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延安芦村二号煤矿薄煤层构造与煤厚稳定性定量评价
1
作者 李峰 贺延军 +3 位作者 冯英 马锐 史康 郭晨 《西北地质》 北大核心 2025年第2期261-273,共13页
薄煤层条件下的煤炭开采对精确掌握煤厚与构造的空间变化规律提出了更高要求。陕西延安黄陵矿区北部发育薄煤层,对其构造发育特点与煤厚空间变化规律认识不清,限制了煤炭高效开采与智能化矿井建设。笔者以延安芦村二号煤矿主采的2号煤... 薄煤层条件下的煤炭开采对精确掌握煤厚与构造的空间变化规律提出了更高要求。陕西延安黄陵矿区北部发育薄煤层,对其构造发育特点与煤厚空间变化规律认识不清,限制了煤炭高效开采与智能化矿井建设。笔者以延安芦村二号煤矿主采的2号煤层为研究对象,基于煤层底板标高数据,开展趋势面分析与构造曲率分析,揭示构造展布与发育特点;基于网格剖分法计算了775个网格节点的煤厚变异系数,揭示煤层厚度及其稳定性变化规律,克服了传统煤厚变异系数单一评价值对揭示煤厚稳定性空间变化的不足。结果显示,芦村二号煤矿2号煤层属于较稳定煤层,整体呈一走向NE、倾向NW的单斜构造,在此背景下,叠加了轴向为NW的次级波状起伏。新识别并圈定了3处典型构造,分别为:煤矿东北部发育一局部凹陷,中北部发育一局部凸起,煤矿南部发育一个呈NW—SE向展布的马鞍状构造。在马鞍状构造北部叠加了勘探与采掘期间发现的若干断层,使得煤矿南部构造相对复杂。煤厚变异系数介于0.16%~15.24%,平均为1.98%,呈现从北向南逐渐增加的趋势,在西南部12-7和12-8号钻孔附近达到最大值。在可采范围内,煤层厚度稳定性由NE向SW逐步变差,马鞍状构造与煤厚变异系数高值区高度吻合。基于煤厚及煤厚变异系数分级,识别出6类煤厚及稳定性组合方案,实现了煤厚及稳定性的平面分区评价,揭示可采范围内东部的开采条件好于西部,西南部最差,源于马鞍状构造加剧了煤厚变化。研究成果可为薄煤层安全、高效、精准开采提供地质保障。 展开更多
关键词 构造地质 薄煤层 构造定量评价 构造曲率 趋势面分析 煤厚变异系数 稳定性 精准开采
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延安组煤与页岩沉积古环境对比——以鄂尔多斯盆地南部芦村二号矿为例 被引量：2
2
作者 吴文前 门少斌 +1 位作者 申连凯 高旭辉 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期934-941,共8页
鄂尔多斯盆地南部延安组底部发育稳定的煤层,其顶部发育厚层页岩。虽然煤和页岩都是富有机质沉积岩,但其沉积期古环境差异特征尚待揭示。在芦村二号矿采集了8件煤样及其顶板发育的6件页岩样品,通过电感耦合等离子体发射光谱仪和电感耦... 鄂尔多斯盆地南部延安组底部发育稳定的煤层,其顶部发育厚层页岩。虽然煤和页岩都是富有机质沉积岩,但其沉积期古环境差异特征尚待揭示。在芦村二号矿采集了8件煤样及其顶板发育的6件页岩样品,通过电感耦合等离子体发射光谱仪和电感耦合等离子质谱仪对煤及页岩的主量元素和微量元素进行了测试,明确了其地球化学特征,探究不同岩性沉积期的古环境差异。结果表明:煤和页岩中Al_(2)O_(3)含量最高,Fe_(2)O_(3)的含量次之,相较于上陆壳均值(UCC),煤中P_(2)O_(5)、Fe_(2)O_(3)富集程度较高,而页岩中K_(2)O、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)富集程度较高;煤中Cr、Ni、Cu、Sr、Mo和U元素明显富集,而页岩中仅有U元素呈富集状态,Ni、Cu、Sr和Mo元素呈明显亏损状态;煤和页岩的CIA值为均指示沉积体系处于温暖-湿润的气候条件,且该气候条件更加有利于煤层的发育;煤沉积期水体盐度变化较大,为半咸水-咸水环境,而页岩沉积期水体盐度较为稳定,为半咸水环境;相较于页岩,成煤时期水体的古生产力更高,且煤形成于覆水较浅的泥炭沼泽环境,后期水体逐渐加深,生产力逐渐减弱;(Fe+Mn)/Ti均值大于25,表明沉积期煤层受热液作用影响,接受了较高温度的烘烤。探究煤和页岩沉积期古环境的差异,为鄂尔多斯盆地延安组煤层的勘探及开发提供理论依据。 展开更多
