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特厚煤层采放协调智能群组放煤工艺模型及关键技术研究 被引量：1
1
作者 李东印 王祖洸 +5 位作者 王伸 李化敏 彭维平 李红斌 张国澎 张旭和 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期22-33,共12页
目的综放开采是特厚煤层安全高效的开采方法,放煤环境复杂多变、采放协调难度大、放煤工艺及参数受控因素多,导致智能化综放开采尤其是智能放煤控制技术发展较为缓慢。针对特厚煤层综放面群组放煤下的智能化放煤控制难题,方法采用理论... 目的综放开采是特厚煤层安全高效的开采方法,放煤环境复杂多变、采放协调难度大、放煤工艺及参数受控因素多,导致智能化综放开采尤其是智能放煤控制技术发展较为缓慢。针对特厚煤层综放面群组放煤下的智能化放煤控制难题,方法采用理论分析、实验室仿真试验、计算机控制软件研发、现场试验与示范等方法,以“智能群组放煤机理-采放协调控制理论及方法-放煤工艺决策模型-放煤软件现场应用”为主线展开深入研究。结果结果表明:提出多放煤口群组协同放煤方法,以连续群组放煤为例,揭示了多放煤口群组协同放煤下的顶煤放出体和煤岩分界面的空间关系;深入剖析综放工作面的采放协调关系及群组放煤逻辑,提出特厚煤层综放面采放协调智能放煤控制理论,构建了综放面采放时间、空间和运能协调控制模型和基于强化学习及隐马尔科夫随机场模型的群组放煤协同控制决策方法,为智能化放煤决策与精准控制提供可靠理论基础;深度融合地质信息与采放工艺参数,建立了综放面多源信息数据库,为智能决策及数字孪生提供数据基础。结论基于群组放煤条件下的采放协调特征,构建了智能放煤决策模型,自主研发智能放煤决策系统(软件),实现了智能放煤工作面年产1500万t。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 智能放煤 采放协调 群组放煤
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基于运动姿态感知的综放支架主动控顶空间研究 被引量：1
2
作者 曾庆良 雷小万 +3 位作者 孟昭胜 万丽荣 班新亮 胡雨龙 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期645-660,共16页
综放支架是综放采场关键支护与主动放煤装置,其主动触支顶煤行为可有效引导顶煤智能有序破碎。为开展支架主动扰控顶煤理论及相关研究,明确综放支架对顶煤的主动触支工作空间,提出一种综放支架各部件相对空间姿态及绝对空间位姿动态感... 综放支架是综放采场关键支护与主动放煤装置,其主动触支顶煤行为可有效引导顶煤智能有序破碎。为开展支架主动扰控顶煤理论及相关研究,明确综放支架对顶煤的主动触支工作空间,提出一种综放支架各部件相对空间姿态及绝对空间位姿动态感知方法,以期提升综放支架对顶煤碎放过程可控性。首先,借助Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了综放支架空间姿态数学模型,分析得到支架顶梁和放煤机构在各关节节点坐标系与本体坐标系下坐标,明确了综放支架各关键部件之间的相对姿态及运动耦合关系;在此基础上建立了综放工作面全局感知模型并求解得到了支架的绝对空间位姿数据,获得了工作面顶板、底板倾角对综放支架空间支护姿态影响。其次,提出并计算了综放支架顶梁触支空间和放煤机构支护空间分布模型,获得了综放支架对顶煤的主动调控范围,同时使用初值优选的Levenberg-Marquardt(L-M)优化算法探究支架主动触顶姿态的调控方法与立柱的有效驱动行程。最后,搭建了支架姿态数据采集系统,依托山东省菏泽市赵楼煤矿7303综放工作面获取了支架运动过程中真实空间姿态参数数据,对比理论解算数据与传感器实测数据,验证了该空间位姿测量方法的可行性与准确性。结果表明,使用该方法解算的顶梁姿态与传感器测量结果重合率达98.26%,为进一步提高支架的空间位姿感知技术提供了研究思路。 展开更多
