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深部煤炭资源采选充绿色化开采理论与技术 被引量：141
1
作者 张吉雄 张强 +3 位作者 巨峰 周楠 李猛 孙强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期377-389,共13页
深部煤炭资源开采已势在必行,但面临更加复杂的开采环境、更加危险的开采扰动诱导潜在灾变过程。结合深部煤炭开采"四高一扰动"的挑战与充填开采在岩层控制等方面的技术优势,总结分析了深部充填开采面临的五大技术难题,提出... 深部煤炭资源开采已势在必行,但面临更加复杂的开采环境、更加危险的开采扰动诱导潜在灾变过程。结合深部煤炭开采"四高一扰动"的挑战与充填开采在岩层控制等方面的技术优势,总结分析了深部充填开采面临的五大技术难题,提出深部煤炭资源采选充绿色化开采构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选与矸石就地充填一体化生产系统,形成深部煤炭采选抽充防协同生产模式,实现深部煤炭及伴生资源的安全高效及绿色开采。该构想的初步技术体系已基本形成,并在平煤集团十二矿、开滦集团唐山矿等深部矿井建立了示范工程或基地。后续将继续深入开展深部充填开采岩层控制等6个基础理论方面的研究工作,创新采选充绿色化系统布置、自动化充填、物料大流量输送、煤矸智能分选等7项关键技术,形成深部煤炭资源采选充绿色化开采的系列理论与技术体系,为实现深部资源绿色化开采提供可靠基础。 展开更多
关键词 深部资源 充填开采 采选充 岩层控制 绿色化开采
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我国西北煤炭开采中的水资源保护基础理论研究进展 被引量：116
2
作者 张东升 李文平 +2 位作者 来兴平 范钢伟 刘卫群 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期36-43,共8页
围绕西北煤炭开采中水资源保护基础理论研究中的关键科学问题,介绍了西北煤田地层结构特征、采动覆岩结构与隔水层稳定性时空演变规律和水资源保护性采煤机理与控制理论等方面的研究进展情况。构建了西北矿区不同生态地质环境类型生态-... 围绕西北煤炭开采中水资源保护基础理论研究中的关键科学问题,介绍了西北煤田地层结构特征、采动覆岩结构与隔水层稳定性时空演变规律和水资源保护性采煤机理与控制理论等方面的研究进展情况。构建了西北矿区不同生态地质环境类型生态-水-煤系地层空间赋存结构模型,分析了浅表层水分布特征与水循环运移规律;提出了覆岩裂隙表述和重构方法,构建了上位隔水层-中位阻隔层-下位基本顶结构协同变化模型和渐序变化模型;构建了该区初/复采煤层保水开采技术适用性分类方法体系,探索了新式短壁保水采煤方法,为构建基于水资源保护的西北煤炭科学开采方法体系奠定基础。 展开更多
关键词 西北 保水开采 地层结构 适用性分类 短壁采煤
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短壁胶结充填开采房式遗留煤柱采场结构稳定性控制研究 被引量：1
3
作者 张云 张龙 +6 位作者 来兴平 曹胜根 杨彦斌 刘永孜 詹睿 白立丞 叶昊 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期357-372,共16页
房式开采遗留煤柱资源的呆滞和矿山固体废弃的排放严重制约着我国煤炭行业的绿色低碳转型升级。为此,以陕北矿区板定梁煤矿为工程背景,提出了一种"时序协同−煤柱置换"的短壁胶结充填采煤回收煤柱的工艺。首先基于极限强度理论... 房式开采遗留煤柱资源的呆滞和矿山固体废弃的排放严重制约着我国煤炭行业的绿色低碳转型升级。为此,以陕北矿区板定梁煤矿为工程背景,提出了一种"时序协同−煤柱置换"的短壁胶结充填采煤回收煤柱的工艺。首先基于极限强度理论,对房式开采遗留煤柱回收的安全应力进行核算;其次采用数值模拟研究自然垮落法管理顶板回收遗留煤柱过程中的失稳特征及顶板破断对采场稳定性的影响,建立短壁胶结充填采场力学模型,求解出确保直接顶不发生破断的临界充填体强度;最终开展力学试验分析胶结充填体的力学特性、破坏特征及微观特征,并结合实际工程提出了一套完整的短壁胶结充填采煤设计方法。