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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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    注浆压力对顺层抽采钻孔封孔质量影响研究

    李杰
    136-142页
    查看更多>>摘要：为研究不同注浆压力下各顺层钻孔的封孔质量，以轩岗煤电有限责任公司刘家梁煤矿2214 工作面为试验对象，根据矿井煤层实际赋存情况，采用COMSOL数值模拟软件，模拟不同注浆压力下浆液在煤层中的扩散范围，数值模拟结果表明，在 1～4 MPa注浆压力范围内，浆液在煤层中的扩散半径与其注浆压力的大小成正相关关系，而浆液扩散半径的增加幅度随注浆压力的增加呈现逐渐减小的变化趋势。同时在钻孔始封深度、封孔长度等封孔参数一定的情况下，按照 1、2、3 和4 MPa四个等级进行现场顺层钻孔封孔试验，并利用漏气率对各抽采钻孔的封孔质量进行评价和对比，现场试验表明，采用 1 MPa和 2 MPa注浆压力的顺层钻孔分别有 4 个和 2 个钻孔出现漏气，其平均漏气率分别为32。76%和28。65%，而采用3 MPa和4 MPa注浆压力的钻孔均未出现漏气现象。综合数值模拟及现场试验结果表明，该工作面顺层钻孔封孔时其注浆压力应不小于3 MPa。

    注浆压力顺层抽采漏气率封孔质量抽采钻孔

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    唐家会矿地下水化学特征及其在断层导水性识别中的应用

    高银贵詹绍奇黄文迪孔皖军...
    143-148页
    查看更多>>摘要：为了识别鄂尔多斯盆地北部唐家会矿DF1 断层导水性，预防采掘工作面突水事故的发生，通过采集唐家会矿二叠系砂岩水、奥陶系灰岩水(奥灰水)共36 组水样，利用Piper图、离子比例法及饱和指数法研究矿井地下水化学特征及成因，并基于水化学特征分析断层导水性。结果表明，砂岩水化学类型为Cl·HCO3-Na型和Cl-Na型，奥灰水化学类型为Cl-Na型。砂岩水和奥灰水中Na+主要来源于岩盐与硅酸盐岩的溶解;奥灰水中方解石处于平衡和过饱和状态，白云石处于未饱和状态，并发生了阳离子交换吸附。随着与DF1 断层距离的减小，61101 工作面底板注浆孔涌水TDS增加;11-4#孔涌水随着时间延长，Cl-逐渐增加，表明钻孔涌水中奥灰水的混合比例越来越大，DF1 断层在该区段为导水断层。

    唐家会矿水化学特征离子比例系数饱和指数断层导水性

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    基于氮气吸附-扫描电镜的构造煤孔隙特征研究

    霍中刚席志哲郭建行汪东...
    149-156页
    查看更多>>摘要：煤的孔隙结构特征与瓦斯的吸附和运移密切相关，构造煤的孔隙结构特征由于受到构造应力的破坏而趋于复杂，因此开展构造煤孔隙发育的研究是提升瓦斯治理水平的重要方向。以西山煤田南部东于煤矿三组构造煤和一组原生煤为研究对象，采取低温液氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM)，联合观测构造煤与原生煤的孔隙特征。研究表明:三组构造煤的氮气吸附量为原生煤的2。04 倍、1。49 倍和2。90 倍，三组构造煤的孔容为原生煤的 2。08 倍、1。53 倍和 2。96 倍;三组构造煤的孔容大部分由微孔和小孔提供均达到 69。71%以上，孔比表面积大部分由微孔提供均达到了79。04%以上;原生煤的孔容大部分由微孔和小孔提供达到了 89。38%，孔比表面积微孔占比93。97%;三组构造煤的孔隙结构相比原生煤更加复杂，具有更大的分形维数(2。6985～2。7106);三组构造煤(10000 倍)表面分形维数分别为 1。962、1。979、1。947 均大于原生煤 1。945，构造煤与原生煤相比有更为发育的孔隙特征;分形维数D1 与总孔比表面积、微孔比表面积成正比;挥发分含量在一定范围内与总孔比表面积、微孔比表面积、小孔比表面积成正比。

    构造煤孔隙特征液氮吸附电镜扫描分形维数挥发分

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    自然和人为干扰因素对黄土高原生态环境质量变化的影响