关键词 智能综放开采 综放支架 触支空间 顶煤调控 触顶姿态
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基于双目相机的综放工作面放煤量监测系统设计
3
作者 邬杰 张宁波 +1 位作者 殷培东 宋旭斌 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期1-8,共8页
为解决现有基于自然射线的煤矸识别方法无法直接计算放煤口混矸率的问题,设计了基于双目相机的综放工作面放煤量监测系统。该系统通过监测放煤口放出量,结合自然射线煤矸识别数据计算混矸率,辅助确定合理的放煤口关闭时机。系统采用栅... 为解决现有基于自然射线的煤矸识别方法无法直接计算放煤口混矸率的问题,设计了基于双目相机的综放工作面放煤量监测系统。该系统通过监测放煤口放出量,结合自然射线煤矸识别数据计算混矸率,辅助确定合理的放煤口关闭时机。系统采用栅线投影法,向放煤口附近刮板输送机的煤流表面投影栅格图像,利用双目相机扫描获取煤流轮廓的高精度点云数据;通过投影和微距格网划分构建三维点云模型,引入有限元体积计算方法切片处理,结合梯形法计算切片体积并求和,得到煤流总体积。同时设计伸缩支架结构,实现探测器的灵活调节与安全保护。实验室试验表明,系统在不同煤流堆积状态下测量误差均低于5%。其中,平铺状态误差约5%,堆体状态误差4.6%~4.9%,均方根误差0.2952,显示出高精确度与稳定性。该系统为综放工作面智能化放煤提供了可靠的实时监测数据,支持混矸率精准计算,对提升煤矸自动识别技术的实用性具有重要意义,为煤矿智能化建设提供了新的技术手段。 展开更多
关键词 综放开采 放煤量监测 双目相机 点云模型 放顶煤 采煤工艺
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特厚煤层小煤柱综放开采瓦斯防治技术研究
4
作者 和树栋 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第4期44-50,共7页
为了解决特厚煤层小煤柱综放开采瓦斯涌出复杂、治理难度大的问题,以塔山煤矿8204综放工作面为研究对象,采用现场实测方法定量计算工作面瓦斯来源,通过数值模拟计算分析瓦斯分布特征及涌出规律,提出采用地面垂直井抽排技术治理工作面瓦... 为了解决特厚煤层小煤柱综放开采瓦斯涌出复杂、治理难度大的问题,以塔山煤矿8204综放工作面为研究对象,采用现场实测方法定量计算工作面瓦斯来源,通过数值模拟计算分析瓦斯分布特征及涌出规律,提出采用地面垂直井抽排技术治理工作面瓦斯,并确定最佳抽排时机。研究结果表明:小煤柱内部较为发育的裂隙为气体流动提供了通道,使得8206采空区与8204工作面之间存在气体对流现象,造成8206采空区的瓦斯大量涌出,成为8204工作面瓦斯主要来源,其占比高达62.0%;超前工作面20 m到滞后工作面120 m范围内,瓦斯抽采效果最佳;通过地面垂直井抽排瓦斯,工作面瓦斯浓度远小于临界报警值0.8%,有效降低了工作面瓦斯浓度。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 小煤柱 瓦斯防治 地面垂直井 瓦斯抽排
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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
5
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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综采工作面等采长回采技术研究与应用
6
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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超大综采面过上覆集中煤柱应用研究
7
