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图像识别智能放煤含矸率高精度预测研究(Ⅰ)--煤流表面含矸率
1
作者 王家臣 杨胜利 +3 位作者 李良晖 安博超 宋世雄 王雨兵 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期150-165,共16页
图像识别智能放煤是实现智能化综放开采的重要技术之一,其核心在于通过监测煤流含矸率控制放煤口开闭。而井下低照度环境、煤岩块体的不规则形状及堆积叠压等因素是制约煤流含矸率预测的主要难题。针对煤流表面含矸率,构建了不同照度条... 图像识别智能放煤是实现智能化综放开采的重要技术之一,其核心在于通过监测煤流含矸率控制放煤口开闭。而井下低照度环境、煤岩块体的不规则形状及堆积叠压等因素是制约煤流含矸率预测的主要难题。针对煤流表面含矸率,构建了不同照度条件下的煤岩图像数据库,研究了照度及煤岩种类对图像分割性能的影响,开发了综放开采“放-运”全过程高仿真实验平台,提出了基于多照度融合与光流场优化的复杂场景下煤流表面投影面积含矸率高精度识别方法。其次,探讨了不同投影角度和投影方式对煤岩块体二维形态学特征提取的影响,明确了不同维度形态学特征之间的量化关系,构建了“尺寸+形状”特征融合的煤岩块体体积预测模型,用于合理预测煤流表面体积含矸率。最后,结合实验室和现场数据验证了所提方法的有效性。研究表明:随着照度的增大,2种煤岩组合形式的识别精度均先增大后稳定,并略有下降。通过合理设置照度(比如17730 lx),煤+泥岩复杂组合的mAP@0.5由88.7%(3180 lx)提升至92.3%。通过引入多照度融合和光流场分析,可进一步提升复杂场景下的煤流表面投影面积含矸率识别精度和算法适应性。合理选择光源波长,可以放大煤岩块体相对漫反射率差异,增加煤岩块体图像特征区分度。合理的图像投影方式也有利于不规则形状煤岩块体投影面积预测,预测偏差由60%降低至10%以下。通过引入形状特征辅助体积预测模型,体积预测精度显著提高,决定系数由仅考虑尺寸特征模型的0.9416提升至0.9692。 展开更多
关键词 综放开采 智能放煤 含矸率 煤流 煤岩形态
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综放开采散体顶煤对支架与围岩关系影响的实验研究 被引量：7
2
作者 杨胜利 李兆欣 +1 位作者 魏炜杰 张锦旺 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2511-2517,共7页
散体顶煤的存在会改变综放开采支架与围岩相互作用关系。自主设计了散体动载荷冲击实验平台,对不同散体颗粒种类、不同颗粒大小、不同堆积厚度以及不同冲击力条件下进行动载冲击实验,揭示了散体顶煤对综放开采支架与围岩作用关系的影响... 散体顶煤的存在会改变综放开采支架与围岩相互作用关系。自主设计了散体动载荷冲击实验平台,对不同散体颗粒种类、不同颗粒大小、不同堆积厚度以及不同冲击力条件下进行动载冲击实验,揭示了散体顶煤对综放开采支架与围岩作用关系的影响。研究发现:散体密度与缓冲效果存在正相关,散体顶煤的堆积密度越大,散体缓冲上部动载荷效果越明显;散体堆积厚度变化存在临界值,当堆积厚度小于临界值时,破碎岩石堆积厚度越小冲击效果越明显,相反冲击压力随着堆积厚度的增加逐渐减小而后趋于不变;散体粒径越大,岩石缓冲上部动载荷效果越明显,但缓冲曲线的波动性较大,表明冲击过程比较剧烈。同时,提出了在支架选型时,要综合考虑煤层赋存条件、破碎顶煤性质及支架结构性能等因素,以保证放顶煤安全开采。 展开更多
关键词 破碎顶煤 岩石颗粒 动载荷 支架与围岩关系 缓冲性能
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急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率分布规律研究 被引量：15
3
作者 王家臣 张锦旺 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第12期1-7,共7页
