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急倾斜深埋巨厚煤层掘巷冲击地压前兆特征及其灾害防治 被引量：3
1
作者 来兴平 贾冲 +6 位作者 胥海东 崔峰 刘旭东 王昊 陆长亮 张随林 何仕凤 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期337-350,共14页
随着冲击地压矿井逐渐向深开采,其巷道掘进伴随的冲击显现愈发强烈。针对巷道掘进过程中的冲击地压有效防治问题,以新疆乌东煤矿急倾斜煤层矿井为例,运用微震监测对巷道掘进的冲击地压时空前兆特征加以分析。结合巷道掘进的应力与能量... 随着冲击地压矿井逐渐向深开采,其巷道掘进伴随的冲击显现愈发强烈。针对巷道掘进过程中的冲击地压有效防治问题,以新疆乌东煤矿急倾斜煤层矿井为例,运用微震监测对巷道掘进的冲击地压时空前兆特征加以分析。结合巷道掘进的应力与能量变化数值模拟分析,揭示巷道掘进的冲击地压发生机理,提出急倾斜巨厚煤层巷道冲击地压防治策略,并完成现场工程实践验证。研究结果表明:急倾斜巨厚煤层巷道掘进的冲击地压发生前第2~5天出现微震总能量极低值,或存在至少4 d的能量潜伏期;冲击地压发生前5 d普遍存在3 d以上的最大能量占比高频波动期。冲击地压发生前存在明显缺震现象,发生位置集中分布在距离掘进工作面较近的微震能量极小值区间范围内,或位于微震能量极值区间附近的微震频次极小值区间范围内,且冲击地压事件位于冲击变形能指数较高区域。急倾斜巨厚煤层水平分段综放开采的坚硬覆岩结构不易破断,使得巷道掘进存在上水平采空区两侧“双翼型”应力集中,掘进工作面前方与巷道底部受顶底板岩层相互挤压的应力集中分布且能量积聚显著,随着巷道掘进深度增加其应力集中与能量积聚进一步增强,容易诱发冲击地压等动力灾害。综合分析形成急倾斜巨厚煤层巷道掘进的工作面爆破卸压、巷道钻孔卸压与补强支护、复杂区域架蓬的冲击地压防治策略。结合冲击地压时空前兆异常为及时加强卸压力度提供时机。通过工作面与巷道卸压使得掘进期间未发生单日累计1×105 J以上微震能量,在对支护优化调整与复杂区域重点防护后,巷道掘进日均微震能量降至2.2 kJ,其1 kJ以上微震事件占比下降且巷道断面整体平整。研究结果为急倾斜巨厚煤层巷道安全掘进提供了科学依据。 展开更多
关键词 急倾斜巨厚煤层 巷道掘进 冲击地压 前兆特征 防治策略
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一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法 被引量：3
2
作者 罗香玉 杜浩 +2 位作者 华颖 解盘石 吕文玉 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第6期54-60,共7页
目前煤矿顶板灾害防治措施决策及事故原因分析等过程主要依赖人工经验,智能化水平较低。顶板灾害防治知识图谱可整合顶板灾害防治知识和经验,辅助顶板灾害事故原因分析和顶板灾害防治措施决策。提出了一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建... 目前煤矿顶板灾害防治措施决策及事故原因分析等过程主要依赖人工经验,智能化水平较低。顶板灾害防治知识图谱可整合顶板灾害防治知识和经验,辅助顶板灾害事故原因分析和顶板灾害防治措施决策。提出了一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法。采用本体方法完成煤矿顶板灾害防治知识建模,将顶板灾害防治领域的概念分为矿井地质类、开采技术类、防治措施类和事故表征类,将概念之间的关系定义为使用、引发、易发、治理、预防和适用,为煤矿顶板灾害防治知识抽取(实体抽取和关系抽取)奠定基础;结合煤矿顶板灾害防治领域文本存在大量嵌套实体和关系之间存在实体重叠的特点,确定了基于跨度的实体抽取方法和基于依存句法树引导实体表示的关系抽取方法;构建了顶板灾害防治领域语料库,采用Neo4j图数据库存储数据,为顶板灾害防治知识图谱的应用提供数据来源支撑;展示了煤矿顶板灾害防治知识图谱局部构建结果,说明该知识图谱可辅助顶板灾害事故原因分析和防治措施决策,从而提高顶板管理的智能化水平;指出基于该知识图谱,结合自然语言处理和知识推理等技术,可实现顶板管理知识问答。 展开更多
关键词 煤矿顶板管理 顶板灾害防治 知识图谱 本体 知识抽取 知识建模
