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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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    近浅埋多层厚硬顶板大采高综放工作面矿压显现规律研究

    刘晓刚张震刘前进
    72-80页
    查看更多>>摘要：针对榆神矿区近浅埋多层厚硬顶板条件下,"大周期"来压支架立柱下缩量大、煤柱应力集中系数高、稳定性差等强矿压问题,采用了数值计算、微震和煤体应力监测等技术手段,对覆岩破断运动及工作面来压规律进行了分析研究,结果表明:覆岩破断运动上,多层厚硬顶板较大的"垂向离层空间"和"自下而上"的顺次交替垮落孕育了顶板"高+低层位组合破断"的时空基础;"高低层位顶板组合破断"是"大周期"来压增强的关键诱因;同时,煤柱应力的时空演化受控于多层厚硬顶板的破断垮落.矿压显现上,工作面"大周期"立柱下缩量平均可达 945 mm,持续距离12.10 m,并可由2～5 次连续强来压组成;巷道煤柱应力集中系数达到 1.80～2.30,影响范围为工作面前方126 m至后方471.3 m,具有明显的"高强度、大范围、长上升期"特点.针对该条件下的强矿压防治,分别提出了"弱化低位顶板、优化破断结构"和"弱化高位顶板、改变破断次序"的技术思路,并取得的了较好的应用效果.

    榆神矿区近浅埋煤层厚硬顶板强矿压防治微震监测

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    特厚煤层孤岛煤柱水力扩孔防冲卸压技术研究

    段金红秦子晗金建成邵常雄...
    81-86页
    查看更多>>摘要：砚北煤矿2502 采区大巷保护煤柱两侧采空,为孤岛煤柱,应力集中程度高,由于煤层较厚,传统大直径钻孔卸压无法取得较好的防冲效果,针对该问题,提出了煤层水力扩孔卸压的技术.通过理论分析研究了水射流破煤和扩孔的卸压机理,水力扩孔通过增加钻孔孔径扩大了单孔的卸压范围;确定了砚北煤矿特厚煤层水力扩孔的主要技术参数,采用数值模拟分析了钻孔内分段扩孔的卸压模式;开发了相应的配套设备,采用双层高压钻杆实现煤体的"钻-割"一体化卸压,提高了卸压效率.通过砚北煤矿现场试验表明,煤层水力扩孔在水压 40 MPa和高压喷嘴作用下,扩孔半径能够达到0.35～0.5 m,钻屑量在扩孔区域明显降低,表明水力扩孔能够显著降低煤体内应力集中,达到冲击地压防治的目的.

    冲击地压水力扩孔射流压力双层钻杆卸压半径

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    蒙陕深埋煤层首采工作面顶板富水性和涌水量差异研究

    马国逢刘洋杨建王强民...
    87-91页
    查看更多>>摘要：针对蒙陕接壤区存在水文地质条件不清、水害问题多发、水资源漏失严重等问题,通过分析区内呼吉尔特矿区4 个矿井首采工作面顶板地质水文地质特征、回采过程中涌水量变化及差异性,查清了矿区煤炭开采初期扰动下的水文地质条件,结果表明:四个矿井首采工作面涌水量,均随着工作面回采呈逐渐增加趋势,其中葫芦素和巴彦高勒矿井首采工作面最大涌水量分别为645.0 m3/h和494.0 m3/h,且七里镇砂岩含水层不同区域存在富水性差异,导致涌水量的增加呈台阶式,波动性较大,与该区域七里镇砂岩含水层厚度较薄、富水性较弱的特征一致;门克庆和母杜柴登矿井首采工作面最大涌水量分别为1372.0 m3/h和 938.0 m3/h,且七里镇砂岩含水层整体富水性较强、富水性较均一,涌水量的增加呈平稳增加态势,波动性较小,与该区域顶板七里镇砂岩含水层厚度较大、富水性较强的特征一致.