作者 李伟 卞涛 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期379-383,共5页
补连塔煤矿煤层厚、埋藏浅、层间距较小,上覆集中煤柱对综采面开采影响较大。本文以补连塔煤矿22404综采面为例,对综采面过上覆集中煤柱工艺进行研究。本文对综采面过煤柱期间矿压显现规律及预测预报、综采面支护和工程质量、综采面机... 补连塔煤矿煤层厚、埋藏浅、层间距较小,上覆集中煤柱对综采面开采影响较大。本文以补连塔煤矿22404综采面为例,对综采面过上覆集中煤柱工艺进行研究。本文对综采面过煤柱期间矿压显现规律及预测预报、综采面支护和工程质量、综采面机电设备维护、综采面防止压架措施等方面进行分析,避免过上覆集中煤柱时出现矿压显现强烈导致支架压死、冒顶、顺槽片帮、锚杆或锚索飞溅伤人等事故。本文对22404综采面过上覆采空区集中煤柱情况进行研究,对以后类似综采工作面的回采具有指导意义。 展开更多
关键词 综采面 集中煤柱 冒顶 压死 片帮
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急倾斜短壁综放智能开采关键技术与示范
8
作者 李浩荡 刘清 +8 位作者 谷彬 姚钰鹏 孙延义 田欣 熊武 刘昆轮 鲍新平 吴军飞 闫瑞兵 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期43-55,共13页
“十四五”以来,中国煤矿数智技术快速发展,特别是在薄煤层开采中取得较大突破。但急倾斜短壁综放无人化智能开采技术仍处于探索阶段,尚无成熟应用示范。为加快推进数智技术赋能煤炭产业升级,基于新疆乌东煤矿急倾斜短壁综放开采特点和... “十四五”以来,中国煤矿数智技术快速发展,特别是在薄煤层开采中取得较大突破。但急倾斜短壁综放无人化智能开采技术仍处于探索阶段,尚无成熟应用示范。为加快推进数智技术赋能煤炭产业升级,基于新疆乌东煤矿急倾斜短壁综放开采特点和优势,提出了急倾斜短壁综放智能开采的5项关键核心技术和1个管控模式。5项关键核心技术包括:基于工作面煤层赋存条件、开采特点难点的单滚筒采煤机“厘米+毫秒”级精准规划时空导航系统;解决短壁工作面采放协同机制复杂、参数调控难度大的基于行为数据驱动的自主放煤模型和基于图像煤矸自识别的闭环控制系统;解决井下环境复杂、设备状态数据割裂等问题的全工作面物理场景实时映射仿真的数字孪生系统;解决远程干预反馈信息不足、生产指导力差的国内首套用于急倾斜短壁工作面的全工作面视频拼接软件,实现了提供地面干预物理场景并与数字孪生全息交互;聚焦急倾斜煤层开采设备繁杂、设备协同难度大和井下多设备间控制逻辑分散、远程干预频次高等问题的工作面机架协同控制系统和地面操作岛远程集控系统,实现多设备集中控制。1个管控模式包括1个决策控制平台、1个智能化设备群、1支专业化运维队伍,实现平台化扁平化管控新模式。依托5项关键核心技术和1个管控模式,建成了新疆乌东煤矿急倾斜短壁综放智能常态化运行的示范工作面,为我国煤矿普适性数智无人开采提供了技术范式和实践样板。 展开更多
关键词 专业模型 采放协同 短壁综放 智能无人 生产方式变革
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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
9
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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浅埋深特厚煤层综放开采地表沉陷规律研究
10
作者 郭文砚 李杰 +1 位作者 孟海翔 令春伟 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期138-145,共8页