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深埋煤层临空面开采覆岩结构失稳机理与防治技术
3
作者 解嘉豪 崔峰 +3 位作者 韩刚 苌玉 刘虎 郝晓琦 《西安科技大学学报》 北大核心 2024年第6期1050-1059,共10页
针对深埋煤层临空面开采过程中,覆岩结构失稳及诱冲灾害这一难题,以石拉乌素煤矿为背景,运用理论分析与现场监测等手段,研究了工作面上方覆岩结构演化规律与矿震诱冲机理,提出了工作面覆岩爆破防冲措施,并进行了现场验证。结果表明:221_... 针对深埋煤层临空面开采过程中,覆岩结构失稳及诱冲灾害这一难题,以石拉乌素煤矿为背景,运用理论分析与现场监测等手段,研究了工作面上方覆岩结构演化规律与矿震诱冲机理,提出了工作面覆岩爆破防冲措施,并进行了现场验证。结果表明:221_(上)08工作面在实体煤开采阶段主关键层极限破断步距为186.54 m,临空面开采时主关键层极限破断步距为337.79 m,低位关键层由O-X破断转变为高位关键层X-O破断;221_(上)08工作面两侧实体煤开采阶段,覆岩空间结构呈长臂F型结构,当工作面进入临空采空区进行开采时,覆岩结构由长臂F型结构转变为长臂T型结构,由于主关键层随工作面开采达到极限破断步距,在自身重力作用下将会逐步弯曲、下沉,释放大量弯曲弹性能,诱发矿震现象;主关键层爆破切顶手段的实施将微震事件由“高能-低频”转换为“低能-高频”,有效降低矿井发生矿震频率,保障了现场的安全生产,为此类矿井提供理论参考依据。 展开更多
关键词 长臂F型 长臂T型 X-O结构 采空区 爆破卸压
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我国煤火灾害防治技术研究现状及展望 被引量：211
4
作者 邓军 李贝 +1 位作者 王凯 王彩萍 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第10期1-7,101,共8页
为了给我国煤火灾害防治技术发展提供决策参考,介绍了我国"十二五"期间煤火灾害防治科技发展的基本现状、新特点和主要研究进展,结合当前煤火灾害现状和煤炭工业发展形势,提出了未来煤火灾害防治科技发展的重点研究领域;阐述... 为了给我国煤火灾害防治技术发展提供决策参考,介绍了我国"十二五"期间煤火灾害防治科技发展的基本现状、新特点和主要研究进展,结合当前煤火灾害现状和煤炭工业发展形势,提出了未来煤火灾害防治科技发展的重点研究领域;阐述了研究煤自燃机理、科学评价煤火环境影响、准确探测火源位置、提高治理效率等仍是煤火研究中的关键科学问题;系统论述了煤自燃机理、监测探测与预警技术、防灭火材料技术与装备、鉴定与评价方法、煤田火灾防治等研究领域的重点发展方向。煤火灾害防治技术的健康可持续发展对于保障煤炭安全生产、推动煤炭工业可持续发展及促进生态环境保护具有重要意义。 展开更多
关键词 自燃 煤田火灾 监测与预警 防灭火技术
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西部生态脆弱区地表开采损害特征 被引量：17
5
作者 赵兵朝 同超 +2 位作者 刘樟荣 刘浪 余学义 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2991-2998,共8页
为进一步揭示西部生态脆弱区地表开采损害特征形成的机理,在分析影响生态脆弱区地表开采损害特征主要因素(开采深度、开采高度、基岩厚度、载荷层厚度以及坡体自身稳定性)的基础上,研究生态脆弱区厚松散层薄基岩、黄土沟壑及山区丘陵下... 为进一步揭示西部生态脆弱区地表开采损害特征形成的机理,在分析影响生态脆弱区地表开采损害特征主要因素(开采深度、开采高度、基岩厚度、载荷层厚度以及坡体自身稳定性)的基础上,研究生态脆弱区厚松散层薄基岩、黄土沟壑及山区丘陵下煤层开采的地表损害特征,并以基采比(基岩厚度与开采高度之比,JC)和基载比(基岩厚度与载荷层厚度之比,JZ)为关键参数,揭示生态脆弱区煤层开采损害特征形成的机理。研究结果表明:以基采比和基载比为基础,结合坡体稳定性引起的附加量,能够有效地分析西部生态脆弱区的开采损害特征,为进一步揭示该区域煤层开采地表损害特征的形成机理提供了依据。 展开更多
关键词 生态脆弱区 开采损害 基采比 基载比 坡体稳定性
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开采扰动区变尺度采空区覆岩介质动态损伤实验 被引量：13
6
