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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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    迎采动宽煤柱承载特性及矿压显现规律研究

    宗保东陈立虎
    1-7页
    查看更多>>摘要：单翼开采矿井为解决采掘接替紧张的问题,常会出现迎采对掘的情况,而迎采动掘巷期间,矿压显现规律和煤柱宽度的确定是巷道掘进及安全回采的关键.以炭窑坪煤业 100303 运输巷迎采掘巷期间为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,对煤柱的合理宽度及迎采期间的矿压显现规律进行研究分析.主要结论有:通过理论计算,煤柱在受到掘进扰动和工作面采动的双重影响下,确保煤柱不完全发生塑形破坏且存在弹性核的宽度至少为 30 m.数值模拟发现,掘进迎头至相遇位置前方 20～30 m 时,围岩变形开始增大,煤柱帮和回采帮变形量均超过0.5 m.当掘进至采空区后方一定距离后,围岩因同时受掘进扰动与采空区侧向支承应力的叠加影响,变形增幅加快,煤柱帮变形严重,最大变形量超 1 m.提出 100303 运输巷掘进距 100302 综采工作面70 m时,停止掘进,在迎采扰动范围内,优化支护参数,提高煤柱承载能力.现场监测表明,巷道顶底板和两帮均变形较小均在可控范围内,有效控制了迎采动工作面掘巷的围岩变形.

    迎采对掘煤柱宽度矿压显现数值模拟围岩控制

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    近距离特厚煤层回采巷道合理布置优化研究

    蔡渝梁翟成余旭孙勇...
    8-15页
    查看更多>>摘要：针对近距离煤层开采后遗留煤柱下位特厚煤层回采巷道布置的技术难题,以开滦集团唐山矿为研究对象,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测等研究手段,对上位煤层采动后的底板破坏深度、残留煤柱底板应力分布及下位煤层巷道顶板非均布载荷下易被破坏的原因进行了研究.研究表明:上位煤层开采引起的支承应力导致的最大破坏深度为31.5 m,对下位煤层回采巷道布置产生影响;煤柱底板的垂直应力分布具有明显的非均布性,下位煤层回采巷道更易达到抗拉极限而产生变形破坏.同时对比了下位煤层四种巷道布置方式下的主应力分布特征,优选出内错式和平移式布置方式.进一步,通过巷道的应力改变量Δσ和位移改变量ΔD评估回采巷道顶板受应力及变形的不均衡程度,结合数值模拟计算和现场工业性试验数据印证,得出 9#煤层工作面回采巷道最佳内错距离为37.5 m,为特厚煤层回采巷道布置提供了借鉴依据.

    近距离煤层开采特厚煤层内错式布置巷道布置

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    浅埋煤层房采破坏区充填复采技术研究与应用

    马金奎郑立永高新建常云博...
    16-21页
    查看更多>>摘要：针对浅埋煤层前期开采遗留的大量房采破坏区严重影响现阶段工作面正常开采的问题,以五家沟煤矿5-1 号煤层15301 工作面的赋存情况和开采条件为研究背景,采用煤矿探巷机器人和机载三维激光扫描系统,探查出靠近15301 辅运巷道三个房采区的情况,对房采破坏区失稳机理进行研究,确定了破坏区支护强度,通过对充填材料不同配比实验,同时结合填充效果的探查结果,提出了安全快速通过充填区技术.研究与实践表明:当破坏区支护强度Pk≥2.1 MPa时,可避免房采破坏区失稳;确定了满足五家沟煤矿充填的主体材料为充填料Ⅰ,其中,水泥、粉煤灰掺入比例为3∶7,水灰比为1∶(0.8～1.2);对房采区进行充填后,利用安全快速通过充填区技术,顺利完成了15301 工作面房采破坏区充填复采,取得了良好的技术与经济效益,为类似条件下的浅埋煤层开采提供技术借鉴.