针对下梨园矿区浅埋深特厚煤层综放开采地表变形破坏复杂和缺少地表沉陷规律实测研究的问题,通过40201工作面地表现场实测和理论分析相结合的研究方法,分析地表移动破坏形式和分区时空特征,总结了该矿地质采矿条件下地表沉陷规律,优化... 针对下梨园矿区浅埋深特厚煤层综放开采地表变形破坏复杂和缺少地表沉陷规律实测研究的问题,通过40201工作面地表现场实测和理论分析相结合的研究方法,分析地表移动破坏形式和分区时空特征,总结了该矿地质采矿条件下地表沉陷规律,优化浅埋深特厚煤层开采地表移动变形预计方法。研究结果表明:浅埋深特厚煤层开采地表移动变形剧烈,地表下沉盆地快速形成。下沉盆地通常可分为采空区中部台阶裂缝密集区域、边界两侧拉裂缝过渡区域和外侧连续变形区域,沿工作面推进方向,台阶裂缝边界滞后工作面约28 m,而拉裂缝边界超前工作面5.7~18.4 m。地表移动活跃期内变形剧烈且持续时间较短,下沉量占总下沉量的89%~94%。可采用分区概率积分方法预计浅埋深特厚煤层开采地表移动与变形,方法具有较好的适用性。 展开更多
关键词 浅埋深 特厚煤层 综放开采 开采沉陷 地表移动变形
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保德煤矿大采高综放面覆岩结构及支架阻力确定
11
作者 翁海龙 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期389-392,共4页
保德煤矿采用大采高综放技术回采8号煤层,割煤3.8 m,放煤3.5 m,回采过程中,工作面液压支架阻力大、发生过支架被压死的现象。本文从保德煤矿三盘区81305工作面覆岩岩层层序入手,通过现场实测和相似模拟研究工作面矿压规律,并根据岩层层... 保德煤矿采用大采高综放技术回采8号煤层,割煤3.8 m,放煤3.5 m,回采过程中,工作面液压支架阻力大、发生过支架被压死的现象。本文从保德煤矿三盘区81305工作面覆岩岩层层序入手,通过现场实测和相似模拟研究工作面矿压规律,并根据岩层层序研究覆岩结构,分析覆岩结构的稳定性。研究表明,多层厚硬覆岩层序下,工作面回采过程中上覆岩层形成不同的覆岩结构,根据岩层层序将覆岩结构分为短悬臂梁结构和砌体梁结构,短悬臂梁对工作面矿压显现起主导作用,直接覆存于煤层上方,厚硬岩层破断后形成短悬臂梁失稳是造成支架压死的原因。通过对覆岩结构的分析,给出了支架工作阻力确定的解析式,确定了支架阻力应不低于18 000 kN。 展开更多
关键词 大采高综放技术 覆岩结构 短悬臂梁结构 液压支架阻力 保德煤矿
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麻地梁煤矿大采高综放工作面主动式超前支护技术应用
12
作者 阚磊 《工矿自动化》 北大核心 2025年第6期44-54,共11页
针对大采高综放工作面超前液压支架支护存在作业空间受限、劳动强度大等问题,以麻地梁煤矿507工作面辅助运输巷为研究对象,提出采用补强锚杆(索)主动式超前支护代替超前液压支架的支护方案。采用TS−C1201型矿用钻孔成像仪对煤岩体内部... 针对大采高综放工作面超前液压支架支护存在作业空间受限、劳动强度大等问题,以麻地梁煤矿507工作面辅助运输巷为研究对象,提出采用补强锚杆(索)主动式超前支护代替超前液压支架的支护方案。采用TS−C1201型矿用钻孔成像仪对煤岩体内部裂隙进行观测,结果显示507综放工作面回采巷道顶板浅部存在少量纵向裂隙,其余区域裂隙不发育,表明顶板整体完整性良好,具备实施主动式超前支护的条件。结合上述观测结果,设计锚杆(索)主动式超前支护方案:顶板采用“锚杆+锚索+钢带”联合支护,布置7根左旋无纵筋螺纹钢锚杆和3根锚索,配合M3型钢带;左帮布置4根全螺纹锚杆;右帮采用4根玻璃钢锚杆。理论计算结果表明,补强锚杆(索)主动式超前支护提升了支护系统强度,满足巷道超前段支护需求。数值模拟结果表明:507综放工作面回采期间,采用原主动式超前液压支架支护方案,超前工作面10 m范围出现明显的应力集中,垂直方向最大应力为4.5 MPa,顶板最大下沉量约为35 mm;超前工作面30 m范围,垂直方向最大应力约为5.5 MPa。采用锚杆(索)补强支护后,巷道垂直应力小幅度下降,巷道垂直应力场分布得到优化;在超前工作面10~30 m范围顶板最大下沉量无明显变化。可见,采用补强锚杆(索)主动式超前支护代替超前液压支架可满足超前支护要求。工业试验结果表明:补强锚杆(索)受力稳定,约为81 kN;巷道顶底板及两帮最大位移分别为41,37 mm,顶板无离层现象,满足安全生产需求。 展开更多