    牛鸿波田少国祖鹏举曹满红...
    157-166页
    查看更多>>摘要：为了识别自然和人为干扰因素对黄土高原生态环境质量变化的影响，以黄土高原为研究区，基于GEE平台和MODIS数据获取区域内2003-2022 年的遥感生态指数(RSEI)，利用随机森林识别自然因素和人为干扰因素对RSEI变化的驱动作用。结果表明:近 20 年内，①黄土高原的生态环境质量轻微改善，以0。002/a的速率增加，且生态环境质量空间分布总体呈由东南向西北递减的趋势，空间分布异质性较大，整体表现为良;蒙陕矿区和山西矿区大部分区域，以及黄陇矿区和宁东矿区的生态环境质量改善较为明显，占比分别为 40。5%、25。7%、14。6%和 19。9%，山西矿区和豫西矿区部分区域退化较为明显，占比分别为 5。4%和 34。3%。②黄土高原气温降低和升高区域分别占比 46。3%和 13。3%，而 92。7%区域的降水不变;63。1%的土壤水、58。4%的地表径流和96。6%区域的地下水储量增加;98。5%区域的GDP 增加，62。7%和 20。9%区域的人口增加和降低，近70%的土地利用类型基本不变，其余区域的地物类型相互转换。③黄土高原RSEI改善区域主要受地表径流(占比39。8%)、地下水储量(15。7%)、GDP(13。4%)和气温(12。4%)的影响，退化区域主要受 GDP(22。2%)、地表径流(21。3%)、地下水储量(16。4%)、气温(12。5%)和夜间灯光(10。5%)的影响;其次，RSEI改善的煤炭基地主要受地表径流和GDP 的影响，退化的煤炭基地受GDP、夜间灯光、地下水储量和气温因素主导。综上所述，近 20 年内黄土高原生态环境得到改善，生态环境质量变化主要受地下水储量、地表径流、气温、夜间灯光、人口和GDP的影响。

    黄土高原生态环境煤矿区随机森林驱动因子

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    复合载荷作用下矿用定向钻杆接头的三维力学特性分析

    王帮文赵宽薛河李金平...
    167-173页
    查看更多>>摘要：煤矿钻杆在严苛的服役环境和复杂的受力状态下易失效，不仅影响正常生产，而且还因打捞困难致使事故恶化。针对上述问题，以煤矿∅73 mm外平定向钻杆为研究对象，对不同载荷下钻杆接头进行了受力分析，并通过单轴拉伸试验获得了接头材料的力学性能参数，构建了接头材料的本构模型。在此基础上，应用虚功原理、Von Mises 屈服准则和接触非线性理论建立了钻杆接头螺纹的弹塑性有限元分析模型，分析了不同工况载荷作用下接头部位的受力状态及应力场分布规律。研究结果表明:在预紧扭矩为 2000 N·m时，该钻杆接头具有良好的密封性能和联接强度;单扭和拉扭载荷下，靠近主台肩的第一螺纹牙为主要失效部位;在压、弯、扭载荷下，主台肩为主要失效部位;在钻机最大扭矩与推进力的作用下，接头的抗弯能力达到3°/3 m。

    钻杆接头井眼曲率复合载荷三维有限元分析

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    基于ADAMS的矿山装备传动系统动态性能研究

    王雪梅马德建
    174-180页
    查看更多>>摘要：为提高矿山装备传动系统的动态可靠性，基于ADAMS建立了二级行星传动系统啮合接触动力学模型，分析了各级齿轮的运动特性及啮合力，讨论了牵引转速及负载转矩对传动系统稳定性及轮齿均载特性的影响规律。结果表明，一级行星轮系相对二级行星轮系的传动稳定性更差、偏载更严重;随着负载增大，一级行星轮的速度波动加剧、均载性能减弱，二级行星轮的均载性能轻微改善;随着转速的增加，两级行星轮的速度波动均加剧，中心轮的速度波动降低，一级行星轮内啮合的均载性能相对改善。该结果为揭示矿山装备传动系统故障机制、优化其传动性能提供了参考。

    传动系统运动稳定性啮合力接触力均载特性

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    综合零序电流信号分量的单相接地故障选线方法

    赵森豪耿蒲龙
    181-188页
    查看更多>>摘要：文章提出了一种优化变分模态分解(VMD)参数与综合零序电流信号分量的选线方法，旨在解决目前矿井经消弧线圈接地供电系统发生单相接地故障时，存在的故障信号特征提取困难、噪声信号影响严重等问题。该方法利用鲸鱼优化VMD参数对零序电流信号进行分解，并根据非工频分量能量、工频分量极性和波形相关性的多重判据进行故障线路判别。利用RTDS/RSCAD搭建矿井供电系统模型，仿真测试了不同的故障情况，包括不同故障线路的故障接地电阻、故障初始相位角、故障点位置。结果显示，无论故障条件如何，该方法都有更加准确和可靠的选线结果。

