期刊,煤炭科学技术 2022年卷10期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

煤炭科学技术

主　　编：王金华

出版周期：月刊

国际刊号：0253-2336

电子邮箱：cst410@china.com

电　　话：010-84262920 84262926

邮政编码：100013

地　　址：北京和平里青年沟路5号

煤炭科学技术/Journal Coal Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>该刊为实用性的技术类刊物。辟有技术经验、实验研究、问题探讨、专家论坛、新产品、科技信息等栏目。是全国优秀期刊之一，第二届全国科技期刊评比获二等奖。读者对象为有关专业的科研生产设计教学管理等单位的工作者。

正式出版

收录年代

外在水分对煤矸图像特征影响的试验研究

李曼何仙利杨茂林段雍...

179-187页

查看更多>>摘要：针对实际选煤生产中,原煤自身干湿状况以及受潮湿、雨淋、喷淋、冲洗等影响,导致煤和矸石表面含水量不同,煤矸图像特征变化大的问题,通过试验法研究了不同外在水分下煤和矸石图像灰度和纹理特征参数的变化规律.设计试验方案并搭建图像采集系统,分别建立煤、矸石外在水分由饱和至干燥7种不同状态下的图像样本库.选取干燥状态下煤矸图像特征差异较大的9种特征参数,提取各参数在不同外在含水率下的值分析得出,含水率较低时,各特征参数变化相对稳定.随着含水率升高,煤、矸图像各特征参数均呈现较为明显的变化,且水分含量变化对矸石图像的影响大于煤.对试验得到的图像特征参数进行归一化处理,对比煤与矸石同一特征参数的偏差值受含水率变化规律,结果表明:灰度特征中煤与矸石方差的偏差值受含水率变化影响最大,在整个含水率变化区间,煤与矸石的偏差较大的参数是偏度;纹理特征中煤与矸石对比度和同质性的偏差值受含水率变化影响最大,在整个含水率变化区间,煤与矸石的偏差较大的参数是对比度和同质性.不同外在水分对煤矸图像特征参数影响规律的研究,可为工况条件下基于图像的煤矸准确识别提供基础数据和参考.

关键词：

选煤煤和矸石外在水分含水率特征偏差

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基于批量式强化学习的群组放煤智能决策研究

杨艺李庆元李化敏李东印...

188-197页

查看更多>>摘要：在综放开采过程中,影响顶煤破碎和运移动态特性的因素庞杂,难以通过预探测结果对开采环境和放煤过程进行精准建模,使得放顶煤开采的智能控制缺乏模型基础,难以通过简单的放煤工艺过程实质性解决顶煤采出率和出煤含矸率之间的矛盾.将液压支架群转换为多智能体,将顶煤放出率与出煤含矸率的最优控制转换为马尔可夫过程的最优决策,从而在多智能体框架下,采用强化学习实现多放煤口的协同控制.为此,将顶煤赋存状态作为马尔可夫过程的状态,建立"顶煤赋存状态-放煤口控制"的关联机制,在线生成放煤口控制策略.为实现智能体对上述关联机制的充分学习,提出一种批量式Q值更新方法,对状态采集过程中出现的"状态跳变"现象进行优化,进一步提高智能体的在线学习效率.为验证算法的有效性,结合塔山煤矿8222工作面煤层条件及液压支架主要技术参数进行数值模拟仿真,基于离散元方法在Linux系统中搭建了放煤过程的三维仿真试验平台,并通过该平台对连续放煤、分段间隔放煤、群组智能放煤展开对比试验.一系列仿真试验结果表明,提出的批量式强化学习放煤决策方法能够根据顶煤赋存状态动态调整放煤口的动作,在群组放煤过程中将煤炭与矸石进行有效分离,实现了放顶煤收益最大化.

关键词：

放顶煤强化学习批量式更新智能决策群组放煤

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液压支架工况综合评价与预警模型研究及应用

刘前进徐刚卢振龙张震...