作者 来兴平 栾小东 +2 位作者 伍永平 张勇 吕兆海 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期902-906,共5页
尝试利用非均匀围岩介质动态损伤声发射(Acoustic Emission,AE)总事件、能率、时间、空间结构参数、变形与应力尺度演化过程,进行不同尺度开采推进形成的采空区围岩介质损伤统计与宏观动力失稳时-空关系对比分析,找出采空区动力失稳预... 尝试利用非均匀围岩介质动态损伤声发射(Acoustic Emission,AE)总事件、能率、时间、空间结构参数、变形与应力尺度演化过程,进行不同尺度开采推进形成的采空区围岩介质损伤统计与宏观动力失稳时-空关系对比分析,找出采空区动力失稳预警量化依据. 展开更多
关键词 开采扰动区 变尺度采空区 动态损伤
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冲击地压矿井不同采动强度下的开采扰动特征及其产能 被引量：13
7
作者 崔峰 张廷辉 +3 位作者 来兴平 王苏健 陈建强 钱德雨 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3781-3793,共13页
开采扰动是导致深部煤岩体发生变形、冲击、失稳的根本原因,而开采扰动特征与采动强度密切相关。进入深部开采后,冲击地压矿井数量随采动强度的增大而不断增多,研究冲击地压矿井不同采动强度下的开采扰动特征,进而根据采动煤岩力学响应... 开采扰动是导致深部煤岩体发生变形、冲击、失稳的根本原因,而开采扰动特征与采动强度密切相关。进入深部开采后,冲击地压矿井数量随采动强度的增大而不断增多,研究冲击地压矿井不同采动强度下的开采扰动特征,进而根据采动煤岩力学响应特征确定合理的采动强度对冲击地压防控具有重要意义。以典型冲击地压矿区彬长矿区为例,利用数值模拟及理论分析根据不同采动强度下煤岩采动应力、能量释放及覆岩垮落结构特征,分析了不同推进速度、不同采厚下的开采扰动特征,评估了不同采动强度时采动煤体的冲击危险性,并探讨了开采扰动特征在矿井产能调控及开采方法优选等方面的应用。研究结果表明:(1)煤炭年产量与冲击地压矿井数量呈正比例关系,且深部矿井发生冲击地压的可能性明显高于浅部矿井;(2)整层开采的顶底板应力、超前支承压力及冲击危险性均大于分层开采,且前者存在明显的应变能峰值前移现象;(3)工作面采厚增加将会引起关键块的回转角及断裂度增大,提高了滑落失稳及回转失稳的可能性,推进速度加快将会提高回转失稳的可能性,更易诱发上覆岩层破断及能量大量释放,从而提高冲击危险性;(4)揭示了不同采动强度下的深埋煤层工作面的开采扰动特征,提出了根据不同采动强度下的开采扰动特征反向确定矿井合理的采动强度,进而确定矿井产能的方法,并基于开采扰动特征优选了孟村煤矿开采方法,为指导矿井冲击地压灾害防治提供了科学依据。 展开更多
关键词 采动强度 开采扰动 冲击地压 矿井产能 深部开采
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急斜煤层浅转深综放开采煤岩动力灾害诱发机理 被引量：21
8
作者 来兴平 孙欢 +2 位作者 蔡明 陈建强 常博 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2017年第3期305-311,共7页
中国煤炭资源深部开采已成为常态。依托急倾斜煤层开采为工程背景,构建考虑水平分段综放开采影响的浅转深开采组合梁模型,引入应力差异系数(α)表征浅转深开采煤岩体应力状态特征,分析地表大尺度裂隙与工作面相对空间层位关系,揭示急倾... 中国煤炭资源深部开采已成为常态。依托急倾斜煤层开采为工程背景,构建考虑水平分段综放开采影响的浅转深开采组合梁模型,引入应力差异系数(α)表征浅转深开采煤岩体应力状态特征,分析地表大尺度裂隙与工作面相对空间层位关系,揭示急倾斜煤层浅转深开采煤岩体动力灾害诱发机理,对指导急倾斜煤层深部开采具有重要意义。研究表明:通过全景智能钻孔图像信息辨识揭示了急倾斜煤岩层纹层角与倾斜层理方向基本一致,说明煤岩层处于强压缩构造状态;浅转深开采应力差异系数呈非线性增长,确定临界开采α为0.4;急倾斜煤层浅转深开采动力灾害诱发实质为水平分段多阶段重复扰动下覆层结构失稳产生循环性动力冲击。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 浅转深开采 应力差异系数 空间层位 循环动力冲击
