期刊,煤炭科学技术 2022年卷4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

山东能源集团煤炭产业技术创新体系建设

孟祥军李伟

1-41页

查看更多>>摘要：山东能源集团有限公司(简称"山能")是由兖矿集团有限公司、原山东能源有限公司(简称"原山能")联合重组成立的山东省属大型能源集团,在煤炭安全高效开采、高端装备制造、煤气化、煤液化、煤炭清洁利用、深部建井、海外煤炭开发等方面取得了显著成就,为全国煤炭行业发展起到了引领和示范作用.文章系统总结了山能发展布局及创新体系建设成就,梳理了厚煤层放顶煤、超大采高综采、中厚煤层智能化开采、冲击地压治理、巷道支护技术、矿井热害与煤自燃防治、"三下一上"采煤治理、深井建设、澳大利亚煤炭开发实践、高端装备制造和煤炭清洁利用等15个重点领域所取得的进展,并列举了部分典型成功案例.系统阐述了山能在科技投入、平台建设、产业转型、新型产业、数字化和智能化方面的发展布局,介绍了兖矿集团创新体系建设经验和建设成效以及山能技术创新体系建设方面政策方针;回顾了山能在厚煤层放顶煤开采技术推广和应用方面所做出的巨大贡献,介绍了在综放开采工艺、综放开采装备配套方面的技术创新;针对不同地质生产条件下煤炭安全高效开采问题,研发应用了适于不同埋深、不同煤层赋存条件的3～4、5.5、6.0、6.8、8.2 m大采高和超大采高综采技术与成套装备,完成了5.5、7.0 m大采高、超大采高综放开采技术与装备研制和应用,刷新了我国综放开采高度;阐述了山能冲击地压矿井现状,分析了在冲击地压治理方面的思路和技术,重点探讨了鄂尔多斯、菏泽、新疆三类典型地层条件下的冲击地压治理工程实践;回顾了山能锚网支护的发展与改革历程,总结了大断面沿空巷道、小煤柱沿空巷道、深部复杂巷道布局原理和支护技术研究成果;针对矿井热害与煤自燃灾害治理,介绍了赵楼煤矿井下集中式冷水降温系统和全风量降温系统的原理与应用情况,总结了在煤自燃早期识别技术、采空区封闭控制技术和自燃火灾应急控制技术的研究和应用情况;阐述了采动覆岩破坏规律、开采沉陷规律和防水煤柱合理留设方面的研究成果;总结了河流、村庄建筑物、矿区铁路、高压输电线路、输油管线下压煤开采实践经验;介绍了深井建设过程的地面预注浆、深井冻结施工、井壁砌筑、井筒支护、井壁破裂治理等方面成熟经验;梳理了澳大利亚煤炭开发、收购历程及矿井建设、智能化工作面开发经验与成就;研发了具有自有知识产权的多喷嘴水煤浆气化技术,形成了日处理煤量1000、1500、2000、2500、3000、4000 t和4.0、6.5 MPa不同压力等级的系列炉型;总结了煤间接液化技术方面取得的成果,介绍了在高低温费托合成工艺、固定定流化床费托合成反应器及高效费托合成催化剂方面的研究成果和煤炭提质加工与清洁高效利用实践,重点介绍了煤炭高效提质、粉煤清洁利用、煤系固废资源化等方面的重大进展.通过对山能技术创新体系和创新成果的总结,分析并探讨了其未来科技创新和高质量发展思路,明确了山能"十四五"期间的重点发展方向.

关键词：

山东能源集团智能开采高端装备制造煤炭清洁利用矿区建设大采高放顶煤冲击地压矿井热害巷道支护

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维普
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悬顶结构巷道冲击地压防控研究

潘立友唐鹏周脉来李彩荣...

42-48页

查看更多>>摘要：为解决沿空侧悬顶结构冲击地压的防控问题,针对某矿工作面具体煤岩层条件,提出了基于工程弱结构体的冲击地压防控方法.基于悬顶类巷道冲击地压发生条件,以沿空侧悬顶结构为主要研究对象,进行了顶板断裂分析、参量分析和力学模型建立与分析,最终确定出悬顶结构的悬跨度l是导致存在悬顶结构沿空巷道发生冲击地压主导因素.通过分析主导因素,基于沿空侧巷道围岩的空间结构特点,划定出悬顶结构(区域A)、沿空侧巷道顶板(区域B、C)、沿空侧巷道煤体(区域D)以及巷道近场煤岩体(区域E)5个强结构区域,并提出以区域A爆破弱化为主要防控手段的工程弱结构体冲击地压防控方法;根据区域的结构特点和防控目的,主要针对强结构区域A、C、D、E,制定了悬顶结构弱化、巷道断面恢复和顶板缺陷体与煤层海绵体的耦合3个方面的具体工程弱结构体防控方法.为验证防控技术有效性,以某巷道为对象,现场实施了工程弱结构体展开防控,并于后续采用钻屑法进行了冲击地压防控效果检验.研究结果表明:基于工程弱结构体的耗散机制的研究,通过对悬顶结构弱化、沿空巷道煤体及部分顶板的弱化,实现了冲击地压的有效防控,保障了工作面安全回采;通过现场监测,得出1～3 m处钻屑量最大为2.6 kg/m,4～7 m处最大为2.8 kg/m,7～12 m处最大为5.4 kg/m,均未超过临界标准值,冲击地压危险得以消除.