198-206页

查看更多>>摘要：针对液压支架工况不良导致支架支护能力得不到有效发挥并容易诱发顶板灾害的问题,为实现支架工况的有效监测预警,分析了液压支架工况的主要影响因素,通过液压支架工作阻力数据挖掘获取了反映液压支架工况的多个关键指标信息,确定了支架工况综合评价及实时预警的6个主要指标,即:支架初撑力不合格比例、工作阻力高报比例、安全阀开启比例、支架不保压比例、不平衡比例、工作阻力不合格比例.根据模糊数学隶属度综合评价方法建立了支架工况多参量综合评价与预警模型,将支架工况按照良好、中等、较差、很差划分为4个等级,给出了液压支架工况等级隶属度区间和各预警指标参数对应的隶属度函数,并基于变权理论确定了各预警指标的变权重系数,突出了预警指标状态量变化对支架整体工况的影响,最终得出支架工况的综合评价与预警等级,并在系统预警界面以雷达图的形式展示支架工况预警信息.该预警模型在KJ21顶板灾害监测预警系统中得到开发与现场应用,验证了该支架工况评价体系的合理性,有效提升了综采工作面液压支架支护质量.

关键词：

液压支架工况工作阻力多参量综合评价实时预警变权重系数

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千米深井特大型箕斗直线电机辅助提升系统及控制策略

庄吉庆鲍久圣刘勇葛世荣...

207-215页

查看更多>>摘要：千米煤矿深井中特大型箕斗的应用能够有效提高生产效率,但是随着箕斗体积和容量的持续增加会对传统钢丝绳矿井提升方式提出挑战,产生钢丝绳强度不足、寿命减少以及安全性降低等问题.针对传统钢丝绳提升箕斗时面临以上问题显露的不足,以煤矿千米深矿井作为工程背景,提出了一种采用垂直式永磁直线电机辅助驱动的特大型箕斗提升方案,能够在目前载重最大50 t箕斗的基础上再增加20Ü载重.首先,对辅助提升系统涉及的总体提升方案、矿井布置与选择、箕斗结构及增量设计、辅助提升电机结构设计等问题依次进行分析;其次,详细阐述了一种主从控制和并行控制相结合的控制策略,能够实现多种电机对箕斗的协同驱动,保证该辅助提升系统能够稳定运转;最后,利用MATLAB/Simulink建立了垂直式永磁直线电机辅助提升系统的单元电机和多电机矢量控制仿真模型,分析了该系统在匀速、速度突变以及制动工况下速度和推力的变化情况.结果表明,单元电机在恒速变负载情况下具有电机响应速度快、电机推力和速度变化稳定等特性;多电机控制模型在匀速和速度突变情况下主从电机速度以及输出推力跟随状况良好;辅助提升系统若采用主从速度跟随控制策略,难以在突发情况下及时稳定地进行制动,故在系统制动时应采用并行式同步控制策略.考虑到千米深井运行工况复杂,该仿真模型虽有所简化,但仍具有足够优良的同步跟随性和稳定性,研究结果对超深矿井特大型箕斗提升系统的设计开发具有重要理论价值和实际意义.

关键词：

箕斗永磁直线电机辅助提升多电机同步控制矿井提升机

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煤矿地下水库研究进展与展望

师修昌

216-225页

查看更多>>摘要：针对西部生态脆弱区煤层埋藏浅、煤层保水开采地质条件较差特点,突破以往以堵截地下水渗漏为主要技术手段的被动保水开采理念,提出了以"导储用"为核心的煤矿地下水库地下水保护理念,通过近年来的研究,煤矿地下水库在基础理论和工程实践等领域取得了大量成果.系统地总结了煤矿地下水库六大关键技术(水源预测、库容设计、水库选址、坝体结构、安全运行和水质保障)的研究进展,前3项技术是煤矿地下水库建设的前提,其研究主要涉及煤矿工程地质与水文地质条件、煤炭开采地下水运移规律、采空区垮落岩体空隙与碎胀性等;坝体结构研究主要涉及各种复杂力作用下煤柱坝体、人工坝体的稳定性及二者的连接问题;安全保障和水质保障主要研究分别为煤矿地下水库安全监控系统建立和采空区垮落岩体对矿井水的净化机理.阐述了煤矿地下水库水资源井下和地面的利用情况,实现了矿区由耗水大户向供水水源地转变.在总结相关研究成果的基础上,以煤-水-生态相协调为宗旨,展望了煤矿地下水库研究的方向.

关键词：

保水采煤煤矿地下水库生态脆弱矿区水资源保护与利用

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煤矸石对草原煤矿区生态风险影响研究

王新富王彦君高良敏周晓芳...