为掌握急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率的分布规律,提高急倾斜煤层资源采出率,采用顶煤放出三维散体相似模拟、数值模拟和现场观测相结合的方法,从顶煤放出体发育形态和煤岩分界面演化特征的角度,深入分析了采出率分布规律和机理。结果... 为掌握急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率的分布规律,提高急倾斜煤层资源采出率,采用顶煤放出三维散体相似模拟、数值模拟和现场观测相结合的方法,从顶煤放出体发育形态和煤岩分界面演化特征的角度,深入分析了采出率分布规律和机理。结果表明:急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率沿煤层倾向呈"几"字形分布,顶煤放出体向工作面上端头发育趋势明显,放出体"枣核状"形态和煤岩分界面非对称性的相互作用导致的上下端头煤炭损失差异,是急倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率呈"几"字形分布的根本原因,并通过数值计算和现场实测验证了顶煤采出率呈"几"字形分布规律。 展开更多
关键词 急倾斜厚煤层 综放开采 顶煤采出率 放出体 煤岩分界面
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我国放顶煤开采的工程实践与理论进展 被引量：108
4
作者 王家臣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期43-51,共9页
系统总结了35年来我国放顶煤开采的工程实践历程,将其分为探索阶段、推广应用阶段、拓展阶段、成熟与输出阶段,放顶煤技术已经成为我国煤炭开采在世界上的标志性技术和成果。将放顶煤开采的理论研究与进展归纳为借鉴阶段、探索阶段和创... 系统总结了35年来我国放顶煤开采的工程实践历程,将其分为探索阶段、推广应用阶段、拓展阶段、成熟与输出阶段,放顶煤技术已经成为我国煤炭开采在世界上的标志性技术和成果。将放顶煤开采的理论研究与进展归纳为借鉴阶段、探索阶段和创新阶段,介绍了在放煤规律方面的创新性理论成果,提出了下一步放顶煤开采的理论研究要针对性地开展顶煤破碎机理、散体顶煤放出规律、支架与围岩关系、岩层移动规律、全煤巷道支护机理、放顶煤开采的经济学基础等方面研究,深入的理论研究可以进一步指导放顶煤技术完善和扩大应用范围。 展开更多
关键词 放顶煤开采 理论研究 工程实践 放煤规律 标志性技术
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基于BBR体系的提高综放开采顶煤采出率工艺研究 被引量：25
5
作者 王家臣 张锦旺 陈祎 《矿业科学学报》 2016年第1期38-48,共11页
对放煤工艺进行优化是提高综放开采顶煤采出率的主要途径之一。本文基于BBR研究体系,采用散体放煤试验和离散元数值计算相结合的方法,从煤岩分界面特征和顶煤放出体发育的角度研究了多口同时放煤、分段逆序放煤的散体顶煤放出规律及提... 对放煤工艺进行优化是提高综放开采顶煤采出率的主要途径之一。本文基于BBR研究体系,采用散体放煤试验和离散元数值计算相结合的方法,从煤岩分界面特征和顶煤放出体发育的角度研究了多口同时放煤、分段逆序放煤的散体顶煤放出规律及提高顶煤采出率的机理。研究表明:采用多口同时放煤的方式可提高顶煤采出率,多回收的部分主要来自于工作面中部的中高位顶煤;随着放煤口长度的增大,放出体体积呈线性增大,初始矸石混入点位置向放煤口上方移动,终止煤岩分界面形态逐步呈现出向已放煤侧凸出的特征;采用分段逆序放煤方式可使下端头顶煤采出率提高13.98%,且在正、逆序段衔接处可形成有利于放出体发育的煤岩分界面形态,减少了采空区残煤;逆序段放煤量增长率随逆序段长度增大呈现出先增大后减小的趋势;采用分段逆序双口同时放煤方式,可达到同时提高工作面中部和下端头顶煤采出率的目的。 展开更多
关键词 BBR 多口放煤 分段逆序放煤 放出体 顶煤采出率