    浅埋煤层房采破坏区充填材料充填复采分层充填

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    圆管带式输送机桁架结构轻量化设计

    周利东展翼飞袁媛闫永杰...
    22-27页
    查看更多>>摘要：为了解决圆管带式输送机桁架结构设计常参照经验而使用钢量浪费的问题,提出基于实验设计(DoE)的优化设计方法.分析圆管带式输送机桁架承受的荷载组合情况,在 Ansys workbench中按照桁架的最不利荷载组合施加荷载,找出危险杆件;对杆件截面设计尺寸进行参数相关性分析,选取敏感度较高的控制参数,通过拉丁超立方抽样和非参数回归方法建立响应面模型,采用多目标遗传算法(MOGA)进行多目标优化.结果表明:优化后的桁架结构整体质量减轻32.8%,实现了结构轻量化;同时,杆件应力比均有所增加但满足强度和刚度要求,杆件截面利用更加充分.

    圆管带式输送机桁架轻量化设计多目标优化

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    神府矿区采空区精细化综合勘探技术研究

    刘立仁徐慧吕明杰李杰...
    28-35页
    查看更多>>摘要：为精细化查明神府矿区亿源煤矿井田内原不明小煤窑采空区,为采空区治理提供科学依据,需开展瞬变电磁法、钻探及测井等综合勘查技术工作,以明确采空区分布范围及富水情况.结果表明:从测井曲线中可以看出煤岩层物性稳定,曲线形态明显,煤层具有高电阻率、低密度、低伽玛特性,煤层属导电性较差的高阻层(最高大于1000 Ω·m),其他泥岩、砂质泥岩、砂岩等呈现相对低阻特征,煤层与围岩物性差异明显;瞬变电磁法采用 280 m 矩形发射线框、发射频率25 Hz、增益22～25 之间、发射电流 8 A、积分时间 15 s的参数组合进行探测,对已知采空区反映明显,推断3-1 煤层房柱式采空区总面积0.985 km2;通过钻探揭露了2-2 煤和3-1 煤房柱式采空区,验证了物探推断的3-1 煤采空区.测井、瞬变电磁法探测、钻探相互依托、相辅相成,达到了精细化综合勘探的目的.

    地球物理测井瞬变电磁法钻探神府矿区综合勘探

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    深部极松软围岩沿空巷道稳定性控制及应用

    袁安营田鑫李唐徐超凡...
    36-44页
    查看更多>>摘要：针对深部高应力作用下极松软围岩变形量大、破碎程度高、巷道难支护等问题,以丁集煤矿1232(3)沿空巷道为工程背景,采用数值模拟、现场监测和井下试验相结合的方法,对深部高应力极松软围岩沿空巷道破坏特征及阶段性控制原理和技术进行研究.结果表明:随着距巷道迎头距离的不断增大,巷道两帮应力的不对称性逐渐增大,实体煤侧应力峰值为 37.18 MPa 大于煤柱侧35.21 MPa,1242(3)终采线50 m范围内存在应力集中,最大达33 MPa,巷道围岩塑性区发育程度为煤柱帮大于实体煤帮大于顶底板;从巷道掘进过程中所经历的复杂围岩变化过程,将全巷道划分为 5种典型的围岩变化阶段来分析围岩变形破坏特征和破坏机理,揭示了在高应力作用下深部软岩沿空巷道围岩变形量大,在空间上呈现出明显的区域性和非对称性的特征;基于巷道初步设计方案和围岩变形破坏特征,及时有效的调整支护方案,对巷道进行分段式、非对称、区域化综合治理,形成深部软岩巷道围岩控制长效机制,为同类型深部软岩巷道地压治理提供了理论和技术支撑.

    深部高应力极松软围岩沿空巷道围岩控制阶段性支护

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    顶升式梯形钢管混凝土支架支护技术研究及应用

    赵文华王军杨小宁吴学岩...
    45-52页
    查看更多>>摘要：白芨沟煤矿0102303 工作面运输巷道位于上分层采空区下方,顶板为金属网假顶,原支护受上分层采空区扰动影响,变形严重.为此设计顶升式梯形钢管混凝土支架,通过注浆顶升试验测试各型号支架顶升性能,试验结果表明:Φ194 mm×10 mm 钢管注浆效果较好,接顶力达到3.93 kN,满足支架顶升和巷道假顶初撑要求.为增加钢管梁抗弯强度,在空钢管内设置抗弯圆钢,计算得支护反力为2.3 MPa,较原支护方式提高了5.4 倍.同时,为解决巷道内各类支架安装困难,设计了一种举升式支架安装机,举升力可达 6.8 kN.顶升式梯形钢管混凝土支架注浆 30 d后,支架荷载基本区域稳定,安装半年内支架荷载最大值为 0.8 MPa,现场监测顶底板移进和两帮收敛均小于50 mm,支护效果良好.