226-234页

查看更多>>摘要：鄂尔多斯市处于农牧交错带型生态脆弱区,是我国北方地区的生态屏障,也是我国重要的煤炭能源生产基地,属于典型的草原煤矿区,整体生态弹性力较差.目前,煤田开发与环境相协调已成为矿区建设的重要议题,草原煤矿区脆弱的生态系统使得煤矸石带来的环境污染问题越来越突出.为明确煤矸石的理化特征及草原煤矿区所面临的生态风险,通过采集鄂尔多斯市某矿区的煤矸石,进行煤矸石理化特征及生态风险评价研究,结果表明:煤矸石岩性以泥岩为主,整体上呈现出分选性较差,磨圆度呈棱角状至次棱角状的特征,表面裂隙宽度大于10μm,矿物组成以石英和高岭石为主,化学成分主要为SiO2、Al2O3及Fe2O3,占比分别达53.17Ü～61.23Ü、18.27Ü～22.55Ü和1.92Ü～8.42Ü,Ba、Ga、Zn、Cu、Cr和V等元素在煤矸石中的富集程度较高,新鲜煤矸石中微量元素的质量分数高于风化煤矸石;重金属Hg和Zn的潜在生态风险处于严重污染水平,Cd、Cu和Pb处于中度污染水平,As和Cr属于偏中度污染水平,Ni属于轻度污染水平,其中Hg是重金属综合潜在生态危害指数评价中贡献度最大的污染因子,导致综合指数处于很强污染等级;重金属污染的程度的强弱顺序为Zn>Hg>Cd>As>Pb>Cu>Cr>Ni,研究区生物毒性不利影响的可能性在33Ü～81Ü.

关键词：

煤矸石理化特征草原煤矿区重金属污染生态风险

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基于RS-GIS的干旱半干旱煤矿区生态累积效应研究——以鄂尔多斯市为例

王文铭闫庆武仲晓雅李茂林...

235-241页

查看更多>>摘要：煤炭是我国的主要能源之一,保障煤炭开采的生态环境安全是煤炭开采中必须要解决的重大问题,而煤矿开采的生态影响具有典型的累积的特征,因此明确煤矿开采的生态累积效应对于减少煤矿开采对周边生态环境的损害,促进矿区可持续发展具有非常重要的意义,但目前关于煤矿区的生态累积效应的研究尚显薄弱,特别是生态薄弱的干旱半干旱地区的煤矿.为了研究干旱半干旱区煤矿开采的生态累积效应,以内蒙古鄂尔多斯地区为研究对象,利用RS(遥感影像)和GIS技术(地理信息系统技术),选取景观格局干扰累积指数、植被退化累积指数和空气污染累积指数作为生态累积效应的评价指标,对鄂尔多斯以及煤矿区周边地区的生态累积风险进行了评价.结果表明:①鄂尔多斯2000—2010年的生态累积风险低于2000—2019年的生态累积风险,即研究期内鄂尔多斯的生态累积风险有所上升.②煤炭开采对周边生态累积的影响一直是正面影响,即煤矿开采能够降低周边地区的生态累积风险,证明矿区生态治理效果良好.③由于城市和工业区的影响,周边地区空气污染累积风险上升,导致2000—2019年矿区周边生态累积风险分布变为异常的"内外低,中间高",因此需要加强周边城市以及工业区的生态治理,特别是空气污染方面的治理.

关键词：

干旱半干旱煤矿区生态累积效应生态累积风险评价遥感影像地理信息系统技术

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不同煤阶煤的生物产气特征差异研究

杨玉亮贾奇锋

242-250页

查看更多>>摘要：为研究不同煤阶煤制生物甲烷产量出现差异的可能性原因,选择长焰煤、焦煤和瘦煤三种不同煤阶煤样,通过对不同煤阶生物甲烷含量测定、GC-MS(气相色谱-质谱联用仪)测试和扫描电镜检测,分析煤制生物甲烷的成气特征、有机物组成与煤表面结构变化规律以及菌群附着特征.研究发现,煤阶越高,生物产气总量越低,并且低煤阶煤的生物甲烷产量明显高于高煤阶煤.通过GC-MS测试,3个煤阶煤生物产气过程第10天有挥发性脂肪酸(VFA)和甲基化合物等物质生成,长焰煤试验组与焦煤试验组在第15天未检测到VFA等小分子物质存在,并且伴随有新的大分子物质生成,瘦煤试验组并未在第15天检测到VFA,可能归因于瘦煤试验组发酵后期产甲烷菌活性的降低.同时,高的脂肪酸含量是抑制甲烷生成的原因之一,芳香烃较脂肪烃更适合被微生物降解,所以其在液相产物中的占比也是影响最终甲烷生成量的主要因素.扫描电镜检测结果显示,3种煤样表面细胞形态有明显差异,且在产气高峰期3种煤样表面细胞密度均有所增加,长焰煤表面凹凸不平,粗糙度逐渐增加,焦煤与瘦煤表面无明显变化.以上研究结果表明:低阶煤更适合作为碳源供产甲烷菌利用,液相产物中VFA、脂肪酸和芳香烃含量可间接反应煤制生物甲烷反应的剧烈程度,也可以间接表征煤样表面菌群的吸附特征,并且煤样表面菌群细胞密度与生物甲烷产气量之间成正比关系.这些结果为煤的液化以及清洁利用提供借鉴.