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智能放煤理论与技术研究进展 被引量：1
6
作者 王家臣 杨胜利 +2 位作者 李良晖 张锦旺 魏炜杰 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第9期1-12,共12页
综放开采技术是厚及特厚煤层开采的有效方法,已成为我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。综述了“四要素”放煤理论、顶煤采出率与含矸率关系、基于块度分布的采出率预测模型、煤流瞬时含矸率-累计含矸率关系等智能放煤理论研究进展。... 综放开采技术是厚及特厚煤层开采的有效方法,已成为我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。综述了“四要素”放煤理论、顶煤采出率与含矸率关系、基于块度分布的采出率预测模型、煤流瞬时含矸率-累计含矸率关系等智能放煤理论研究进展。分析了智能放煤技术难点,指出含矸率是影响顶煤采出率和煤质的关键因素,放煤过程中含矸率的快速、准确计算是智能放煤技术突破的重点和关键。将智能放煤技术分为非图像识别智能放煤技术和图像识别智能放煤技术2类,对不同技术的研究进展、优缺点及使用条件进行了详细分析。非图像识别智能放煤技术包括记忆放煤技术、声音振动信号识别技术、γ射线探测技术、探地雷达技术、微波照射+红外探测技术、激光扫描放煤量监测技术等,图像识别智能放煤技术包括井下照度环境精准控制、放煤图像去尘算法、含矸率计算精度保障策略、煤岩红外图像识别等。 展开更多
关键词 综放开采 智能放煤 “四要素”放煤理论 含矸率 图像识别 非图像识别
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坚硬顶板条件下极软特厚高瓦斯煤层综放开采技术研究 被引量：4
7
作者 潘卫东 聂晓东 罗鉴洋 《煤炭工程》 北大核心 2017年第10期1-6,共6页
针对青东煤矿82采区828综放工作面复杂的开采技术条件,提出了预采7#煤层治理8#煤层瓦斯和控制8#煤坚硬顶板的开采方案。运用太沙基破坏理论分析了7#煤层底板破坏深度,利用岩梁理论分析了坚硬顶板的垮落步距,通过物理相似模拟实验分析了... 针对青东煤矿82采区828综放工作面复杂的开采技术条件,提出了预采7#煤层治理8#煤层瓦斯和控制8#煤坚硬顶板的开采方案。运用太沙基破坏理论分析了7#煤层底板破坏深度,利用岩梁理论分析了坚硬顶板的垮落步距,通过物理相似模拟实验分析了预采7#煤层和不事先预采情况下的覆岩运动规律,并对开采过程中的液压支架运行情况进行了现场实测。结果表明:726工作面底板破坏深度为13.8m,未破坏的剩余坚硬顶板厚度为5.3m,预采7#煤以后坚硬顶板断裂步距由24.9m减少到10.6m;相似模拟结果显示预采7#煤以后8#煤老顶垮落步距由20m减小到10m;实际生产过程中,液压支架运行状态良好,初次来压步距为20.4m,周期来压步距为10.4m。实践结果表明,预采7#煤层解决了828工作面开采过程中的坚硬顶板问题和瓦斯治理问题。 展开更多
关键词 坚硬顶板 特厚煤层 综放开采 物理相似模拟
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急倾斜极软厚煤层走向长壁综放开采技术研究 被引量：40
8
作者 王家臣 赵兵文 +3 位作者 赵鹏飞 杨胜利 安建华 江志义 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期286-292,共7页
以峰峰集团山西大远煤业1201急倾斜工作面为背景,系统研究了急倾斜厚煤层走向长壁综放开采的基本问题,指出支架的合理设计是该类煤层成功开采的首要条件,支架设计要充分考虑急倾斜厚煤层综放开采的顶板活动规律,以工作面上部顶板的冲击... 以峰峰集团山西大远煤业1201急倾斜工作面为背景,系统研究了急倾斜厚煤层走向长壁综放开采的基本问题,指出支架的合理设计是该类煤层成功开采的首要条件,支架设计要充分考虑急倾斜厚煤层综放开采的顶板活动规律,以工作面上部顶板的冲击载荷确定支架的工作阻力。同时急倾斜支架要有足够的抗侧向挤压能力,结合工作面采放工艺确定侧护板的抗挤压能力。急倾斜厚煤层综放开采的顶煤放出体与煤岩分界面具有明显的不对称性。结合顶煤放出规律、支架稳定性等综合确定采放工艺,提出"下行动态分段、段内上行放煤"的采放工艺,适用于急倾斜厚煤层走向长壁综放开采,可最大限度地减少采放过程中对支架的不利影响,并可获得较高的顶煤采出率。工作面安装前需对软弱底板进行加固。 展开更多
