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大采高超长工作面调斜开采技术研究与应用

煤炭工程 2024年第6期56卷 8-13页

作者：刘锋河南神火煤电股份有限公司梁北煤矿河南禹州461694

根据梁北煤矿11071综采工作面瓦斯地质情况和采煤工艺条件,通过对实中心调斜和虚中心调斜方案优缺点的分析比较结果,选择采取围绕虚中心旋转调斜开采的施工方案,并通过精确计算得出调斜开采的技术参数指标,同时确定了调斜开采的工艺流... 详细信息

根据梁北煤矿11071综采工作面瓦斯地质情况和采煤工艺条件,通过对实中心调斜和虚中心调斜方案优缺点的分析比较结果,选择采取围绕虚中心旋转调斜开采的施工方案,并通过精确计算得出调斜开采的技术参数指标,同时确定了调斜开采的工艺流程和安全技术保障措施。实践证明,该调斜开采方案简化了机巷运煤系统,解决了调斜期间虚中心控制、支架姿态控制、运输机上窜下滑控制、转载机和运输机搭接控制和超前应力控制等难题,实现了工作面在调斜开采期间不间断推进,给矿井带来了巨大的技术进步和经济效益。

关键词：综采超长工作面调斜开采调斜比例长短刀

基于数字孪生的液压支架群跟机工艺虚拟调试方法

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 197-205页

作者：李娟莉郭清杰高波边强王冬波太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024 山西科达自控股份有限公司山西太原030006 晋能控股煤业集团同忻煤矿山西有限公司山西大同037000

针对物理综采工作面“三机”跟机自动化工艺参数调试周期长,费用成本高,以及工作环境搭建困难等问题,基于数字孪生技术,研究了液压支架群跟机行为工艺虚拟调试关键技术。首先基于现代建模技术构建了1∶1构综采“三机”孪生体,利用虚拟... 详细信息

针对物理综采工作面“三机”跟机自动化工艺参数调试周期长,费用成本高,以及工作环境搭建困难等问题,基于数字孪生技术,研究了液压支架群跟机行为工艺虚拟调试关键技术。首先基于现代建模技术构建了1∶1构综采“三机”孪生体,利用虚拟现实引擎对综采“三机”运动单元进行了虚拟重构和虚拟仿真;然后基于现代设计理论,依据“三机”协同原则实现了跟机自动化过程中的不同参数配置,建立了采煤工艺的支架行为工艺决策模型和支运装备直线度协同控制模型,并在虚拟场景中对决策模型进行预演;最后利用TCP协议建立了虚实交互通道,通过半实物仿真试验对决策模型进行了验证。结果表明:虚拟场景在执行采煤工艺时可对物理工作面场景进行精准复现,通过支架群行为决策模型可提前对液压支架工艺行为进行决策规划,通过反向控制试验可对支架控制器进行实时虚实交互,有望克服井下调试环境阻碍,对综采“三机”电液控程序的合理制定与修正提供参考价值。

关键词：虚拟现实虚拟调试液压支架群 “三机”协同行为决策

松软厚煤层区段煤柱剪切滑块运动机理及协同控制技术

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1332-1344页

作者：王方田屈鸿飞张洋刘超郝文华江振鹏中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 永城煤电集团股份有限公司顺和煤矿河南永城476600 煤炭科学研究总院北京100013

松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大,加之煤质松软、裂隙发育,强采动作用下极易造成煤柱失稳,巷道维护难度极大。以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景,基于剪切滑块理论,探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理,求解煤柱剪切滑块运动范围... 详细信息