    深埋煤田区七里镇砂岩首采工作面涌水量相邻矿井

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    采煤工作面导水通道电法智能监测技术应用研究

    黄刚余国锋韩云春罗勇...
    92-98页
    查看更多>>摘要：针对目前受底板承压水威胁的工作面注浆效果评价以及工作面回采过程中异常区裂隙动态发育等情况的动态监测问题,采用电法智能监测技术,在唐家会煤矿 61304 工作面底板低阻异常区开展注浆效果监测试验以及对回采过程中煤层底板进行实时监测,通过监测岩层电阻率变化情况,成功捕捉到了注浆浆液动态扩散趋势和采动裂隙动态发育过程,及时预警了导水通道的动态发育情况.研究表明:电法智能监测技术能清晰监测导水通道动态发育过程,能分辨是否导通含水层,是带压开采工作面底板突水监测的新技术,为底板承压工作面的开采提供技术指导,保障煤矿安全生产.

    底板承压水异常区注浆效果导水通道电法智能监测技术

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    架间底板拖管充填采空区浆液流动特性试验研究

    成云海王旭东申昊黄国栩...
    99-104页
    查看更多>>摘要：为解决矿山充填与煤炭开采之间时空干涉难题,实现矿井安全、高效充填开采.结合李家壕矿井生产系统和开采条件,提出采空区架间底板拖管非胶结膏体充填技术.为确保该技术可行及充填参数的有据可依,遂建立非胶结膏体架间底板拖管充填采空区物理模型,以矸石和粉煤灰为骨料制备非胶结膏体充填材料,分析最大粒径和质量浓度对浆液采空区内流动特性的交互影响.研究结果表明:①浆液充填量主要受矸石粒度的影响,质量浓度主要影响浆液在采空区内的扩散速度;②随着浆液充填量的增加,采空区内的空隙逐渐趋于饱和,且渗透方式呈现出以管口为球心的半球形扩散分布;③模拟试验揭示了浆液中矸石颗粒在采空区流动扩散阻塞机理;④沿管道走向依次剖开断面,浆液中矸石级配和质量浓度有明显的分选性.

    架间底板拖管非胶结膏体流动特性配比参数

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    切顶沿空留巷卸压机理及支护技术研究

    孙利辉纪权财王中海张海洋...
    105-113页
    查看更多>>摘要：云驾岭矿9 号煤上覆厚硬岩层,采场矿压显现强烈,采用传统的沿空留巷方法围岩控制难度大.以云驾岭矿19103 工作面运巷为背景,分析了切顶沿空留巷厚硬直接顶力学平衡条件,得出巷旁需提供不小于1046 kN的支护阻力.采用数值模拟的方法对比了沿空留巷在厚硬直接顶条件下切顶与不切顶时围岩变形及应力、塑性区的分布规律,结果表明:切顶后采空区顶板更容易垮落,留巷顶板稳定时下沉量仅为同期不切顶时的28.2%,切顶后留巷侧顶板垂直应力变小、水平应力增大且围岩塑性区向顶底板深部转移,揭示了预裂切顶卸压的机理为阻断工作面动压的传递以及诱导采空区顶板提前冒落接顶承压,水平应力增大的原因为切缝两侧形成的长、短"悬臂梁"变形的结果.提出了针对厚硬直接顶切顶留巷的顶板控制理念为集中支护切缝端、适当让压和形成"组合悬臂梁",采用了"长、短锚索+单体液压支柱+可缩性U钢梁"的综合支护技术及挂网喷浆的密闭措施.现场工业性试验效果良好,切顶后留巷顶板锚索受力峰值在 350 kN左右,围岩稳定后巷道规格满足二次复用的条件.

    沿空留巷预切顶厚硬直接顶卸压机理长"悬臂梁"

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    工作面单双巷顶板爆破应力演化规律研究

    牟宗龙张泽辉张修峰盖元...
    114-121页
    查看更多>>摘要：坚硬顶板是影响工作面冲击危险的重要因素,实践中常采用爆破技术对工作面顶板进行预裂和卸压.以田陈煤矿3 煤层上方存在坚硬顶板的 7202 工作面为对象,采用理论分析、数值模拟、工业试验等方法,研究了不同爆破高度、工作面单巷和双巷顶板爆破下围岩应力演化及微震规律.结果表明:针对低位亚关键层采用单巷和双巷爆破时,爆破高度越大,巷道围岩峰值应力越低,卸压效果与爆破高度呈正相关关系;但采用双巷爆破时,当爆破高度增加至 6 倍采高(亚关键层中部位置)以上时,工作面中部区域会出现应力升高现象,且工作面越短应力升高越明显;在7202 工作面初采阶段进行高度为3 倍采高的单巷顶板爆破时,微震多集中在巷道区域,卸压效果一般,改为双巷顶板爆破并提高爆破高度至6 倍采高后,微震多集中到工作面中部区域,无大能量微震事件发生,应力监测预警次数也大幅降低,巷道区域卸压效果较好.