关键词 急倾斜厚煤层 走向长壁 综放开采 顶煤放出规律 采放工艺 支架设计
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综放开采顶煤放出体理论计算模型 被引量：27
9
作者 王家臣 宋正阳 +1 位作者 张锦旺 陈祎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期352-358,共7页
从理论上描述了综放开采顶煤放出体的形态及影响因素,引用散体介质力学中的Berg-mark-Roos模型(B-R模型),考虑了综放支架对顶煤放出过程及放出体的影响,通过散体顶煤三维放出相似模拟和PFC3D数值模拟,得到了重力加速度修正系数K,对B-R... 从理论上描述了综放开采顶煤放出体的形态及影响因素,引用散体介质力学中的Berg-mark-Roos模型(B-R模型),考虑了综放支架对顶煤放出过程及放出体的影响,通过散体顶煤三维放出相似模拟和PFC3D数值模拟,得到了重力加速度修正系数K,对B-R模型进行了改进,改进后的模型可以准确描述顶煤放出过程,得到了顶煤放出体理论形态。支架掩护梁-散体顶煤和顶煤-顶煤之间摩擦因数f的差异会导致顶煤放出体左右两侧散体颗粒临界运移角度θG的不同,使放出体向支架前方超前发育,这一放出体理论形态与BBR研究中顶煤放出体呈"切割变异椭球体"的形态相吻合,使用该理论模型可预测不同顶煤厚度条件下的放煤时间。 展开更多
关键词 Bergmark-Roos模型 综放开采 顶煤放出体 支架掩护梁 切割变异椭球体
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基于BBR的特厚煤层综放开采放煤方式优化研究 被引量：22
10
作者 王家臣 陈祎 张锦旺 《煤炭工程》 北大核心 2016年第2期1-4,共4页
合理的放煤方式是特厚煤层综放开采顶煤充分放出的关键。基于BBR研究体系,对特厚煤层综放开采的放煤方式进行了优化研究,提出了分段大间隔放煤方式;给出了特厚顶煤条件下合理放煤间隔的确定公式,并讨论了其关于破碎顶煤厚度、破碎直接... 合理的放煤方式是特厚煤层综放开采顶煤充分放出的关键。基于BBR研究体系,对特厚煤层综放开采的放煤方式进行了优化研究,提出了分段大间隔放煤方式;给出了特厚顶煤条件下合理放煤间隔的确定公式,并讨论了其关于破碎顶煤厚度、破碎直接顶厚度和松动体偏心率的敏感性;最后采用PFC数值模拟的方法比较了不同放煤方式的放煤效果。结果表明,与顺序放煤和普通间隔放煤方式相比,分段大间隔放煤方式扩大了可放出区域,减少了架间残煤,使顶煤采出率分别提高了18.2%和9.1%。 展开更多
关键词 综放开采 放煤方式 放出体 煤岩分界面 顶煤采出率
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特厚煤层卸压综放开采技术原理的实验研究 被引量：10
11
作者 王家臣 吕华永 +1 位作者 王兆会 张锦旺 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期906-914,共9页