松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大,加之煤质松软、裂隙发育,强采动作用下极易造成煤柱失稳,巷道维护难度极大。以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景,基于剪切滑块理论,探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理,求解煤柱剪切滑块运动范围及应力分布规律,揭示煤柱侧帮剪切滑块运动机理,提出煤柱稳定性协同控制对策并在现场进行工程实践验证。结果表明:①采用极限平衡理论与叠加理论,确定了煤柱剪切滑块运动范围及煤柱垂直应力分布规律,阐明煤柱剪切滑块安全系数分布规律:0~1.26 m深度,煤柱上部安全系数较小;在1.26~3.95 m处,煤柱中线部分大面积安全系数较小,易受顶板来压破坏。②提出了1种以“注浆加固—锚索强化—切顶卸压”为主体的区段煤柱协同控制技术,煤柱侧裂隙较无支护条件及原支护条件分别减少62.89%和46.26%,巷道围岩完整性大幅提高,形成了强承载结构,有效控制了煤柱变形及底臌。③根据松软厚煤层区段煤柱条件,合理确定了协同控制设计参数,并对煤柱防控效果进行试验监测评估。现场试验结果表明,煤柱裂隙得到充分填充,注浆后煤体强度提高63%以上;巷道位移、锚杆索受力、离层等均在可控范围,表明协同控制技术明显提高了煤柱承载力,回采巷道围岩变形得到有效控制,为工作面安全高效开采提供了空间保障。

关键词：松软煤层煤柱剪切滑块协同控制围岩稳定性

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黑岱沟选煤厂高浓度煤泥浆制备

洁净煤技术 2024年第S1期 625-629页

作者：樊凤升马亚利中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿

以黑岱沟选煤厂煤泥为研究对象，采用单因素试验法探究了剪切强度、剪切时间、煤浆浓度、添加剂用量、添加剂种类及温度对高浓度煤泥浆流变特性及稳定性的影响规律，得到了满足中远距离管道输送要求的高浓度煤泥浆制备条件。结果表明，... 详细信息

以黑岱沟选煤厂煤泥为研究对象，采用单因素试验法探究了剪切强度、剪切时间、煤浆浓度、添加剂用量、添加剂种类及温度对高浓度煤泥浆流变特性及稳定性的影响规律，得到了满足中远距离管道输送要求的高浓度煤泥浆制备条件。结果表明，符合中远距离管道输送要求的高浓度煤泥浆最佳制备条件为：剪切时长15 min、剪切强度2 500 r/min、添加剂用量0.5%、浆体浓度64%～65%。在最佳条件下制备的浆体表观黏度为492 mPa·s,沉降15 d后，仍能保持较好的流动性；添加剂种类对于煤浆流变特性改善效果影响显著，对于黑岱沟煤泥，准能矸电公司提供的水煤浆添加剂可达到最优降黏效果，相较木质素磺酸盐类及萘系添加剂，降黏效果分别超过700、200 mPa·s;选用准能矸电公司水煤浆添加剂及最佳制备条件下，高浓度煤泥浆的流变特性及稳定性完全满足中远距离管道输送要求。

关键词：煤泥中远距离管道输送水煤浆水煤浆添加剂

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高应力沿空掘巷窄煤柱宽度确定及控制技术

能源技术与管理 2024年第2期49卷 97-102页

作者：张五一淮河能源(集团)股份有限公司煤业公司谢桥煤矿安徽阜阳236000

在高应力松散煤层回采巷道布置过程中,沿空掘巷技术的关键是窄煤柱留设宽度的确定及支护方式的选择。基于谢桥煤矿21316工作面实际地质条件,通过理论计算确定窄煤柱与巷道宽度之和在13.88m范围内才能避开支承压力峰值点,利用数值模拟手... 详细信息

在高应力松散煤层回采巷道布置过程中,沿空掘巷技术的关键是窄煤柱留设宽度的确定及支护方式的选择。基于谢桥煤矿21316工作面实际地质条件,通过理论计算确定窄煤柱与巷道宽度之和在13.88m范围内才能避开支承压力峰值点,利用数值模拟手段对不同宽度的窄煤柱进行分析,综合巷道围岩应力分布及巷道变形情况,分析确定小煤柱宽度为5m,进一步提出“应力优化-长锚固强化-注浆改性”三位一体控制对策,根据现场条件制定支护方案并进行了成功实践,为类似条件巷道支护提供了借鉴。

关键词：沿空掘巷窄煤柱松散煤层数值模拟围岩控制。

基于Adaboost＿LSTM预测的矿山微震信号降噪方法及应用

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煤炭学报 2024年

作者：尚雪义陈勇陈结陈林林蒲源源重庆大学资源与安全学院煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室河南大有能源股份有限公司耿村煤矿