关键词：

悬顶结构工程弱结构体冲击地压防冲巷道支护

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冲击地压载荷下O型棚支架动力响应规律研究

徐连满马柳姜笑楠路凯旋...

49-57页

查看更多>>摘要：掌握冲击载荷下O型棚支架的动力响应规律是设计冲击地压巷道O型棚支架支护参数的理论基础.通过现场支护承载力变化规律,获得影响冲击载荷对支护作用的主要影响因素;建立冲击载荷下O型棚支架的动力学方程,获得冲击载荷作用下巷道O型棚支架的动力响应.研究表明:冲击能产生的冲击载荷可造成O型棚支架承载力突增并产生振动;冲击能在煤岩介质中传递时衰减迅速,当冲击源距巷道达到一定值时,冲击载荷对支护的作用力基本可以忽略不计;当冲击能增大到一定值后,冲击载荷对支护的作用力快速增长;O型棚支架刚度对支架动力响应产生较大影响,支架刚度越高,支架振动频率越小,因此合理的支架刚度有利于提高支架的抗冲击性能;随着冲击载荷作用于O型棚支架时间的增加,O型棚支架的弯曲变形逐渐减小.由此可见,冲击源距巷道支架距离、巷道围岩介质属性、O型棚支架刚度、冲击载荷持续作用时间等因素均对O型棚支架动力响应产生较大影响.以此为依据,利用改变壁厚填充增加冲击地压载荷作用时间、增加支护密度提高支护刚度与强度等方式对O型棚支架支护参数进行优化,现场实践表明优化后的O型棚支架可抵抗106 J能量的冲击地压,支护破坏情况明显改善,抗冲击性能显著增强.

关键词：

冲击地压O型棚支架冲击载荷动力响应冲击能

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基于复变函数理论的巷道围岩稳定性分析

王志强黄鑫武超石磊...

58-66页

查看更多>>摘要：针对双向不等压直墙半圆拱形巷道围岩塑性区的解析问题,基于Mohr-Coulomb强度准则,通过复变函数中的保角变换的方法将物理平面非圆形弹性区域映射到像平面的单位圆外域进行求解,将确定弹塑性区的交界问题转化为映射函数系数的求解问题.得到巷道围岩应力复变函数解以及巷道围岩塑性区的范围,并通过FLAC3D数值模拟的手段对理论计算的准确性进行验证分析.研究结果表明:通过复变函数理论能够较为准确地得到直墙半圆拱形巷道塑性区范围的理论计算公式,结合公式可以发现影响直墙半圆拱形巷道围岩塑性区发育的影响因素为巷道断面尺寸(包括巷道宽度,直墙高度以及拱高)、垂直应力、侧压系数、黏聚力以及内摩擦角的大小,将理论应用于工程实例计算分析,采用单因素分析的方法对黏聚力和内摩擦角进行数值模拟分析,提取数值模拟试验的数据,对理论计算和数值模拟水平方向塑性区受黏聚力和内摩擦角影响的范围进行对比和分析.可以得出虽然理论计算与数值模拟的结果存在误差,但已能反映直墙半圆拱形巷道围岩塑性区分布情况,通过研究还发现,当黏聚力和内摩擦角比较小时,巷道呈现"X"形破坏,当黏聚力和内摩擦角增大时,巷道呈现类似椭圆形破坏,随着黏聚力和内摩擦角的增大,巷道塑性区范围的减幅减小,并且当水平应力大于垂直应力时,在垂直方向塑性区范围变化幅度较大.

关键词：

复变函数双向不等压围岩塑性区巷道围岩

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回收大巷煤柱工作面过空巷围岩破坏机理和控制技术

刘炳权李正甲代双成袁小浩...

