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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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    综放开采不同回撤方式矿压显现对比研究

    杨振方珍珠昌李宁金鸣...
    67-75页
    查看更多>>摘要：厚煤层综放工作面采取预掘单(双)回撤通道终采时，终采空间容易发生强矿压显现、煤壁破碎、顶板大变形而造成撤架遇阻。为研究此工况下接续面的合理终采方式，通过现场勘察、室内试验、原理对比、数值分析及实地监测的方法，进行厚煤层综放面不同回撤方式矿压显现对比研究。研究结果表明，预掘单回撤通道存在工作面超前支承压力与巷道支承压力的叠加(增高系数3。37)，预掘双回撤通道在此基础上增加了与煤柱应力的叠加(增高系数 3。69)，自掘回撤通道则在终采期间无应力叠加(增高系数 2。53)。同时，综合对比超前支承压力、最大剪应力以及主应力分区情况，得到在终采线位置自掘回撤通道的布置方式矿压显现最低。由此，建立了基于自掘回撤通道的终采工艺流程，根据顶板深孔位移监测设计了终采大断面空间的支护参数，并由预应力场模拟验证。经现场实践，实现了终采空间的有效支护和支架的顺利回撤。

    厚煤层综放开采回撤通道终采方式预应力场

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    中厚煤层无煤柱切顶聚能爆破装药参数优化研究

    娄杰张燕斌温慧刘鑫...
    76-82页
    查看更多>>摘要：以棋盘井煤矿(东区)11101 运输巷为工程背景，对中厚煤层无煤柱切顶聚能爆破装药参数的优化进行研究。研究了切顶爆破的机理和装药参数，并采用数值模拟进行了单孔和多孔爆破验证，设计出针对于11101 工作面的工程情况下的切顶聚能爆破参数。结果表明:顶板主要以砂质泥岩为主的破碎顶板的切缝率相较于砂岩顶板和完整顶板试验组较低。同时发现封泥段内的顶板是砂质泥岩时，孔口会产生一定程度的破坏。采场顶板的预裂切缝效果直接影响着采空区矸石的充填效果，进而影响采场上覆岩层的应力传递。通过现场爆破试验验证相关结论，并确定出适合于棋盘井煤矿(东区)11101 工作面的爆破技术参数，作为指导切顶卸压的一项关键技术。

    聚能爆破裂纹扩展装药参数切顶卸压无煤柱开采

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    超前深孔断顶爆破有害气体引排系统优化研究

    陈梦乔杨伟张海洋王坤...
    83-88页
    查看更多>>摘要：为减小深孔断顶爆破有害气体CO对判断煤自燃带来的影响，通过实验分析了宽沟煤矿所用乳化炸药爆炸所产生的主要有害气体，根据现场CO传感器监测数据研究了爆破后CO气体扩散机理，采用引排系统对爆破孔CO气体进行源头引排，并对引排系统参数进行优化，确定最优的引排流量及巷道供风量。研究结果表明:爆破后CO气体主要从爆破孔涌出，并在巷道形成炮烟团，导致监测数据中CO气体体积分数急剧变化;CO气体通过爆破孔、煤岩体裂隙、煤体脱附三种途径缓慢释放，加之炮烟中CO气体在采空区积存或吸附以及通风等因素，导致CO气体体积分数急剧变化后呈缓慢降低趋势;引排系统最多能缩短回风流CO气体超限时间 38 min，最大降低回风流CO峰值的45%;在不同巷道供风量和引排系统引排流量条件下，供风量为 1400 m3/min、引排流量为50 m3/min时引排效果较好;提高巷道供风量会加快炮烟运移速率，缩短CO气体超限时间，但亦会对引排系统集气口产生一定影响。

    深孔爆破炮烟CO气体引排系统有害气体治理

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    基于光伏前级Boost前馈控制的煤矿交直流配电网稳压策略