我国西部地区发现存有大量20 m以上特厚煤层,大部分无法实现露天开采,国内外均没有成熟的理论与技术可以借鉴,为了实现20 m以上特厚煤层的安全高效开采,创造性地提出了特厚煤层卸压综放开采技术。采用60∶1的大比例相似模拟试验方法,研... 我国西部地区发现存有大量20 m以上特厚煤层,大部分无法实现露天开采,国内外均没有成熟的理论与技术可以借鉴,为了实现20 m以上特厚煤层的安全高效开采,创造性地提出了特厚煤层卸压综放开采技术。采用60∶1的大比例相似模拟试验方法,研究20 m以上特厚煤层卸压综放开采顶煤垮落破碎的块体分布特征、顶煤位移场分布特征、支架阻力及其对顶煤垮落破碎的影响等。结果表明:当卸压工作面推进75 cm时,500 cm^3以内的顶煤块体较密集,块体比例约为94%,块体数量约为860个;当卸压工作面推进135 cm时,体积为500 cm^3以内的顶煤块体所占累计比例约为96%,块体数量约为1 700个,与卸压工作面推进75 cm时相比,块体比例增加了2%,块体数量增加了840个;当综放工作面推进17 cm时,累计体积达到500 cm^3时几乎包含全部顶煤块体,块体比例约为99.9%,块体数量约为4 810个,与卸压工作面推进135 cm时相比,块体比例增加了3.9%,块体数量增加了3 110个,二次破碎效果显著,能保证顶煤的顺利放出。卸压开采阶段上位顶煤位移>中位顶煤位移>下位顶煤位移。二次综放阶段下位顶煤位移最大,垮落破碎程度最好。由于支架的支撑作用,下位顶煤中产生多条明显的竖直裂隙,受支架影响的顶煤厚度约为10 cm,支架的反复支撑作用明显促进了顶煤的破碎效果。 展开更多
关键词 特厚煤层 卸压综放 垮落破碎 支架阻力 位移场
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水平分段综放开采顶煤放出体理论计算模型 被引量：4
12
作者 张锦旺 程东亮 +1 位作者 王家臣 杨胜利 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期576-592,共17页
水平分段综放开采是急倾斜特厚煤层的主要开采方法之一。水平分段综放开采工作面相对较短,导致顶、底板边壁对放煤规律的影响较大。基于BBR理论,采用Bergmark-Roos (B-R)模型分析了存在倾斜边壁影响时的顶煤运移规律及放出体形态变化机... 水平分段综放开采是急倾斜特厚煤层的主要开采方法之一。水平分段综放开采工作面相对较短,导致顶、底板边壁对放煤规律的影响较大。基于BBR理论,采用Bergmark-Roos (B-R)模型分析了存在倾斜边壁影响时的顶煤运移规律及放出体形态变化机理;建立了水平分段综放开采受顶、底板侧边壁影响的放出体理论计算模型,推导了包含轴倾角参数的放出体边界方程;通过颗粒流离散元数值分析得出了轴倾角参数与边界条件的定量关系,采用物理相似实验数据对理论模型进行了验证,提出了不同煤层倾角范围内的合理分段高度及放煤方式优化建议。研究结果表明:倾斜边壁的存在使得散体顶煤受到更大的横向应力,从而改变了顶煤颗粒运移加速度的方向;近边壁处放煤口两侧散体顶煤递补潜力的差异,导致其运移加速度的大小不同;顶煤加速度大小和方向的改变导致放出体轴线方向偏离重力方向。受倾斜边壁影响,放出体形态在轴线两侧呈现非对称性,与近底板侧相比,近顶板侧放出体受边界影响的程度更大;放出体轴倾角β随着煤层倾角的增大呈线性增大关系。随着不放煤段长度的增大,近顶、底板侧放出体的轴倾角均逐渐趋近于90°。物理模拟试验结果验证了理论模型的准确性;采用“底板单轮、中部多轮”、端头逆序放煤方式可有效利用放出体形态特征,减少近顶、底板侧残煤损失。 展开更多
关键词 水平分段 综放开采 放出体 倾斜边界 理论模型
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综放开采顶煤裂隙扩展的应力驱动机制 被引量：23
13
作者 王家臣 王兆会 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2376-2388,共13页
