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煤矿立体生态矿山建设技术研究
1
作者 刘建功 张党育 +4 位作者 谢国强 卢新明 刘扬 杨军辉 赵家巍 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期2-11,共10页
从我国煤炭行业的绿色发展现状出发,分析了煤矿生态建设过程中地面治理与井下开采未能有效融合的问题,提出了立体生态保护与环境重塑的理论框架,将地面生态环境与井下开采作为一个整体系统进行统一规划、保护和重构,研究各生态要素间的... 从我国煤炭行业的绿色发展现状出发,分析了煤矿生态建设过程中地面治理与井下开采未能有效融合的问题,提出了立体生态保护与环境重塑的理论框架,将地面生态环境与井下开采作为一个整体系统进行统一规划、保护和重构,研究各生态要素间的相互作用关系,揭示系统的动态秩序规则和结构演化机理,构建立体生态聚类决策模型。基于“源头规划和过程控制”的理念,强调在采前统一规划、采中同步治理和修复,加强资源开采与过程修复的耦合与优化调整机制,推动新材料、新技术和新方法与生态修复技术的融合,实现立体保护、系统修复和综合治理。以邢东矿区为例,根据井下地质构造分布及地表生态功能进行融合划分,每个采区对应不同的地表生态保护对象,采取针对性的工艺设计模式,如“全区连续充填开采”“协调开采+地面修复”“开采充填开采”的间隔采充工艺模式等,经过持续的科技创新,形成了矿井立体生态生产模式,最大限度地减少了对生态环境的干扰,增加了煤矸石固废的回收复用,实现了煤矿区立体生态建设的集群式效应。 展开更多
关键词 绿色开采 立体生态 环境重塑 井上下协同设计 智能化充填
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煤矿矿区地面生态环境特征模型及损伤阈值界定研究 被引量：1
2
作者 张健 黄辉 +3 位作者 赵家巍 周平平 白冰 王紫鑫 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期32-39,共8页
煤矿开采活动对地表的主要扰动包括地表变形、水资源变化和环境污染,可能导致地裂缝、塌陷坑、地下水位下降及煤矸石污染等问题。为阐明矿区地表生态系统的构成及其各要素之间的相互作用,提出了生态损伤阈值设定方法,介绍了涵盖土地利... 煤矿开采活动对地表的主要扰动包括地表变形、水资源变化和环境污染,可能导致地裂缝、塌陷坑、地下水位下降及煤矸石污染等问题。为阐明矿区地表生态系统的构成及其各要素之间的相互作用,提出了生态损伤阈值设定方法,介绍了涵盖土地利用类型、景观格局、植被覆盖度、物种多样性、地表水系等综合量化指标体系。通过遥感技术和实地调查相结合的形式,形成了矿区地表生态评价模型,针对矿区地表建筑物、道路、农田等关键区域的生态损伤阈值的设定提出见解。以冀中能源股份有限公司邢东矿开采为例,分析地表生态元素特征及损伤保护模型,展示了该技术理念的应用优势。基于研究结果,采用合理阈值和动态监测能够有效减少矿区生态环境的破坏,促进资源开发与环境保护的协调发展,实现矿区生态系统的可持续发展。 展开更多
关键词 煤炭开采 生态环境模拟 植被损伤 保护阈值
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煤矿绿色智能开采地质基座的内涵与研究进展 被引量：2
3
作者 邹元春 卢新明 +3 位作者 刘建功 赵家巍 李静 王毅颖 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期23-31,共9页
