期刊,煤炭科学技术 2022年卷3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

煤型战略关键微量元素的地球化学特征及资源化利用

秦身钧徐飞崔莉王金喜...

1-38页

查看更多>>摘要：稀有、稀散、稀土和稀贵等战略性关键元素是用于国民经济和军事国防中的重要原料,发挥着不可替代的作用.随着传统矿床的逐渐枯竭和开采难度加大,煤炭和煤灰中伴生关键元素资源的综合勘探开发和利用越来越受到重视,有望成为一种兼具可循环利用和环境保护双重价值的新型理想替代资源.将煤型战略关键微量元素的地球化学特征及资源化利用作为一个整体,系统阐述了锂、镓、锗、稀土和贵金属等代表性"四稀"战略关键元素含量测定和赋存状态的常用分析方法,在中国煤中的分布富集、赋存状态与地球化学机理,分析了它们从煤到煤灰中的迁移转化和化学形态特征,并对重要关键元素提取过程中的活化浸出、尤其是富集提纯方法进行了总结,最后提出了一些该领域中存在的问题和今后研究应关注的方向,以期为煤及煤灰作为战略关键元素潜在资源进行开发利用的相关理论和技术研究提供科学参考.

关键词：

煤及煤灰战略性关键元素地球化学分布与赋存提取技术微量元素

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维普
万方数据

1.0m以下薄煤层智能化刨煤开采关键技术研究

范志忠裴印昌刘天习于凤江...

39-45页

查看更多>>摘要：针对我国1.0 m以下薄煤层开采空间狭小,作业困难,资源丢弃严重及生产能力低,经济效益差等问题,通过理论分析、关键技术开发及现场验证,对制约1.0 m以下薄煤层无人智能化刨煤开采关键工艺技术进行了系统研究;提出了大功率刨煤机与窄矮型液压支架配套的开采技术方案,建立了包含煤层适刨性评价,"单向双切"刨煤工艺、关键设备和智能化控制系统研制以及安全保障措施等内容的1.0 m以下薄煤层综采技术模式;研制了适应煤厚1.0 m以下刨煤机工作面的系列关键装备,包括液压支架采用了大伸缩比立柱、可调节式推移空间、可伸缩式控制阀组、外露式阀锁和管路集成块式联结等新技术,刮板输送机采用嵌入式悬挂布置的轻便式电缆槽和可旋转式机头搭接装置;研究得出了刨深刨速与刨刀消耗量的变化关系,实现了刨深、刨速根据煤层厚度自适应实时调整;研发了综采工作面刨运机组首尾分源供电、同步集成控制技术,降低了采煤工作面供电电缆槽高度,便利了工作面设备、电缆检查和维护,避免推移刮板输送机、拉架对电缆造成伤害和系列电气故障,也降低了工人劳动强度,为实现极薄煤层开采提供了可能.该技术成果在铁煤集团大兴矿N1 E902工作面进行了成功应用,实现了智能化无人控制和安全高效生产,为类似条件下极薄煤层无人化开采提供了借鉴.

关键词：

1.0m以下薄煤层刨煤机智能化开采装备研制

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维普
万方数据

考虑垮落岩体应变硬化特性的采场覆岩破坏特征研究

张广超陶广哲曹志国赵勇强...

46-52页

查看更多>>摘要：煤炭开采引起的覆岩运动、变形和破坏直接影响地下水库的储水库存与水源补给能力,为了科学精确化计算地下水库库容,有必要考虑采空区垮落岩体在渐进压实过程中体现出的应变硬化力学特性对采场覆岩"两带"高度分布特征的影响作用.以李家壕煤矿为工程背景,基于垮落岩体在压实过程中体现出的应变硬化力学特性,采用双屈服模型和提出的反演计算方法对采场覆岩破坏特征进行研究,推导得出垮落岩体应力表达式,分析其影响因素,提出了数值仿真计算方法,并采用理论分析与现场实测等研究手段揭示了垮落岩体应变硬化特性对采场覆岩"两带"发育规律的影响作用.研究结果表明:①随着应变的增加,垮落岩体的应力先缓慢增大,当达到某一临界应变后,应力呈近似指数型快速增长;且随着碎胀系数的增加,应力呈现指数型增长所对应的临界应变亦随之增大.②基于FLAC3D内置的双屈服模型,并提出了盖帽压力与材料特性的反演计算方法,实现了采空区垮落岩体应变硬化特性的仿真计算.③模拟结果表明,当考虑垮落岩体的压实和支撑作用时,顶板岩层运动范围和程度降低,引起的塑性区破坏范围亦随之降低,垮落带高度为15 m,减少16％,断裂带高度为65 m,减少13.3％,并基于现场实测结果,验证了上述仿真计算方法的可行性.