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开采扰动区断层采动活化诱发岩体动态变形模型实验 被引量：8
9
作者 来兴平 刘小明 +1 位作者 曹建涛 孙欢 《西安科技大学学报》 CAS 2014年第6期646-651,共6页
开采扰动区断层采动活化是诱发动力学灾害的典型难题之一。断层采动活化诱发岩体动态变形规律研究是揭示煤岩体结构、应力与力学行为对灾害控制作用的基础前提。通过对物理相似模型实验和声发射、应力与变形指标监测,揭示开采扰动区断... 开采扰动区断层采动活化是诱发动力学灾害的典型难题之一。断层采动活化诱发岩体动态变形规律研究是揭示煤岩体结构、应力与力学行为对灾害控制作用的基础前提。通过对物理相似模型实验和声发射、应力与变形指标监测,揭示开采扰动区断层下盘、断层附近及断层上盘随工作面推进覆岩运移和矿压显现规律。实验研究表明:断层存在破坏了煤层顶板及上覆岩层的整体连续性,工作面矿压及上覆岩层垮落规律表现异常,断层极易活化,滑移现象明显;断层活化诱发上覆岩层发生整体切落,对工作面前方煤体产生很高的集中应力载荷,易诱发动力灾害。这为采动岩体动态断裂失稳和突水等灾害预报与调控提供理论依据。 展开更多
关键词 开采扰动区 断层采动活化 岩体动态变形 模型实验 声发射
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大倾角多区段开采顶板运移及其采空区充填规律实验研究 被引量：8
10
作者 解盘石 段建杰 +1 位作者 皇甫靖宇 田双奇 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第2期212-220,共9页
为了研究大倾角煤层多区段开采围岩运移规律,采用物理相似模拟实验方法,分析了大倾角煤层多区段采场顶板和煤柱变形破坏规律、底板应力分布及演化规律、垮落矸石充填特征等。结果表明:大倾角煤层多区段开采围岩运移规律不同于单区段开采... 为了研究大倾角煤层多区段开采围岩运移规律,采用物理相似模拟实验方法,分析了大倾角煤层多区段采场顶板和煤柱变形破坏规律、底板应力分布及演化规律、垮落矸石充填特征等。结果表明:大倾角煤层多区段开采围岩运移规律不同于单区段开采,下区段采动导致上区段采场倾向中、上部垮落顶板出现二次下沉和滑移,顶板运移曲线呈现沿倾斜方向“上大下小”的双峰特点,垮落顶板非均匀充填导致采空区底板应力沿倾向呈现出中部>下部>上部,下区段采动导致上区段采空区中部底板应力显著增加。下区段开采致使区段煤柱上、下两侧非对称受载并发生破坏,引发了煤柱-上区段采场煤岩体的连锁运动;区段煤柱支承压力从上区段开采时的“W”型分布变为下区段开采时的“V”型分布,增载系数达到4.9.研究可为大倾角煤层多区段围岩控制提供了理论指导。 展开更多
关键词 大倾角煤层 多区段开采 顶板运移 二次扰动 非均匀充填
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我国大倾角煤层开采技术变革与展望 被引量：6
11
作者 伍永平 郎丁 +14 位作者 贠东风 解盘石 王红伟 高喜才 罗生虎 曾佑富 吕文玉 张艳丽 胡博胜 皇甫靖宇 周邦远 黄国春 王丽 李俊明 刘斌 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期25-51,共27页
大倾角煤层是我国煤炭资源的主要赋存样式之一。在地域分布上呈现出广泛性与区域性,据不完全统计,全国25个省、自治区、直辖市均涉及该类煤层开采,在中西部地区储量丰富、产量大、生产集中程度高。在赋存条件上呈现出多样性与复杂性,不... 大倾角煤层是我国煤炭资源的主要赋存样式之一。在地域分布上呈现出广泛性与区域性,据不完全统计,全国25个省、自治区、直辖市均涉及该类煤层开采,在中西部地区储量丰富、产量大、生产集中程度高。在赋存条件上呈现出多样性与复杂性,不同区域成煤时期不一,构造控煤过程迥异,形成了多样且复杂的开采条件,催生了不同的开采技术要求。大倾角煤层开采的技术难度大。煤层倾角导致采场围岩运动破坏呈现非对称性显现特征,支护系统稳定性控制与“三机”配套与协同、采准巷道布置与支护、工作面“人-机”环境安全保障等工作的难度显著加剧,严重制约了矿井安全高效开采。大倾角煤层开采的区域经济需求强,该类煤层赋存与生产较集中的区域多见以煤炭工业为主的资源型城市,经济结构相对单一,煤炭资源安全高效开发利用对区域能源保供、民生保障、经济保稳具有兜底作用。