    单相接地故障变分模态分解鲸鱼优化算法综合信号分量波形相关性

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    工作面内地质异常无线电磁波透视规律研究

    占文锋李文武玉梁刘芳彬...
    189-196页
    查看更多>>摘要：为了掌握煤(岩)层及地质异常体对电磁波透视的影响规律，采用三维数值模拟方法，研究全空间条件下环形天线发射电磁波在煤(岩)层中传播时，遇到不同地质异常体(断层、陷落柱)时的传播特征。结果表明:异常体充填空气较多时，电磁波损耗小，磁场强度等值线外凸;若异常体充填水较多时，电磁波能量损耗较大，曲线内凹;充填其他介质时，电磁波损耗介于两者之间，可通过实测场强曲线、等值线变化，判断异常区电性特征。异常体形态和规模不同，磁场强度分布也不相同;异常区为圆形或似圆形时，磁场强度在异常体内产生畸变，远离异常体后逐渐恢复正常分布，识别较为困难;故异常体直径越小，离接收点越远，识别越困难;当异常区为条状断层分布时，断层走向与巷道交角越小，受影响的测点较多，识别较容易;若断层走向与巷道交角变大，受影响的测点变少，则识别较困难，据此可大致判断断层走向。正常情况下，场强曲线呈左右对称的抛物线形态，中间大、两侧递减;异常体所处位置、形态及充填物质不同，曲线形态亦不相同;当异常体规模较大时，曲线呈对称或不对称的"M"形。因此，在数据处理初期，由于场强曲线获取较快，可以通过识别曲线形态初步定性判别异常体的某些特性，但无法准确定位射线上不同区段的异常特征，可进一步结合层析成像分析，得到正确合理的认识。

    无线电波透视法数值模拟陷落柱断层

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    粗糙度对贫瘦煤表面润湿性的影响

    熊鹏董宪姝叶贵川孙玉金...
    197-204页
    查看更多>>摘要：表面粗糙度对煤的可浮性起着重要作用。为了研究捕收剂和粗糙度协同作用对煤表面润湿性的影响，采用四种不同目数的砂纸对煤表面进行粗糙化处理，并使用粗糙度测量仪表征其表面特性。采用接触角与相互作用测量仪分析表面粗糙度对煤天然润湿性和油酸钠改性后润湿性的影响。结果表明，随着天然煤表面粗糙度的增加，接触角减小。由于接触线的增加，水滴与煤表面之间的扩散力增大。当粗糙度分别为0。32、1。02、1。82、2。38 μm时，水与煤表面之间的扩散力分别为159。00、177。82、200。99、209。60 μN。而经低浓度(120 mg/L)油酸钠改性后，随着粗糙度的增加，煤表面的接触角增大，扩散力减小，扩散力分别为 149。11、146。40、134。06、124。27 μN。但当油酸钠浓度达到320 mg/L时，随着粗糙度的增加，接触角反而迅速减小，扩散力迅速增大，扩散力分别为174。21、211。05、244。37、288。51 μN。粗糙度的增大会增加天然煤表面的润湿性，低浓度的油酸钠改性和表面粗糙化可提高煤表面疏水性，然而，过量的药剂会增强煤表面的润湿性。

    煤泥浮选表面粗糙度扩散力接触角疏水性

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    极性-非极性复配捕收剂对难浮氧化煤泥浮选效果的影响及作用机理

    李进付永强赵伟高松...
    205-211页
    查看更多>>摘要：针对选煤厂入浮煤泥表面氧化程度高、含氧官能团多，导致浮选精煤产率低且灰分高的问题，分别采用柴油、常规极性-非极性复配捕收剂以及自主开发的新型极性-非极性复配捕收剂，进行了浮选试验，并结合接触角测试和吸附量测试，揭示了新型极性-非极性复配捕收剂强化氧化煤泥浮选效果的作用机理。结果表明:采用柴油和常规极性-非极性复配捕收剂进行氧化煤泥的浮选时，浮选效果均较差，难以满足生产要求;而采用新型极性-非极性复配捕收剂进行氧化煤泥浮选时效果较好，且该复配捕收剂更容易吸附在氧化煤泥表面，可显著提高煤泥表面接触角、降低其对水的润湿性，从而提升氧化煤泥浮选效果。同时，针对氧化煤泥采用新型极性-非极性复配捕收剂进行浮选，当捕收剂总用量为1200 g/t时，精煤产率可达74。28%，精煤灰分仅为7。66%。

    氧化煤浮选复配捕收剂接触角吸附量

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