关键词 大采高综放工作面 主动式超前液压支架支护 补强锚杆(索)主动式超前支护 辅助运输巷顶板下沉量 顶板集中应力
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综放工作面围岩控制与智能化放煤技术现状及展望 被引量：4
13
作者 庞义辉 关书方 +2 位作者 姜志刚 白云 李鹏 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第9期20-27,共8页
分析了厚及特厚煤层智能化综放工作面围岩控制技术与智能化放顶煤技术发展现状及存在的问题,从巷道围岩高效支护、工作面超前支护、坚硬特厚顶煤冒放性、液压支架位姿监测及智能化放顶煤5个方面提出了工程实际需求。针对综放工作面实现... 分析了厚及特厚煤层智能化综放工作面围岩控制技术与智能化放顶煤技术发展现状及存在的问题,从巷道围岩高效支护、工作面超前支护、坚硬特厚顶煤冒放性、液压支架位姿监测及智能化放顶煤5个方面提出了工程实际需求。针对综放工作面实现安全、高效、智能化开采存在的技术难题与工程需求,对综放工作面围岩控制技术、智能化放煤技术进行了研究:构建了坚硬特厚煤层顶煤悬臂梁力学模型,研发了提高顶煤冒放性及放出率关键技术,实现了坚硬特厚煤层超大采高综放开采;研发了单元式超前液压支架顶梁可旋转自复位装置,实现了液压支架顶梁根据巷道顶板倾斜角度自动旋转支护,有效提高了单元式超前液压支架对巷道顶底板的适应性;提出了采用巷道支护液压支架替代传统锚网支护结构的思路,具有支护效率高、成本低、节省工作面超前支护等优点;开发了基于立柱与尾梁千斤顶行程的综放液压支架支护姿态监测装置与算法,提高了液压支架支护姿态解算效率与精度;提出了基于透明地质模型、煤量监测装置与煤矸识别装置融合的智能放煤控制方法,可有效解决多夹矸层特厚顶煤智能化放煤技术难题。提出智能地质保障技术、机器视觉精准测量与智能感知技术、综放工作面设备智能精准自适应控制技术、综放工作面数字孪生技术等是智能化综放开采技术与装备的发展趋势。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 综放工作面 围岩控制 智能化放煤
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厚煤层大采高综放工作面覆岩断裂演化规律研究 被引量：7
14
作者 刘洪涛 罗紫龙 +3 位作者 韩子俊 韩洲 陈小港 彭佳琛 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-12,共12页
大采高综放开采易形成强烈的矿压显现,上覆岩层的断裂演化规律对工作面安全生产至关重要。以羊场湾煤矿160206工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析的综合研究方法,对大采高综放工作面覆岩的断裂过程与覆岩运移规律... 大采高综放开采易形成强烈的矿压显现,上覆岩层的断裂演化规律对工作面安全生产至关重要。以羊场湾煤矿160206工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析的综合研究方法,对大采高综放工作面覆岩的断裂过程与覆岩运移规律进行系统研究。研究表明:导水裂隙带内岩层随工作面推进表现为“台阶下沉”,同层岩层下沉趋势沿走向表现为“急剧下降—稳定(最大值)—快速上升—稳定(最小值)”。工作面覆岩运动场由两区分布(加速下沉区、缓慢下沉区)演化为三区分布(加速下沉区、缓慢下沉区、稳定区)。对离层演化与地表下沉规律进行了定量描述,运用理论计算表达式深入地剖析了地表的动态下沉机理及其相关因素。结合相似模拟与数值模拟的试验结果,提出了覆岩断裂演化的形态变化特征:覆岩断裂形态由“单等腰梯形”演化为“双等腰梯形”,表土层影响区由“矩形”演化为“倒梯形”。分析了覆岩中垮落区、离层区、压实区、裂隙富集区的动态演化过程:垮落区逐渐增大至一定程度,高度小幅度降低并趋于稳定,离层区由下至上逐渐发育并随工作面向前移动,离层区逐渐闭合形成压实区,且压实区逐渐增大并最终保持稳定,裂隙富集区位于采空区前后端部并随工作面向前移动。 展开更多