长期以来,大倾角煤层开采技术变革聚焦于解决“难”与“需”的矛盾,在采煤方法与工艺、岩层控制理论与技术、成套装备研制与应用3个方面不断完善、创新、发展,实现了由非机械化向机械化开采的转变,安全产效水平大幅提升,人员劳动强度大幅下降,作业环境显著改善。20世纪90年代中期,川煤集团绿水洞煤矿首次成功实现了大倾角中厚煤层长壁综采,冲破了大倾角煤层机械化开采技术“禁区”。在此示范作用下,大倾角厚煤层长壁综放开采、大采高综采、薄煤层伪俯斜长壁综采三项首创性工程实践先后取得成功。这一过程中创新了工作面非线性限位布置与调斜方式,确立了“支架-围岩”系统稳定性多维交互控制模式,研发了工作面成套装备,取得良好收效,综合机械化开采技术适用范围进一步拓宽。与此同时,大倾角煤层开采仍存在许多亟待突破的关键科学问题与技术瓶颈,导致自动化、智能化水平提升与近水平/缓倾斜煤层相较仍存在较大差距。需进一步强化倾斜层状煤系地层煤岩体采动力学行为研究,揭示其对采场围岩灾变的控制机制,并实现量化表征;需进一步阐明岩体承载结构-采场装备群组系统间的多维动态作用过程与规律,完善装备与围岩多维动态多目标协同控制理论与技术基础,实现技术转化应用。在科学问题取得突破的基础上进行采煤方法、回采工艺、岩层控制、成套装备的系统性技术创新与研发,破解大倾角煤层开采安全-产效双提升的制约技术瓶颈,使大倾角煤层综合机械化开采倾角上限在有可靠技术保障的前提下向上延伸(扩展),为实现自动化、智能化开采奠定基础。 展开更多
关键词 大倾角煤层 机械化开采 岩层控制 技术变革
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大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采理论与技术 被引量：4
12
作者 伍永平 皇甫靖宇 +2 位作者 王红伟 胡博胜 罗生虎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期280-297,共18页
大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工... 大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术构想,工作面走向推进过程中沿倾向对采空区下部进行局部充填,充填体既与巷旁支护作用形成沿空巷道,取消区段保护煤柱,实现大倾角煤层无煤柱开采,又增大了工作面倾向下部充填压实区长度,加强了工作面“支架-围岩”系统稳定性。根据大倾角走向长壁采场特点,优选确定了大倾角膏体局部充填工艺,设计了大倾角局部充填回采系统、采充工艺。并采用理论分析、模拟实验、数值计算等相结合的方法,分析了局部充填对大倾角走向长壁采场围岩采动力学行为的调节机制。结果表明:充填体影响基本顶岩梁的变形破坏及采场倾向下侧煤岩体承载特征,基本顶、运输巷顶板变形量及运输巷倾向下侧煤岩体所受约束均随充填长度的增大而减小;为防止采空区未充填区悬顶灾害,充填长度不应超过工作面长度的1/3。局部充填体限制了工作面下部区域顶板破断,降低覆岩关键域形成层位,形成稳定的巷帮,减小沿空留巷围岩变形量;同时工作面倾向下部充填区长度增大,中、上部围岩结构不稳定区域的长度缩小,“支架-围岩”系统稳定性提升。充填体改变了采场围岩应力传递路径,承担了部分覆岩载荷,工作面下侧支承压力及超前支承压力均随充填长度的增大而减小,工作面倾向下部充填区域的超前支承压力降幅最大,沿空巷道及工作面应力状态得到改善。大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术具有提高资源采出率、降低掘进率、缓解采掘接替紧张、加强工作面“支架-围岩”系统稳定性等优势。 展开更多
关键词 大倾角煤层 无煤柱开采 局部充填 沿空留巷 采动应力
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深部矿井大采高大比例相似模拟实验复杂性探析 被引量：1
13
作者 辛亚军 贠东风 +2 位作者 姬红英 王晨阳 苏普正 《煤》 2009年第12期6-7,13,共3页
随着深部矿井综采技术的发展,对近水平厚煤层走向长壁综采工作面的研究已势在必行,然而深部矿井大采高、大比例相似模拟实验却异常复杂难做,存在垮落步距大、冒落高度大、垮落体易破坏、工作面支架移架困难以及埋深难以模拟等一系列复杂... 随着深部矿井综采技术的发展,对近水平厚煤层走向长壁综采工作面的研究已势在必行,然而深部矿井大采高、大比例相似模拟实验却异常复杂难做,存在垮落步距大、冒落高度大、垮落体易破坏、工作面支架移架困难以及埋深难以模拟等一系列复杂性,对其复杂性进行探析具有一定的意义。 展开更多
