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端帮充填开采支撑煤柱参数设计方法

安全与环境学报 2024年

作者：曹兰柱胡亚涛姜聚宇蔡明祥李磊中煤科工能源科技发展有限公司国家能源集团新疆能源公司准东露天煤矿辽宁工程技术大学矿业学院

合理地设计端帮充填开采下支撑煤柱参数是端帮开采工艺推广应用的前提，通过对端帮充填开采前后煤柱受力变化进行了分析，阐明了充填体提高煤柱强度机理。根据有效区域理论计算了煤柱上方载荷大小、推导了基于土压力公式的煤柱侧向约束... 详细信息

合理地设计端帮充填开采下支撑煤柱参数是端帮开采工艺推广应用的前提，通过对端帮充填开采前后煤柱受力变化进行了分析，阐明了充填体提高煤柱强度机理。根据有效区域理论计算了煤柱上方载荷大小、推导了基于土压力公式的煤柱侧向约束力、结合CIMFR煤柱强度经验公式和Mohr-Coulomb强度准则，获得了充填条件下煤柱强度，提出了兼顾煤柱安全系数的非均布载荷下端帮充填开采支撑煤柱参数设计方法。基于端帮充填开采支撑煤柱参数计算方法，考虑端帮充填开采三角载荷作用，提出了对采硐分段充填的方法，并且给出了不同条块充填高度的计算方法。考虑充填环节与端帮采煤时间的协调性，一步式开采不合理的情况，设计了两步式充填开采顺序、三步式充填开采顺序。以某露天矿为工程背景，设计了端帮充填开采支撑煤柱参数，较非充填开采单个煤柱尺寸减少3.5 m，资源回收率由33.7%提升至68.4%，分段充填条件下，单个采硐充填材料用量减少2 053.6 m3。本研究提出了端帮充填开采条件下支撑煤柱设计方法，对推动露天煤矿端帮充填开采具有重要的科学意义。

关键词：安全工程端帮开采充填采矿煤柱参数分段充填

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急倾斜煤层开采速度对煤岩体的扰动规律分析

陕西煤炭 2024年第8期 1-7+24页

作者：刘旭东李长录张随林国家能源集团新疆能源公司乌东煤矿西安科技大学能源学院

急倾斜煤层由于其赋存环境复杂，煤岩体所受推进速度的扰动效应明显。为掌握不同推进速度下煤岩体应力、能量演化规律，构建急倾斜煤层开采的数值模型，统计分析不同推进速度下微震能量-频次、产量、回采率等特征，并基于推进速度与卸... 详细信息

急倾斜煤层由于其赋存环境复杂，煤岩体所受推进速度的扰动效应明显。为掌握不同推进速度下煤岩体应力、能量演化规律，构建急倾斜煤层开采的数值模型，统计分析不同推进速度下微震能量-频次、产量、回采率等特征，并基于推进速度与卸压力度耦合作用关系确定合理的推进速度。数值模拟结果表明，随着煤层开采后岩柱发生弯曲撬动，在靠近B1+2煤层顶板处形成高应力集中及高能量积聚区域，随着推进速度增大，岩柱内高应力集中及高能量积聚程度均升高，岩柱弯曲撬动效应愈明显。微震监测结果表明，随着推进速度增大，微震事件频次、能量增大，煤岩体受扰动程度增强，产量增大但回采率降低，煤炭损失增大。基于推进速度与卸压力度的耦合分析，提出单日产量/单日炸药使用量K值，得出推进速度为3.2 m/d时，K值最大，降低和提高推进速度K值均减小，即在保证卸压安全的情况下，可以适当提高推进速度。研究结果可以为急倾斜煤层推进速度的确定提供一定的参考。

关键词：急倾斜煤层推进速度煤岩体开采扰动卸压调控

急倾斜巨厚煤层复杂空间结构区微震时空演化规律及诱冲机理

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煤炭学报 2024年第4期49卷 1786-1803页

作者：崔峰张随林刘旭东来兴平姬松涛冯攀飞贾冲陆长亮王昊西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 国家能源集团新疆能源公司乌东煤矿新疆乌鲁木齐830000

煤矿冲击地压灾害的发生与空间结构密切相关,尤其在复杂空间结构区灾害发生更频繁。掌握煤层开采复杂空间结构区煤岩灾变规律并揭示其发生机制对于冲击地压防控具有重要意义。以乌东煤矿为研究背景,采用数值模拟、微震监测、理论分析等... 详细信息