绿色智能开采是推动国家“双碳”战略实施和绿色矿山高质量发展的关键,而地质数据信息又是煤矿绿色智能开采的基础。提出了煤矿绿色智能开采地质基座概念,对地质基座的科学内涵进行了阐述,其核心是对多源数据的融合分析,利用先进的地质... 绿色智能开采是推动国家“双碳”战略实施和绿色矿山高质量发展的关键,而地质数据信息又是煤矿绿色智能开采的基础。提出了煤矿绿色智能开采地质基座概念,对地质基座的科学内涵进行了阐述,其核心是对多源数据的融合分析,利用先进的地质建模与可视化技术,实现井上下各种精细地质体模型的构建与动态更新,并融合井下灾害相关监测数据,动态构建井下隐蔽属性地质模型,实现地质数据的可视化分析及预测预警等,为煤矿的绿色智能设计、地质保障、精准开采及地质灾害防控预警提供地质基座。此外,对构建地质基座的关键技术进行了介绍,对其研究进展进行了梳理,通过应用实例展现了地质基座的实现过程,同时总结了地质基座目前依然面临的困难,并提出了下一步的研究方向以及应对策略。 展开更多
关键词 地质基座 多源数据 融合分析 动态更新 智能设计 地质保障 精准开采 灾害预警 智能掘进
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厚煤层分层开采矸石充填液压支架研究与应用
4
作者 刘建功 张定堂 +2 位作者 牛旭军 李帅 赵家巍 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期51-56,共6页
根据山西华晟荣煤矿有限公司3100工作面赋存条件,结合厚煤层分层矸石充填开采工艺特点,设计了一种四柱支撑掩护式矸石充填液压支架。根据实际生产条件,分别对直接顶载荷、基本顶载荷以及上分层充填体载荷进行了分析计算,得出支架支护强... 根据山西华晟荣煤矿有限公司3100工作面赋存条件,结合厚煤层分层矸石充填开采工艺特点,设计了一种四柱支撑掩护式矸石充填液压支架。根据实际生产条件,分别对直接顶载荷、基本顶载荷以及上分层充填体载荷进行了分析计算,得出支架支护强度应大于0.424 MPa,最终确定充填液压支架型号为ZC5000/19/34D,支架伸缩比为1.8。介绍了矸石充填液压支架结构组成和主要技术参数,并对夯实机构结构和功能以及后部刮板输送机吊挂机构进行了详细阐述,优化设计后的后部刮板输送机吊挂机构能够有效缩短后顶梁设计长度,提高后部支护强度6%以上,有效预防充填前顶板下沉。通过实际应用表明,矸石充填液压支架夯实机构可以覆盖后部采空区,通过推压密实保证充填体的密实度,能够有效支撑上覆岩层,达到控制顶板、减少地表下沉的效果。 展开更多
关键词 液压支架 分层开采 矸石充填 夯实机构
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固体充填开采智能感知及数据融合决策研究与应用
5
作者 王毅颖 张冬一 +1 位作者 杨军辉 赵家巍 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期67-72,共6页
随着大数据、人工智能等技术和煤炭行业的深度融合,智能化充填采煤是充填开采发展的未来方向和必然选择。针对智能化充填采煤,构建了包含泛在感知、网络、数据、平台层的智能化充填开采系统架构,建立了涵盖煤矿地质变化、充填采煤过程... 随着大数据、人工智能等技术和煤炭行业的深度融合,智能化充填采煤是充填开采发展的未来方向和必然选择。针对智能化充填采煤,构建了包含泛在感知、网络、数据、平台层的智能化充填开采系统架构,建立了涵盖煤矿地质变化、充填采煤过程中的多元化感知要素、独立且强实时性的智能感知系统,提出了基于最短距离聚类数据级和D-S证据理论的数据融合和决策方法,为智能化充填开采提供理论依据和技术参考。 展开更多
关键词 固体充填开采 智能化充填采煤 数据融合 D-S证据理论
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煤矿矿区普适性拓展型固体改性充填采煤技术与装备 被引量：15
6
作者 刘建功 赵家巍 +4 位作者 刘扬 杨军辉 史艳楠 王毅颖 陈锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期380-399,共20页