关键词 大采高综放 相似模拟 覆岩运动场 覆岩运移 覆岩断裂形态
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多频雷达融合的顶煤结构精准探测技术
15
作者 刘万里 王诚龙 +1 位作者 王浩宇 张学亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期633-646,共14页
顶煤结构的准确探测是实现综放智能化开采的重要依据,然而我国煤层结构复杂且内部常含多层夹矸,易影响综放智能化开采的水平。为此,提出一种多频雷达融合的顶煤结构精准探测方法,可提高雷达天线探测深度内的浅部探测精度,同时对顶煤内... 顶煤结构的准确探测是实现综放智能化开采的重要依据,然而我国煤层结构复杂且内部常含多层夹矸,易影响综放智能化开采的水平。为此,提出一种多频雷达融合的顶煤结构精准探测方法,可提高雷达天线探测深度内的浅部探测精度,同时对顶煤内部的结构信息进行解释。主要研究步骤如下:首先,对不同频率的雷达数据进行预处理和空间对齐,建立不同频率雷达数据之间的空间对应关系;其次,利用滑动窗口与小波变换加权融合方法对多频率雷达数据进行处理,根据窗口内各分段小波信号的能量占比确定各频率信号的时变权重值,并引入边缘检测算法来提高小波变换对雷达数据的融合效率,实现多频雷达数据有效融合;最后,根据煤-矸-岩的介电常数差异和电磁波传播的衰减特性,建立顶煤内部回波强度模型,并利用分层识别方法计算出顶煤内部煤-矸-岩之间的界面信息,进而反演出顶煤内部结构(包括顶煤厚度、夹矸厚度及层数、夹矸层间距等)。试验结果表明:所提出的方法能有效地将不同频率雷达数据进行融合,并能有效地探测出顶煤内部结构特征,且顶煤厚度、夹矸厚度和夹矸层间距的探测误差均小于10%。该方法有助于实现顶煤结构的精准探测,为综放智能化开采提供理论技术支撑。 展开更多
关键词 综放开采 多频雷达融合 顶煤结构 探测
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6~10 m厚煤层超大采高液压支架及其工作面系统自适应智能耦合控制 被引量：21
16
作者 韩会军 王国法 +3 位作者 许永祥 张金虎 雷声 李艳鹏 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期276-288,共13页
厚煤层储量及产量占我国原煤总储量及产量的一半,通过梳理厚煤层开采历史沿革,总结了我国厚煤层开采40年来的技术及装备研发实践,系统分析了以高端大采高液压支架及围岩智能耦合理论为代表的6~10 m大采高综采高效智能化综采技术及装备... 厚煤层储量及产量占我国原煤总储量及产量的一半,通过梳理厚煤层开采历史沿革,总结了我国厚煤层开采40年来的技术及装备研发实践,系统分析了以高端大采高液压支架及围岩智能耦合理论为代表的6~10 m大采高综采高效智能化综采技术及装备研究进展,提出了大采高支护理论及围岩智能耦合控制的突破是厚煤层一次开采高度突破的首要因素,完善的感知体系建立是液压支架自适应支护的前提,数字技术的应用为大采高工作面高效推进及装备智能协同控制提供了新的技术途径;阐明了大采高综放液压支架与围岩耦合关系,剖析了采高增加对硬煤层冒放性的有利影响,提出了基于煤矸识别、放煤机构控制的“纯煤段记忆放煤+煤岩分界模糊段人工反馈式干预放煤”的智能放煤控制策略;分析了大采高开采“采–运”协同智能耦合控制关键技术,构建了基于采煤机牵引速度与刮板输送机链速间联动调节的工作面装备间多机异构耦合自适应协同控制模型;研发了厚煤层开采中10 m超大采高液压支架,分析了厚煤层开采不断突破开采高度极限的新认识,从开采装备、控制系统等方面提出厚煤层一次开采高度的突破的研发方向。 展开更多
关键词 厚煤层开采 高端开采装备 支架–围岩耦合 大采高综采 大采高综放