关键词：

应变硬化垮落带断裂带地下水库覆岩破坏

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维普
万方数据

浅埋双向倾斜工作面综放开采矿压显现规律研究

郭焘张坤铭

53-60页

查看更多>>摘要：神华亿利能源有限责任公司黄玉川煤矿216采区内5个工作面中部有构造隆起,导致工作面走向和倾向方向上都存在不同程度的倾角,形成双向倾斜综放工作面.尤其是216上01工作面开采过程中,面临大坡度俯采条件,对综放工作面的设备稳定性产生影响,同时也给顶煤放出和采场矿压控制带来挑战.为解决黄玉川煤矿双向倾斜工作面综放开采矿压加强支护管理的难题,运用FLAC3D软件模拟分析了黄玉川煤矿双向倾斜工作面矿压显现规律,并根据数值模拟结果,提出了管控措施.研究结果表明:近水平综放工作面开采过程中,采场周边的垂直应力、垂直位移和塑性区分布在倾斜方向上是呈现对称分布的,并且在走向方向上有规律波动,而双向倾斜综放工作面则是不均衡分布和无规则变化的.因此可以判断出双向倾斜综放工作面的开采容易造成顶板的偏应力集中,低水平位置的回采巷道矿压显现会更加剧烈,需要加强支护和管理.通过PFC2D软件模拟顶煤开采过程中顶煤流动规律及冒落情况,研究了顶煤流动及放出规律,发现顶煤采出率随着俯采角的增大基本呈现出逐步减小的变化趋势,因此在现场生产中,应当对大倾角综放开采放煤工艺进行针对性地优化.不同放煤工艺下顶煤采出率及顶煤放出量规律模拟结果表明2轮或3轮顺序放煤方式条件下,顶煤的采出率高,说明多轮放煤可以让顶煤缓慢均匀下沉,最大限度减少顶板矸石的混入.根据模拟结果和现场可操作性最终确定了黄玉川煤矿的放煤方式是一刀一放、两轮顺序放煤.

关键词：

双向倾斜工作面放顶煤矿压显现冒放性浅埋

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维普
万方数据

基于数值模拟的煤矿井下超大断面硐室支护优化

司林坡王晓卿

61-68页

查看更多>>摘要：煤矿井下大断面硐室适合采用"锚杆锚索+混凝土砌碹"联合支护方案,但锚杆锚索与混凝土砌碹在支护中所起的作用尚不明确,具体支护参数也需基于工程经验确定,往往造成支护不足或支护过度.为解决煤矿井下大断面硐室支护难题,以某煤矿井下超大断面液压支架拆解组装硐室为研究对象,基于工程经验提出"锚杆锚索+混凝土砌碹"的初始支护方案,采用数值模拟方法分别针对无支护、锚杆锚索单独支护、混凝土砌碹单独支护、锚杆锚索和混凝土联合支护4种条件进行支护效果分析,基于数值模拟结果提出改进支护方案并进行工程验证.研究结果表明:采用工程经验和数值模拟相结合的方法能够实现煤矿井下超大断面硐室的合理支护,基于工程经验提出初始支护方案,采用数值模拟进行方案参数优化,可避免支护不足或支护过度.锚杆锚索与混凝土砌碹对煤矿井下超大断面硐室均具有良好的支护效果,混凝土砌碹的支护效果要远优于锚杆锚索.锚杆锚索适合作为预支护,减小硐室掘进初期的剧烈变形,混凝土砌碹适合作为永久支护,起主要支护作用.煤矿井下超大断面硐室支护适合采用锚杆锚索和混凝土砌碹联合支护形式,当围岩较破碎时,需要辅以注浆补强,可适当减小锚杆锚索的支护密度,以加快施工速度,并及时进行混凝土砌碹支护.