从我国煤炭行业绿色发展趋势和要求出发,分析了煤炭企业对不同充填开采方式选择的考量因素,以及影响充填开采技术推广的制约因素,针对不同矿区地域分布特征和充填需求差异性,划分了煤矿充填开采“保护生态环境优先、保护地面建筑优先、... 从我国煤炭行业绿色发展趋势和要求出发,分析了煤炭企业对不同充填开采方式选择的考量因素,以及影响充填开采技术推广的制约因素,针对不同矿区地域分布特征和充填需求差异性,划分了煤矿充填开采“保护生态环境优先、保护地面建筑优先、处理煤矸固废优先、提高经济效益优先”4类优先原则,提出了“以充填开采作为煤矿保护生态环境的调节工具,建设全过程全息立体生态矿山”的生态开采目标。依据充填开采顶板限定变形力学模型,阐述了影响充填开采目标岩层下沉量的构成因素,构建了生态环境保护、地面建筑保护、矸石固废处置3种充填工程模式下的工作面支护强度计算及覆岩变形控制方程。介绍了我国煤矿普适性充填采煤技术发展现状及发展方向,涵盖散状原矸固体充填、类贫混凝改性充填、矸石混凝土充填、薄煤层充填、区域性保护充填、巷道充填、选充留协同等适应各类煤矿需求的充填采煤技术,详细描述了不同充填技术的材料制备、运输、充填工艺特点及适应性充填装备。为实现煤矿充填智能化,建立了全面的数据感知系统,通过空间规划及充填效果判定来实现从单元到整体充填工作面的智能化过程,结合传感器网络和人工智能算法,实时监测和控制煤矿固体充填过程,提高充填质量和充填效率。煤矿充填开采在我国绿色矿山建设的远景规划中将扮演更加重要的角色,加强基于主动充填的煤矿生产全过程生态矿山建设、普适性充填技术工艺体系构建、新型固体充填材料研制、智能化充填开采研发等4个方向的科技攻关,我国煤矿充填开采会有极为广阔的发展前景。 展开更多
关键词 绿色开采 充填开采 生态保护 智能化充填 立体生态矿山
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邢东矿立体生态与环境重构协同设计与实践
7
作者 张杰 杨军辉 +4 位作者 邢世坤 牛小森 孙建 吴俊 赵家巍 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期40-50,共11页
邢东矿区位于华北平原,地势平坦,生态环境保护呈现敏感性、层次性和多元性。为减少煤炭开采对环境的负面影响,通过详尽的地质勘探和科学规划,邢东矿采用多种采矿技术和生态保护措施,实现了矿区生态环境的有效保护和重构。详细介绍了地... 邢东矿区位于华北平原,地势平坦,生态环境保护呈现敏感性、层次性和多元性。为减少煤炭开采对环境的负面影响,通过详尽的地质勘探和科学规划,邢东矿采用多种采矿技术和生态保护措施,实现了矿区生态环境的有效保护和重构。详细介绍了地表生态保护与环境重构指标、井上下互融系统规划与立体设计、各采区的开采工艺设计及实施效果。通过创新矿山规划和技术应用,邢东矿在资源开发过程中注重生态环境保护,推动了绿色矿山建设和可持续发展模式的形成,取得了显著的社会和经济效益。 展开更多
关键词 立体生态协同设计 生态重构 地表生态保护 常规开采 充填开采
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基于规则的混合动力矿用自卸车能量管理策略研究 被引量：1
8
作者 刘建功 张远辉 +4 位作者 魏菲 王毅颖 李晓岭 刘佩情 司冯淼 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第2期487-497,共11页