微震监测预警对保障矿井安全具有重要意义，微震信号降噪和P波初至的准确拾取是微震监测结果可靠性的基础。通过观察海量微震信号，我们发现单个微震信号的噪音段具有良好的重复性，由此创新性提出基于预测数据的信号降噪思路。具体地... 详细信息

微震监测预警对保障矿井安全具有重要意义，微震信号降噪和P波初至的准确拾取是微震监测结果可靠性的基础。通过观察海量微震信号，我们发现单个微震信号的噪音段具有良好的重复性，由此创新性提出基于预测数据的信号降噪思路。具体地，构建了基于自适应增强(Adaptive Boosting， Adaboost)策略提升长短期记忆网络(Long Short-Term Memory， LSTM)的微震信号预测模型，提出了基于模型预测数据与观测数据之差的微震信号降噪方法，研发了长短时窗均值比(Short-Time Average/Long-Time Average， STA/LTA)与赤池信息准则(Akaike Information Criterion， AIC)联合的P波初至拾取方法(S/L-AIC法)，并使用P波初至拾取误差评估和方法对不同降噪信号和拾取效果进行了比较。含噪Ricker子波理论测试和耿村煤矿微震数据应用均表明，Adaboost＿LSTM模型对于噪音具有很好的拟合性，而对于未进行神经网络训练的微震有用信号拟合性较差，且Adaboost＿LTSM模型的信号预测和降噪效果均优于LSTM模型的结果。基于Adaboost＿LTSM模型的预测数据能近乎完美的去掉微震信号噪音，其降噪效果显著优于小波低频系数重构结果，对非平稳信号的适应性明显增强。小波和Adaboost＿LSTM降噪信号能明显提升微震信号P波初至拾取效果，且Adaboost＿LSTM降噪信号的P波初至拾取效果更优。S/L-AIC法的P波初至拾取效果优于STA/LTA法和AIC法，兼具了STA/LTA法的稳定性和AIC法的准确性特点，本文降噪信号S/L-AIC法P波初至拾取误差整体在10ms以内。综上，本文的矿山微震信号降噪和P波初至拾取方法能为矿山微震监测预警提供重要保障。进一步地，可尝试将本文方法推广至天然地震信号降噪和P波初至拾取。

关键词：矿山微震 P波初至拾取长短期记忆网络信号降噪

复杂地质动力环境下冲击地压的影响因素与分布特征研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：荣海魏世龙张宏伟陈林林李南南辽宁工程技术大学矿业学院河南大有能源股份有限公司耿村煤矿

冲击地压是多项因素耦合作用的结果。冲击地压的发生不仅与开采工程效应有关，还与矿井所处的地质动力环境紧密相关，特别是在复杂地质动力环境下，冲击地压的发生更加频繁。为研究复杂地质动力环境下冲击地压的影响因素，采用理论分析... 详细信息

冲击地压是多项因素耦合作用的结果。冲击地压的发生不仅与开采工程效应有关，还与矿井所处的地质动力环境紧密相关，特别是在复杂地质动力环境下，冲击地压的发生更加频繁。为研究复杂地质动力环境下冲击地压的影响因素，采用理论分析、微震监测分析、地质勘探等方法，以耿村煤矿12240工作面作为研究对象，分析耿村煤矿地质动力环境特征，评判耿村煤矿发生冲击地压的危险性。计算12240工作面冲击地压发生的临界深度，采用已发生冲击地压和大能量微震事件对临界深度进行验证，揭示冲击地压发生震源深度的关系。采用“冲击地压的三条件准则”对微震事件的发生频次、能量，以及空间位置的分布规律进行分析。通过分析12240工作面顶板预裂爆破前后的微震事件频次及能量的变化规律，以及顶板预裂爆破后孔壁的窥视结果，对12240工作面采取的远场解危措施的效果性进行验证。研究结果表明：耿村煤矿具备中等矿井动力灾害的地质动力环境，属于严重冲击地压矿井。耿村煤矿冲击地压发生的临界深度为标高-545.79 m，12240工作面埋深已临近冲击地压发生临界深度，具备冲击地压发生危险。F16断层作为耿村煤矿的主要地质构造因素，是地质动力环境的重要构成，为大能量冲击地压的孕育和发生提供了能量基础；采动效应是冲击地压发生的充分条件，对12240工作面初采期间冲击地压的影响较小；解危措施是控制条件，有效降低了12240工作面冲击地压发生的危险。研究成果可为防治复杂地质动力环境下冲击地压等矿井动力灾害提供依据和参考。

