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大埋深“三软”厚煤层智能综放开采技术研究
1
作者
潘卫东
阚拓
徐永鑫
《煤炭工程》
北大核心
2024年第10期90-99,共10页
针对大埋深“三软”条件下厚煤层综放开采的过程中液压支架钻底以及巷道底鼓的问题,以淮北信湖煤矿818智能综放工作面为研究背景,对液压支架的适用性进行了分析,并介绍了818智能综放采煤工作面的液压支架自动化系统。通过理论计算得出...
针对大埋深“三软”条件下厚煤层综放开采的过程中液压支架钻底以及巷道底鼓的问题,以淮北信湖煤矿818智能综放工作面为研究背景,对液压支架的适用性进行了分析,并介绍了818智能综放采煤工作面的液压支架自动化系统。通过理论计算得出液压支架的最大工作阻力为9940 kN,分析现场实测数据可知中部液压支架的工作阻力最高,其次是下部,上部最小。工作面支架前排立柱受力大于后排立柱,工作面来压时,液压支架前立柱工作阻力平均比后立柱工作阻力大44.5%,前排立柱工作阻力占整架工作阻力的比例大致在0.57~0.74之间,工作面液压支架平均工作阻力为28.11 MPa,因此动载荷计算法更适合818工作面支架工作阻力计算;分析了液压支架钻底的原因,并提出液压支架的管控措施;通过数值模拟得到工作面超前支承压力的影响范围为煤壁前方110 m,工作面中部峰值应力最大,其次是下部,最后是上部,峰值应力出现在煤壁前方12~19 m;由现场实测数据可知煤壁向外105 m范围内,巷道底鼓及两帮变形量相对较大,巷道顶板下沉及底鼓比较明显,在此基础上提出预防巷道底鼓的相关措施,以期为淮北矿区以及类似条件下开采的工作面提供借鉴与参考。
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关键词
大埋深
“三软”煤层
液压支架自动化系统
支架工作阻力
超前支承压力
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职称材料
智能放顶煤技术在特厚煤层上覆含水层保护中的应用
被引量：
1
2
作者
程伟轩
陈敬川
+3 位作者
张立辉
刘生优
贺鑫
潘卫东
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期249-258,共10页
我国内蒙古东部和新疆北部草原地区煤炭及地下水资源丰富,煤矿高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,极易引起上覆岩层的地下水系统破坏,更容易发生突水溃砂事故,尤其含水层下综合机械化放顶煤开采的放煤高度难以控制。以特厚煤...
我国内蒙古东部和新疆北部草原地区煤炭及地下水资源丰富,煤矿高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,极易引起上覆岩层的地下水系统破坏,更容易发生突水溃砂事故,尤其含水层下综合机械化放顶煤开采的放煤高度难以控制。以特厚煤层上覆含水层系统保护为研究对象,以含水层保护和水砂灾害安全防控为研究目标,研发特厚煤层上覆含水层保护的智能放顶煤关键技术,应用井工煤矿动力突水溃砂防控技术,得出特厚煤层上覆地下水系统保护的根本途径。研发应用一种智能放顶煤技术,包括顶煤运移跟踪系统、多轮记忆放煤方法及系统。基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测、顶煤采放高度确定,应用多轮记忆放煤智能放顶煤技术,控制采动裂隙带高度。以应用工作面为例,应用水文地质精细探查与钻探验证、覆岩破坏高度获取、智能放顶煤技术后,在工作面回采过程中实现了上覆含水层水砂灾害的安全精准控制,有效保护了煤层上覆强富水含水层。
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关键词
顶煤运移跟踪系统
多轮记忆放煤方法及系统
覆岩精细地质探查
覆岩破坏高度实测
采放高度智能控制
上覆含水层保护
水砂灾害防控
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职称材料
考虑厚硬岩层的采场覆岩压力拱模型及其应用
3
作者
张村
任赵鹏
+1 位作者
何军
马健起
《中国矿业》
北大核心
2025年第3期113-124,共12页
采动压力拱模型与厚硬岩层梁结构模型是分析矿山压力与岩层控制的重要空间结构模型,两者相互作用,共同影响开采扰动下覆岩运移和工作面矿压显现特征。基于此,本文结合压力拱理论与厚硬岩层梁结构理论,基于厚硬岩层破断和压力拱发育高度...