结果表明:板定梁煤矿遗留煤柱安全应力值为11.78 MPa,具备安全回收的条件;基于自然垮落法管理顶板回收遗留煤柱的应力、塑性区分布特征及顶板破断分析,发现在回收过程中可能会引发“多米诺”链式失稳效应,并伴随有顶板大面积破断;并进一步提出短壁胶结充填采煤技术置换遗留煤柱,计算得到采场直接顶不发生垮落的临界充填体强度为8.97 MPa;基于此,获取充填材料中煤矸石∶粉煤灰∶水泥∶水的最优配比为3∶3∶1∶1,该配比下矸石颗粒级配较优越,水化产物致密填充骨料间隙,有效减少了孔隙率,显著提升力学性能,可满足板定梁煤矿安全回收煤柱需求;并对试验回收区域的短壁胶结充填采煤工作面生产系统和关键参数进行了可行性设计,并提出确保充填效果的控制措施。研究成果为我国煤炭行业“资源回收−生态保护−固废利用”一体化绿色低碳转型发展提供了可复制的工程范式。 展开更多
关键词 短壁胶结充填采煤 煤柱稳定性 弹性地基梁 房式开采 遗留煤柱
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再论煤炭的科学开采 被引量：367
4
作者 钱鸣高 许家林 王家臣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-13,共13页
科学采矿是指在保证安全的前提下、在环境容量的允许范围内,经济、高效、高采出率地采出煤炭。从人与自然相处的三大学问"获取—使用—回归"出发,再次明确了科学采矿的内涵与框架。综述了科学采矿理念指导下我国煤炭行业所取... 科学采矿是指在保证安全的前提下、在环境容量的允许范围内,经济、高效、高采出率地采出煤炭。从人与自然相处的三大学问"获取—使用—回归"出发,再次明确了科学采矿的内涵与框架。综述了科学采矿理念指导下我国煤炭行业所取得的各项进展,分析了新形势下科学采矿面临的若干问题,并再次阐明了发展科学采矿的必要性。在此基础上,提出了全面实现科学采矿的条件,重点应从制定新建矿井准入标准、制定落后产能退出标准、分步实现科学产能以及加强行业协调和政策法规完善等方面做好煤炭科学开采的顶层设计,同时还要加强煤炭资源经济规律研究、加大科技投入和技术攻关以及改革人才培养模式。对煤炭的科学开采和煤炭行业的健康发展提出了方向性的意见。 展开更多
关键词 科学采矿 安全高效 绿色开采 资源经济 科学产能
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煤炭开采与岩层运动 被引量：277
5
作者 钱鸣高 许家林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期973-984,共12页
采矿是从地层内获取煤炭资源的过程,是一次对矿区地层的扰动,必然引起岩层运动和地层内应力场与裂隙场的改变,从而影响矿压显现、地下水流失和地表沉陷等安全与环境问题。因此,采动岩层运动及其对安全与环境的影响规律是煤炭开采的基础... 采矿是从地层内获取煤炭资源的过程,是一次对矿区地层的扰动,必然引起岩层运动和地层内应力场与裂隙场的改变,从而影响矿压显现、地下水流失和地表沉陷等安全与环境问题。因此,采动岩层运动及其对安全与环境的影响规律是煤炭开采的基础科学问题,对这些规律的认识将提高煤炭开采的科学性。由于采动岩层运动的复杂性,至今仍然有很多问题没有解决。介绍了采动覆岩运动的块体结构形式、岩层运动对工作面空间维护的影响、岩层运动对覆岩裂隙演化与地下水和地表沉陷等环境问题的影响、岩层运动对采动应力场影响等方面的研究进展与存在的主要问题,明确了岩层运动研究的重点和方向。结果表明:采动岩层运动是一种坚硬岩层破断前的应力集中和破断后形成块体的力学行为,坚硬岩层的破断和块体运动具有突变和不连续性,破断块体互相咬合可能形成"大变形"结构,块体咬合结构的S-R稳定性将对矿压显现、采动裂隙和地表沉陷等产生重要影响。岩层运动是一个"黑箱",目前仅仅在控制原理上得到解释,达到"灰箱"程度。因此,岩层控制在很多场合只能是"宏观"控制。"砌体梁"结构力学模型的建立明确了支护原理和支架工作阻力估算原则。一般情况下,按照4～8倍采高岩柱自重估算支架工作阻力可以满足工程需要,在大采高或薄直接顶、浅部开采、特殊压架条件等情况下支架工作阻力估算应采用上限,个别条件下单纯提高支架阻力仍无法彻底解决压架问题,还需配套实施相关工程措施加以防范。根据覆岩关键层破断块体结构的稳定性,将我国不同表土层条件下的地表沉陷划分为3种类型,提出应根据地表沉陷的不同类型进行预测、控制与选择复垦方法。关键层的赋存与破断特性对采动应力分布影响显著。目前,由于应力集中引起的事故比瓦斯事故更难以预防,为此,深部和构造应力集中区域只能开设试验矿井。 展开更多
