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煤炭工程
煤炭工程

章新敏（执行）

月刊

1671-0959

mtgc@coale.com.cn

010-82276677、6679

100120

北京市德外安德路67号

煤炭工程/Journal Coal Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊报道内容包括煤炭工业有关方针、政策、法规；交流煤炭工业基建体制深化改革经验，报道工程项目建设、设计施工中的新成就、新经验、新动向和各专业采用的新技术、新设备、新工艺、新材料的先进经验。直接涉及到的专业有采矿、机电、机制、土建、选煤、环保、技经、管道运输、公路、铁路、桥涵、暖卫、给排水等。
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    钻井法凿井壁后充填大比重水泥浆研制及其耐久性能

    姚直书朱宏伟张辉王瑞...
    178-185页
    查看更多>>摘要：为提升西部地区深大钻井井筒第一段高壁后充填置换效果，提出采用大比重水泥浆作为新型壁后充填材料。首先，通过对比试验，优选重晶石粉作为加重剂、硅酸镁铝为悬浮剂。然后，采用正交试验和极差分析法，分析了水灰比、重晶石粉、硅酸镁铝和膨胀剂掺量对大比重水泥浆的密度、初凝时间、流动度、3 d及28 d抗压强度的影响，采用综合平衡法确定了大比重壁后充填材料的最优配合比为水泥∶水∶重晶石粉∶硅酸镁铝∶膨胀剂∶减水剂=1∶0。55∶0。5∶0。03∶0。025∶0。015。硫酸盐溶液侵蚀对比试验表明，与常用的水泥浆充填材料相比，大比重水泥浆充填材料具有可靠的耐久性能。最后，通过XRD和SEM分析了优选组加重水泥浆在 3 d和 28 d的水化产物和微观结构，揭示其优异抗渗性和耐久性能的机理。研究结果可为西部地区深大钻井井筒壁后充填提供大比重、高强度、低渗透以及耐久性好的新型壁后充填材料。

    西部矿区深大钻井壁后注浆高强微膨胀材料配合比

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    厚煤层柔模混凝土墙沿空巷道支护技术研究

    李刚迟国铭
    186-193页
    查看更多>>摘要：柔模混凝土墙沿空留巷技术作为无煤柱开采的一种，现已被应用于我国神东矿区多个煤矿。为解决在留巷复用过程中沿空巷道围岩结构稳定性差、变形剧烈、支护难度大的难题，以大柳塔煤矿52605 柔模混凝土墙沿空留巷工作面为工程背景，采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法，研究了柔模混凝土墙沿空巷道的围岩变形特征，建立柔模混凝土墙沿空巷道围岩结构力学模型，得到从巷道掘进阶段至巷道复用阶段沿空巷道全生命使用周期的应力演化规律，并根据巷道不同的使用阶段提出了对应的支护方案。研究结果表明:上覆岩层作用力直接作用在直接顶与混凝土墙岩层接触位置，有利于侧向支承压力传递，巷道围岩变形较大;二次采动超前支承压力导致留巷段前方顶板发生塑性破坏，塑性破坏与底板塑性区联通，将加剧煤壁侧的破坏;现场工程实践表明对沿空巷道进行合理分时分区支护，可改善应力环境，有效控制围岩变形。

    柔模混凝土墙沿空留巷巷道支护围岩控制变形机理

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    波形钢腹板支架技术在白芨沟煤矿巷道支护中的应用

    杨小宁赵文华吴丽丽
    194-200页
    查看更多>>摘要：为了解决白芨沟煤矿南翼采区巷道矿用工字钢支架支护能力不足的技术难题，提出采用一种新型波形钢腹板支架技术。通过规范公式计算分析了波形钢腹板支架和传统矿用工字钢支架的承载力，并采用有限元方法探究了波形钢腹板支架的面外稳定性能，设计出波形钢腹板棚梁和棚腿的搭接节点构造方式，开展了支架的现场监测试验。结果表明:用钢量与 11#矿用工字钢相近时，波形钢腹板支架的棚梁和棚腿承载力分别比前者提高了74。3%和50%，变形减小78。3%。在支架棚梁和棚腿的两端和跨中各设置 3 个纵向系杆时有利于支架的面外稳定性。在满足支护强度的前提下，波形钢腹板棚梁跨中变形比矿用工字钢棚梁平均减少54。5%左右，棚腿收敛量平均减少 84%左右。波形钢腹板支架支护效果显著优于矿用工字钢，同时由于采用了单棚置换原来的对棚支护方式，减轻了井下劳动强度，保证了现场工作面的接续生产。