关键词：

煤生物甲烷液相产物菌群吸附特征表面粗糙度气相色谱-质谱联用仪

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湿黏细粒煤干法筛分理论及交叉筛技术发展现状

赵啦啦江海深赵跃民段晨龙...

251-258页

查看更多>>摘要：湿黏细粒煤的干法深度筛分理论与技术是当前国际筛分领域的研究热点和难点.其中,筛面易堵孔和筛面寿命短是湿黏细粒煤干法筛分时的核心基础问题.为了掌握当前湿黏细粒煤干法筛分理论及技术的发展现状,分析了2种广泛应用的细粒煤筛分设备:基于等厚筛分理论的等厚筛和基于弛张筛分理论的弛张筛的应用及研究存在的问题,讨论了筛分过程基础理论中颗粒分离机理的研究现状,总结了基于离散元方法(DEM,Discrete Element Method)的筛分过程中有关筛面颗粒流动特性数值模拟研究存在的不足.结果表明:筛分过程基础理论是发展新筛分技术和提升筛分设备设计水平的关键,非球形湿黏颗粒系统的分离行为和筛面高湿黏颗粒流动特性及透筛机理是筛分过程基础理论的关键问题,利用基于DEM的数值方法可以实现从颗粒尺度深入研究筛分过程中非球形湿黏颗粒的有关运动行为.此外,阐述了交叉筛的结构特点及筛分过程机理,总结了国内外有关交叉筛技术的应用及研究现状,分析了交叉筛的筛分过程基础理论研究的不足,以及存在缺少交叉筛关键结构及工艺参数的优化设计理论和方法的主要问题,提出了基于筛面-颗粒耦合模拟的交叉筛分过程机理、交叉筛结构轻量化设计及节能优化控制等研究展望.

关键词：

湿黏细粒煤干法筛分筛分机理交叉筛离散元方法

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煤矸石淋溶液重金属释放规律与生物毒性研究

杜雪虹刘芳池李向东

259-268页

查看更多>>摘要：为了解煤矸石堆放过程中的污染物释放规律及环境危害,以贵州某酸性煤矸石堆为研究对象,采用静态淋溶与动态淋溶对不同固液比、不同粒径条件下的煤矸石中重金属的释放规律进行了研究,同时通过明亮发光杆菌T3(Photobacterium phosphoreum T3)法测定了不同粒径煤矸石动态淋溶液的发光度,以此分析其生物毒性.结果表明:①静态淋溶时,固液比越大,静态淋溶液的pH值越小,SO24-及Fe、Mn元素的含量越大,而重金属的溶出量并未随固液比增加表现出明显的变化;在相同的淋溶条件下,中粒径溶出的重金属浓度相对较大;②动态淋溶时,随着淋溶时间的增加,淋溶液的pH值逐渐增加,SO24-及重金属的溶出浓度逐渐减小.不同粒径的煤矸石累计释放的重金属总量不同,对不同粒径的煤矸石累计重金属释放量与时间的关系进行2次拟合,发现重金属的释放速率不受煤矸石粒径的影响,淋溶初期时的重金属释放速率最快,随后逐渐减缓直至趋于稳定;③未稀释时的淋溶液相对发光度均为0,表现为剧毒状态.稀释100倍后,不同粒径的相对发光强度在56Ü～65Ü范围内,中粒径煤矸石的淋溶液的生物毒性最大.对不同重金属浓度与发光度进行线性拟合结果表示,所研究的6种重金属均对发光菌有抑制性,其中Zn、P b、Mn起主要抑制作用.

关键词：

煤矸石淋溶重金属明亮发光杆菌T3生物毒性矸石污染

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