采动压力拱模型与厚硬岩层梁结构模型是分析矿山压力与岩层控制的重要空间结构模型,两者相互作用,共同影响开采扰动下覆岩运移和工作面矿压显现特征。基于此,本文结合压力拱理论与厚硬岩层梁结构理论,基于厚硬岩层破断和压力拱发育高度的相互关系,构建了厚硬岩层-压力拱统一理论模型。同时基于厚硬岩层-压力拱模型分析了开采条件和厚硬岩层对覆岩损伤发育和矿压显现的影响。进一步构建了工作面来压预测计算模型,提出了不同影响因素下覆岩损伤发育范围计算方法。研究结果表明:由于厚硬岩层的滞后破断,悬顶上方由于应力集中导致压力拱的非对称式发育现象,其与厚硬岩层的联动破坏导致了强矿压的产生;厚硬岩层初次破断步距随着岩层厚度增加呈线性增长,并且由剪切破坏逐渐转为拉伸破坏;工作面推进速度的增加使得厚硬岩层初次破断步距增长,但当推进速度增长到一定程度后对破断步距的影响将变小;当存在多层厚硬岩层时,随着厚硬岩层层间距的增加,低位厚硬岩层初次破断步距呈非线性减小趋势。采用本文提出的模型对上湾矿12401工作面来压步距进行了理论计算,并与现场实测进行了对比验证,当推进速度较慢时,平均周期来压步距为11.76 m;当推进速度较快时,平均周期来压步距为18.33 m,与现场实测结果基本一致。
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关键词
压力拱
厚硬岩层
覆岩破断
开采参数
矿压预测
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职称材料
基于匹配法的不同种类煤和矸石发射率测量研究
4
作者
张锦旺
何庚
+1 位作者
韩星
张珈鸣
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024年第9期13-19,27,共8页
煤和矸石的种类、表面纹理结构、变质和发育程度等因素都会对其发射率产生较为显著的影响,精准的发射率参数设置对红外热像仪测温及煤和矸石红外图像的识别至关重要。提出了一种基于匹配法的煤和矸石发射率测量方法,即采用表面热电偶与...
煤和矸石的种类、表面纹理结构、变质和发育程度等因素都会对其发射率产生较为显著的影响,精准的发射率参数设置对红外热像仪测温及煤和矸石红外图像的识别至关重要。提出了一种基于匹配法的煤和矸石发射率测量方法,即采用表面热电偶与红外热像仪相结合的方式测量煤和矸石发射率。用密闭的电热炉对被测煤和矸石进行均匀加热,待被测煤和矸石均匀受热且稳定后,用表面热电偶对被测煤和矸石的选定区域进行真实温度测定(标定为t1),然后用红外热像仪对同一区域进行温度测定(标定为t2),最后对红外热像仪的发射率进行调试,当t2=t1时,得出的发射率即为被测煤和矸石在该温度下的真实发射率。实验结果表明:(1)等温条件下,煤和矸石表面越粗糙,其发射率数值越大,表明煤和矸石表面的粗糙度是导致二者产生不同发射率的内在因素。(2)4种不同种类煤和矸石发射率随温度的增大呈幂函数降低,且拟合函数相关系数R2达0.98以上,验证了匹配法应用于煤和矸石发射率测量的可行性。(3)采用反代法得出在不同温度条件下实测值与理论值的误差率均小于3%,验证了实验中测量的煤和矸石发射率的准确性。
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关键词
煤和矸石发射率
煤和矸石表面温度
匹配法
表面热电偶
红外热像仪
反代法
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职称材料
煤样CT扫描重构研究进展:原理、方法及应用
5
作者
张村
贾胜
+3 位作者
王永乐
赵毅鑫
陈彦宏
王方田
《煤炭学报》
CSCD
北大核心
2024年第S2期800-820,共21页
煤体内部微观构造直接影响煤的力学性质和渗流性质,是诱发煤与瓦斯突出、水害、自燃等灾害的内在因素,分析煤体微观构造及其与力渗性质的相互影响至关重要。在众多微观分析手段中,CT扫描因其无损性、可视化等特有的优势被广泛运用于煤...
