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西部大采高工作面保护煤柱宽度优化研究

山东科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期43卷 12-22页

作者：解成成刘学生范德源杨康宋虎山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司宁夏银川750011 榆林市榆神煤炭榆树湾煤矿有限公司陕西榆林719000

保护煤柱尺寸一直是三下开采研究的热点问题,特别是在西部大采高软弱覆岩特厚煤层开采条件下,其对地表建筑物安全的影响有待进一步研究。以榆树湾井田20119工作面为例,综合利用数值模拟和概率积分法确定了合理保护煤柱宽度,并进行现场... 详细信息

保护煤柱尺寸一直是三下开采研究的热点问题,特别是在西部大采高软弱覆岩特厚煤层开采条件下,其对地表建筑物安全的影响有待进一步研究。以榆树湾井田20119工作面为例,综合利用数值模拟和概率积分法确定了合理保护煤柱宽度,并进行现场验证。结果表明:随着煤柱宽度的减小,地表沿X方向的水平移动呈现倒“S”型趋势,沿Y方向的移动呈现倒“U”型趋势,地表的最大下沉量随煤柱宽度的减小而不断减少;结合概率积分法对保护煤柱宽度进行预计,确定优化后的煤柱宽度为180 m;对现场村庄进行实时监测,地表下沉和倾斜值均满足现场施工要求,验证了保护煤柱宽度的合理性。

关键词：大采高工作面数值模拟概率积分保护煤柱宽度

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马钢1#高炉炉况波动处理生产实践

甘肃冶金 2024年第2期46卷 52-56,60页

作者：解成成马琦琦左俊梁晨郭其飞马鞍山钢铁股份有限公司炼铁总厂安徽马鞍山243000

针对马钢1#高炉炉芯温度持续下降,高炉全压差水平偏高,对炉况进行调整过程中,炉况出现大幅波动,进行干湿焦转换后炉况下滑严重,气流周向分布不匀,炉缸活跃性持续下降。为解决炉墙周向气流分布不均匀,改善炉缸工作状态,采用锰矿及萤石进... 详细信息

针对马钢1#高炉炉芯温度持续下降,高炉全压差水平偏高,对炉况进行调整过程中,炉况出现大幅波动,进行干湿焦转换后炉况下滑严重,气流周向分布不匀,炉缸活跃性持续下降。为解决炉墙周向气流分布不均匀,改善炉缸工作状态,采用锰矿及萤石进行洗炉等恢复炉况,炉况好转后,逐步捅开长堵风口恢复炉况,风量、氧量恢复至4 900 m^(3)/min、9 000 m^(3)/h,负荷4.3,产量6 200 t/d,此次炉况波动,因后续采取的措施及时果断,炉况恶化趋势得到有效遏制并恢复。

关键词：高炉全压差干湿焦炉芯温度锰矿

深部沿空巷道巷旁支护失稳机制与降能控制方法

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煤炭学报 2023年第S2期48卷 485-500页

作者：刘学生李学斌谭云亮范德源倪萍解成成宋虎山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制重点实验室山东青岛266590

侧向基本顶断裂下沉引起的巷旁支护体能量积聚及其突发释放是导致深部沿空巷道围岩失稳破坏的根源之一。以山东泰安孙村煤矿千米埋深工作面开采为工程背景,利用UDEC离散元数值模拟软件获得了实际工程条件下沿空巷道围岩能量演化规律,以... 详细信息

侧向基本顶断裂下沉引起的巷旁支护体能量积聚及其突发释放是导致深部沿空巷道围岩失稳破坏的根源之一。以山东泰安孙村煤矿千米埋深工作面开采为工程背景,利用UDEC离散元数值模拟软件获得了实际工程条件下沿空巷道围岩能量演化规律,以及巷旁支护体宽度、侧向基本顶厚度和断裂长度等因素对沿空巷道围岩能量演化规律影响特征。在此基础上,基于顶板横向断裂边缘的弧形三角板结构,建立了沿空巷道侧向顶板结构力学模型,分析了不同采动阶段巷旁支护体的力学状态,揭示了侧向基本顶断裂下沉引起支护体动力失稳机理,获得了支护体发生动力失稳的能量判据N,并以此为指标提出了“降低外部冲击能量+改变内部承载性能”的巷旁支护体稳定性降能控制方法。当N≥1时,支护体内积聚的弹性变形能与侧向基本顶断裂所带来的新增变形能之和大于支护体完全破碎需要消耗的能量,支护体内部弹性能积聚较大,自承载能力发挥不足,支护体将发生动力失稳;反之,当N<1时,支护体不会发生动力失稳现象。现场实践表明,所建立的动力失稳能量判据与实际结果相吻合,采用降能控制方法后,沿空巷道顶底板移近量、两帮移近量最大值分别114和123 mm,锚索受力相对值最终稳定为50 kN左右,巷旁充填体冲击破坏现象基本消除,稳定性明显提高,控制效果显著。