关键词 岩层运动 “砌体梁”结构 关键层 块体运动 科学采矿
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大型矿区资源开采规划模型的建立及其应用 被引量：6
6
作者 刘晓明 罗周全 +1 位作者 徐纪成 管佳林 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2812-2816,共5页
针对某大型金属矿区面临大规模高强度开采的工程实际,为了稳定矿区平均出矿品位,更合理地开采回收资源,提出一种可靠的多目标资源开采规划模型。在分析矿山现有资源情况的基础上,采用多目标资源开采规划模型规划矿区各个区段合理的产能... 针对某大型金属矿区面临大规模高强度开采的工程实际,为了稳定矿区平均出矿品位,更合理地开采回收资源,提出一种可靠的多目标资源开采规划模型。在分析矿山现有资源情况的基础上,采用多目标资源开采规划模型规划矿区各个区段合理的产能以及各个中段合理开采规模。在此基础上,运用数值计算软件MATLAB计算模型结果。结果表明:制定大型矿区资源开采规划时,运用多目标资源开采规划模型能够获得有效的规划方案,采用提出的方法确定的开采规划方案符合矿山实际,具有较高的可靠性。 展开更多
关键词 地下金属矿山 多目标 开采规划模型 出矿品位
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露天开采多资源矿山工程发展规律 被引量：5
7
作者 高士友 才庆祥 +3 位作者 栗嘉彬 周伟 刘云肖 王晋辉 《金属矿山》 CAS 北大核心 2016年第1期17-20,共4页
矿山工程发展速度对矿山生产能力至关重要。为了研究多资源赋存露天矿矿山工程发展规律,建立了露天矿采场水平推进速度与矿山垂直延深速度关系的数学模型,分析了沿底帮推进、沿矿体底板推进、沿矿体顶板推进等3种工作线推进方式下矿山... 矿山工程发展速度对矿山生产能力至关重要。为了研究多资源赋存露天矿矿山工程发展规律,建立了露天矿采场水平推进速度与矿山垂直延深速度关系的数学模型,分析了沿底帮推进、沿矿体底板推进、沿矿体顶板推进等3种工作线推进方式下矿山工程发展的关系,推导出不同推进方式下水平推进速度与矿山工程垂直延深速度的耦合关系公式。研究表明,多资源露天矿水平推进速度与矿山工程垂直延深速度呈正相关关系,除设备自身决定的影响因素外,优化电铲工作线长度、增大电铲工作时间为提高矿山工程发展速度、提高露天矿生产能力的有效途径。 展开更多
关键词 露天矿 多资源 矿山工程发展 生产能力
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煤炭地下气化热-力耦合作用下条带开采数值模拟研究 被引量：10
8
作者 黄温钢 王作棠 +1 位作者 夏元平 辛林 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期16-23,共8页
煤炭地下气化条带开采适应强,且有助于围岩稳定控制,应用前景良好。为研究地下气化热-力耦合作用下条带开采过程中燃空区围岩的温度场、应力场和位移场的演化规律,采用COMSOL Multiphysics对贵州盘江山脚树矿4号煤层地下气化条带开采进... 煤炭地下气化条带开采适应强,且有助于围岩稳定控制,应用前景良好。为研究地下气化热-力耦合作用下条带开采过程中燃空区围岩的温度场、应力场和位移场的演化规律,采用COMSOL Multiphysics对贵州盘江山脚树矿4号煤层地下气化条带开采进行了数值模拟,并对气化开采和常规开采后的围岩应力和变形特征进行了对比分析。结果表明:随着气化工作面推进,围岩体内部约2 m区域的温度先升高后降低,温度传导范围一直呈扩大趋势,最大影响范围为10~12 m,温度在顶板中的传导范围最大,两侧煤体次之,底板最小。地下气化高温会在燃空区围岩体中产生热应力,导致地下气化条带煤柱所受垂直应力要明显高于常规开采的,并使燃空区悬露面、煤柱与顶底板交界面均承受水平压应力。燃空区邻近区域的顶底板位移趋势与常规的相同,但顶底板深部的位移则出现相反情况,即顶板上移、底板下沉。燃空区围岩的水平位移量明显大于常规条带开采的,且开采区域的左侧围岩体向左水平移动,右侧围岩体向右水平移动。地下气化条带开采过程中直接顶变形的波动幅度明显大于常规开采的,并在有煤体支撑的区域出现上移现象,其模型顶部岩层出现了整体上移现象,且其变形量大于常规开采的,说明地下气化过程中形成的热应力能一定程度上阻止覆岩的下沉变形。数值模拟结果可为地下气化条带开采的工程设计提供理论指导。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 条带开采 热-力耦合 温度场 应力场 位移场
