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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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    防隔水煤柱切顶卸压定向爆破参数设计及工程应用

    王永法
    1-9页
    查看更多>>摘要：针对煤矿井下紧邻断层的防隔水煤柱稳定性保护问题,以鹤壁中泰矿业 3309 工作面防隔水煤柱为工程背景,对防隔水煤柱切顶卸压定向爆破参数设计及工程应用进行研究.通过对切顶卸压前后防隔水煤柱支撑压力分布进行对比分析,揭示了切顶卸压定向爆破作用机理,采空区顶板垮断时大悬臂结构被切断进而迅速垮落,防隔水煤柱上方侧向支撑压力缓慢上升然后延伸至深处缓慢下降到原岩应力.利用FLAC3D和ANSYS/LS-DYNA软件建立不同不耦合系数定向聚能爆破模型,数值模拟结果显示,切顶卸压后应力峰值降低了约 27.8%,且峰值位置与 3309 工作面煤柱帮的距离明显增大,改善了3309 工作面回风巷道附近区域应力环境;综合考虑切缝效果和炸药利用率,确定了不耦合系数1.7 为正常段最优装药结构;根据数值分析结果和断层分布情况对3309 工作面回风巷道进行系统性差异化爆破参数设计,现场应用表明切顶卸压定向爆破效果良好,对防隔水煤柱的保护起到了有效的作用.

    切顶卸压定向爆破防隔水煤柱不耦合系数爆破参数设计

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    多断层复杂地质条件下条带充填开采工艺研究

    高鹏杜超杰石腾邵小平...
    10-16页
    查看更多>>摘要：为优化沙梁煤矿多断层复杂地质条件下的开采布局,提高煤层采出率,提出在矿井一水平多断层切割区域布置短壁或异形条带充填开采工作面,通过多轮循环充填开采置换煤柱.研究表明:试验C135206 工作面基载比JZ<0.8、基采比JC<9,条带采宽处于直接顶板破断判据确定的极限跨距范围,工作面采用基于连采机掘采的"采6.6 m、留19.8 m"四轮顺序采充的三倍基准参数是适宜的;工作面条带巷道顶部敷设多通道导气管与注浆管的接顶方式可保证充填体充分接顶,砌块档墙有助于条带巷道两端墙体稳定性.研究为煤矿优化开采布局、提升矿井采出率提供了一条崭新思路.

    断裂构造充填开采三倍基准采充工艺接顶工艺

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    碎软低渗煤层水平井水力喷砂射孔工艺优化

    张永成赵祉友汪奇文贤利...
    17-23页
    查看更多>>摘要：针对碎软低渗煤层水平井煤粉产出危害,提出采用水力喷砂射孔压裂来实现"射孔-增透-控粉"为一体的压裂改造理念,具体工艺包含水力喷砂射孔、高压射流、环空压裂以及水力补射孔清洗.通过成本及工艺对比,选择油管拖动水力喷砂射孔方式进行压裂,并对工艺和关键工具进行优化.首先,优化防反冲蚀破坏一体化硬质合金圆锥收敛型喷嘴,能实现排量 2.0～2.5 m3/min时,射流压力为16.5～25.8 MPa.其次,优化喷射器本体,能有效射穿套管、水泥塞,并射入岩石一定深度.配套一体化管柱顺利完成了煤层气U型水平井压裂和补射孔施工各 8 段,每段射孔时间15 min以上,并充分顶替返排煤粉,投产3 年后产气量仍达到 3500 m3/d以上,表明优化工艺达到了碎软低渗煤层改造效果.与连续油管分段压裂技术相比,油管拖动水力喷射压裂单段压裂作业成本降低了28.5%.