    顶升式支架接顶支架安装机注浆顶升

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    特厚煤层大巷变形破坏特征及控制技术研究

    汪占领刘志文赵华山李永元...
    53-59页
    查看更多>>摘要：针对特厚煤层大巷变形破坏特征分析及控制技术难题,以砚北煤矿二水平回风大巷为研究背景,在分析巷道围岩地质力学测试及围岩变形破坏特征与机理的基础上,提出了全断面注浆加固与高预应力支护综合围岩控制技术,制定了煤层大巷修复加固具体实施方案,并确定了相应的技术参数,开展了井下工业试验,试验结果表明:修复加固后35 d左右巷道变形趋于稳定,两帮最大位移量63.5 mm,顶底板最大移近量79.8 mm;注浆后水泥浆液与巷帮煤体裂隙及破碎区充分胶结,围岩裂隙明显减少,钻孔成型效果显著提高.研究表明采用高预应力锚杆支护及全断面注浆加固后,在巷道围岩内形成锚注加固体,提高了巷道围岩稳定性与抗变形能力以及浅部锚杆(索)锚固基础力学性能,巷道围岩变形得到有效控制.

    特厚煤层动压巷道注浆加固锚杆支护

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    深井跨采巷道群开采扰动模拟分析与围岩控制对策研究

    席天乐杨建飞宗琳琳胡志强...
    60-66页
    查看更多>>摘要：针对工作面开采扰动下底板巷道围岩控制难题,以安居煤矿 1315 工作面跨采底板巷道群为研究背景,通过数值模拟及现场实践的方法,分析了上覆工作面回采过程中巷道围岩的应力和塑性区分布特征.研究结果表明:工作面推进至终采线 100 m时,超前支承压力在水平方向影响范围约35.8 m,在竖直方向影响范围约 37.8 m.底板巷道按照到工作面距离的大小先后受到回采影响,具有过程性.针对3上煤底板巷道群围岩受扰动变形等特点,提出"锚网索+T型钢带+金属网"联合支护技术方案.现场监测表明,支护方案对底板巷道群围岩变形量控制效果显著,确保了工作面下覆巷道群在回采期间的稳定使用.

    跨采巷道巷道群数值模拟支护参数围岩控制

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    近距离煤层上部工作面煤柱破坏及氧化特性研究

    付文刚关洪峰石勇杨佳龙...
    67-72页
    查看更多>>摘要：为研究近距离煤层开采对上部工作面煤柱破坏及氧化特性的影响,以白芦煤矿 74201工作面为研究背景,基于数值模拟、实验研究等手段分析近距离煤层下部工作面开采对上部煤层煤柱塑性区域分布及氧化特性的影响.FLAC3D模拟结果表明,随4-2 煤层推进,上部煤层煤柱破坏变形特征近似分为三个阶段:煤柱完整;煤柱变形破损,但保持基本连续性;煤柱大范围剪切破坏,煤柱破碎.程序升温实验表明,已发生一定破碎的煤柱,其二次氧化过程中CO及C2H4 临界温度点均提前10～20℃,耗氧速率最高增大 2573.1×10-11mol/(cm-3·s);完好煤柱未检测到C2H2,4-1碎裂煤柱及4-1 破碎煤柱分别在 250℃和 240℃检测到C2H2 气体,分析得出煤柱破碎过程对煤二次氧化进程具有一定的促进作用,破碎煤柱相对于完好煤柱更易发生自燃反应.本研究得出了上部煤层破碎失稳煤柱自然发火危险性随着下部煤层回采进行不断增大的结论.

    煤自燃近距离煤层煤柱破碎二次氧化

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