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预先危险性分析在上行开采安全预评价中的应用 被引量：8
9
作者 李红涛 刘长友 汪理全 《矿业安全与环保》 北大核心 2007年第5期74-76,共3页
以煤矿生产本质安全理念为出发点,运用预先危险性分析方法,分析了上行开采过程中相关危险性因素,并以其危险性大小及对生产系统的破坏程度对危险性因素进行了分级,最后的分析结果表明上覆岩层纵向裂隙为生产过程中的最大危险因素,对生... 以煤矿生产本质安全理念为出发点,运用预先危险性分析方法,分析了上行开采过程中相关危险性因素,并以其危险性大小及对生产系统的破坏程度对危险性因素进行了分级,最后的分析结果表明上覆岩层纵向裂隙为生产过程中的最大危险因素,对生产具有破坏性危害。 展开更多
关键词 上行开采 危险性因素 预先危险性分析
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急倾斜夹持煤体承载特征及地面斜井压裂防冲方法
10
作者 于斌 李勇 +8 位作者 彭明贤 高瑞 杨文连 李明 邰阳 尚子榆 丁俊 苗伟东 赵鸿杰 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期2773-2788,共16页
我国西北部地区作为“一带一路”沿线的重要枢纽,同时作为国家煤炭资源的主产区,其能源安全保障意义重大。受复杂地质构造演化影响,该区域广泛发育急倾斜煤层。独特的地质赋存条件导致这类煤层开采过程中形成特殊的顶底板“夹持”结构,... 我国西北部地区作为“一带一路”沿线的重要枢纽,同时作为国家煤炭资源的主产区,其能源安全保障意义重大。受复杂地质构造演化影响,该区域广泛发育急倾斜煤层。独特的地质赋存条件导致这类煤层开采过程中形成特殊的顶底板“夹持”结构,采场冲击地压灾害频发。然而,当前对“夹持”作用下煤体应力与能量分布仍缺乏定量分析,现有防治技术存在明显局限。为此,构建了基于Timoshenko梁理论的急倾斜悬臂顶板弹性支撑力学模型,结合Winkler弹性地基支撑力与挠度的定量关系,推导出煤体荷载与能量分布解析式,量化分析了顶板悬臂长度、厚度及倾角对两者的影响。创新提出了地面斜井区域压裂改造“夹持”结构、调控应力环境的冲击地压防治新方法,初步明确了该方法的防冲机理与效果。研究表明:煤体荷载与能量峰值随顶板悬臂长度和厚度的增加显著提升。悬臂长度由15m增至45m,煤体峰值荷载增长13倍,能量增加168倍;顶板厚度由10m增至22m,荷载与能量峰值分别增至11.5×10^(9)N和3.9×10^(10)J,且峰值位置向远离煤壁端偏移。相比之下,岩层倾角对煤体荷载与能量分布影响较小。地面斜井区域压裂通过构建网格化裂缝,将完整顶板分割为规则岩段,使覆岩运动模式由传统悬顶结构周期性破断转变为压裂岩段沿裂缝面滑移失稳,从根本上弱化了顶底板对煤层的“夹持”作用,并将顶板破断动载由突发性冲击转变为渐进式释放,有效削弱了冲击地压风险。压裂后形成“采动-压裂”协同破裂效应,使致冲关键层提前破断,消除大跨度悬顶结构,缩短悬顶时间,煤层剪切应力峰值降低41.9%。此外,压裂裂缝的“通道”效应促进覆岩裂隙发育高度增加31.4m,垮落矸石量增多,碎胀性作用下采空区充填质量增强,形成更稳定的“矸石-顶板”承载体系,有效抑制顶板弯曲变形,促使覆岩应力通过矸石向底板岩体转移。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 冲击地压 煤体荷载与能量 地面斜井区域压裂 覆岩裂隙
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迎采工作面沿空掘巷围岩能量−应力全周期演化规律 被引量：10
11
作者 陈定超 王襄禹 +6 位作者 柏建彪 李梦龙 卢建飞 张飞腾 孙世奇 赵祥岍 于洋 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期162-175,共14页