为探究采动应力场作用下顶煤裂隙场发育特征,采用室内实验、数值模拟、理论分析和现场实测等方法对综放开采顶煤裂隙场扩展的应力驱动机制进行了分析。顶煤冒放性同采动裂隙发育程度呈正相关,推导出顶煤裂隙发生Ⅰ,Ⅱ和Ⅰ-Ⅱ型扩展的应... 为探究采动应力场作用下顶煤裂隙场发育特征,采用室内实验、数值模拟、理论分析和现场实测等方法对综放开采顶煤裂隙场扩展的应力驱动机制进行了分析。顶煤冒放性同采动裂隙发育程度呈正相关,推导出顶煤裂隙发生Ⅰ,Ⅱ和Ⅰ-Ⅱ型扩展的应力场条件和优势扩展裂隙角确定方法,顶煤裂隙扩展与否和扩展类型受到主应力大小和主方向的影响;煤层回采后,顶煤最大和最小主应力均存在超前峰值现象,最大主应力演化存在增大和减小2个阶段,最小主应力则经历增大、减小和反向增大3个过程;煤壁前方最大和最小主应力方向在平行于推进方向的垂直平面(α)内向采空区旋转,两者在平面α内的旋转角度一致,煤壁后方发生反向回旋,最大主应力偏离平面α,最终旋转至工作面倾斜方向;最小主应力在水平面内的旋转角度同推进方向与初始最小地应力方向之间的夹角相等,最大主应力在水平面内不旋转;由于主应力增大和主方向旋转,顶煤裂隙首先发生Ⅰ型扩展,最大主应力峰值附近,顶煤裂隙在高围压作用下发生纯II型扩展,煤壁附近,顶煤裂隙在开挖卸荷作用下发生Ⅰ-Ⅱ混合型扩展,破碎顶煤最终于支架后方冒落;由于主应力方向的旋转效应,顶煤采动裂隙向采空区倾斜,根据顶煤裂隙扩展机理的不同,将顶煤划分为原岩应力区、微裂隙加密区、剪切破坏区、拉剪混合破坏区和散体冒落区。 展开更多
关键词 主应力大小 主应力方向 应力旋转 裂隙场
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特厚煤层综放开采多口同时放煤三维实验研究 被引量：3
14
作者 李猛 魏炜杰 张鑫 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第2期180-189,共10页
为提高特厚煤层综放工作面顶煤回收率及放煤效率,重点研究了多口同时放煤的放煤方式。根据塔山煤矿8222工作面实际情况,进行了多口同时放煤三维相似模拟实验。结果表明:首次放煤时,单口放煤放出体大致呈下窄上宽的漏斗状,多口同时放煤... 为提高特厚煤层综放工作面顶煤回收率及放煤效率,重点研究了多口同时放煤的放煤方式。根据塔山煤矿8222工作面实际情况,进行了多口同时放煤三维相似模拟实验。结果表明:首次放煤时,单口放煤放出体大致呈下窄上宽的漏斗状,多口同时放煤放出体呈现中部宽、两端窄的特点,放煤量呈现单口>双口>三口的现象。首次放煤时,开口数目越多煤岩分界线的斜率越大,对顶煤的扰动范围越大,煤岩分界线的最低点越高,损失的低位顶煤越多,且煤岩分界线最低点基本在该组支架的中心位置;放煤结束后,三口组放出更多支架上方及前方的中低位顶煤,放煤量总体呈现三口>双口>单口的现象。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 多口同时放煤 顶煤放出体 煤岩分界面 顶煤回收率
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综放开采散体煤岩运移速度场分布特征研究 被引量：2
15
作者 张锦旺 魏炜杰 《煤炭工程》 北大核心 2017年第10期12-15,共4页
为了研究综放开采散体煤岩运移速度场分布特征,基于散体介质流理论的学术思想,采用三维数值模拟和理论分析相结合的方法,重点考察了综放支架对煤岩运移速度场分布特征的影响。数值模拟结果表明,正常放煤循环时散体煤岩运移速度场演化可... 为了研究综放开采散体煤岩运移速度场分布特征,基于散体介质流理论的学术思想,采用三维数值模拟和理论分析相结合的方法,重点考察了综放支架对煤岩运移速度场分布特征的影响。数值模拟结果表明,正常放煤循环时散体煤岩运移速度场演化可分为二次松散区形成阶段、稳定放出阶段、二次松散区破坏阶段;理论分析表明由于支架掩护梁摩擦系数较小导致掩护梁附近颗粒加速度增大,二次松散区呈现出向支架前方超前发育的特征。 展开更多
关键词 综放开采 煤岩散体 速度场 支架影响
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综放开采顶煤在加卸载复合作用下的破坏机理 被引量：18
16
作者 王家臣 王兆会 《同煤科技》 2017年第3期1-7,共7页