煤体内部微观构造直接影响煤的力学性质和渗流性质,是诱发煤与瓦斯突出、水害、自燃等灾害的内在因素,分析煤体微观构造及其与力渗性质的相互影响至关重要。在众多微观分析手段中,CT扫描因其无损性、可视化等特有的优势被广泛运用于煤体内部微观构造的分析与研究。基于此,分析了CT的研究原理、方法和重构过程,论述了CT扫描对煤岩体内部构造与其力学、渗透性能相关成果,在此基础上进一步论述了CT扫描在煤体性能分析的主要应用以及发展方向。CT扫描成像与材料密度相关,密度越大的材料吸收X射线的能力越强,成像越亮。CT扫描根据空间分辨率可以分为高分辨率(dm)、超高分辨率(cm)、显微断层扫描(mm)和纳米断层扫描(nm),但扫描成像分辨率与样品尺寸成反比。在CT扫描重构之前,需要对灰度图片进行降噪、去除伪影和分割等处理来减小重构结果的误差,常见的处理方法有中值滤波法、均值滤波法、截取分析单元体、阈值分割等。在数值重构过程中阈值分割是最常用的方法,结合核磁共振、压汞、XRD等多手段进行阈值确定有助于提高重构精度。CT扫描应用与煤体力学与渗流的研究分析主要分为2类:一种是煤体力学渗流特征的实验室试验分析,包括常规力学试验、动载试验、压裂试验、渗流试验、水岩作用试验、液氮冻融、微波致裂等,主要分析试验过程中的孔隙演化;另一种则是将CT扫描煤体重构的模型导入至数值分析软件中,之后进行相应的加载、致裂、渗流等模拟。最后,讨论和展望了CT扫描在煤体孔隙和矿物表征中仍需要注意的问题,包括煤体CT扫描孔隙和矿物成分阈值的精确确定、煤体CT扫描重构表征单元体的确定和样品尺寸与扫描分辨率的协调与确定。
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关键词
CT扫描
煤体
三维重构
孔隙结构
矿物成分
阈值
数值模拟
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职称材料
端头放煤区域巷道围岩稳定性的数值模拟研究
6
作者
高鹏
赵志宁
+2 位作者
杜厚霖
潘卫东
查大顺
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期884-896,共13页
为解决综放工作面端头不放煤导致顶煤遗失的问题,以淮北矿业集团袁店一井煤矿为研究对象建立了二维数值模型,分析了端头放煤过程中煤岩体位移场及力链场的动态变化特征,提出了端头安全放煤区段划分方法和精准放煤方案,并针对放煤空间不...
为解决综放工作面端头不放煤导致顶煤遗失的问题,以淮北矿业集团袁店一井煤矿为研究对象建立了二维数值模型,分析了端头放煤过程中煤岩体位移场及力链场的动态变化特征,提出了端头安全放煤区段划分方法和精准放煤方案,并针对放煤空间不足的问题设计了支架改造方案。研究表明:(1)巷道锚杆(索)的主动支护作用在放煤前受工作面中部放煤影响逐渐失效,但上、下端头的主动支护作用失效具有时空性差异。(2)放煤过程中,上、下端头煤岩体流动规律显著不同。上端头煤岩体承载结构受中部放煤影响产生超前松动,超前影响范围与工作面倾角呈正比;下端头承载结构的煤岩体随放煤架数增多逐渐松动,承载能力逐步减弱。(3)端头放煤区间范围对承载结构稳定性影响显著,为保持承载稳定,应采取下端头整体分区、上端头架内分段的放煤方案。
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关键词
端头放煤
时空性差异
流动特征
放煤区段
支架改造
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职称材料
基于CT扫描的三维重构煤体加载损伤演化特征及尺寸效应
被引量：
5
7
作者
张村
方尚鑫
+3 位作者
贾胜
王永乐
王方田
白庆升
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第3期413-425,共13页
煤体是一种包含孔隙结构和矿物成分的多孔材料,具有明显的各向异性和尺寸效应。为研究煤体各向异性及尺寸效应对破坏特征的影响,本文提出了一种基于CT扫描、核磁共振和X衍射等技术手段的煤样内部孔隙、矿物成分表征和三维重构模拟方法...