关键词：

超大断面硐室支护锚杆锚索混凝土砌碹数值模拟

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维普
万方数据

旺格维利式开采采硐间煤柱合理宽度留设研究

马进功

69-77页

查看更多>>摘要：为解决条带式旺格维利式开采(简称"旺采")特有采硐间煤柱在回采过程中影响顶板稳定性,制约连采设备高效回采、安全退出,降低煤炭资源采出率的难题,以盛平煤矿为研究对象,采用FLAC3D数值模拟研究方法,分析了1.00、1.25、1.50、1.75 m不同采硐间煤柱宽度方案下的煤柱受力情况、煤柱塑性区分布、直接顶塑性区受力、基本顶塑性区受力、巷道顶板下沉量、支架受力状态,得出了条带式"旺采"采硐间煤柱影响回采的有关规律.研究结果表明:采硐间煤柱在常规尺寸范围内,无法通过增加煤柱宽度来阻止其全部进入塑性区;随着采硐间煤柱宽度增大,承载能力增加,更好地保证采硐间煤柱后侧采硐的安全回采且巷道超前段采空区侧煤体塑性区减小;随着采硐间煤柱宽度增加,巷道顶板下沉量逐渐减小,但宽度在1.25～1.75 m的控制效果不会再显著增强,无法通过增加煤柱宽度改变直接顶的总体运移规律;随着采硐间煤柱宽度的增加,基本顶发生破坏的面积会大幅减小,基本顶底部塑性区变化规律未见显著差异,仅区域大小有所不同,表明较宽的采硐间煤柱有着更高的承载能力,但难以改变采场"大结构"的演化规律.采硐间煤柱宽度增大,行走液压支架立柱工作阻力近似线性减小,且对相邻支巷采硐间四边形不规则煤柱的应力峰值没有影响.

关键词：

旺格维利式开采采硐间煤柱多带开采煤柱宽度短壁开采

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维普
万方数据

沿空留巷顶板覆岩?次采动裂隙实测分析

高永格张强牛矗张开...

78-84页

查看更多>>摘要：地下煤岩体开挖会引起上覆岩层的断裂、位移进而造成煤层内瓦斯的溢出、裂隙水的流动甚至会造成地表沉陷等矿山灾害.为了研究厚松散层下沿空留巷上覆顶板岩层裂隙破断规律,使用ZXZ20(A)型矿用钻孔成像装置对云驾岭煤矿12307工作面回风巷与运输巷进行上覆顶板岩层破断状态与裂隙发育的观测.在12307工作面回风巷沿走向布置1、2、3号测点,运输巷沿走向布置4、5、6号测点,6个测点的钻孔施工时间段相同、观测时间段相同.观测结果表明:1号测点上方顶板岩层极为破碎,顶板裂隙发育由浅及深不断加剧,在3～9m出现明显离层,在此区间可观察到6条离层裂缝;3号测点顶板岩层0～3.2 m存在发育充分的裂隙,3.2～6.6 m存在横向裂隙,且6.2 m处有离层现象;4号测点顶板岩层0～2.5 m岩层受到明显破坏,岩层内裂隙纵横交错,2.5 m以深裂隙逐渐减少,只存在原生裂隙;6号测点顶板岩层观测范围内并未发现大的裂隙,岩层整体发育较为完整.上述结果表明回风巷在一次采动后顶板覆岩主要破碎范围在2m内,在留巷期间二次采动造成顶板覆岩破碎程度加剧,深部岩层同样出现破碎与离层,尤其在顶板上方4m内离层较多.

关键词：

沿空留巷二次采动裂隙发育顶板覆岩覆岩破坏

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万方数据

深孔爆破在小煤柱巷道顶板控制中的应用

毕慧杰邓志刚李少刚莫云龙...