本文同时考虑顶煤由初始完整状态过渡至架后冒落状态过程中经历的垂直应力和水平应力变化,得到上位顶煤经历的应力历史为垂直应力加载、水平应力卸载→垂直应力保持不变、水平应力反向加载过程,下位顶煤则为垂直应力加载、水平应力卸载... 本文同时考虑顶煤由初始完整状态过渡至架后冒落状态过程中经历的垂直应力和水平应力变化,得到上位顶煤经历的应力历史为垂直应力加载、水平应力卸载→垂直应力保持不变、水平应力反向加载过程,下位顶煤则为垂直应力加载、水平应力卸载→垂直应力循环加卸载、水平应力保持不变的过程;根据顶煤破坏机理的不同,将上位顶煤划分为原始应力区、弹性压缩区、压剪破坏区、拉剪破坏区和散体冒落区,下位顶煤则划分为原始应力区、弹性压缩区、压剪破坏区,循环损伤区和散体冒落区;顶煤应力路径同三轴卸围压实验中的加载路径具有较高的一致性,实验中煤样高裂隙发育程度的宏观破坏形态表明适宜条件下实现顶煤高回收率目标是可行的,顶煤中采动裂隙发育程度同初始地应力大小及采动后的加卸载速度有关;弹性加载区顶煤破坏危险性系数不断升高,其增长速度受垂直应力加载速度和水平应力卸载速度的共同控制;控顶范围内上位顶煤二次破坏程度同顶板载荷成正比,下位顶煤则同支架支护强度和经历的支架反复支撑次数成正比。 展开更多
关键词 顶煤 破坏机理 支承压力 开挖卸荷效应
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大厚度变异系数煤层综放开采合理采放比研究 被引量：1
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作者 张明建 李锋 杨柳 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期8-15,共8页
基于九里山矿综放试验面在走向和倾向上煤层厚度变异性大,中间厚两边薄的特点,取煤层一走向变坡处进行了2组数值模拟试验,提出了合理的采放比,并利用现场试验进行了验证。研究结果表明:采高恒定组的采高增加时顶煤丢煤颗粒数目维持在恒... 基于九里山矿综放试验面在走向和倾向上煤层厚度变异性大,中间厚两边薄的特点,取煤层一走向变坡处进行了2组数值模拟试验,提出了合理的采放比,并利用现场试验进行了验证。研究结果表明:采高恒定组的采高增加时顶煤丢煤颗粒数目维持在恒定数值范围,采高变化对顶煤采出率影响不大。采放比恒定组随着采放比的增加,丢煤颗粒先多后少,顶煤放出率先降后升,采放比对顶煤采出率影响较大。2组试验进行对比结果表明:在煤厚逐渐升高的过程中,结合采出率,同时存在一个采出率较高的采放比区间0.9~1.1;煤炭采出率都受到煤厚的非线性影响,对于具体煤厚需要具体分析。顶煤运移跟踪仪对试验面顶煤采出率的现场测试结果表明,测试结果现场实施1∶1采放比条件下,放出率为85.7%。现场顶煤破碎程度高,中部及下端头煤较薄且破碎导致下位顶煤采出率高,下端头顶煤较厚且块度较大导致中上位顶煤采出率较低,部分较薄破碎顶煤在煤壁漏冒。工程实践表明:采用了1∶1采放比后,在回采过程中,参数优化最大程度减少了工艺煤损,综放工艺对顶煤厚度连续变化具有较强的适应性,综放工作面采出率达到90%,多采出顶煤约0.81万t,实现了安全高效、科学精准回采。 展开更多
关键词 综放开采 煤厚变异性 采放比 顶煤运移跟踪仪 煤炭采出率
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放顶煤工作面煤矸混合度自动识别研究进展 被引量：13
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作者 李良晖 《煤炭工程》 北大核心 2017年第10期30-34,共5页
自动化放煤是实现自动化综放开采的关键技术,放煤过程中对于煤矸混合度的自动识别是研究的难点。文章依次论述了基于自然射线、声波信号、图像的放顶煤工作面煤矸混合度识别技术的研究进展,提出了基于图像的煤矸混合度识别技术是未来的... 自动化放煤是实现自动化综放开采的关键技术,放煤过程中对于煤矸混合度的自动识别是研究的难点。文章依次论述了基于自然射线、声波信号、图像的放顶煤工作面煤矸混合度识别技术的研究进展,提出了基于图像的煤矸混合度识别技术是未来的发展方向,以及综采工作面的煤岩界面的识别技术及分选中的煤矸识别技术的研究进展,总结了为放顶煤工作面煤矸混合度识别提供的宝贵经验。提出了将深度学习理论引入到煤矸混合度识别研究中,为人工智能技术在采矿行业中的应用提供了新思路,对提高综放开采顶煤回收率、提高煤质、实现工作面自动化有重要意义。 展开更多