67-75页

查看更多>>摘要：为解决回收大巷煤柱条件下综采工作面过空巷时,易造成压架、工作面中部大面积冒顶和煤壁稳定性的问题,以鄂尔多斯纳林庙二号矿井6-2116综采工作面过8号联巷为工程背景,采用理论分析、FLAC3D数值模拟、现场工程实测相结合的多重手段分析了6-2116综采工作面围岩破坏机理;基于理论分析,确定了充填体强度应大于5.17 MPa,能够保证工作面顺利通过联巷,充填体可以维护空巷围岩的稳定性;通过FLAC3D数值模拟,确定了充填体强度10.5 MPa最为合适;经过现场工业性试验综合对比了煤粉-水泥填充木垛接顶、高水速凝材料填充、锚索+工字钢棚支护等方法对围岩控制的优劣性,最终确定以煤粉-水泥充填木垛接顶的支护方式,这种方法支护效果与高水速凝材料强度基本一致,能够最大限度地节约充填支护的成本,同时也能够减少顶板中部的下沉量,大巷与联巷交叉处煤壁帮部也保持了稳定,能够有效保证综采工作面正常推进.

关键词：

大采高综采工作面大巷煤柱回收过空巷充填体强度

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深部软岩巷道围岩支护技术研究

赵呈星李英明刘刚黄顺杰...

76-84页

查看更多>>摘要：为有效解决深部软岩巷道围岩控制问题,针对信湖煤矿回风石门埋深大、应力高、围岩强度低的特点,在分析了信湖煤矿回风石门的围岩赋存条件、变形破坏特征以及原有支护方案已难以维持现掘巷道稳定的条件下,通过理论计算得到信湖煤矿回风石门围岩塑性区范围,从而提出了控制巷道围岩的基本理念:采用小承载体控制围岩破碎区的扩大,采用大承载体限制围岩塑性区的发展,2个承载结构共同维持巷道稳定,进而提出采用"混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索"联合支护方案对新掘巷道进行支护,并结合FLAC3D数值模拟及现场工业性试验对"混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索"联合支护方案的合理性及可靠性进行验证.结果表明:信湖煤矿回风石门新掘巷道经"混凝土喷射+注浆锚杆/锚索+普通锚杆/锚索"联合支护方案支护后围岩表面变形趋于平稳,巷道顶板最大下沉量仅为36 mm,两帮移近量为67 mm,支护体与巷道围岩形成了稳定的复合承载结构,联合支护方案能够保持巷道的长期稳定,该联合支护方案可为其他类似深部软岩巷道支护提供一定参考.

关键词：

深部软岩巷道联合支护承载结构巷道支护围岩控制

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破碎煤岩巷道注浆加固材料试验与应用

彭英华华攸金李希建游先中...

85-90页

查看更多>>摘要：基于井下断层带煤岩破碎发育、巷道围岩不稳定和煤与瓦斯突出危险性大等难题,为实现巷道过断层破碎带的安全顺利掘进,拟采用水泥-水玻璃(C-S)为注浆材料用于实施注浆固化充填作业.通过对注浆材料进行力学性能检测、倒杯法及黏度测定法等相关试验,探讨了不同水灰比、C-S体积比的浆液试快抗压强度、浆液凝胶时间及黏度特性,研究了不同配比对注浆材料性能的作用规律,结合贵州五轮山煤矿地质条件确定了最优注浆材料配比,最后检验C-S材料的工程适用性.结果表明:应用于该工程最优注浆材料水灰质量比为1:1,最优C-S浆液体积比为1:0.5;通过C-S材料注浆加固后,测得工作面区域内最大残余瓦斯含量为2.58 m3/t,瓦斯压力均值为0.15 MPa,K1值为0.19 mL/(g·min1/2),钻削量平均值为1.67 kg/m,工作面煤层瓦斯各项参数值下降较为显著,且均符合防突细则的有关要求;通过注浆固化技术及采用锚杆、锚索网、工字钢棚对巷道进行联合支护,测得巷道煤岩稳定后顶板移近量为115～133 mm,两帮移近量为116～142 mm.结合注浆的涌水治理效果分析,注浆后的涌水治理效果、联合支护效果较好,工作面现场基本未见渗漏水及大块岩石冒落的现象,说明C-S材料的注浆固化取得了较好的效果,可以为类似破碎地层掘进提供有效的技术途径.