关键词 煤 页岩 主微量元素 延安组 芦村二号矿
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薄煤层井下主运巷道5G基站部署方案设计
3
作者 贺炳伟 周明明 +4 位作者 门少斌 张龙杰 李荣 李培煊 黄晓俊 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期18-23,共6页
无线通信系统是信息基础设施建设的重要组成部分,煤矿采用5G移动通信网络在煤矿智能化建设中具有先天优势和巨大应用潜力。文章针对富县矿业开发有限公司芦村二号煤矿分公司薄煤层井下主运巷道的实际环境,建立相应的巷道模型,分析信号... 无线通信系统是信息基础设施建设的重要组成部分,煤矿采用5G移动通信网络在煤矿智能化建设中具有先天优势和巨大应用潜力。文章针对富县矿业开发有限公司芦村二号煤矿分公司薄煤层井下主运巷道的实际环境,建立相应的巷道模型,分析信号的无线传输特性,建立巷道内电磁传播模型,在此基础上,对电磁传播特性进行仿真。针对芦村二号矿主运巷道特点,建立矿井巷道基站等腰三角形节点覆盖模型,并设计合理的5G基站部署方案,在井下巷道中完成基站的布置。最后,在主运巷道中对信号接收功率、信号接收质量和信号的信噪比进行测试,对测试结果进行分析,结果表明,5G基站部署方案能达到要求。 展开更多
关键词 薄煤层 主运巷道 基站部署 无线通信系统 煤矿智能化
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黄陵矿区西北部薄煤层孔渗特点与CO_(2)封存潜力 被引量：3
4
作者 贺炳伟 薛海涛 +3 位作者 周明明 赵强 杨先阔 郭晨 《西安科技大学学报》 北大核心 2024年第6期1176-1185,共10页
为研究CO_(2)在薄煤层的封存潜力与主控因素,以陕西黄陵矿区西北部薄煤层为例,运用压汞、液氮、核磁共振、CO_(2)等温吸附等试验方法,探讨宏观煤岩类型制约下的煤储层孔裂隙系统与渗透性发育特点,揭示不同含水状态下CO_(2)吸附能力差异... 为研究CO_(2)在薄煤层的封存潜力与主控因素,以陕西黄陵矿区西北部薄煤层为例,运用压汞、液氮、核磁共振、CO_(2)等温吸附等试验方法,探讨宏观煤岩类型制约下的煤储层孔裂隙系统与渗透性发育特点,揭示不同含水状态下CO_(2)吸附能力差异及其内在原因。结果表明:半亮煤样品镜质组含量高,各级孔、裂隙系统发育且连通性好;半暗煤样品惰质组与矿物质含量高,孔隙以微、小孔为主,孔隙连通性差;半亮煤样品孔渗条件好于半暗煤样品,为CO_(2)注入提供了有利条件;煤层总体具有较强的CO_(2)吸附能力,干燥条件下,半亮煤样品对CO_(2)的吸附量大于半暗煤样品,而平衡水条件下,吸附量关系发生反转,源于宏观煤岩类型制约下的润湿性差异;亲水性更强的半亮煤样品在平衡水条件下具有更高的含水率,减少了CO_(2)的吸附空间并堵塞吼道,从而降低了其对CO_(2)的吸附能力;薄煤层条件下CO_(2)封存选址应优先考虑光亮组分含量高、水分含量低的吸附储集优势区域;煤岩组分(类型)与水分含量将是薄煤层条件下CO_(2)封存潜力评价的重要基础参数。 展开更多
关键词 CO_(2)封存 薄煤层 吸附 孔裂隙 宏观煤岩类型
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基于粗糙神经网络的刮板输送机智能调速策略研究 被引量：7
5
作者 李斌 陈金拴 贺炳伟 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第S2期161-166,共6页