关键词：深部沿空巷道侧向基本顶巷旁支护体能量判据降能控制

深部高水平应力巷道倾斜锚杆破断机制及加强支护时机

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煤炭学报 2023年第2期48卷 609-622页

作者：刘学生武允昊谭云亮杨茗杰李国庆解成成山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东省矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 华东理工大学资源与环境工程学院上海200237

针对深部高水平应力下巷道倾斜锚杆承受弯曲、拉伸为主的复合荷载作用,易发生破断失效导致巷道局部失稳问题,以山东能源集团孙村煤矿2424工作面下平巷为工程背景,调研得到了倾斜锚杆破断特征,推导了内力与内力矩分布、破断危险断面位置... 详细信息

针对深部高水平应力下巷道倾斜锚杆承受弯曲、拉伸为主的复合荷载作用,易发生破断失效导致巷道局部失稳问题,以山东能源集团孙村煤矿2424工作面下平巷为工程背景,调研得到了倾斜锚杆破断特征,推导了内力与内力矩分布、破断危险断面位置及相当应力表达式,建立了以危险断面最大相当应力为指标的破断力学判据,揭示了不同锚固参数与侧压系数对最大相当应力的影响规律,即最大相当应力随侧压系数、锚固长度和预紧扭矩增大而增大,而随锚杆安装角度增大呈现先减小后增大再减小的趋势。在此基础上,利用FLAC软件内置Fish语言实现了对锚杆危险断面最大相当应力的表征,定义了以危险断面最大相当应力与许用应力比值表示的危险系数K,并以此为指标提出了加强支护时机确定方法,获得了不同加强支护时机下围岩变形破坏规律。随着加强支护时的危险系数K增大,锚杆危险断面最大相当应力、围岩整体变形量与集中应力先减小后增大,危险系数K较小时,浅部围岩弹性能积聚较大,自承载能力发挥不足;危险系数K过大时,围岩变形量大、破坏严重,整体稳定性差。确定了2424工作面下平巷合理加强支护时机为危险系数K取0.8,现场加强支护实践表明,在危险系数为0.8(超前工作面60 m)时进行加强支护,锚杆破断率减小了87.9%,围岩变形得到有效控制,稳定性明显提高。

关键词：破断机制加强支护倾斜锚杆高水平应力围岩控制

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马钢1号高炉强化冶炼措施

炼铁 2022年第2期41卷 19-25页

作者：尤石丁晖凌明生解成成梁晨马鞍山钢铁股份有限公司

马钢1号高炉大修开炉初期,面临风口小套频繁被砸、炉缸蓄热能力不足、铁口区域窜气喷溅及风量偏低鼓风动能不足等问题。通过采取优化上下部制度、原燃料精细化管理、休风后快速恢复炉况、加强炉前渣铁处理、优化煤气流分布及提高炉缸活... 详细信息

马钢1号高炉大修开炉初期,面临风口小套频繁被砸、炉缸蓄热能力不足、铁口区域窜气喷溅及风量偏低鼓风动能不足等问题。通过采取优化上下部制度、原燃料精细化管理、休风后快速恢复炉况、加强炉前渣铁处理、优化煤气流分布及提高炉缸活跃性等措施,1号高炉逐渐实现了强化冶炼,日产量持续提高,燃料比持续下降,高炉强化冶炼达到投产以来最好水平。2019年12月,1号高炉日产量达到6866t/d,燃料比下降至494kg/t,中心气流指数及边沿气流指数逐渐趋于合理、稳定。

关键词：高炉强化冶炼风口含套煤气流分布操作制度

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马钢2号高炉风口破损的应对措施

炼铁 2023年第2期42卷 17-20页

作者：左俊尤石赵世丹解成成任鑫鑫马鞍山钢铁股份有限公司炼铁总厂安徽马鞍山243000

马钢2号高炉2020年风口破损较为严重,共有15个风口出现破损,破损形式是上部磨损和下部烧损。为此,主要采取了活跃炉缸、优化炉型和调整鼓风动能等应对措施,通过优化炉型和调整鼓风动能,解决了风口上部磨损问题;通过改善铁水流动性、优... 详细信息