煤体是一种包含孔隙结构和矿物成分的多孔材料,具有明显的各向异性和尺寸效应。为研究煤体各向异性及尺寸效应对破坏特征的影响,本文提出了一种基于CT扫描、核磁共振和X衍射等技术手段的煤样内部孔隙、矿物成分表征和三维重构模拟方法。在此基础上,反演实验室单轴压缩获得了三维重构模型煤基质和矿物成分的模拟参数,进一步模拟分析了不同宽高比煤体的强度损伤特征。模拟结果表明:①在加载过程中,塑性区首先在孔隙和矿物成分周边逐渐向外扩展连通。在空间分布上,塑性区前期由加载端垂直向内部扩展,后期转变为由四周水平向内部扩展,最终模型破坏的非塑性区形成“双圆台结构体”。②随着宽高比的增加,煤样的抗压强度(p)、达到屈服强度时的应变(ζ)以及弹性模量(K)均会增加,其中ζ和K呈线性增加,而p增幅逐渐减小。③在煤样单轴加载过程中总能量和弹性能呈指数增加,耗散能呈线性增加。随着宽高比增加,煤体内积聚的弹性能增加,破坏时释放的能量增大,更容易诱发动力冲击相关灾害。研究结果为冲击矿压地区区段煤柱尺寸的合理选择提供参考。
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关键词
CT扫描
三维重构
孔隙结构
矿物成分
尺寸效应
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职称材料
题名
大埋深“三软”厚煤层智能综放开采技术研究
1
作者
潘卫东
阚拓
徐永鑫
机构
中国矿业大学
(
北京
)
厚
煤层
绿色
智能
开采
教育部
工程
研究
中心
中国矿业大学
(
北京
)能源与
矿业
学院
出处
《煤炭工程》
北大核心
2024年第10期90-99,共10页
基金
中央高校基本业务费(2023YQTD02)
中国矿业大学(北京)教学改革与研究项目(J23ZD02)。
文摘
针对大埋深“三软”条件下厚煤层综放开采的过程中液压支架钻底以及巷道底鼓的问题,以淮北信湖煤矿818智能综放工作面为研究背景,对液压支架的适用性进行了分析,并介绍了818智能综放采煤工作面的液压支架自动化系统。通过理论计算得出液压支架的最大工作阻力为9940 kN,分析现场实测数据可知中部液压支架的工作阻力最高,其次是下部,上部最小。工作面支架前排立柱受力大于后排立柱,工作面来压时,液压支架前立柱工作阻力平均比后立柱工作阻力大44.5%,前排立柱工作阻力占整架工作阻力的比例大致在0.57~0.74之间,工作面液压支架平均工作阻力为28.11 MPa,因此动载荷计算法更适合818工作面支架工作阻力计算;分析了液压支架钻底的原因,并提出液压支架的管控措施;通过数值模拟得到工作面超前支承压力的影响范围为煤壁前方110 m,工作面中部峰值应力最大,其次是下部,最后是上部,峰值应力出现在煤壁前方12~19 m;由现场实测数据可知煤壁向外105 m范围内,巷道底鼓及两帮变形量相对较大,巷道顶板下沉及底鼓比较明显,在此基础上提出预防巷道底鼓的相关措施,以期为淮北矿区以及类似条件下开采的工作面提供借鉴与参考。
关键词
大埋深
“三软”煤层
液压支架自动化系统
支架工作阻力
超前支承压力
Keywords
large depth
"three-soft"coal seam
hydraulic support automation system
support working resistance
advance abutment pressure
分类号
TD323 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
智能放顶煤技术在特厚煤层上覆含水层保护中的应用
被引量：
1
2
作者
程伟轩
陈敬川
张立辉
刘生优
贺鑫
潘卫东
机构
中矿先进(
北京
)采矿技术
研究
院有限公司
英国利兹
大学
中国矿业大学
(
北京
)
厚
煤层
绿色
智能
开采
教育部
工程
研究
中心
国家能源集团国神公司
出处
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期249-258,共10页
基金
国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804109)。
文摘
我国内蒙古东部和新疆北部草原地区煤炭及地下水资源丰富,煤矿高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,极易引起上覆岩层的地下水系统破坏,更容易发生突水溃砂事故,尤其含水层下综合机械化放顶煤开采的放煤高度难以控制。以特厚煤层上覆含水层系统保护为研究对象,以含水层保护和水砂灾害安全防控为研究目标,研发特厚煤层上覆含水层保护的智能放顶煤关键技术,应用井工煤矿动力突水溃砂防控技术,得出特厚煤层上覆地下水系统保护的根本途径。研发应用一种智能放顶煤技术,包括顶煤运移跟踪系统、多轮记忆放煤方法及系统。基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测、顶煤采放高度确定,应用多轮记忆放煤智能放顶煤技术,控制采动裂隙带高度。以应用工作面为例,应用水文地质精细探查与钻探验证、覆岩破坏高度获取、智能放顶煤技术后,在工作面回采过程中实现了上覆含水层水砂灾害的安全精准控制,有效保护了煤层上覆强富水含水层。
