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寺河煤矿大采高超宽工作面导水裂隙带发育规律研究
1
作者 王国梁 王飞 +2 位作者 王树勇 程凤飞 杜锋 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期82-90,共9页
目的为了得到寺河煤矿大采高超宽工作面导水裂隙带发育规律,以寺河煤矿6306大采高超宽工作面为对象开展研究。方法利用并行电法观测采动前后煤层顶板岩层视电阻率变化规律,结合数值模拟结果得到导水裂隙带发育规律。结果结果表明:(1)采... 目的为了得到寺河煤矿大采高超宽工作面导水裂隙带发育规律,以寺河煤矿6306大采高超宽工作面为对象开展研究。方法利用并行电法观测采动前后煤层顶板岩层视电阻率变化规律,结合数值模拟结果得到导水裂隙带发育规律。结果结果表明:(1)采动前后煤层顶板岩层视电阻率变化明显,原始地层视电阻率为150~300Ω·m,严重破坏地层视电阻率可达680Ω·m,并行电法实测大采高超宽工作面开采垮落带高度为21.0 m,垮采比为3.5,导水裂隙带实测高度下限值为82.5 m,裂采比为13.8,未能在观测期间有效捕捉到导水裂隙带上限值;(2)数值计算得出大采高超宽工作面垮落带高度为21.9 m,工作面推进至300 m时,导水裂隙带发育至最大值,达到90.6m,导水裂隙的最终形态符合“马鞍型”分布特征;(3)由于垮落带发育至最大值所需时间短,并行电法测试过程中,垮落带已充分发育,现场实测与数值计算结果接近;导水裂隙带发育至最高值至少需要1~2月,现场有效测试时间短,导致现场实测与数值计算结果偏差较大。结论寺河煤矿大采高超宽工作面导水裂隙带发育高度为82.5~90.6 m,导水裂隙的最终形态为“马鞍型”分布特征,研究结果对预防寺河煤矿顶板水害及科学抽采采空区瓦斯具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 导水裂隙带 超宽工作面 并行电法 视电阻率 垮落带
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寺河东五盘区煤与煤层气共采技术与应用 被引量：2
2
作者 李国富 季长江 +4 位作者 李军军 张江华 唐杰 赵晋斌 邵显华 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期291-303,共13页
高瓦斯矿井煤层含气量大,单纯的井下瓦斯抽采受时间及空间制约,导致井下抽采效果受限。同时,由于井下通常仅依靠钻孔进行负压抽采,煤层增透手段和改造方式缺乏,导致抽采不充分,煤层含气量总体降幅小,无法快速实现工作面消突、达到保障... 高瓦斯矿井煤层含气量大,单纯的井下瓦斯抽采受时间及空间制约,导致井下抽采效果受限。同时,由于井下通常仅依靠钻孔进行负压抽采,煤层增透手段和改造方式缺乏,导致抽采不充分,煤层含气量总体降幅小,无法快速实现工作面消突、达到保障矿井安全生产的要求。运用油气开发技术在地面进行煤层气抽采,煤层增透措施不受空间限制,可采用多种手段进行煤层改造,提升储层渗透性。同时,根据采掘规划,在地面超前布置煤层气抽采工程,对煤层进行长时间超前预抽,可减少井下瓦斯抽采工程量,缩短井下瓦斯抽采和达标时间,保障矿井安全生产。为大幅降低高瓦斯煤层含气量,提升煤炭开采效率与安全生产水平,针对寺河矿东五盘区煤层气地质特征,结合盘区采掘衔接规划,开展相适应的煤层气地面与井下抽采技术与工艺研究,探索高瓦斯矿井的煤与煤层气高效协调开发。采用理论分析与现场测试相结合的方式,对东五盘区开展多种煤层气地面与井下抽采尝试,综合降低煤层含气量。并通过地面抽采效果检验井,评价东五盘区煤层气抽采实际效果。经过近20 a的井上下连续抽采,东五盘区规划区3号煤层剩余含气量降到8 m^(3)/t以下,平均降幅在50%以上;准备区抽采达标时间缩短了15%以上,保障了矿井高产高效;生产区井下精准抽采甲烷浓度提高5%以上,工作面抽采率提高5%以上,确保井下高效抽采。东五盘区地面大规模超前预抽已基本实现高瓦斯煤层的低瓦斯采掘。煤与煤层气共采既通过地面超前预抽大幅度降低了煤层含气量、增加了煤层气产量,又通过井下精准抽采填补了地面抽采盲区,实现了煤层气抽采的全覆盖,节约了井下瓦斯抽采成本。寺河矿东五盘区煤与煤层气共采的成功实施,不仅有效保障了高瓦斯煤层的低瓦斯开采,也大幅度降低了甲烷排空污染大气环境,同时还促进了沁南煤层气产业基地的建设,为其他高瓦斯矿井的煤与煤层气共采提供了参考与借鉴,对煤与煤层气共采技术的推广具有重要的意义。 展开更多