    王磊史小军于铄航张德正...
    89-94页
    查看更多>>摘要：在光伏等分布式电源接入的煤矿交直流配电网中，存在导致直流电压波动的因素，如光照不均匀和负荷波动等。为减弱这些波动对系统稳定性的影响，文章在传统的光伏系统稳压单闭环控制结构的基础上，提出了一种将光伏输出电压与电机负载电流引入作为前馈环节的控制策略，削弱由这两种因素引起的直流母线电压波动。在PSCAD/EMTDC中搭建了煤矿交直流混合配电网仿真模型，通过比较最大功率点跟踪(MPPT)控制策略、MPPT-传统稳压切换控制策略和本文所提控制策略下的直流母线电压特性，验证了所提控制策略相对于传统控制策略的优势。最后，利用RTLAB做了硬件在环实验进一步验证了该策略的有效性。

    交直流配电网光伏系统MPPT改进稳压控制直流母线电压

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    浅埋厚煤层开采覆岩破断与上覆煤层运移规律研究

    高成金腾周志伟陈子晗...
    95-102页
    查看更多>>摘要：针对浅埋厚煤层回采工作面上覆岩层破断规律不明晰和上覆薄煤层稳定性情况难判定等问题，以三道沟煤矿八盘区工作面为研究背景，采用理论分析、相似模拟与现场实测手段相结合，构建大型相似模拟模型，对工作面回采后的上覆岩层破断及运移规律以及上覆薄煤层稳定性情况进行研究。研究结果表明:经计算确定了八盘区的基本顶位于 5-2 煤与上覆薄煤层之间，其破断与运移控制着上覆煤层的纵向裂隙形成与运移，上覆薄煤层在基本顶铰接区上方的赋存形态不稳定，存在部分离层与较大裂隙，在煤柱上方与采空区上方，赋存形态相对稳定且连续;随着下部厚煤层工作面的不断推进，5-2 煤上覆冒落带与裂隙带会逐渐呈梯形向上扩展，并逐渐波及上覆的薄煤层，使得薄煤层破碎程度增加，整体完整性降低;当5-2 煤层回采结束后，上覆 4-4 煤与 4-3 煤整体均呈盘状下沉形态，其中4-4 煤的预计最大下沉量达4。5 m，4-3 煤预计最大下沉量达4。3 m。

    浅埋煤层厚煤层煤层群周期来压相似模拟

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    宽煤柱非连续卸压诱发冲击地压机制研究

    赵平平张立明
    103-107页
    查看更多>>摘要：针对西部矿区宽煤柱非连续卸压诱发冲击地压现象，通过现场实测和理论分析，研究了卸压区域与未卸压区域的来压特征、煤柱应力分布特征和微震活动特征，建立了非连续卸压宽煤柱诱发冲击的分析模型，揭示了非连续卸压宽煤柱的冲击地压诱发机理，在此基础上探讨了宽煤柱冲击地压防治方法，研究结果表明，上覆侧向顶板与超前支承压力作用下，应力集中区域会向未卸压煤体的中部转移，容易发生非稳定性失稳。未弱化顶板破断产生的动载扰动也是诱发宽煤柱冲击的重要因素。最后提出，宽煤柱体连续性卸压与上覆顶板岩层弱化，有助于防治宽煤柱诱发冲击地压。该研究结果将为煤矿巷道宽煤柱冲击地压的防治提供技术支撑。

    非连续卸压冲击地压宽煤柱防治技术

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    地应力作用下煤层液态CO2相变致裂效果研究

    王岩
    108-114页
    查看更多>>摘要：以液态CO2 气爆能量的TNT当量转化为基础，利用LS-DYNA软件分析爆破参数(装液量、泄爆压力峰值、致裂孔径)和地应力作用对液态CO2 相变致裂效果的影响程度，并开展液态CO2 相变致裂工程试验。模拟结果表明，液态CO2 相变致裂效果与装液量、泄爆压力峰值和致裂孔直径的变化呈正相关，与地应力呈负相关，并且装液量和致裂孔径的选取不宜过大;试验结果表明，煤层致裂有效半径的试验结果(3。62 m)和模拟结果(3。47 m)相接近，验证了爆破数值模型的可靠性。应用液态CO2 相变致裂技术增透后，与致裂孔1 m距离的观测孔透气性系数提高了 34 倍，与致裂孔2。5 m距离的观测孔瓦斯涌出强度提高了 3。23 倍，衰减强度降低了 87。93%，与致裂孔1～1。5 m距离的观测孔平均瓦斯抽采浓度提高了64。38%。