综采工作面“智能化+装备”是实现煤矿综采智能化关键技术之一,刮板输送机作为综采工作面的核心装备,其智能控制对实现整个综采过程的智能化至关重要。刮板输送机智能调速系统是一个复杂的多变量非线性系统,各变量之间存在耦合关系,且... 综采工作面“智能化+装备”是实现煤矿综采智能化关键技术之一,刮板输送机作为综采工作面的核心装备,其智能控制对实现整个综采过程的智能化至关重要。刮板输送机智能调速系统是一个复杂的多变量非线性系统,各变量之间存在耦合关系,且缺乏有效的智能调速策略。针对上述问题,基于粗糙集和门控循环神经网络,提出一种基于RS-MSGRU神经网络的刮板输送机智能调速方法。首先应用粗糙集特征约简方法对影响刮板输送机速度调节的特征参数进行约简;然后引入比例指数线性单位激活函数构建多层门控循环神经网络模型(MSGRU);最后,基于粗糙集和MSGRU构建RS-MSGRU刮板输送机智能调速模型,并通过实验进行验证。实验结果表明:RS-MSGRU模型准确率高达95.8%,比现有LSTM和GRU模型准确率提高了5.97%和4.02%,能够有效调节刮板输送机的运行速度。 展开更多
关键词 粗糙集 刮板输送机 智能调速 门控循环神经网络
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基于覆岩破断特征的极薄煤层工作面支架工作阻力确定 被引量：3
6
作者 童应山 王森 +3 位作者 张连东 王永安 李培煊 李帅 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期64-73,共10页
延安子长矿区极薄煤层分布广泛,因赋存煤炭为稀缺配焦煤,回采价值较高,但该矿区未有过开采极薄煤层的先例,开采过程中面临支架选型不合理的问题,且国内在该方面的研究成果较少,因此,以禾草沟二号煤矿极薄煤层综采工作面为背景,通过数值... 延安子长矿区极薄煤层分布广泛,因赋存煤炭为稀缺配焦煤,回采价值较高,但该矿区未有过开采极薄煤层的先例,开采过程中面临支架选型不合理的问题,且国内在该方面的研究成果较少,因此,以禾草沟二号煤矿极薄煤层综采工作面为背景,通过数值模拟、理论分析等研究了极薄煤层综采工作面顶板覆岩结构破断特征及其演化过程,建立了采场顶板岩梁断裂前后力学解析模型,获得了极薄煤层综采工作面直接顶周期破断距,确定了合理支架工作阻力。结果表明:极薄煤层工作面开采初期顶板垮落后会较快的对上覆岩层形成支撑,至顶板极限跨距后,直接顶与基本顶周期破断,且基本顶破断位置位于直接顶破断线前方,两者间存在离层空间,共同回转下沉;工作面液压支架主要受直接顶回转载荷作用,其作用载荷为3 980.89 kN,确定支架选型为ZZ4000/6.5/13D四柱支撑掩护式液压支架;现场应用后,可以有效发挥支架支护性能,满足采场围岩控制要求。研究成果为国内极薄煤层开采工作面支架选型提供了一定的参考。 展开更多
关键词 极薄煤层 综采工作面 顶板结构演化 支架-围岩作用 支架工作阻力
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浅埋极薄煤层无煤柱开采覆岩运移与地表损伤特征研究 被引量：3
7
作者 李斌 陈金拴 +1 位作者 贺炳伟 皮国强 《煤炭工程》 北大核心 2024年第4期104-111,共8页
为了探究浅埋极薄煤层切顶卸压无煤柱开采与常规留煤柱开采覆岩运移与地表损伤区别,以子长矿区浅埋极薄煤层为背景,基于关键层理论,得到了硬岩破断距及覆岩的垮落高度临界值的计算公式,结合3DEC数值模拟及现场试验,对比分析了无煤柱开... 为了探究浅埋极薄煤层切顶卸压无煤柱开采与常规留煤柱开采覆岩运移与地表损伤区别,以子长矿区浅埋极薄煤层为背景,基于关键层理论,得到了硬岩破断距及覆岩的垮落高度临界值的计算公式,结合3DEC数值模拟及现场试验,对比分析了无煤柱开采与留煤柱开采条件下浅埋极薄煤层覆岩运移破断及地表损伤特征,确定了极薄煤层覆岩两带高度。结果表明:当工作面回采达到60 m时,两带发育高度基本稳定,当大于60 m时,工作面后方覆岩裂隙由开裂逐渐闭合,裂隙区随工作面回采向前方移动,两带高度稳定在24.6~27.7 m;相较于常规留煤柱开采,切顶留巷无煤柱开采方式下覆岩呈连续移动变形,可有效修复煤层开采工作面两侧非连续移动变形导致的覆岩裂隙及地表损伤裂缝,消除了常规留煤柱开采方式下相邻工作面间区段煤柱两侧覆岩裂隙,现场观测较好地验证了该结果。 展开更多