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两次采动影响下小煤柱巷道切顶卸压围岩控制技术 被引量：20
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作者 李汉璞 张百胜 +2 位作者 郭俊庆 杨依卓 崔俊彪 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第2期90-97,共8页
为解决多次采动影响下留小煤柱巷道矿压显现剧烈、围岩变形量大的问题,提出了“切顶卸压+顶、帮锚索补强”联合控制技术。以贾家沟煤矿10115运输巷为工程背景,分析了切顶卸压位置、高度与巷道围岩垂直应力分布的关系,给出切顶卸压关键参... 为解决多次采动影响下留小煤柱巷道矿压显现剧烈、围岩变形量大的问题,提出了“切顶卸压+顶、帮锚索补强”联合控制技术。以贾家沟煤矿10115运输巷为工程背景,分析了切顶卸压位置、高度与巷道围岩垂直应力分布的关系,给出切顶卸压关键参数,并研究了留小煤柱巷道在切顶卸压后受两次采动影响下的矿压显现规律。结果表明:切顶卸压后,煤柱上的应力峰值随切顶深度的增加呈指数降低;10115运输巷在邻近工作面一次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出无变形、缓慢变形、快速变形和围岩稳定的变化规律,本工作面二次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出明显变形和剧烈变形的规律;巷道围岩在受二次采动影响时变形更加剧烈,巷道变形量为一次采动时的3.0~7.5倍。 展开更多
关键词 切顶卸压 小煤柱 矿压显现 二次采动 综放工作面 围岩控制
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坚硬顶板切顶卸压技术对巷道围岩变形规律影响 被引量：15
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作者 赵常辛 李晓旭 +2 位作者 石蒙 冀瑞锋 张焱 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第1期147-154,共8页
针对特厚煤层坚硬顶板、宽煤柱条件下临空巷道面临的高围岩应力、大变形等问题,以老石旦煤矿16403综放工作面为工程研究背景,从宽煤柱顶板侧向破断结构角度对临空巷道大变形的影响因素进行了理论分析,采用数值模拟方法研究了对16402运... 针对特厚煤层坚硬顶板、宽煤柱条件下临空巷道面临的高围岩应力、大变形等问题,以老石旦煤矿16403综放工作面为工程研究背景,从宽煤柱顶板侧向破断结构角度对临空巷道大变形的影响因素进行了理论分析,采用数值模拟方法研究了对16402运输巷实施不同切顶卸压方案时,临近采空区的16403回风巷侧向顶板采动应力传递规律,并在现场施工水力压裂钻孔进行切顶卸压,实现临空巷道围岩变形控制。研究结果表明:“低位坚硬岩层悬臂梁+高位坚硬岩层砌体梁”破断结构是特厚煤层宽煤柱临空巷道大变形的主要原因,可采用切顶卸压技术破坏宽煤柱顶板侧向破断结构来控制临空巷道围岩大变形;切顶角变化可使关键块B长度发生改变,切顶角越大,则关键块B长度越小,临空侧顶板载荷向煤柱传递的程度越弱,临空巷道围岩承受的采动应力越小,切顶角为100°时临空巷道围岩垂直应力与变形量最小;在16402运输巷以切顶角100°施工水力压裂钻孔后,16403回风巷顶底板变形量较未实施切顶卸压的16402回风巷减小86.5%,两帮变形量减小87.1%,临空巷道围岩稳定性得到极大提高。 展开更多
关键词 综放工作面 留煤柱护巷 临空巷道 围岩变形控制 切顶卸压 水力压裂
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黄土梁峁地形大采高煤层开采地表移动规律数值模拟研究 被引量：1
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作者 陈红凯 郭庆彪 +2 位作者 郭广礼 马洪浩 罗锦 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第4期170-176,共7页