    波形钢腹板支架矿用工字钢巷道收敛量节点构造巷道支护

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    软硬复合煤层瓦斯抽采穿层钻孔变形塌孔特征规律研究

    张栋任朝朋
    201-207页
    查看更多>>摘要：为探究软硬复合煤层瓦斯抽采钻孔的变形规律，采用自主研发的"一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置"进行了现场监测，系统分析了硬煤、软煤、软硬复合煤层瓦斯抽采钻孔的变形情况，并采用COMSOL数值模拟手段对试验结果进行验证，结果表明:钻孔浅部竖直方向应变敏感程度滞后于水平方向，且呈交替性增大特征;钻孔应变衰减阶段前，存在一种短暂的伪平衡状态，其实质是煤体内部应力集聚，后突然释放而造成钻孔塌孔;在相同的外部载荷条件下，软弱界面将软硬复合煤层分割为两个相对独立的应力环境，煤层在软弱界面处发生介质突变和应力突变;硬煤层钻孔较软煤层钻孔的各部位变形小，二者均表现为浅部变形大、深部变形小，最终达到稳定环向应变，软硬复合煤层穿层孔在浅部变形与二者相近，穿层孔深部和软弱界面交叉截割形成应力集中区，应力集中区范围沿软弱界面和钻孔径向同时延伸并逐渐衰减，这种衰减呈不明显的非线性特征。

    软硬复合煤层瓦斯抽采钻孔软弱界面钻孔塌孔数值模拟

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    近距离煤层区段煤柱集中应力传递特征试验研究

    张剑李建忠刘慧妮
    208-215页
    查看更多>>摘要：探究煤柱应力向底板传递特征对确定近距离煤层巷道围岩控制方法具有指导作用。以山西杜儿坪矿近距离煤层为原型，开展上煤层开挖相似模型试验，利用DIC技术采集底板深度不同水平层位应变数据，分析垂直、水平、及剪切三种应变的分布特征和应变峰值距煤柱边界水平距离的变化规律，探究上煤层开采后区段煤柱集中应力向底板的传递特征。结果表明:煤柱底板区，三种应变均以煤柱中心为轴呈非对称双峰分布特征，垂直、剪切两种应变峰值为先开挖面煤柱侧小于后开挖面煤柱侧，而水平应变峰值则恰好相反，三种应变峰值均随底板深度增加而减小;采空区底板，垂直、剪切两种应变远离煤柱边界逐渐趋于 0，而水平应变则显现出反复增减多变特征。三种应变峰值距煤柱边界的水平距离表现为垂直应变为先开挖面煤柱侧大于后开挖面煤柱侧，但剪切应变则刚好相反，而水平应变则先后开挖面煤柱侧均相等，且三种应变距煤柱边界水平距离均随底板深度增加而增大。垂直、水平应力分别为压、拉应力，而先后采面煤柱侧剪切应力则不同分别为拉、压应力;垂直、剪切两种应力均显现为高应力水平，但水平应力甚小;垂直、水平两类应力峰值均位于煤柱底板区，而剪切应力峰值却位于采空区底板;垂直、剪切两种应力随远离煤柱边界均趋于0，水平应力则显现反复转化增减特征。选择近距离煤层巷道围岩控制方法既应重视垂直应力的作用，也应关注剪切应力对其失稳破坏的影响。

    近距离煤层区段煤柱应力传递特征相似材料模型试验DIC技术

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    厚硬顶板地面水力压裂冲击地压防治技术研究

    姜国成
    216-223页
    查看更多>>摘要：为了解决孟村煤矿冲击地压难治理的问题，开展孟村煤矿 401 盘区地面水平井分段水力压裂防冲实践，并基于"动静载荷叠加诱发机理"分析了 401102 工作面冲击地压发生机理，综合考虑关键层判别、覆岩结构、关键层物理力学性质、赋存特点及能量释放规律等因素，确定401102 工作面厚硬顶板地面压裂的目标层位，确定了2 口水平井的布置位置，并对水平井井身结构参数、压裂方案、压裂参数设计等技术参数进行研究，通过对比 421102 工作面在压裂区域及非压裂区域的支架监测数据对地面压裂技术的防冲卸压效果进行检验，结果表明:工作面进入地面压裂区域支架压力低、来压规律不明显，支架工作阻力平稳，顶板未产生强烈动载，说明地面压裂对目标岩层起到了较好的卸压效果，保障了421102 工作面的安全高效回采。