迎采动工作面沿空掘巷经历上工作面侧向基本顶断裂、回转、下沉全过程的全周期动压影响,巷道变形量大、维护困难。本文以温庄煤矿15105工作面为工程背景,提出在原有25 m煤柱迎采动面掘巷的基础上,沿上工作面非稳定采空区后方改变巷道掘... 迎采动工作面沿空掘巷经历上工作面侧向基本顶断裂、回转、下沉全过程的全周期动压影响,巷道变形量大、维护困难。本文以温庄煤矿15105工作面为工程背景,提出在原有25 m煤柱迎采动面掘巷的基础上,沿上工作面非稳定采空区后方改变巷道掘进轨迹,将区段煤柱宽度减小至6 m,进行沿空掘巷。为了证明方案的可行性,采用FLAC^(3D)建立数值模型,模拟了原方案与优化方案2种情况下的巷道围岩能量−应力全周期(迎15103采动工作面掘进、非稳定采空区侧巷道掘进、15105工作面回采)演化规律。模拟结果显示:①迎15103采动工作面掘进期间,应力和能量主要集中在区段煤柱的采空区侧。②非稳定采空区侧巷道掘进期间,与原方案相比,优化方案使6 m煤柱内部能量和应力转移至工作面煤体侧。③15105工作面回采期间,采取原方案时,能量和应力均向25 m煤柱回采侧集中,应力峰值达到31.2 MPa,最大能量为192.4 kJ/m^(3);采取优化方案时,能量和应力均向工作面实体煤侧转移,6 m煤柱具备一定承载能力,并且整个过程中应力集中程度低、能量无明显聚集,回采期间6 m煤柱内部应力峰值仅8.1 MPa,最大能量为126.7 kJ/m^(3)。在此基础上,确定了优化方案的可靠性,并结合数值模拟结果和现场地质条件,提出将巷道分成4个区段:迎采对掘段、临空掘巷段、渐变煤柱段和沿空掘巷段,建立了巷道围岩分区控制体系,设计了锚杆、索支护参数。最终成功开展了工业性试验,现场监测结果显示各区段巷道整体控制效果良好。 展开更多
关键词 迎采掘进 沿空掘巷 煤柱 双屈服模型 应变软化模型
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我国煤层气智能化开发研究现状及展望 被引量：1
12
作者 刘永成 张磊 +3 位作者 潘建钟 罗亮 刘鑫元 田悦辰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期223-232,共10页
煤层气是优质、清洁的非常规能源,对其进行合理开发利用具有缓解资源压力、保证安全生产等重要价值。尤其近年来,人工智能技术迅速发展,在矿业领域体现出了良好潜力,运用人工智能技术,提高煤层气开发能力和水平,具有重要现实意义。从储... 煤层气是优质、清洁的非常规能源,对其进行合理开发利用具有缓解资源压力、保证安全生产等重要价值。尤其近年来,人工智能技术迅速发展,在矿业领域体现出了良好潜力,运用人工智能技术,提高煤层气开发能力和水平,具有重要现实意义。从储层勘探、产能预测、抽采控制等3个技术方向,分析并归纳了当前阶段人工智能技术在煤层气开发中的主要基本应用,并在此基础上分析了各类技术的突出特点、应用领域以及发展前景。分析认为地质条件复杂、优质数据积累不足、参考案例少等问题是现阶段面临的主要技术挑战,其在很大程度上限制了有关技术的开发。由此,总结提出煤层气智能化开发短期内所需主要技术及其长期发展趋势,根据技术现状和主要特点,提出了相关建议:总体上,要发挥现有优势,在现有基础上进一步优化有关技术平台,并适当引进、学习国际先进技术;重视数据积累,针对代表性煤层气井田建设高质量信息支撑平台,为智能抽采平台建设提供高质量数据支撑;整合资源,在实践中加快推进智能抽采平台开发,推动典型创新性技术的应用,提高煤层气开发智能化水平;针对我国的特殊地质条件,重点开发与深部煤层气、“三气”合采相配套的智能化技术,以期实现相应领域的弯道超车。 展开更多
关键词 煤层气 智能技术 储层勘探 产能预测 设备协同
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岩石循环加载和分级加载损伤破坏声发射实验研究 被引量：72
13
作者 李楠 王恩元 +3 位作者 赵恩来 马衍坤 许福乐 钱伟华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1099-1103,共5页
对循环加载和分级加载条件下岩石损伤破坏全过程的声发射规律和频谱特性进行了研究。结果表明,声发射与载荷变化或岩体变形破裂密切相关。循环加载过程中当载荷超过前期最大值时声发射信号增强,卸载阶段声发射信号随卸载过程逐渐减少,... 对循环加载和分级加载条件下岩石损伤破坏全过程的声发射规律和频谱特性进行了研究。结果表明,声发射与载荷变化或岩体变形破裂密切相关。循环加载过程中当载荷超过前期最大值时声发射信号增强,卸载阶段声发射信号随卸载过程逐渐减少,岩石的应力记忆特性具有明显的Felicity效应。分级加载时,当应力增加时声发射信号明显增多,应力稳定在低水平时基本不产生声发射信号;在高水平时,由于岩石内部损伤程度高,有零星声发射信号产生。岩石加载初期声发射主频较低,卸载阶段主频先增高后降低,恒载阶段主频最低,破裂阶段主频增高且主频带变宽,并出现次主频现象。 展开更多