关键词 深部矿井 大采高 大比例 相似模拟 复杂性
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深部充填矿井的矿床-地热协同开采方法探索 被引量：30
14
作者 张波 薛攀源 +5 位作者 刘浪 郇超 王美 赵玉娇 秦学斌 杨奇星 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2824-2837,共14页
为了降低深部矿井充填成本,缓解热害,实现深部矿床和地热能的经济有效开发,提出了一种基于深部充填矿井的矿床-地热协同开采方法。该方法基于矿山功能性充填的学术理念,将矿井充填、热害治理与地热开采3者结合起来,利用埋管采热技术变... 为了降低深部矿井充填成本,缓解热害,实现深部矿床和地热能的经济有效开发,提出了一种基于深部充填矿井的矿床-地热协同开采方法。该方法基于矿山功能性充填的学术理念,将矿井充填、热害治理与地热开采3者结合起来,利用埋管采热技术变矿井热害为地热能商品以冲抵充填成本和降温成本。构建出矿床-地热协同开采的总体方案和协同体系,提出矿床与地热开采、采场降温与地热开采以及充填体养护与地热开采3种基本协同模式,实现在治理矿井热害或开采深部矿床的过程中同步开采地热能。以上向分层充填方法为例,从时间、空间、环境和工艺4个维度阐述了矿床开采、空区充填、地热开采3个子系统之间的基本协同原理和机制,充分发挥其在不同阶段的协同增效作用,提高开采效率,降低开采成本。在理论模型方面,构建了充填体埋管换热三维数值模型和地热资源评价模型,给出采热阶段和热恢复阶段的关键控制方程以及地热资源评价指标。利用建立的模型估算了充填矿井地热能潜在利用价值,结果表明围岩温度为45℃时,尺寸为3000 m×20 m×105 m的充填采场能够以每年257.8~377.2 kW的功率为热泵系统连续提供热能(15.0~17.5℃)5.6个月,总计1.2 GW·h,确保热泵系统在寒冷冬季高效稳定地产出50℃热水,实现4600~6855 m 2办公楼的冬季供暖。矿床-地热协同开采技术在深部充填矿井的应用实现了深部矿床开采、空区治理、固废处置与可再生地热能开发的有机融合。 展开更多
关键词 矿床-地热协同开采 充填开采 协同机制 地热开发 热害治理
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急倾斜中厚煤层双斜开采顶板垮落堆积与应力演化特征
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作者 伍永平 许英瑞 +8 位作者 解盘石 王红伟 郎丁 皇甫靖宇 强旭博 杜玉乾 王乐辰 茹笑辉 王正富 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第12期18-26,75,共10页
俯伪斜开采降低工作面倾角能力有限,倾角60°以上急倾斜中厚煤层长壁综合机械化开采方法亟待突破。以华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿3212工作面为工程背景,在俯伪斜开采的基础上提出了双斜开采的采煤方法,并采用物理相似模拟、... 俯伪斜开采降低工作面倾角能力有限,倾角60°以上急倾斜中厚煤层长壁综合机械化开采方法亟待突破。以华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿3212工作面为工程背景,在俯伪斜开采的基础上提出了双斜开采的采煤方法,并采用物理相似模拟、数值模拟等方法,分析了双斜开采顶板破断矸石充填滑移堆积规律及应力演化过程。结果表明:双斜开采工作面布置需要与矿井开采设计相协调,工作面两巷维护难度大,其中回风巷侧受采动应力影响大,而运输巷与工作面支架的协调配合难度大;双斜开采由于其异形采空区顶板结构,垮落步距更大,其矸石垮落堆积呈倒三角形且存在周期性滑移特征,并且由于大块矸石堆积造成工作面上部和中部的非均匀来压现象;双斜开采原岩应力随工作面的推进逐渐增大,工作面倾斜上部、中部、下部来压强度不同,一般倾斜中上部来压大于下部,但倾斜下部支承压力应力集中系数大于工作面中上部,双斜开采顶板应力演化特征受工作面形状和推进距离的影响,并由于巷道调斜角作用,应力释放范围呈现由倾斜上部至下部逐渐变小的非对称特征。 展开更多
关键词 双斜开采 急倾斜煤层 中厚煤层 顶板垮落 顶板应力 巷道调斜角 支承压力