关键词 浅埋极薄煤层 无煤柱开采 覆岩运移 地表损伤
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基于粗糙集-径向基神经网络的采煤机滚筒智能调高决策模型 被引量：1
8
作者 吴文前 甄葳棋 +1 位作者 门少斌 赵龙龙 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第S2期167-172,共6页
针对传统的采煤机记忆截割方法难以实现对采煤机滚筒高度自适应控制,以及响应速度慢和跟踪性能差等问题,提出了一种基于粗糙集-径向基(RBF)神经网络的采煤机滚筒智能调高决策模型。首先,采用粗糙集理论对采煤机运行状态特征参数进行约简... 针对传统的采煤机记忆截割方法难以实现对采煤机滚筒高度自适应控制,以及响应速度慢和跟踪性能差等问题,提出了一种基于粗糙集-径向基(RBF)神经网络的采煤机滚筒智能调高决策模型。首先,采用粗糙集理论对采煤机运行状态特征参数进行约简,并建立采煤机滚筒调高决策规则库。然后,设计一种基于属性重要度的采煤机滚筒智能调高决策规则选择算法,获取采煤机调高的决策规则。最后,以选择的决策规则为数据集,采用RBF神经网络构建采煤机智能调高决策模型,实现采煤机滚筒高度调整的智能决策。利用某矿1123智能综采工作面采煤机实际运行数据,对该模型的调高性能进行分析,结果表明:粗糙集-RBF神经网络模型的采煤机滚筒调高决策准确率为81.67%,与支持向量机(SVM)、极限学习机(ELM)和梯度提升决策树(GBDT)模型相比,准确率分别提升了11.6%、17.1%和9.1%。 展开更多
关键词 煤炭开采 采煤机 滚筒调高 粗糙集 RBF神经网络
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基于数据驱动的综采工作面采运协同控制方法研究 被引量：3
9
作者 皮国强 沈贵阳 +1 位作者 常海军 张连东 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第12期47-55,共9页
目前针对采煤机与刮板输送机协同控制的研究初步建立了采运系统协同控制机制,但均未考虑非结构化综采工作面环境下,影响采运系统稳定运行因素的不确定性和耦合特性,以及煤流状态和刮板输送机负载电流受井下电气系统影响而无法真实反映... 目前针对采煤机与刮板输送机协同控制的研究初步建立了采运系统协同控制机制,但均未考虑非结构化综采工作面环境下,影响采运系统稳定运行因素的不确定性和耦合特性,以及煤流状态和刮板输送机负载电流受井下电气系统影响而无法真实反映刮板输送机负载变化的情况。针对上述问题,提出了一种基于刮板输送机负载电流强化和随机自注意力胶囊神经网络(RSACNN)的综采工作面采运协同控制方法。针对刮板输送机电动机电流的电气耦合特性,运用电流强化模型对原始刮板输送机电流进行预处理,得到能够反映煤流系统真实负载的电流分量。针对综采工作面采运系统运行状态参数与采煤机牵引速度存在着高度非线性和不确定性关系,难以建立精确数学模型的问题,基于胶囊神经网络(CNN)可保存综采工作面采运系统运行状态突变等细粒度特征的特性,建立了基于RSACNN的综采工作面采运协同控制模型。实验结果表明:RSACNN算法与自注意力胶囊神经网络(SACNN)算法、CNN算法的调速结果相比,预测的采煤机牵引速度精度更高,预测速度与真实速度的拟合度分别提高了0.03205和0.07504;平均绝对误差分别降低了17.7%,22.6%;平均绝对百分误差分别降低了49.9%,71.5%;均方根误差分别降低了13.3%,34.6%。 展开更多
关键词 综采工作面 采煤机 刮板输送机 采运协同控制 随机自注意力胶囊神经网络 采煤机牵引速度
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