    碎软低渗煤层水平井水力喷砂射孔压裂

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    融合多种模态特征的井下供水管网流量预测

    赵安新刘鼎郭仕林战仕发...
    24-30页
    查看更多>>摘要：煤矿井下供水系统是煤矿安全生产的生命线,供水管网水流量的预测是供水系统优化调度的基础,预测的重要性对供水调度有重要影响.文章提出了一种融合多模态数据特征的煤矿井下供水管网流量预测方法,该方法通过图深度学习的方法实现了对井下管网空间拓扑结构、历史时间依赖、井下实际生产工况、周期相关等多种数据模态特征的融合,具体的,使用添加空间注意机制的图卷积神经网络获取井下管网监测点的空间拓扑关系,然后利用循环神经网络中的门控循环单元获取监测点的时间依赖,并融合煤矿生产规律与不同周期的流量数据形成最终预测结果,通过陕西亭南煤矿实际数据进行实验,结果表明,提出的预测方法相较于SVM、LSTM、STGCN等方法能更准确地预测井下流量未来的趋势,预测偏差分别降低了9.3%、6.84%和3.65%.

    煤矿井下供水管网图神经网络深度学习流量预测

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    基于三元DEM的露天煤矿封闭壳状包络体素建模研究

    金磊田羽李新鹏杜勇志...
    31-38页
    查看更多>>摘要：传统地质模型受自身结构性质和布尔运算效率的局限,限制了采矿模型的生成,无法满足露天矿大规模物料规划问题的需求.针对上述问题,对开采体块段模型及采矿模型进行了定义,并提出了一种基于三元DEM的露天煤矿封闭壳状包络体素快速建模方法,即煤岩模型的顶面、底面和侧面DEM建模,三元DEM经固化后即可生成煤岩体对应的封闭壳状包络体素模型.该模型介于实体模型和块体模型之间,能够保障算量精度,同时具有较高的布尔运算效率,可以现实定点、定向的尺寸和结构剖切,在传统算量地模的基础上,通过特定的结构定义,丰富剥采程序和工艺参数等技术指标属性,定制专属的采矿模型,更好地服务于露天矿物料流规划、采剥生产计划动态优化等问题.

    数字高程模型露天煤矿三维地质模型包络体素建模采矿模型

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    反井钻机施工大直径风井工程结构稳定性评价方法研究

    杨木林程守业宋亚新高峰...
    39-44页
    查看更多>>摘要：针对大直径反井工程在扩孔期间的围岩稳定性问题,提出了一种考虑反井钻井法工艺特点的竖井结构稳定性评价方法,确定了围岩自稳能力是其关键因素,基于强度折减法,提出了以围岩稳定系数为核心的井帮围岩自稳能力定量评估方法,通过数值模拟手段确定了围岩极限自稳状态的强度折减系数k0,并以此作为围岩的稳定系数.为解决工程实际问题,提出了预防空帮失稳的工程处理措施,在扩孔阶段实施随钻临时支护作业,实现围岩的快速封闭.最后以李家壕煤矿回风暗立井工程作为研究对象,提出了局部失稳风险评估意见,并依托工程实践对评估准确性进行了验证,其结果表明评估结论与实际结果一致,验证了该井帮围岩稳定性定量评价方法及工程处理措施的有效性.

    反井钻井竖井强度折减法通风井围岩自稳

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    特厚煤层沿空掘巷围岩支卸协同控制技术

    李化敏王文强王祖洸孙浩...
    45-51页
    查看更多>>摘要：针对特厚煤层小煤柱沿空掘巷大范围塑性全煤巷道锚网索的支护难题,以塔山煤矿8204-2 小煤柱工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析等方法,揭示了锚杆、锚索对沿空大范围塑性全煤巷道的支护机理.锚杆支护主要作用于浅部二次破碎区煤体,形成浅部连续承载结构;锚索主要作用于深部处于三向受力状态的稳定煤体,形成更大范围的连续稳定承载结构;进一步明确了锚杆、锚索有效长度的计算方法,形成了以高预紧力、高强"锚-网-索"支护为基础,以坚硬顶板井下磨料水射流切顶卸压、巷帮大直径钻孔卸压、底板卸压槽卸压为辅的"支卸协同"小煤柱沿空巷道围岩控制技术体系.工程应用结果表明,试验巷道围岩最大变形量小于 700 mm,能够满足使用要求.