关键词 煤与煤层气共采 寺河矿 东五盘区 抽采效果评价 井上下联合抽采
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基于改进猎人猎物优化算法的煤矿开采沉陷预计模型参数反演研究
3
作者 朱慕谦 余庆 郭庆彪 《中国矿业》 北大核心 2025年第8期152-160,共9页
概率积分模型是分析煤炭开采引起地表变形规律的重要数学模型,通过概率积分模型可预计开采沉陷的关键参数,如何快速且准确地获取开采沉陷预计参数一直是学者关注的重点。为克服传统方法在这一领域的局限性,本文提出了一种基于改进猎人... 概率积分模型是分析煤炭开采引起地表变形规律的重要数学模型,通过概率积分模型可预计开采沉陷的关键参数,如何快速且准确地获取开采沉陷预计参数一直是学者关注的重点。为克服传统方法在这一领域的局限性,本文提出了一种基于改进猎人猎物算法(IHPO)的概率积分参数反演模型。IHPO是在标准猎人猎物算法(HPO)的基础上,引入Cubic映射初始化、透镜成像折射反向学习及强制切换策略等改进策略,显著增强了算法群体智能优化能力。将IHPO应用于概率积分参数反演,构建了基于IHPO的概率积分参数反演模型。模拟实验结果表明:IHPO反演概率积分预测参数相对误差控制在1.54%以内,参数拟合中误差不超过3.32,相较于HPO,其反演结果更为精确。此外,IHPO的参数反演模型具有良好的鲁棒性,能够抵御一定的粗差干扰、随机误差干扰及观测点缺失的影响,同时具有较强的全局搜索性能。在实际应用中,以顾桥煤矿1414(1)工作面为例,利用IHPO对其进行参数反演,反演结果的参数拟合中误差最大不超过8.92,其中,参数q、tanβ、b、θ的拟合中误差均小于0.50,体现了极高的准确性。基于IHPO预测的下沉值拟合中误差及水平移动值拟合中误差的平均值为93.99 mm,充分满足了实际工作面的精度需求,验证了该模型在煤炭开采沉陷预测中的有效性和实用性。 展开更多
关键词 开采沉陷 概率积分模型 猎人猎物优化算法 Cubic映射 透镜成像折射反向学习 强制切换策略
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寺河煤矿风井场地生产系统智能化改造实践 被引量：3
4
作者 田敏 《中国煤炭》 2022年第12期76-84,共9页
针对晋能控股装备制造集团有限公司寺河煤矿(以下简称“寺河煤矿”)风井场地设备多、位置分散、生产系统多、监管难度大等特点,以寺河煤矿三水沟风井场地为试点,对风井场地生产系统实施了智能化改造。详细阐述了智能化集控系统架构设计... 针对晋能控股装备制造集团有限公司寺河煤矿(以下简称“寺河煤矿”)风井场地设备多、位置分散、生产系统多、监管难度大等特点,以寺河煤矿三水沟风井场地为试点,对风井场地生产系统实施了智能化改造。详细阐述了智能化集控系统架构设计,以及深井水处理系统、水源井监测系统、空压机控制系统、空压机余热回收系统、燃气锅炉房控制系统、污水处理控制系统、通风机控制系统和提升机控制系统改造,并对采用的关键技术进行了相关介绍。通过构建智能化集控平台,实现了对所有生产系统的远程、集中监测和控制,部分环节实现了智能化运行,达到了减员增效并实现本质安全的应用目标,为国内煤矿风井场地和地面系统智能化改造提供了经验借鉴。 展开更多
关键词 寺河煤矿 风井智能化 远程监控 联动控制 智能化集控系统
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单轴压缩下水泥注浆煤岩力学性能及损伤特征研究
5
作者 都海龙 金爱兵 +3 位作者 秦文静 商瑞豪 王传江 马赛 《岩土力学》 北大核心 2025年第5期1521-1533,共13页