关键词 循环加载 分级加载 声发射 频谱分析
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沟谷地形对浅埋煤层开采矿压显现的影响机理 被引量：70
14
作者 许家林 朱卫兵 +1 位作者 王晓振 张志强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期179-185,共7页
针对神东矿区活鸡兔井工作面过沟谷地形时发生的动载矿压问题,通过现场实测、理论分析与模拟实验,就沟谷地形对浅埋煤层开采动载矿压显现的影响机理进行了深入研究。结果表明:浅埋煤层开采工作面过沟谷地形上坡段时易发生端面切顶、冒... 针对神东矿区活鸡兔井工作面过沟谷地形时发生的动载矿压问题,通过现场实测、理论分析与模拟实验,就沟谷地形对浅埋煤层开采动载矿压显现的影响机理进行了深入研究。结果表明:浅埋煤层开采工作面过沟谷地形上坡段时易发生端面切顶、冒顶和支架活柱急剧下缩的动载矿压。由于覆岩主关键层在沟谷段受侵蚀影响而缺失,过上坡段时主关键层破断块体缺少侧向水平挤压力作用,不易形成稳定的"砌体梁"结构而滑落失稳,使得作用在下部单一关键层结构上的载荷明显增大而产生滑落失稳,从而引起工作面的动载矿压。若沟谷地形中主关键层未缺失,则浅埋煤层工作面过沟谷地形上坡段时一般不易产生动载矿压。该研究结果指导了活鸡兔井21305,21306工作面过沟谷地形动载矿压灾害的防治实践。 展开更多
关键词 沟谷地形 浅埋煤层 动载矿压 岩层移动 关键层
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大同矿区双系煤层开采煤柱影响下的强矿压显现机理 被引量：88
15
作者 于斌 刘长友 +1 位作者 杨敬轩 刘锦荣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期40-46,共7页
针对大同矿区石炭系煤层8105工作面过上覆侏罗系煤层采空区留设煤柱时的强矿压显现特征，采用理论与现场实测分析相结合的方法，对侏罗系煤层采空区煤柱的应力影响规律与石炭系煤层顶板的垮裂带范围进行了分析，得到了双系煤层开采煤柱... 针对大同矿区石炭系煤层8105工作面过上覆侏罗系煤层采空区留设煤柱时的强矿压显现特征，采用理论与现场实测分析相结合的方法，对侏罗系煤层采空区煤柱的应力影响规律与石炭系煤层顶板的垮裂带范围进行了分析，得到了双系煤层开采煤柱影响条件下工作面强矿压显现的“煤柱一覆岩运动”联合作用机理。研究表明：侏罗系煤层采空区留设煤柱的水平与垂直应力较高，达10．5～13．5MPa，应力集中区深度为40～70m，剪应力波及范围达180131；8105工作面顶板的垮裂带高度为150～170m；工作面过煤柱时的强矿压显现是由采空区煤柱与煤层顶板垮裂运动联合作用的结果。 展开更多
关键词 大同矿区 双系煤层 采空区煤柱 强矿压 应力影响 电磁成像
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煤矿“采选充+X”绿色化开采技术体系与工程实践 被引量：75
16
作者 张吉雄 张强 +3 位作者 巨峰 周楠 李猛 张卫清 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期64-73,共10页
煤炭接续资源多在深部和优质资源多在西部并存的现状使得深部与西部开采成为煤炭资源开发的新常态,绿色矿山建设、绿色矿业发展与绿色化开采推进已势在必行。本文提出了煤炭资源"采选充+X"绿色化开采技术构想,即直接在井下构... 煤炭接续资源多在深部和优质资源多在西部并存的现状使得深部与西部开采成为煤炭资源开发的新常态,绿色矿山建设、绿色矿业发展与绿色化开采推进已势在必行。本文提出了煤炭资源"采选充+X"绿色化开采技术构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选、矸石充填与"岩层移动主动控制、沿空留巷、瓦斯抽采、灾害防治、保水开采"一体化生产系统,形成了煤炭"采选充+X"(控、留、抽、防、保)协同生产模式;明确了"采选充+X"绿色化开采技术的内涵与技术框架,阐述了"采选充+X"的四代演化历程,分析了其践行绿色化的技术优势,给出了科学化的工程设计方法;阐述了5类典型"采选充+X"技术对应的技术原理、工程需求、设计流程与方法、关键技术及工艺装备等。工程实践分别证明了采选充+控、采选充+留、采选充+抽等"采选充+X"技术具有的显著技术优势与工程示范效应。未来"采选充+X"绿色化开采将延伸采选充+处、采选充+智、采选充+调、采选充+协等技术模式。整体形成的"采选充+X"技术体系,可为实现煤炭及伴生资源绿色化开采提供有力的技术支持。 展开更多