    CO2相变致裂TNT当量转化地应力爆破参数工程试验

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    基于深度学习的煤巷掘进工作面瓦斯涌出量预测研究

    李鹏辛诗雨闫凡壮周爱桃...
    115-124页
    查看更多>>摘要：研究煤巷掘进工作面瓦斯涌出量，对于煤巷掘进工作面瓦斯防治具有重要意义。利用深度学习理论与长短期记忆神经网络高效处理时间序列样本的特性，建立基于LSTM神经网络的煤巷掘进工作面瓦斯涌出量预测模型，依据训练过程中损失值的大小对模型超参数进行优化，选择并确定模型的最优超参数，借助煤巷掘进工作面瓦斯涌出量原始数据，验证模型的适用性和准确性，并根据预测结果分析工作面瓦斯涌出量在时间维度上的变化趋势。研究结果对预测煤巷掘进工作面瓦斯涌出变化趋势、判别工作面瓦斯异常涌出、提升掘进工作面瓦斯治理水平具有参考意义。

    瓦斯涌出量煤巷掘进工作面深度学习LSTM神经网络预测模型

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    膨润土基微泡瓦斯钻孔液制备及数值模拟研究

    盛树平程健维罗望
    125-132页
    查看更多>>摘要：为了最大程度上避免瓦斯钻孔成孔过程中卡钻现象，选取钠基膨润土为基料，研制了一种钠基膨润土基微泡钻孔液。通过实验研究不同种类及剂量的发泡剂和稳泡剂对微泡沫钻孔液的影响，测试钻孔液稳定性、流动性，评价钻孔液体系的流变性、抗高温、抗煤粉和抗酸碱性能;同时，利用数值模拟研究了钻孔液体系携煤粉的能力。实验结果表明，钠基膨润土基微泡钻孔液具有良好的发泡性能，在80℃以内能够保持稳定，对质量分数在 10%以内的煤粉具有较好的抗侵蚀能力;通过岩屑沉降速度表征，该钻孔液的携岩能力强于普通清水。数值模拟研究表明，当钻孔液中煤粉浓度为4%体积分数时，在模拟打钻20 s后，钻孔平均煤粉体积分数为4。5%，钻孔底部堆积的煤粉体积分数为15%左右，钻孔出口煤粉浓度大于入口煤粉浓度。同时，在相同条件下，提高流速和转速可以增强携煤粉能力，降低环空中煤粉浓度。

    钠基膨润土瓦斯钻孔液携煤粉能力数值模拟

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    基于多元统计和混合模型的矿井涌水构成比例判别

    曹思文刘源武亚遵王雪奇...
    133-139页
    查看更多>>摘要：为了快速有效地判别涌(突)水水源，以杨村煤矿为研究实例，在分析矿井充水水源的基础上，在四个主要充水含水层中选定56 个学习样本，采用Piper三线图剔除异常样本后保留52个典型样本，并选取HCO3-、SO42-、Cl-、Na++K+、Mg2+和Ca2+六大常规离子作为判别指标，应用多元统计学中的Bayes逐步判别分析法建立矿井突水水源判别模型，Bayes判别模型对样本总体分类的准确率达到了91。06％，为有效地识别混合水水源构成比例奠定了基础，而后结合"M3"质量平衡理论建立了混合模型并确定了矿井涌水的构成比例。结果显示:受充水含水层特性及影响程度制约，前期矿井涌水构成中砂岩水含量较高，具体为奥灰水占 15。2％，十下灰水占 20。68％，3 煤顶板砂岩水占48。28％，十三-十四灰水占 15。85％。随时间的推移十三-十四灰水、奥灰水比例逐渐增大，其中奥灰水占 23。65％，十下灰水占 10。8％，3 煤顶板砂岩水占 26。73％，十三-十四灰水占38。83％。这与矿井前期主要回采五采区3 号煤，后期逐步开采下组煤的情况相一致，表明该方法较符合生产实际。从整体上来看杨村煤矿矿井涌水中奥灰水占 17。5％，十下灰水占 19。86％，3 煤顶板砂岩水占36。43％，十三-十四灰水占26。21％，表明当前矿井涌水以 3 号煤回采区的顶板砂岩水和下组煤回采区的十三-十四灰水为主，这为今后矿井防治水工作的开展提供了依据。

    涌水来源Bayes模型混合模型比例判别质量平衡理论

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