注浆是提高软破围岩强度、维护工程稳定的有效方法和常用手段。为评价注浆对煤岩力学性能及破裂损伤的影响,对超细水泥注浆前后煤岩开展单轴压缩试验,同时采用数字图像相关技术和声发射技术监测煤岩损伤演化和裂纹扩展,基于断裂力学理... 注浆是提高软破围岩强度、维护工程稳定的有效方法和常用手段。为评价注浆对煤岩力学性能及破裂损伤的影响,对超细水泥注浆前后煤岩开展单轴压缩试验,同时采用数字图像相关技术和声发射技术监测煤岩损伤演化和裂纹扩展,基于断裂力学理论讨论煤岩裂隙尖端注浆扩展过程。研究结果表明:(1)相对完整煤样,注浆后煤样强度整体呈增强态势;当煤样原生裂隙较多时,由于裂隙尖端应力集中效应,注浆后导致强度降低;(2)注浆后煤样内部孔隙被浆液充填,脆性减弱,塑性和抵抗变形能力增强,但注浆对煤岩峰后变形影响较小;(3)完整煤样破坏表现为单条高应变集中带贯通,由于注浆导致煤样力学性能各向同性增强,故注浆后煤样破坏过程应变无明显集中带,应变演化较无序;(4)提出以水平位移损伤因子D_(w)表征单轴荷载下煤体损伤演化程度,定义水平位移损伤变量,建立了单轴受压煤样损伤分段本构模型。 展开更多
关键词 注浆加固 裂纹扩展 损伤因子 本构模型
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寺河二号井薄煤层综采工作面智能化系统设计 被引量：7
6
作者 孙晋璐 高贵军 +1 位作者 琚林涛 时三波 《煤炭工程》 北大核心 2022年第10期17-21,共5页
针对薄煤层综采工作面存在的受限空间作业难、多机协同工作能力差等问题,构建了智能化系统。提出了红外、射频、轴编码器多信号融合的采煤机定位方法,建立了以惯性导航为主、视频信号为辅的工作面找直技术。搭建了乳化液泵站智能控制系... 针对薄煤层综采工作面存在的受限空间作业难、多机协同工作能力差等问题,构建了智能化系统。提出了红外、射频、轴编码器多信号融合的采煤机定位方法,建立了以惯性导航为主、视频信号为辅的工作面找直技术。搭建了乳化液泵站智能控制系统、喷雾降尘智能系统、三机和带式输送机故障诊断系统等智能化保障系统;在工作巷搭建集成控制平台,通过多种数据接口接入各保障系统,采用工业总线网络为通道,实现井下集控和地面远控。工业运行表明,系统可实现采煤全流程自动化生产,采煤队生产班减少5人,人员减少30%,每天平均多推进6刀,生产效率提升102%。 展开更多
关键词 薄煤层 综采工作面 智能化 采煤机定位 三机故障诊断
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随钻取心成套装备的研发及现场应用
7
作者 王文明 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2023年第4期97-104,共8页
为了进一步优化煤岩取心工艺,建立了取心钻头钻进动力学模型,进行了钻进过程影响因素数值模拟及实施随钻取心装备核心部件研发,得出钻速、钻压及切削角度对钻进过程具有较大的影响作用。组装了完整的随钻取心成套装备,借助于井上模拟取... 为了进一步优化煤岩取心工艺,建立了取心钻头钻进动力学模型,进行了钻进过程影响因素数值模拟及实施随钻取心装备核心部件研发,得出钻速、钻压及切削角度对钻进过程具有较大的影响作用。组装了完整的随钻取心成套装备,借助于井上模拟取心实验获取了?10~50 mm的完整柱状煤岩试样岩心,开展了井下随钻取心现场实验以进行性能测试,并布置6组测点实施瓦斯含量的测定,结果显示:取心时长缩短至了少1/3,测点的瓦斯含量误差在5%以内,验证了该成套装备性能可靠。 展开更多
关键词 煤岩取心 动力学模型 钻速 钻压 切削角度 瓦斯含量
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中厚煤层切顶卸压沿空留巷参数设计与实践 被引量：20
8
作者 贺淼鑫 赵利安 《中国矿业》 2022年第3期88-96,共9页