关键词 煤及伴生资源 绿色化开采 煤矸分选 采选充+ 充填开采
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煤基固废充填开采技术研究进展与展望 被引量：123
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作者 张吉雄 张强 +3 位作者 周楠 李猛 黄鹏 李百宜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4167-4181,共15页
煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求,是促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展的研究重点与热点。笔者在总结煤基固废充填开采技术研发背景与发展历程的基础上... 煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求,是促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展的研究重点与热点。笔者在总结煤基固废充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,系统性介绍了煤基固废充填开采技术体系的研究现状,经过20余年产学研用联合攻关,历经5代技术的研发创新,已基本形成体系的典型固废充填技术包括综合机械化固体充填、膏体充填、长壁逐巷胶结充填、覆岩隔离注浆充填、井下采选充+X,为“三下”开采、条带煤柱回收、岩层移动与地表变形控制、煤基固废井下处置提供了较全面的技术途径;煤基固废充填开采充填材料本构模型、关键岩层控制及地表变形控制等理论研究也取得了较大进展,基本构建成充填开采岩层控制理论体系;面临产业智能化升级、深部资源开采、煤基固废规模化处置与资源化利用等重点发展趋势,煤基固废充填开采技术的主要发展方向包括但不限于煤基固废高效智能充填、井下嗣后注浆充填处置、深部充填采热、煤基固废充填井下碳封存、煤基固废绿色功能材料井下利用等。现有研究现状及发展趋势综合表明:煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性途径。 展开更多
关键词 煤基固废 充填开采 采选充 岩层控制 绿色开采
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煤实验最短自然发火期的快速测试 被引量：28
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作者 王德明 亓冠圣 +3 位作者 戚绪尧 辛海会 仲晓星 窦国兰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2239-2243,共5页
基于煤实验最短自然发火期确定煤的自燃倾向性是一种科学、可靠的鉴定方法。但由于在实验室测试煤在绝热条件下的实验最短自然发火期周期长,难以实现测试的标准化,此方法的应用受到限制。因此研究煤实验最短自然发火期的快速测试方法具... 基于煤实验最短自然发火期确定煤的自燃倾向性是一种科学、可靠的鉴定方法。但由于在实验室测试煤在绝热条件下的实验最短自然发火期周期长,难以实现测试的标准化,此方法的应用受到限制。因此研究煤实验最短自然发火期的快速测试方法具有重要意义。通过理论分析与实验研究,确定70℃时煤样罐出气口的氧气体积分数(C70)与交叉点温度(Tcpt)是分别能体现出煤在低温缓慢氧化阶段及快速氧化阶段氧化升温特性的特征参数。通过程序升温测试煤低温氧化过程的特征参数C70指标和Tcpt指标,实现了煤实验最短自然发火期的快速测试。基于程序升温测试得到的实验最短自然发火期与绝热测试结果的一致性表明了此方法的准确性、可靠性及基于实验最短自然发火期确定煤的自燃倾向性的可行性。 展开更多
