煤矿6106综放工作面为工程背景,基于极限平衡法,计算得出工作面煤层分叉区、合并区的下区段煤柱的合理留设宽度应大于9.95 m。确立了6种不同区段煤柱宽度下的数值模拟方案,分析了不同区段煤柱宽度下运输巷道在煤层分叉区、合并区的变形特征以及区段煤柱内垂直应力分布规律,得出巷道围岩变形量随着区段煤柱宽度的增大而减小,但区段煤柱宽度超过10 m后,继续增大虽然能继续降低巷道变形量,但效果有限。结合数值模拟分析结果与理论计算结果可知,当煤柱留设宽度大于10 m后,煤柱能保持其稳定性,在考虑经济性的前提下,最终确定工作面区段煤柱留设宽度应为10 m。 展开更多
关键词 综放工作面 区段煤柱 煤层分叉区 煤层合并区 红树梁煤矿
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