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煤矸石磨粉与黄土采空区注浆材料流动性能对比实验
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作者 刘浪 杨军军 +1 位作者 王若帆 孙伟吉 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4249-4259,共11页
煤矸石处置问题严重制约煤炭行业可持续发展。使用煤矸石磨粉材料替代黄土进行采空区注浆,有助于大规模消纳煤矸石。首先,通过实验,研究了煤矸石磨粉与黄土的注浆流动性能;其次,调整脱硫石膏、粉煤灰、气化渣3种固废外加剂的掺量,优化... 煤矸石处置问题严重制约煤炭行业可持续发展。使用煤矸石磨粉材料替代黄土进行采空区注浆,有助于大规模消纳煤矸石。首先,通过实验,研究了煤矸石磨粉与黄土的注浆流动性能;其次,调整脱硫石膏、粉煤灰、气化渣3种固废外加剂的掺量,优化煤矸石磨粉注浆材料流动性能;第三,分别分析添加木质素磺酸钠及奈系减水剂对煤矸石注浆材料流动性的影响规律;最后,以大柳塔煤矿为工程背景,确定了煤矸石注浆流动性最优的材料配比。研究结果表明:煤矸石磨粉粒径整体较小,其注浆流动性比一般黄土材料的流动性差;添加固废外加剂可提高煤矸石磨粉材料的流动性;以脱硫石膏作为固废外加剂的提升效果最明显,提升幅度达到19.28%。当煤矸石、粉煤灰和脱硫石膏的质量分数分别为60%、10%和30%,且木质素磺酸钠减水剂占总固体质量的0.5%时,所制备的质量分数为50%的煤矸石注浆材料具有最佳的流动性能。 展开更多
关键词 煤矸石 注浆材料 黄土 固废外加剂 流动性
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模拟暗湿工况下煤矸混合体态势热敏图像精准辨识实验
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作者 单鹏飞 李晨炜 +4 位作者 来兴平 孙浩强 梁旭 陈兴周 符立梅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期483-494,共12页
煤矸井下智能分选作为智慧矿山建设的重要组成,可有效提升矿井资源绿色利用。现阶段可见光图像识别技术针对井下昏暗潮湿环境中煤矸混合体的辨识还有待完善。基于热红外成像技术和改进YOLOv5算法模型,提出了一种暗湿工况下煤矸混合态势... 煤矸井下智能分选作为智慧矿山建设的重要组成,可有效提升矿井资源绿色利用。现阶段可见光图像识别技术针对井下昏暗潮湿环境中煤矸混合体的辨识还有待完善。基于热红外成像技术和改进YOLOv5算法模型,提出了一种暗湿工况下煤矸混合态势热敏图像辨识方法。将YOLOv5模型的Neck部分改用加权双向特征金字塔(BiFPN)结构,通过多层次特征融合提高煤矸的辨识效率,采用CIOU函数作为损失函数,提升煤矸检测精准率;构建了煤矸混合体热敏采集实验平台,模拟了井下密闭空间低照度、高湿度、高风速环境,通过CLAHE与LAPLACE算子对红外摄像机所采集的热敏图像进行对比度增强和边缘强化预处理,以不同数据集、不同改进模块、不同算法模型等多个角度系统分析了煤矸混合体态势热敏图像辨识结果,探究了湿度变化对暗湿工况下煤矸识别准确率的影响规律。研究结果表明:预处理后的图像平均精准率较原始图像提升了1.7%,F-Measure提升了6.9%;改进后的YOLOv5模型平均精度均值和F-Measure达到了80.2%与84.6%,高于经典模型的74.6%与79.7%,可有效提升煤矸热敏图像检测精度;环境相对湿度与识别准确率呈现先正相关待湿度达到一定阈值后负相关的变化规律。提出了热敏图像可准确识别昏暗潮湿密闭环境中的煤矸混合体,为实现井下暗湿工况煤矸混合态势精准辨识提供了科学依据。 展开更多
关键词 混合煤矸 红外成像 热敏图像 YOLOv5 精准辨识
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浅埋近距离煤层过平行煤柱开采强矿压机理研究
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作者 黄庆享 张谦 +2 位作者 贺雁鹏 陈苏社 王庆雄 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期1-12,共12页