为解决综采面间留设煤柱而导致的采掘接续紧张、资源回收率低、采空区易形成应力集中等问题,采用实验室实验、数值模拟和现场实践等方法,对寺河煤矿二号井97307工作面97214巷道进行了切顶卸压沿空留巷技术研究。基于实验给出了煤岩体的... 为解决综采面间留设煤柱而导致的采掘接续紧张、资源回收率低、采空区易形成应力集中等问题,采用实验室实验、数值模拟和现场实践等方法,对寺河煤矿二号井97307工作面97214巷道进行了切顶卸压沿空留巷技术研究。基于实验给出了煤岩体的物理力学参数,然后通过数值模拟分析给出了切顶高度、切顶角度、炮孔间距和补强支护等主要参数,最后在现场实践中将97214沿空留巷划分为四个区,不同区采用不同的支护方案和措施。巷道切顶卸压沿空留巷效果监测数据表明:采用切顶卸压留巷技术后,97307工作面切顶侧的支撑压力不仅低于未切顶侧巷,更远低于中部支架压力,巷道表面变形和离层分别在滞后工作面170 m和200 m处基本恒定不变,切顶卸压沿空留巷技术在97307工作面97214巷道的现场实践中取得了良好的效果。 展开更多
关键词 切顶卸压 沿空留巷 补强支护 参数设计 现场实践 离层
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大直径定向钻孔高效成孔钻进技术应用 被引量：17
9
作者 陈沁东 赵建国 杨冬冬 《煤炭工程》 北大核心 2021年第4期49-55,共7页
为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位。针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过... 为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位。针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过程中先导定向钻孔钻进及分级扩孔效率低的问题,将冲击螺杆马达、扭力冲击器与双级双速扩孔钻具分别应用于定向先导孔与扩孔施工,以提高顶板高位大直径定向钻孔整体施工效率。应用效果表明:冲击螺杆马达成孔技术与扭力冲击旋转扩孔技术提速效果显著,最高钻进速率分别为13.6m/h和11.1m/h,最终形成的?200mm大直径高位定向长钻孔保证了钻孔轨迹在煤层顶板裂隙带内有效延伸,实现了对采动卸压瓦斯的持续稳定抽采,取得了良好的瓦斯抽采和治理效果,平均单孔瓦斯抽采量达到3.36m^(3)/min,单孔瓦斯瞬时最大抽采量可达26.0m^(3)/min。 展开更多
关键词 顶板高位定向钻孔 大直径 冲击螺杆马达 扭力冲击器 双级双速
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氟石膏基新型膏体充填材料配比试验研究 被引量：6
10
作者 秦海忠 李佳 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2022年第9期144-153,共10页
基于目前水泥胶凝材料价格大幅上调导致膏体充填成本高昂的实际境况,为降低充填成本,以工业废弃氟石膏为主要研究对象进行相关研究。利用氟石膏代替水泥,结合废石、粉煤灰、生石灰等掺加料,并辅以一定量的添加剂,开展氟石膏基新型膏体... 基于目前水泥胶凝材料价格大幅上调导致膏体充填成本高昂的实际境况,为降低充填成本,以工业废弃氟石膏为主要研究对象进行相关研究。利用氟石膏代替水泥,结合废石、粉煤灰、生石灰等掺加料,并辅以一定量的添加剂,开展氟石膏基新型膏体充填材料配比试验研究。通过坍落度、扩展度等试验确定材料的最优配比,并对膏体进行单、三轴及SEM试验,分析其宏微观结构。结果表明:质量浓度增大0至120 min,坍落度、扩展度损失率随之增大,泌水率却逐渐减小;最优配比所制成氟石膏基膏体的单轴压缩应力-应变曲线属于弹塑性曲线,最高可达6~7 MPa;单轴与三轴压缩试验后,膏体表面未出现大的破裂面,且随围压的增加,应力-应变曲线不再出现峰值应力;所制充填材料的水化物主要包括钙矾石(AFt)、水化硅酸钙凝胶(C-S-H凝胶)和二水硫酸钙(CaSO_(4)·2H_(2)O)。氟石膏基新型膏体充填材料的配制具有深远的影响,为实现高效安全、绿色可持续的矿山开采提供了保障。 展开更多
关键词 氟石膏 充填材料 抗压强度 微观结构 水化产物
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