关键词 放顶煤开采 煤矸混合度 自动识别 人工智能
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煤炭科学开采与开采科学 被引量：99
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作者 王家臣 刘峰 王蕾 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2651-2660,共10页
从安全生产、机械化或自动化开采、共伴生资源共同开采、保护环境、降低开采直接成本、资源利用最大化、科学规划等方面详细阐述了煤炭科学开采的基本要求。介绍了国内外在煤炭科学开采方面的研究现状与进展,对比分析了国内外科学开采... 从安全生产、机械化或自动化开采、共伴生资源共同开采、保护环境、降低开采直接成本、资源利用最大化、科学规划等方面详细阐述了煤炭科学开采的基本要求。介绍了国内外在煤炭科学开采方面的研究现状与进展,对比分析了国内外科学开采的共同点与差异。提出了我国实现煤炭科学开采需要从技术进步、思想观念、法律法规、基础研究与人才培养等方面入手。提出了煤炭开采今后需要在采矿开挖卸荷与偏应力作用、采动应力场动态变化、深部煤岩体的力学行为、煤岩柱的长期强度、采场的系统刚度等10个方面加强研究。 展开更多
关键词 科学开采 责任开采 安全生产 环境保护 可持续发展
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块度级配对散体顶煤流动特性影响的试验研究 被引量：17
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作者 张锦旺 王家臣 +1 位作者 魏炜杰 李良晖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期985-994,共10页
掌握破碎后散体顶煤的流动特性和放出规律是综放开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的重要基础。不同块度的顶煤在松散煤块集合体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特性的重要影响因素之一。为了研究... 掌握破碎后散体顶煤的流动特性和放出规律是综放开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的重要基础。不同块度的顶煤在松散煤块集合体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特性的重要影响因素之一。为了研究块度级配对散体顶煤流动特性的影响,基于自主研制的放煤试验台,采用物理模拟试验和理论分析相结合的方法探究了块度级配对初始放煤量、颗粒运移轨迹以及煤岩分界面演化特征的影响。不同块度级配条件下的放煤试验结果表明,初始放煤量随顶煤平均块度的增大而增大;放出顶煤的块度级配变化显著,小块度顶煤占比高时,大块顶煤更易被放出;反之,大块顶煤因成拱频繁而放出量少;初始煤岩分界面演化过程中其最低点由放煤口中心线逐渐偏向采空区侧,且顶煤平均块度越大越显著,其运动轨迹基本符合横向抛物线形式。支架上方顶煤颗粒运动速度明显快于采空区侧顶煤颗粒;顶煤平均块度较小时,顶煤颗粒运动速度较快,成拱次数较少;顶煤通过放煤口以后,顶煤流动扩散角随顶煤平均块度的增大而增大。基于散体介质力学理论推导了支架侧和采空区侧初始煤岩分界面动态演化方程,结合放煤试验结果确定了不同顶煤块度级配条件下煤岩分界面理论方程的修正系数取值:支架侧初始煤岩分界面理论方程的修正系数k_R的取值为0.30～0. 35,采空区侧分界面理论方程的修正系数|k_L|的取值为0.25～0.28;讨论了顶煤块度级配对方程修正系数的影响规律,发现随着顶煤平均块度的增大,k_R和|k_L|的取值范围呈增大趋势。 展开更多
关键词 顶煤块度级配 放煤量 初始煤岩分界面 顶煤运移轨迹 流动特性
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