    特厚煤层小煤柱沿空掘巷围岩控制支卸协同双层连续承载结构

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    大断面半煤岩巷道变形破坏机理研究及控制技术

    席义苗程利兴张东昕汪占领...
    52-58页
    查看更多>>摘要：针对大断面半煤岩巷道围岩变形控制难题,以小保当煤矿一号井大断面半煤岩巷道为研究背景,测试了巷道围岩岩层分布、围岩地应力分布及裂隙发育,分析了巷道围岩的变形破坏演化特征.通过实验室试验以及数值模拟分析了半煤岩组合体力学性能及其变形破坏形态,揭示了强度较低的煤体最先在煤岩交界面发生破裂、滑移,变形不断向深部延伸,随着煤岩体完整性及强度的持续弱化,造成巷帮由下而上的非均匀渐进性失稳破坏,揭示了提高大断面半煤岩巷道围岩稳定性的关键在于控制煤岩交界面非协调变形.基于此提出了采用高预应力锚杆支护与薄弱区域加强支护的变形控制思路,制定了小保当一号井大断面巷道半煤岩巷道围岩变形控制方案,并开展了井下工业试验,取得了较好的应用效果,在监测期内巷道顶板的位移量为 28 mm,两帮的位移量为80 mm,底板的位移量为43 mm,随后围岩变形趋于稳定,巷帮煤岩交界处的变形控制效果显著,表明采用该方案可有效控制大断面半煤岩巷围岩变形.

    大断面巷道半煤岩巷道高预应力支护煤岩组合体

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    补连塔煤矿回采巷道锚索主动式超前支护技术应用

    杨俊彩范东林陈苏社刘兆祥...
    59-65页
    查看更多>>摘要：为了实现神东矿区综采工作面的无人化、少人化,降低工人劳动强度,以补连塔煤矿22406 综采工作面为背景,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法对工作面主运巷采用锚索主动式超前支护方式的科学性和合理性开展了研究,同时引用两侧实体煤巷道力学模型对主运巷专用锚索超前支护设计进行验证,通过验证"排距3 m,每排2 套"的超前支护形式满足工作面超前支护要求.通过主运巷道超前支护段锚杆(索)受力监测可知,工作面推进过程中,超前支承压力的影响范围约为42 m,在距工作面 10～26 m范围,超前支承压力增加幅度较大,应力集中系数为1.23～1.5.通过巷道围岩表面位移监测可知,主运巷在距离回采工作面 35 m左右受采动影响开始变形,回采过程中,顶板最大下沉量达到16 mm,底板最大底鼓量达到 42 mm,两帮最大移近量达到45 mm.研究结果表明,采用锚索补强超前支护方式,巷道围岩得到有效控制,围岩整体稳定且变形可控,现场应用效果良好.

    神东矿区超前支护锚索主运巷矿压显现

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    基于临时支护新装置的工序优化与支护性能分析

    王云柱成云海王贯东苏畅...
    66-71页
    查看更多>>摘要：针对掘进工作面存在的掘支平行作业难、用时比重失调问题,为实现平行作业、快速支护,设计了新的临时支护装置,具有尺寸可调、快速响应、及时支护的特点.采用理论分析加数值模拟的方法进行研究;介绍了装置的结构设计;以新巨龙煤矿综掘施工技术为例进行工艺优化,从理论上提出一种分区平行作业的施工技术;通过顶板两端简支岩梁力学模型,展开装置临时支护作用机理分析;并对装置的支护性能进行结构静力学分析.结果表明:在巷道顶板松动范围 0～3.30 m时,装置支护所需承受的载荷为 158.40 kN;仿真得到最大等效应力为 57.37 MPa,在装置顶梁下端与耳座位置交接处,最大位移量出现在中间梁上端中部,为 0.30 mm,装置的结构设计能满足支护要求.此研究可为实现快速掘进的平行作业,高效支护和安全生产,提供有益参考.

    掘进工作面临时支护装置分区平行作业工序优化支护性能

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