关键词：地质动力区划冲击地压微震事件多因素耦合,复杂地质条件

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基于响应面法的矿井回用水除浊除铁工艺优化

工业水处理 2024年

作者：骆建营朱俊兆杨再君杨建超王建郭中权兖矿能源集团股份有限公司鲍店煤矿中煤科工集团杭州研究院有限公司

针对煤矿矿井回用水，采用响应面（RSM）优化除浊除铁混凝工艺。在单因素试验的基础上，选取pH、混凝剂投加量和曝气时间作为影响因子，浊度去除率和总铁去除率为响应值，利用Box-Benhnken design（BBD）进行三因素三水平实验设计，研... 详细信息

针对煤矿矿井回用水，采用响应面（RSM）优化除浊除铁混凝工艺。在单因素试验的基础上，选取pH、混凝剂投加量和曝气时间作为影响因子，浊度去除率和总铁去除率为响应值，利用Box-Benhnken design（BBD）进行三因素三水平实验设计，研究各自变量之间单独与交互作用对响应值的影响。结果表明，各因素对于浊度去除率影响：曝气时间＞pH＞混凝剂投加量；对于总铁去除率影响：pH＞曝气时间＞混凝剂投加量。根据拟合的二次回归方程得到最佳混凝条件为：pH为6.8，混凝剂投加量84.9 mg/L，曝气时间7.3 min。根据实际运行条件，修正混凝实验最佳条件：pH为6.8，混凝剂投加量90 mg/L，曝气时间7 min。在此条件下进行三组平行实验，得到浊度和总铁的平均去除率为（97.2±0.3）%和（97.0±0.2）%，与模型预测值均偏差0.6%，应用后回用水出水水质良好，并可节约运行成本。

关键词：矿井回用水混凝除浊除铁曝气响应面分析法

特厚煤层沿空掘巷力源结构特征与围岩协同控制策略

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中国矿业大学学报 2024年第2期53卷 238-249页

作者：陆银龙韩磊吴开智陆凌峰田伟鹏崔佐军中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室江苏徐州221116 山煤国际能源集团股份有限公司山西太原030032 山煤国际东古城煤业有限公司山西大同037100

14~20 m特厚煤层小煤柱沿空掘巷围岩控制是当前煤矿巷道支护领域的难题之一.以山煤国际晋北矿区典型的19 m特厚煤层孤岛综放面小煤柱沿空掘巷工程为研究对象,分析了特厚煤层覆岩应力拱、断裂拱大结构特征以及基本顶侧向破断运动规律,建... 详细信息

14~20 m特厚煤层小煤柱沿空掘巷围岩控制是当前煤矿巷道支护领域的难题之一.以山煤国际晋北矿区典型的19 m特厚煤层孤岛综放面小煤柱沿空掘巷工程为研究对象,分析了特厚煤层覆岩应力拱、断裂拱大结构特征以及基本顶侧向破断运动规律,建立了特厚煤层沿空掘巷“双力源”结构模型,揭示了“双力源”传递作用机理及其对沿空掘巷围岩稳定性的影响规律,提出了“远场弱化-近场强化”协同控制治理策略,开展了19 m特厚煤层8 m小煤柱沿空掘巷围岩控制现场试验.结果表明:特厚煤层沿空掘巷强矿压显现源于小煤柱侧Ⅰ型力源和实体煤侧Ⅱ型力源叠加作用;采用小煤柱侧(Ⅰ型)和实体煤侧(Ⅱ型)力源结构“水力压裂+深孔爆破”复合弱化后,基本顶周期来压步距降低了约69.6%,有效阻断了采动应力向围岩传递;通过“远场弱化-近场强化”协同控制技术,有效控制了特厚煤层沿空掘巷掘进与回采期间围岩稳定.研究成果为14~20 m特厚煤层小煤柱工作面安全高效开采提供了一定的理论依据与技术支撑.

关键词：特厚煤层沿空掘巷双力源远场弱化近场强化