关键词：

煤与瓦斯突出断层带破碎煤岩注浆加固水泥-水玻璃材料

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混凝土支柱与锚杆(索)联合支护系统应用研究

胡滨王志超张晓

91-98页

查看更多>>摘要：为进一步提高综采工作面末采回撤速度、降低搬家费用,采用理论计算、数值模拟、现场试验相结合的方法对混凝土支柱配合预掘回撤通道锚杆(索)联合支护系统在工作面末采期间的应用进行了研究分析.研究结果表明:双排布置250个直径800 mm混凝土支柱可以替代垛式支架实现对主回撤通道的外部有效支护,但需做好支柱接顶处理工作;当工作面回采至剩余煤柱宽10 m时,回撤通道两侧煤体及混凝土支柱出现明显的垂直应力集中,当工作面与主回撤通道贯通时,4种不同布置方案下支柱最大压应力可达30.45 MPa,最大拉应力可达0.60 MPa,靠近工作面侧支柱受力明显大于远离工作面侧,且靠近工作面侧支柱易出现不同程度的塑性破坏状态,尤其是支柱接顶板、接底板部分段更易出现剪切变形而发生失稳破坏.综合模拟结果、施工工序、施工成本等因素,井下试验选择采用间距1.8 m、排距2 m布置方案,试验结果表明混凝土支柱与锚杆(索)联合支护系统可以有效控制回撤通道顶板下沉,混凝土支柱依靠接顶高密度板的变形让压而保持较好的完整性,充分保证了设备回撤空间,为类似条件下工作面设备回撤提供工程借鉴.

关键词：

混凝土支柱预掘回撤通道联合支护垛式支架锚杆(索)

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预应力全长注浆锚索受力特征及工程应用

张占涛

99-105页

查看更多>>摘要：为研究预应力全长注浆锚索在围岩加固方面相对于端锚锚索的优势,基于中性点理论,分析锚索轴力、剪应力分布特征;建立全长注浆预应力锚索力学模型,推导巷道围岩任一点在弹性、弹塑性及塑性状态下表面位移解析解;研究预应力全长注浆锚索对围岩径向及切向变形的控制作用;以晋城煤业集团有限公司某矿33042巷9号联络巷为工程背景,分析未受采动影响及采动影响下常规锚索及预应力全长注浆锚索支护效果.研究结果表明:靠近巷道表面围岩,围岩变形大于锚索,锚固体表面剪应力指向巷道自由面,在围岩深部,围岩变形小于锚索,锚固体剪应力指向围岩深处,两侧剪应力相反,锚固体轴向拉力沿锚索长度方向呈曲线变化,且在中性点处最大;在未受采动影响下,普通锚索与预应力全长注浆锚索支护巷道变形趋势相同,巷道开挖初期变形剧烈,之后趋于平缓,锚索受力均匀、工作状态平稳,预应力全长注浆锚索相比端锚锚索能够减少顶底板移近量50％;采动影响期间,预应力全长注浆锚索支护下,顶底板移近量和两帮移近量分别比端锚锚索减少21.1％和22.1％,锚索受力普遍增加,且变动不大,未出现锚索破断现象;预应力全长注浆锚索相较于端锚在围岩径向及切向变形控制方面具有明显优势且能够很好地解决复合顶板巷道受剪切作用导致锚索破断的问题.

关键词：

预应力全长注浆锚索中性点受力特征围岩变形锚索支护

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基于胀锁式对穿锚索的沿空掘巷窄煤柱双向加固机理研究

谷长宛王波王军陆长亮...

106-116页

查看更多>>摘要：基于胀锁式对穿锚索的沿空掘巷窄煤柱双向加固技术是一种针对沿空掘巷留设煤柱支护的新型技术,为进一步研究胀锁式对穿锚索加固机理及优化支护方案,以济宁三号煤矿123下04工作面沿空掘巷留设煤柱为工程背景,结合室内试验和现场工业试验的相关结论,采用FLAC3D数值计算软件,分析了对锚固单元中煤体内部破裂特征及其演化过程和胀锁式对穿锚索荷载特征、不同加固方式下窄煤柱变形量变化规律及应力分布变化规律和胀锁式对穿锚索受力变化规律.结果表明:胀锁式对穿锚索可以有效控制窄煤柱变形;由锚索预应力产生的压应力区呈对称分布;锚固体内部产生了共轭剪切破坏带,且共轭剪切带与水平面夹角约为45°;锚索轴向荷载具有显著阶段特征;峰前阶段,锚索轴力基本稳定;峰后阶段,锚索轴力显著增大,且杆体中部载荷大于两端;锚索采用间排距在0.8 m×1.0 m～1.5 m×1.0 m的双排布置方式较为合理.研究成果可为完善胀锁式对穿锚索沿空掘巷窄煤柱双向加固理论和进一步推广该技术提供有力支撑.

关键词：

胀锁式对穿锚索沿空掘巷窄煤柱双向加固

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