85-91页

查看更多>>摘要：为保证深埋坚硬顶板厚煤层开采条件下小煤柱巷道稳定性,采用深孔爆破的方法对巷道顶板进行预卸压.通过小煤柱巷道顶板弧形三角块结构分析,确定顶板预断裂位置,在此基础上,根据现场地质及施工条件,首先分析确定深孔爆破单孔施工参数及装药参数,然后通过理论计算和现场爆破试验的方法,综合确定爆破孔间距为10 m,进而指导现场爆破方案设计.工程实践表明:工作面微震事件大多集中在回风巷一侧,未采取深孔爆破预卸压措施时,能量大于104 J的微震事件释放能量占总能量的69％,采取措施后,工作面回采区域尤其是回风巷一侧顶板能量以小能量微震事件的形式有效释放,大能量微震事件明显减少;微震层析成像分析表明,断顶爆破作用致使煤岩体中高应力区域向深部转移,避免了对巷道及煤柱的直接影响;支架工作阻力监测得出,回风巷侧顶板来压周期较短且较稳定,来压步距平均为19.1 m,约为爆破孔间距的2倍,说明断顶爆破对顶板来压活动起到了一定的控制作用;由现场巷道变形观测得出,采取断顶爆破预卸压措施后,巷道两帮变形量及顶板下沉量较未采取措施时减少了78％和80％,未出现严重帮鼓和支护失效现象,巷道变形控制效果明显.

关键词：

小煤柱巷道深孔爆破弧形三角块结构微震监测高应力转移顶板来压控制巷道变形

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维普
万方数据

突出厚煤层沿空掘巷煤柱留设宽度优化研究

周礼杰陈亮程志恒艾国...

92-101页

查看更多>>摘要：突出煤层开采中存在开采时遗留过多煤柱与消突工程量投入巨大的问题,这和现阶段煤炭开采的理念有差异,合理的煤柱宽度以及安全的巷道布置范围不仅能保证煤炭合理安全的开采,还能提高煤炭资源的采出率、降低突出煤层中防突消突的投入量和工程量.以新集二矿1上煤230102工作面作为研究对象,采用理论分析和计算得出煤层开采过程中邻空煤体的应力分布规律以及极限平衡区宽度范围;采用钻孔测力计实测煤层开采过程中邻空煤体内垂直应力的变化情况,并结合数值模拟模拟工作面推进情况以及结合邻空、实体两侧煤体瓦斯含量确定了突出厚煤层采动卸压影响范围;基于FLAC3D软件模拟不同煤柱尺寸下巷道掘进的情况,结合卸压范围以及工程实践中关注的问题进而确定了合理的煤柱宽度.研究结果表明:①随工作面持续推进,在工作面邻空煤体内的支承应力随距采空区深度的递增呈现先增高至峰值后降低至原岩应力水平的规律,其支承应力峰值会出现在煤壁深入9.18 m附近;②在突出厚煤层开采中,邻空煤体0～25 m为卸压影响区,其卸压区和塑性区为邻空煤体0～9.5 m;③留设宽7～9 m煤柱时,能提高突出厚煤层煤炭资源采出率,降低突出厚煤层沿空掘巷消突工程量,利于巷道围岩控制,保证安全生产.

关键词：

突出厚煤层沿空掘巷邻空煤体应力分布瓦斯含量煤柱宽度

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维普
万方数据

冲击载荷作用下矿柱力学响应特征分析

董川龙宁掌玄

102-110页

查看更多>>摘要：随着采矿逐渐向深部发展,冲击地压灾害频繁显现,特别以大空间赋存采空区的坚硬顶板整体冒落引发的冲击灾害严重影响着矿山安全高效发展.以东升庙铜矿11号矿体+850 m水平以上采空区围岩冒落诱致冲击灾害为研究背景,应用工程类比法,建立了冲击力学模型,即将冒落体简化为圆柱体冲击垫层,将矿柱简化为梁结构.基于材料力学理论、应力扩散理论,建立了受冲矿柱内部最大拉应力、剪应力、挠度与垫层厚度的关系式,进一步研究了3个力学响应量随垫层厚度的变化规律以及垫层最佳设置厚度,并应用FLAC3D数值模拟对理论分析最佳垫层厚度的有效性进行了验证.研究结果表明:① 冒落体对垫层的最大冲击力以及此时在垫层中的位移随垫层厚度增加而分别减小和增大,同时2者减小和增加的幅度均随垫层厚度增大而减小;② 矿柱内最大拉应力、最大剪应力、最大挠度均随垫层厚度的增加而减小,同时减小的幅度也随垫层厚度增加而减小;③ 从经济节约、安全有效的角度出发,分析了垫层最佳设置厚度,认为设置厚度18 m左右的垫层是最合理的.研究成果可以为矿山采空区处理、山地道路棚洞防护等工程提供理论指导与经验参考.

关键词：

冲击载荷冒落体矿柱垫层梁结构数值模拟

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维普
万方数据