为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析... 为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析了超前支承压力和支架载荷的转化规律,建立了“煤柱-间隔岩层台阶岩梁”耦合结构力学模型,得出了强矿压瞬间和顶板切落稳定后的支架载荷计算公式。研究结果表明:煤柱覆岩“倒梯形”结构的集中应力和载荷主要集中于煤柱后段,后段集中载荷是导致工作面过煤柱强矿压的根源;工作面进煤柱初期,煤柱应力表现为双峰;临近出煤柱时,应力集中为单峰,位于煤柱后段。工作面出煤柱4 m后,煤柱后区的超前支承应力系数达到峰值6.00,间隔层开始产生超前裂隙;出煤柱5 m时发生强矿压,煤柱应力下降43%。强矿压期间,煤柱应力传递至煤柱下7 m层位(间隔岩层关键层中部)下降了39%,表明顶板结构承担了相当大的载荷。基于间隔岩层台阶岩梁结构的理论计算,得出强矿压瞬间的支架载荷计算公式,按照煤柱平均应力计算得出支架载荷为22.9 MN/架,按照强矿压时刻煤柱后段应力计算得出支架载荷为24.1 MN/架;煤柱传递至支架的载荷仅为煤柱总载荷的12%~18%,仍超过现场支架额定工作阻力9.2 MN/架。因此,为防止压架,支架额定工作阻力需达到15 MN/架,或者对煤柱及间隔岩层结构进行处理,以保证安全开采。研究结果可为类似条件工作面过平行煤柱开采提供参考。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 过煤柱开采 平行煤柱 动载传递 强矿压
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急倾斜特厚煤层综放开采工作面水患防治 被引量：6
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作者 郭秉超 漆涛 +1 位作者 王宁波 曹建涛 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2010年第2期136-140,共5页
急倾斜煤层开采形成的采空区水患问题是主要灾害之一。地下水系统中的渗流具有非线性特征。随采深增加,渗水半径与渗流量加大,给安全生产带来威胁。以铁厂沟煤矿+645水平45#煤层掘进工作面探放水为例,通过现场开采情况调查,采用矿用坑... 急倾斜煤层开采形成的采空区水患问题是主要灾害之一。地下水系统中的渗流具有非线性特征。随采深增加,渗水半径与渗流量加大,给安全生产带来威胁。以铁厂沟煤矿+645水平45#煤层掘进工作面探放水为例,通过现场开采情况调查,采用矿用坑道钻机进行探查预计,确保矿井安全掘进及生产,为开采扰动范围灾变预报和控制提供了借鉴。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 采空区渗流 灾变行为 水患防治
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急斜特厚煤层残留煤柱稳定性分析及其动力灾害防治 被引量：1
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作者 李云鹏 崔峰 +1 位作者 杨文化 尉迟小骞 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期657-664,共8页
为研究急斜特厚煤层开采过程中残留煤柱的稳定性及其应力异常区引起的回采安全问题,以乌鲁木齐矿区乌东煤矿南采区87°急斜特厚煤层为研究背景,运用块体理论构建了残留煤柱滑移失稳力学模型,采用FLAC 3D数值模拟软件分析开采扰动下... 为研究急斜特厚煤层开采过程中残留煤柱的稳定性及其应力异常区引起的回采安全问题,以乌鲁木齐矿区乌东煤矿南采区87°急斜特厚煤层为研究背景,运用块体理论构建了残留煤柱滑移失稳力学模型,采用FLAC 3D数值模拟软件分析开采扰动下残留煤柱的应力演化特征,提出了残留煤柱分段深孔爆破弱化的卸压措施。结果表明:当煤层倾角α,顶板侧围岩与残留煤柱的摩擦系数μ1,底板侧围岩与残留煤柱的摩擦系数μ2之间满足α>arctan(μ1+μ2)时,残留煤柱将发生滑移失稳;残留煤柱易使顶底板应力状态改变,在开采扰动和顶底板高应力双重作用下,残留煤柱极易诱发动力灾害;卸压措施有效削减残留煤柱内部储存的应力强度,降低动力灾害的发生频率,实现工作面安全通过煤柱危险区域。 展开更多
关键词 急斜特厚煤层 残留煤柱 力学模型 动力灾害
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