关键词
顶煤运移跟踪系统
多轮记忆放煤方法及系统
覆岩精细地质探查
覆岩破坏高度实测
采放高度智能控制
上覆含水层保护
水砂灾害防控
Keywords
top coal movement tracking system
multi-wheel memory coal drawing method and system
overburden fine geological ex-ploration
overburden failure height measurement
mining and drawing height intelligent control
overburden aquifer protection
water-sand disaster prevention and control
分类号
TD823.49 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
考虑厚硬岩层的采场覆岩压力拱模型及其应用
3
作者
张村
任赵鹏
何军
马健起
机构
中国矿业大学
(
北京
)能源与
矿业
学院
中国矿业大学
(
北京
)
厚
煤层
绿色
智能
开采
教育部
工程
研究
中心
矿业大学
(
北京
)内蒙古
研究
院
出处
《中国矿业》
北大核心
2025年第3期113-124,共12页
基金
国家重点研发计划项目资助(编号:2023YFC3012101)
国家自然科学基金项目资助(编号:52474161,52104155)。
文摘
采动压力拱模型与厚硬岩层梁结构模型是分析矿山压力与岩层控制的重要空间结构模型,两者相互作用,共同影响开采扰动下覆岩运移和工作面矿压显现特征。基于此,本文结合压力拱理论与厚硬岩层梁结构理论,基于厚硬岩层破断和压力拱发育高度的相互关系,构建了厚硬岩层-压力拱统一理论模型。同时基于厚硬岩层-压力拱模型分析了开采条件和厚硬岩层对覆岩损伤发育和矿压显现的影响。进一步构建了工作面来压预测计算模型,提出了不同影响因素下覆岩损伤发育范围计算方法。研究结果表明:由于厚硬岩层的滞后破断,悬顶上方由于应力集中导致压力拱的非对称式发育现象,其与厚硬岩层的联动破坏导致了强矿压的产生;厚硬岩层初次破断步距随着岩层厚度增加呈线性增长,并且由剪切破坏逐渐转为拉伸破坏;工作面推进速度的增加使得厚硬岩层初次破断步距增长,但当推进速度增长到一定程度后对破断步距的影响将变小;当存在多层厚硬岩层时,随着厚硬岩层层间距的增加,低位厚硬岩层初次破断步距呈非线性减小趋势。采用本文提出的模型对上湾矿12401工作面来压步距进行了理论计算,并与现场实测进行了对比验证,当推进速度较慢时,平均周期来压步距为11.76 m;当推进速度较快时,平均周期来压步距为18.33 m,与现场实测结果基本一致。
关键词
压力拱
厚硬岩层
覆岩破断
开采参数
矿压预测
Keywords
pressure arch
thick-hard rock layer
overlying rock fracture
mining parameter
mining pressure prediction
分类号
TD325 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
基于匹配法的不同种类煤和矸石发射率测量研究
4
作者
张锦旺
何庚
韩星
张珈鸣
机构
中国矿业大学
(
北京
)能源与
矿业
学院
中国矿业大学
(
北京
)
厚
煤层
绿色
智能
开采
教育部
工程
研究
中心
中国矿业大学
(
北京
)放顶煤
开采
煤炭行业
工程
研究
中心
中国矿业大学
(
北京
)机械与电气
工程
学院
出处
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024年第9期13-19,27,共8页
基金
国家自然科学基金面上项目(52374148)
北京市自然科学基金面上项目(2232059)
中央高校基本科研业务费资助项目(2023JCCXNY04,2023YQTD02)。
文摘
煤和矸石的种类、表面纹理结构、变质和发育程度等因素都会对其发射率产生较为显著的影响,精准的发射率参数设置对红外热像仪测温及煤和矸石红外图像的识别至关重要。提出了一种基于匹配法的煤和矸石发射率测量方法,即采用表面热电偶与红外热像仪相结合的方式测量煤和矸石发射率。用密闭的电热炉对被测煤和矸石进行均匀加热,待被测煤和矸石均匀受热且稳定后,用表面热电偶对被测煤和矸石的选定区域进行真实温度测定(标定为t1),然后用红外热像仪对同一区域进行温度测定(标定为t2),最后对红外热像仪的发射率进行调试,当t2=t1时,得出的发射率即为被测煤和矸石在该温度下的真实发射率。实验结果表明:(1)等温条件下,煤和矸石表面越粗糙,其发射率数值越大,表明煤和矸石表面的粗糙度是导致二者产生不同发射率的内在因素。(2)4种不同种类煤和矸石发射率随温度的增大呈幂函数降低,且拟合函数相关系数R2达0.98以上,验证了匹配法应用于煤和矸石发射率测量的可行性。(3)采用反代法得出在不同温度条件下实测值与理论值的误差率均小于3%,验证了实验中测量的煤和矸石发射率的准确性。