    冲击地压坚硬顶板单双巷顶板爆破爆破高度应力演化

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    煤矿坚硬顶板灾害水力压裂防治技术监测及评估

    石垚雷瀚杨新路徐世达...
    122-130页
    查看更多>>摘要：水力压裂技术具备安全性好、施工工艺简单的优点,被广泛应用于煤层坚硬顶板灾害治理.但由于岩体的不均质性,压裂孔周围裂隙网络扩展规律复杂,水力压裂裂纹监测精度低,压裂效果评估难度大.针对上述问题,通过对比分析常见水力压裂监测方法及监测方案的差异,揭示微震监测技术的优越性,并对水力压裂效果评估技术进行了讨论.研究表明,微震监测技术具有监测范围广、灵敏度高、连续性好的优点;地面监测、井下监测、联合监测等微震监测方法适用工况不同,监测精度相差较大,应根据现场工程布置与实际岩层条件选取合适的监测方法.坚硬顶板水力压裂效果评估多采用裂缝发育长度、来压步距等间接指标,基于微震参变量直接指标的效果评估相对较少.在此基础上,提出了水力压裂效果评估精细化的发展建议.研究成果对开展坚硬顶板水力压裂现场监测、优化坚硬顶板水力压裂工程设计具有重要指导意义.

    坚硬顶板水力压裂裂纹微震监测

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    导向槽定向水力压裂煤层增透强化瓦斯抽采技术及应用

    任仲久
    131-137页
    查看更多>>摘要：针对低透气性高瓦斯煤层预抽瓦斯困难问题,提出导向槽定向水力压裂煤层增透技术,通过理论推导计算煤层段扩孔后塑性区分布,分析穿层钻孔煤层段水压裂缝的起裂与扩展,揭示导向槽定向水力压裂煤层增透的力学机制,研发导向槽定向水力压裂煤层增透装备.在山西中兴煤矿进行现场应用,结果表明:利用水射流方法对穿层钻孔煤层段进行扩孔,使得煤中产生形似圆柱孔洞,穿层钻孔围岩塑性区半径与钻孔半径成正比,钻孔扩孔是增大塑性区范围的一种有效方法,裂隙扩展明显,瓦斯采出率提高.同时研发了一种导向槽定向水力压裂防突成套装备,主要部件有移动高压水力泵站、喷头、喷嘴、螺旋辅助排渣水射流高压钻杆、孔口防喷装置以及高压旋转接头,结合井下水力化作业远程监测和控制,现场监测结果表明,通过增透作业钻孔的方法,平均瓦斯浓度和瓦斯抽采混合量提高到常规孔的2.75 倍和1.81 倍,说明采取导向槽定向水力压裂措施的增透效果显著.

    水射流扩孔导向槽定向水力压裂煤层增透瓦斯抽采

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    基于粗糙径向基神经网络的刮板输送机负载预测方法研究

    郭刚汪海涛高晓成闫尚彬...
    138-145页
    查看更多>>摘要：刮板输送机负载的准确预测对实现采煤机和刮板输送机的协同控制至关重要.刮板输送机短期负载受工作面环境、冲击载荷等不确定性因素的影响,具有很强的非线性和非平稳性,难以准确预测.针对此问题,本研究提出一种基于粗糙径向基神经网络的刮板输送机负载预测方法.该方法首先建立刮板输送机电流去噪模型,得到反映综采工作面刮板输送机真实负载的电流分量;然后针对刮板输送机负载电流波动大导致的神经网络预测模型训练误差增大、预测精度低的问题,引入表征负载变化波动的上下输入粗糙神经元,提出一种粗糙径向基神经网络(RRBFNN)模型;最后基于粗糙径向基神经网络建立刮板输送机短期负载预测模型,并进行仿真实验验证.结果表明:本研究提出的RRBFNN刮板输送机短期负载预测模型,比传统RBF模型的平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)分别降低 26.22%,25.39%和 14.72%,该方法能有效提高刮板输送机负载的预测精度.

    刮板输送机负载预测粗糙神经元径向基神经网络

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