相较于平原地区,黄土梁峁地形下的煤层开采地表移动特征存在明显不同。为分析并揭示梁峁地形下煤层开采地表沉陷异常形变机理,结合现场实测与数值模拟手段,以山西某矿1313工作面为研究对象,对黄土梁峁地形大采高综放开采引起的地表沉陷... 相较于平原地区,黄土梁峁地形下的煤层开采地表移动特征存在明显不同。为分析并揭示梁峁地形下煤层开采地表沉陷异常形变机理,结合现场实测与数值模拟手段,以山西某矿1313工作面为研究对象,对黄土梁峁地形大采高综放开采引起的地表沉陷进行了现场实测,分析了地表移动特征及相关参数取值;利用Rhino软件建立考虑地形的三维模型,导入离散单元法软件3DEC进行数值模拟计算,分析了开采过程中的岩层移动以及梁峁内部塑性破坏演变。研究表明:1313工作面地表移动剧烈,地表下沉起动距小于30 m,超前影响距为73 m,超前影响角为68.7°,走向边界角与上山边界角为40.3°,走向移动角与上山移动角为37.8°,以水平拉伸变形2 mm/m为移动边界的危险移动范围明显大于以下沉值10 mm确定的地表移动盆地范围;利用数值模拟分析黄土梁峁采动滑移过程发现,当工作面自开切眼沿走向回采30 m时,采空区周围岩体应力平衡被打破,顶板在自重以及上覆岩层的载荷作用下产生剪切破坏,采空区周边岩体发生塑性屈服,当工作面回采到120 m时,煤层处于非充分开采阶段,梁峁底部岩体剪切破坏带出现贯通现象,坡体在重力作用下发生向邻空侧的剪切滑移,相较于地表坡度15°的截面,地表坡度18°和22°的截面X轴负方向最大水平移动提升了107.3%与246.5%。 展开更多
关键词 开采沉陷 黄土梁峁 综放开采 黄土滑坡 数值模拟
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近距离特厚煤层综放开采可行性及合理放煤工艺研究 被引量：1
20
作者 张伟 高鹏 +2 位作者 崔博 阿斯哈尔·尼亚孜别克 潘卫东 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第11期161-168,共8页
目前针对近距离煤层厚度变化范围较大、煤层厚度超出正常开采高度的工作面的合理放煤工艺参数研究较少。以内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司西露天煤矿011N1^(-1)工作面为研究对象,开展了近距离特厚煤层综放开采可行性及合理放煤工艺... 目前针对近距离煤层厚度变化范围较大、煤层厚度超出正常开采高度的工作面的合理放煤工艺参数研究较少。以内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司西露天煤矿011N1^(-1)工作面为研究对象,开展了近距离特厚煤层综放开采可行性及合理放煤工艺研究。首先,通过理论分析计算出近距离特厚煤层上方021N2工作面开采后底板最大破坏深度为3.88 m,小于011N1^(-1)工作面与021N2工作面之间的距离,表明对下煤层011N1^(-1)工作面进行综放开采是可行的。然后,结合理论分析与现场实测,采用模糊数学方法量化了煤体单轴抗压强度、煤层埋深、煤层厚度、煤体裂隙发育程度、顶板级别及煤层夹矸厚度对顶煤冒放性的影响,基于隶属度函数评定011N1^(-1)工作面顶煤冒放性为中等水平。最后,基于PFC 2D离散元颗粒流软件建立了放煤数值模型,分析了不同采放比和放煤方式对顶煤采出率的影响,发现当煤层厚度超过正常开采高度时,将工作面采放比定为1∶4.5可有效适应煤层厚度变化,此时对顶煤采出率的影响较小,且采用三轮放煤工艺可有效提高顶煤采出率。现场放煤效果表明,优化放煤工艺后,随着煤层厚度的增大,增大采放比能够较好地适应地质条件变化,显著提高工作面顶煤采出量。 展开更多
关键词 近距离特厚煤层 综放开采 放煤工艺 顶煤冒放性 采放比 采出率
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