为改善传统柴油矿用自卸车存在的动力性不足、燃油经济性不佳等问题,提出一种分布式混合动力传动系统结构和基于规则的能量管理策略。通过对矿用自卸车的运动特征进行分析,构建分布式混合动力系统结构,给出车辆行驶工况,制定了相关的模... 为改善传统柴油矿用自卸车存在的动力性不足、燃油经济性不佳等问题,提出一种分布式混合动力传动系统结构和基于规则的能量管理策略。通过对矿用自卸车的运动特征进行分析,构建分布式混合动力系统结构,给出车辆行驶工况,制定了相关的模式切换规则。仿真结果表明:分布式混合动力系统结构使车辆在使用第三挡进行爬坡时,其爬坡能力提高了27%;同时通过采用基于规则能量管理策略,混合动力矿用自卸车的油耗较原型车降低了19%。基于规则的能量管理策略提高了燃油经济性,为提升能源利用效率和环境友好性提供了支持。 展开更多
关键词 混合动力矿车 基于规则 能量管理策略 动力性 燃油经济性
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煤矿固体充填采煤技术发展回顾与展望 被引量：50
9
作者 刘建功 王翰秋 赵家巍 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期27-38,共12页
介绍了我国煤矿充填开采现状。分析了充填开采上覆岩层运移规律和连续曲形梁形成的基本条件,得出了连续曲形梁和充填密实度与关键层的量化关系;描述了充填材料的制备及运输、固体充填装备、巷道固体充填及工作面固体充填技术的特点及其... 介绍了我国煤矿充填开采现状。分析了充填开采上覆岩层运移规律和连续曲形梁形成的基本条件,得出了连续曲形梁和充填密实度与关键层的量化关系;描述了充填材料的制备及运输、固体充填装备、巷道固体充填及工作面固体充填技术的特点及其工艺。分析了固体充填开采采充平行作业、充填自动控制和煤矿井下"采选充留"一体化的技术装备体系。提出了保证充填长期效果的散装固体改性充填技术方法。认为充填开采要向精准充填开采,建设全过程生态矿山努力。 展开更多
关键词 固体充填 巷道充填 自动化充填 充填体改性 采选充留一体化
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邯邢矿区承压水上充填采煤底板渗流规律研究 被引量：2
10
作者 王春娟 刘建功 +4 位作者 王金喜 赵家巍 王毅颖 史艳楠 闫善飞 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期140-148,共9页
为了掌握开采参数和充填参数对承压水上采煤工作面底板渗透破坏的影响机制,针对邯邢矿区承压水上安全采煤问题开展研究,基于典型矿井煤层地质赋存特征,建立了承压水上开采水岩耦合概化地质模型,分析了承压水上采场底板力学行为。根据半... 为了掌握开采参数和充填参数对承压水上采煤工作面底板渗透破坏的影响机制,针对邯邢矿区承压水上安全采煤问题开展研究,基于典型矿井煤层地质赋存特征,建立了承压水上开采水岩耦合概化地质模型,分析了承压水上采场底板力学行为。根据半无限板集中荷载和均布条形荷载传播的求解方法及弹性力学叠加原理,获得了采动与水压共同作用下底板应力分布表达式。进而借助MATLAB计算程序,以邯邢矿区开采条件及实测数据为例,得到了有无水压条件下底板应力分布规律,采动应力等值线与奥灰水压力等值线相互交织、互相影响,加剧了对底板变形破坏的影响。进一步计算出了水岩共同作用下底板应力分布和主应力差分布,揭示了承压水上采场底板破坏与充填控制机理。通过散体矸石固体改性试验,得出了掺入自主研发的胶结料后改性充填材料力学性质,其弹性模量范围为30~50 MPa。岩石破裂数值模拟结果显示,当充填体弹性模量增加至50 MPa时声发射事件和累积释放能量明显减少,且采煤工作面底板仅出现少量裂隙并最终被控制在局部范围,不会出现失稳性扩展,充填体的抑制作用与承压水的破坏作用达到平衡状态。研究结果为邯邢矿区准备开展的30 m以内隔水层间距煤层开采提供了前瞻性理论基础。 展开更多
关键词 邯邢矿区 承压水 底板破坏 充填开采 突水
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