关键词
煤和矸石发射率
煤和矸石表面温度
匹配法
表面热电偶
红外热像仪
反代法
Keywords
emissivity of coal and gangue
surface temperature of coal and gangue
matching method
surface thermocouple
infrared thermography
inverse method
分类号
TD821 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
煤样CT扫描重构研究进展:原理、方法及应用
5
作者
张村
贾胜
王永乐
赵毅鑫
陈彦宏
王方田
机构
中国矿业大学
(
北京
)共伴生能源精准
开采
北京
市重点实验室
中国矿业大学
(
北京
)
厚
煤层
绿色
智能
开采
教育部
工程
研究
中心
中国矿业大学
矿业
工程
学院
出处
《煤炭学报》
CSCD
北大核心
2024年第S2期800-820,共21页
基金
国家重点研发计划资助项目(2023YFC3012101)
国家自然科学基金资助项目(52474161)
中国博士后基金资助项目(2023M733778)。
文摘
煤体内部微观构造直接影响煤的力学性质和渗流性质,是诱发煤与瓦斯突出、水害、自燃等灾害的内在因素,分析煤体微观构造及其与力渗性质的相互影响至关重要。在众多微观分析手段中,CT扫描因其无损性、可视化等特有的优势被广泛运用于煤体内部微观构造的分析与研究。基于此,分析了CT的研究原理、方法和重构过程,论述了CT扫描对煤岩体内部构造与其力学、渗透性能相关成果,在此基础上进一步论述了CT扫描在煤体性能分析的主要应用以及发展方向。CT扫描成像与材料密度相关,密度越大的材料吸收X射线的能力越强,成像越亮。CT扫描根据空间分辨率可以分为高分辨率(dm)、超高分辨率(cm)、显微断层扫描(mm)和纳米断层扫描(nm),但扫描成像分辨率与样品尺寸成反比。在CT扫描重构之前,需要对灰度图片进行降噪、去除伪影和分割等处理来减小重构结果的误差,常见的处理方法有中值滤波法、均值滤波法、截取分析单元体、阈值分割等。在数值重构过程中阈值分割是最常用的方法,结合核磁共振、压汞、XRD等多手段进行阈值确定有助于提高重构精度。CT扫描应用与煤体力学与渗流的研究分析主要分为2类:一种是煤体力学渗流特征的实验室试验分析,包括常规力学试验、动载试验、压裂试验、渗流试验、水岩作用试验、液氮冻融、微波致裂等,主要分析试验过程中的孔隙演化;另一种则是将CT扫描煤体重构的模型导入至数值分析软件中,之后进行相应的加载、致裂、渗流等模拟。最后,讨论和展望了CT扫描在煤体孔隙和矿物表征中仍需要注意的问题,包括煤体CT扫描孔隙和矿物成分阈值的精确确定、煤体CT扫描重构表征单元体的确定和样品尺寸与扫描分辨率的协调与确定。
关键词
CT扫描
煤体
三维重构
孔隙结构
矿物成分
阈值
数值模拟
Keywords
CT scanning
coal body
3D reconstruction
pore structure
mineral composition
threshold
numerical simulation
分类号
TD821 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
端头放煤区域巷道围岩稳定性的数值模拟研究
6
作者
高鹏
赵志宁
杜厚霖
潘卫东
查大顺
机构
中国矿业大学
(
北京
)能源与
矿业
学院
中国矿业大学
(
北京
)
厚
煤层
绿色
智能
开采
教育部
工程
研究
中心
枣庄
矿业
集团新安煤业有限公司
出处
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期884-896,共13页
基金
国家重点研发计划(2018YFC0604501)
中国矿业大学(北京)实践教改(J221109)。
文摘
为解决综放工作面端头不放煤导致顶煤遗失的问题,以淮北矿业集团袁店一井煤矿为研究对象建立了二维数值模型,分析了端头放煤过程中煤岩体位移场及力链场的动态变化特征,提出了端头安全放煤区段划分方法和精准放煤方案,并针对放煤空间不足的问题设计了支架改造方案。研究表明:(1)巷道锚杆(索)的主动支护作用在放煤前受工作面中部放煤影响逐渐失效,但上、下端头的主动支护作用失效具有时空性差异。(2)放煤过程中,上、下端头煤岩体流动规律显著不同。上端头煤岩体承载结构受中部放煤影响产生超前松动,超前影响范围与工作面倾角呈正比;下端头承载结构的煤岩体随放煤架数增多逐渐松动,承载能力逐步减弱。(3)端头放煤区间范围对承载结构稳定性影响显著,为保持承载稳定,应采取下端头整体分区、上端头架内分段的放煤方案。