马钢2号高炉2020年风口破损较为严重,共有15个风口出现破损,破损形式是上部磨损和下部烧损。为此,主要采取了活跃炉缸、优化炉型和调整鼓风动能等应对措施,通过优化炉型和调整鼓风动能,解决了风口上部磨损问题;通过改善铁水流动性、优化两道气流和使用大风量,改善炉缸状态,解决了风口下部烧损问题。2020年5月以后,随着2号高炉炉缸状态明显改善,风口下部烧损现象再未出现;2021年,上部破损的风口数量大幅减少,仅出现3个。

关键词：高炉风口破损炉型炉缸鼓风动能

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马钢2号高炉提高煤比的攻关措施

炼铁 2023年第3期42卷 12-15页

作者：解成成马琦琦左俊梁晨王志堂赵世丹尤石马鞍山钢铁股份有限公司炼铁总厂安徽马鞍山243000

马钢2号高炉进行了多次提高煤比的专题攻关,然而2021年1—11月,2号高炉的平均煤比仍只有149kg/t,为了最大限度地降低消耗,提出了煤比达到165 kg/t的攻关目标。基于2号高炉原燃料条件及设备运行能力,分析了影响煤比提升的限制性因素,确... 详细信息

马钢2号高炉进行了多次提高煤比的专题攻关,然而2021年1—11月,2号高炉的平均煤比仍只有149kg/t,为了最大限度地降低消耗,提出了煤比达到165 kg/t的攻关目标。基于2号高炉原燃料条件及设备运行能力,分析了影响煤比提升的限制性因素,确定了攻关方向。通过调整上部装料制度及下部送风参数,得到了合理的煤气流分布,形成了稳定合理的操作炉型;通过调整热制度及造渣制度,得到了均匀活跃的炉缸工作状态。攻关后,2号高炉生产指标大幅提升,煤比由149kg/t提升至169kg/t,燃料比降至505kg/t,利用系数提升至2.83t/(m3·d)。

关键词：高炉煤比装料制度送风制度操作炉型

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高炉粉尘还原提锌的热力学分析与试验研究

山东冶金 2022年第5期44卷 40-43页

作者：杨陶高鹏刘崇解成成刘纲张剑马钢股份公司炼铁总厂安徽马鞍山243011 河钢材料技术研究院河北石家庄050023 清华大学信息国家研究中心北京100084 江阴兴澄特种钢铁有限公司江苏无锡214429 河钢承德钒钛新材料有限公司河北承德067102

为充分利用高炉粉尘中的Fe、C等有价资源,对高炉粉尘还原提锌过程进行了热力学计算与分析,并以烧结除尘灰、高炉重力灰和高炉布袋灰为主要原料进行还原提锌试验。结果表明,随还原温度的升高或配碳量的增加,球团的金属化率和脱锌率均呈... 详细信息

为充分利用高炉粉尘中的Fe、C等有价资源,对高炉粉尘还原提锌过程进行了热力学计算与分析,并以烧结除尘灰、高炉重力灰和高炉布袋灰为主要原料进行还原提锌试验。结果表明,随还原温度的升高或配碳量的增加,球团的金属化率和脱锌率均呈现增加的趋势。为得到最佳的金属化率、脱锌率,应控制球团的还原温度为1200℃、碳氧摩尔比为1.40。

关键词：高炉粉尘热力学计算还原提锌金属化率脱锌率

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理论燃烧温度对高炉生产的影响

山东冶金 2023年第6期45卷 29-31,33页

作者：马琦琦解成成左俊郭其飞梁晨马鞍山钢铁股份有限公司安徽马鞍山243000

根基燃烧热平衡导出式,利用马钢现有高炉操作参数及原燃料条件,计算研究了风量、风温、富氧率、喷煤及鼓风湿度对理论燃烧温度的影响。研究得出,在马钢B高炉现有原燃料及操作工艺条件下,风量、风温、富氧率、喷煤及鼓风湿度每变化100 m^... 详细信息

根基燃烧热平衡导出式,利用马钢现有高炉操作参数及原燃料条件,计算研究了风量、风温、富氧率、喷煤及鼓风湿度对理论燃烧温度的影响。研究得出,在马钢B高炉现有原燃料及操作工艺条件下,风量、风温、富氧率、喷煤及鼓风湿度每变化100 m^(3)/min、10℃、0.25%、5 kg/t、1 g/m^(3),理论燃烧温度分别变化1、8、8、8、8℃左右。

关键词：理论燃烧温度风温富氧率喷煤鼓风湿度