关键词 煤 实验最短自然发火期 自燃倾向性 耗氧 交叉点温度
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煤矿矸石井下分选协同原位充填开采方法 被引量：83
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作者 张吉雄 巨峰 +2 位作者 李猛 周楠 张强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期131-140,共10页
煤矿开采伴随着矸石等固废排放和采场矿压与地表沉陷控制问题,推进煤矿绿色开发将是从源头上保护矿区生态环境的重要手段,统筹考虑煤炭采掘、原煤加工和固废排放的关系对于建设绿色矿山尤为重要,而煤矿井下采-选-充协同将是从根本上解... 煤矿开采伴随着矸石等固废排放和采场矿压与地表沉陷控制问题,推进煤矿绿色开发将是从源头上保护矿区生态环境的重要手段,统筹考虑煤炭采掘、原煤加工和固废排放的关系对于建设绿色矿山尤为重要,而煤矿井下采-选-充协同将是从根本上解决上述问题的技术途径。基于此,在充分考虑采煤、分选和充填基础上,以井下分选为核心,围绕充填开采方法构建了煤矿矸石井下分选协同原位充填开采模式,阐述了煤矿井下采、选、充系统的时空协同关系,揭示了“就近分选+原位充填”的科学内涵,实现了充填能力与分选能力匹配、采充系统与分选系统布置、采充工艺与分选工艺组织和矸石物流运输与调控4个方面的协同;提出了实现不同目标层次的煤矿矸石井下分选协同原位充填开采技术体系,主要包括全粒级分选、煤矸分离和毛煤排矸3个不同等级的井下煤矸分选技术和实现采场矿压与地表沉陷控制、矸石处理和资源回收不同目标的井下原位充填技术2个方面;分析评价了新型跳汰分选、旋流器分选、重介浅槽分选、动筛跳汰分选和γ射线分选5种井下煤矸分选方法的适用性,给出了煤矿矸石井下分选方法选择流程,确定了煤矿矸石井下分选系统及巷硐布置要求,探讨了煤矿井下全粒级分选的发展方向;提出了全采全充、全采局充、局采局充和局采全充4种典型充填开采方法,明确了4种典型充填开采方法的定义、系统布置及技术优势,形成了充填开采方法选择流程,进一步对比分析了4种典型充填开采方法的地表沉陷与采场矿压控制效果。研究成果为实现煤矿煤炭开采、井下分选和矸石处理集约化提供技术借鉴,进一步丰富我国煤矿绿色开采的技术体系。 展开更多
关键词 绿色开采 充填开采方法 矸石分选 原位充填
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厚硬岩层下孤岛工作面开采“T”型覆岩结构与动压演化特征 被引量：47
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作者 曹安业 朱亮亮 +3 位作者 李付臣 窦林名 赵永亮 张贞良 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期328-335,共8页
为研究厚硬岩层下孤岛工作面开采对强矿震或冲击矿压的影响,理论分析鲍店矿103上05孤岛工作面厚硬覆岩空间结构及其破断运动对矿震活动的影响,并对孤岛面开采的冲击矿压危险性进行了动态评价。研究表明:103上05工作面在竖向剖面上为一... 为研究厚硬岩层下孤岛工作面开采对强矿震或冲击矿压的影响,理论分析鲍店矿103上05孤岛工作面厚硬覆岩空间结构及其破断运动对矿震活动的影响,并对孤岛面开采的冲击矿压危险性进行了动态评价。研究表明:103上05工作面在竖向剖面上为一非对称"T"型孤岛覆岩结构,其长臂侧易出现关键层大尺度破断运动,诱发强矿震与冲击矿压的危险性较高;在水平层面上亚关键层破断形成"O"型断裂结构,巨厚主关键层则以大尺度"OX"模式分层破断。各级关键层的逐级破断与运动是矿震活动的主要动力源。根据微震实测,矿震活动多集中在"T"型结构长臂侧,尤其是能量大于105J的强矿震主要出现在103上06采空区与103上05工作面巨厚主关键层中,并表现出很高的S,P波能量比。通过波速梯度异常区的动态反演,对"T"型孤岛面覆岩运动的动压危险性进行评价,效果良好。同时,分别进行煤层静载预卸压与低位顶板走向步距式超前预裂,降低了强矿震活动对煤体的冲击扰动效应。 展开更多
关键词 厚硬岩层 孤岛工作面 覆岩结构 矿震 冲击矿压 关键层
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