关键词
端头放煤
时空性差异
流动特征
放煤区段
支架改造
Keywords
end coal drawing
temporal and spatial differences
flow characteristics
coal drawing section
support modification
分类号
TD821 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
基于CT扫描的三维重构煤体加载损伤演化特征及尺寸效应
被引量：
5
7
作者
张村
方尚鑫
贾胜
王永乐
王方田
白庆升
机构
中国矿业大学
(
北京
)共伴生能源精准
开采
北京
市重点实验室
中国矿业大学
(
北京
)
厚
煤层
绿色
智能
开采
教育部
工程
研究
中心
中国矿业大学
矿业
工程
学院
中国
地质
大学
(
北京
)地质安全
研究
院
出处
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第3期413-425,共13页
基金
国家重点研发计划(2023YFC3012101)
国家自然科学基金(52104155)
中国博士后基金(2023M733778)。
文摘
煤体是一种包含孔隙结构和矿物成分的多孔材料,具有明显的各向异性和尺寸效应。为研究煤体各向异性及尺寸效应对破坏特征的影响,本文提出了一种基于CT扫描、核磁共振和X衍射等技术手段的煤样内部孔隙、矿物成分表征和三维重构模拟方法。在此基础上,反演实验室单轴压缩获得了三维重构模型煤基质和矿物成分的模拟参数,进一步模拟分析了不同宽高比煤体的强度损伤特征。模拟结果表明:①在加载过程中,塑性区首先在孔隙和矿物成分周边逐渐向外扩展连通。在空间分布上,塑性区前期由加载端垂直向内部扩展,后期转变为由四周水平向内部扩展,最终模型破坏的非塑性区形成“双圆台结构体”。②随着宽高比的增加,煤样的抗压强度(p)、达到屈服强度时的应变(ζ)以及弹性模量(K)均会增加,其中ζ和K呈线性增加,而p增幅逐渐减小。③在煤样单轴加载过程中总能量和弹性能呈指数增加,耗散能呈线性增加。随着宽高比增加,煤体内积聚的弹性能增加,破坏时释放的能量增大,更容易诱发动力冲击相关灾害。研究结果为冲击矿压地区区段煤柱尺寸的合理选择提供参考。
关键词
CT扫描
三维重构
孔隙结构
矿物成分
尺寸效应
Keywords
CT scan
three-dimensional reconstruction
pore structure
mineral composition
size effect
分类号
TD315 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
大埋深“三软”厚煤层智能综放开采技术研究
潘卫东
阚拓
徐永鑫
《煤炭工程》
北大核心
2024
0
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职称材料
2
智能放顶煤技术在特厚煤层上覆含水层保护中的应用
程伟轩
陈敬川
张立辉
刘生优
贺鑫
潘卫东
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
3
考虑厚硬岩层的采场覆岩压力拱模型及其应用
张村
任赵鹏
何军
马健起
《中国矿业》
北大核心
2025
0
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职称材料
4
基于匹配法的不同种类煤和矸石发射率测量研究
张锦旺
何庚
韩星
张珈鸣
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
5
煤样CT扫描重构研究进展:原理、方法及应用
张村
贾胜
王永乐
赵毅鑫
陈彦宏
王方田
《煤炭学报》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
6
端头放煤区域巷道围岩稳定性的数值模拟研究
高鹏
赵志宁
杜厚霖
潘卫东
查大顺
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
7
基于CT扫描的三维重构煤体加载损伤演化特征及尺寸效应
张村
方尚鑫
贾胜
王永乐
王方田
白庆升
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024
5
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职称材料
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