    冲击地压地面水平井支架工作阻力动静载叠加灾害防治

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    音频数据驱动的洗煤厂溜槽堵塞检测

    谭兴富卢军常发军宋阳...
    224-230页
    查看更多>>摘要：溜槽堵塞作为工业生产中的一种常见问题，不仅影响生产效率还可能导致安全隐患，因此实时准确地检测溜槽堵塞状态具有重要意义。然而传统的检测方法在实际应用中存在诸多问题与挑战，如精度不高、依赖人工干预等。文章基于音频信息构建结合了 WaveNet 和 GRU 的WaveGNet深度网络模型，通过提取分析声音信号寻找溜槽堵塞的特征，以实现准确的堵塞检测。WaveNet能够提取高质量的声音信号特征，而GRU网络则能够捕获声音序列中的时间关系。通过将两者融合以更好地理解声音信号，在时间和频率维度上进行更准确的分析，揭示与堵塞状态相关的模式从而提高检测的准确性和鲁棒性。通过声音信息直接捕获堵塞状态，减少了人工干预的需求且具备实时性。该方法有望为工业生产中的溜槽堵塞检测提供一种创新、高效且可靠的解决方案，在实际应用中具有重大潜力。

    溜槽检测音频深度学习WaveNetGRU

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    管式微滤膜在高盐水除硬除硅中的应用研究

    王小强
    231-237页
    查看更多>>摘要：针对传统高盐废水处理采用"膜浓缩+蒸发结晶"方法存在的问题，研究了高盐水零排放系统预处理的软化、除硅、除浊环节，指出相较于传统预处理方法，管式微滤膜具有明显的优势。以内蒙门克庆和榆林小纪汗煤矿项目为例，通过小型试验和中型试验对该工艺系统进行了研究和分析，采用管式微滤膜(TMF)替代澄清池进行固液分离。研究应用结果表明，在进水钙离子浓度为712。5 mg/L，镁离子浓度为110。4 mg/L，总硅(以SiO2 计)含量为120 mg/L的条件下，通过加入偏铝酸钠、氯化钙、氯化镁等药剂进行混凝后，利用管式微滤膜进行固液分离，SiO2 去除率≥95%，出水满足钙离子浓度≤10 mg/L，镁离子浓度≤10 mg/L，总硅(以SiO2 计)含量≤10 mg/L的要求，且满足反渗透进水的浊度≤1 NTU和SDI≤5 的要求，运行成本相比原有工艺节省10%～20%。

    管式微滤膜高盐水除硬除硅

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    矿井离层水致灾机理及防治技术研究进展

    华可李文李江华邱浩...
    238-246页
    查看更多>>摘要：针对矿井离层水研究过程中遇到的突水征兆不明显、瞬时水量大、滞后性、周期性突水等问题，从覆岩移动离层水的形成、致灾机理、防治技术、监测预警等方面总结了离层水的研究进展。首先，离层水害是采动影响下采场覆岩运动和地下水运移的耦合结果，通过挖掘突水事故的表现、覆岩结构及运动特征、地下水运移规律及相关研究现状，总结得到离层水形成基本条件和发育的基本规律，分析了突水引发溃泥溃砂、瓦斯涌出、切顶压架等次生灾害的机制。其次，离层垂向和水平位置预测是离层水害防治的关键，在此基础上，介绍了地面直通式泄水孔、离层注浆充填、井下截流孔、井下导流孔和地面抽排水孔5 种离层水的防治方法，并结合工程实际，分析了其特点和问题。最后，利用岩层的岩性组合及地质条件评价离层突水危险性，同时结合回采过程中的多物理场监测数据实现了离层水害的预警，并提出了离层水研究过程中亟待解决的问题。

    覆岩移动离层突水致灾机理防治方法监测预警

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    Modflow中关键参数取值对矿井涌水量预测的影响研究

    胡兵刘会月李媛侯丽丽...
    247-253页
    查看更多>>摘要：针对鄂尔多斯地区矿井开采过程中的涌水问题，以核桃峪井田为研究对象，对区域水文地质条件进行梳理，确定合理的概念模型和边界范围，建立了Visual Modflow数值模型，应用模型的排水沟边界模块，预测响应工作面采掘进度的矿井涌水量变化。并对排水沟水力传导系数C与含水层渗透系数K两个影响因子进行了不确定性分析，确定C的取值对工作面涌水量预测的影响更显著。根据临近的雅店井田两个工作面实际涌水量对C值进行反演，确定研究区域C值范围并代入核桃峪井田工作面预测中。结果表明:工作面涌水量预测值会随着C值取值增大而增大，当C取值约6。5×10-5 时，雅店井田工作面涌水量接近实际涌水量。基于该值计算出核桃峪井田各工作面矿井涌水量情况，待5 个工作面回采结束后，矿井涌水量总量达到2697。2 m3/h。

    涌水量预测VisualModflow排水沟边界含水层渗透系数排水系数

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