煤矿冲击地压灾害的发生与空间结构密切相关,尤其在复杂空间结构区灾害发生更频繁。掌握煤层开采复杂空间结构区煤岩灾变规律并揭示其发生机制对于冲击地压防控具有重要意义。以乌东煤矿为研究背景,采用数值模拟、微震监测、理论分析等方法,研究了岩柱应力异常尺寸效应,分析了复杂空间结构区微震时空演化规律,揭示了复杂空间结构下冲击地压发生机理,评估了煤层开采不同区域的冲击危险性。研究结果表明:①急倾斜岩柱厚度更窄、出露高度更大其撬动效应更强,岩厚变异应力异常形成5个分区。②岩柱厚度更窄区域微震频次更多,能量更高,时空活动度更强,离散性更高。高应力区、应力梯度区、应力平稳区依次呈现“低频次-高能量”、“高频次-高能量”、“低频次-低能量”的微震响应特征。③特殊空间结构区域微震事件簇集且能级增大,时空活动度及离散性陡增,尤其在结构边缘该特征更明显,能量积聚及释放速率增大,冲击地压发生的概率及强度更高。位于岩柱更窄区域的特殊空间结构内微震活动更剧烈。④岩柱厚度越窄(煤柱高度越大)则岩柱向深的弯矩及能量增长速率越快,冲击危险性更高。依据结构面强度效应推断出断裂带发生滑移错动,是能量积聚与释放的优势区域。揭示冲击地压发生机理为高静载及低临界载荷共同作用,基于应力集中特征评估煤层开采不同区域的冲击危险性。

关键词：急倾斜巨厚煤层复杂空间结构微震时空演化规律冲击地压

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蒙脱石/二烷基二硫代磷酸钼复合润滑油添加剂的摩擦学性能

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 170-179页

作者：康向南钟升旭丁锐马军李梁朱玉芹国家能源集团宁夏煤业公司枣泉煤矿宁夏灵武750409 中煤科工机器人科技有限公司广东深圳518052

添加剂是改善润滑油性能的重要手段,对蒙脱石(MMT)和有机钼复合润滑油添加剂的减摩抗磨性能进行了研究,期望取得较单一添加剂更优异的润滑效果,提高机械设备在恶劣工况下的运行稳定性和安全性。研究结果表明:有机钼中的二烷基二硫代磷酸... 详细信息

添加剂是改善润滑油性能的重要手段,对蒙脱石(MMT)和有机钼复合润滑油添加剂的减摩抗磨性能进行了研究,期望取得较单一添加剂更优异的润滑效果,提高机械设备在恶劣工况下的运行稳定性和安全性。研究结果表明:有机钼中的二烷基二硫代磷酸钼(MoDDP)和MMT作为单一润滑油添加剂均表现出较好的润滑性能,随着MMT和MoDDP添加质量分数的增加,摩擦系数和磨斑直径呈现先降低后升高的趋势,MMT和MoDDP的最佳添加质量分数分别为3.0%和1.5%。与基础油相比,1.5%MoDDP可分别降低41.0%的摩擦系数和48.9%的磨斑直径,3.0%MMT可分别降低40.6%的摩擦系数和48.2%的磨斑直径。与单一添加剂MMT、MoDDP相比,3.0%MMT/1.5%MoDDP复合添加剂可进一步改善润滑油的减摩抗磨性能,相较于基础油,可分别降低56.3%的摩擦系数和52.3%的磨斑直径。MMT和MoDDP具有优良的润滑性能和协同作用,润滑过程中能生成MoS_(2)、MoO_(2)、FeS_(2)、Fe_(2)O_(3)化学反应膜和SiO_(2)物理吸附膜,能够有效地降低摩擦、减少磨损。

关键词：蒙脱石二烷基二硫代磷酸钼复合润滑油添加剂减摩抗磨

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煤矿井下照明系统智能调光控制方法

煤炭新视界 2024年第1期 116-118页

作者：李鹏郭江龙国家能源集团新疆能源有限责任公司乌东煤矿新疆乌鲁木齐830027

为优化煤矿井下照明系统效果,提高照度均匀性,实现对照明的精细控制,满足井下环境的复杂需求,提出煤矿井下照明系统智能调光控制方法。一方面,计算井下照明需求,确保作业面有足够的照明亮度,为智能调光控制奠定良好的基础;另一方面,采... 详细信息

为优化煤矿井下照明系统效果,提高照度均匀性,实现对照明的精细控制,满足井下环境的复杂需求,提出煤矿井下照明系统智能调光控制方法。一方面,计算井下照明需求,确保作业面有足够的照明亮度,为智能调光控制奠定良好的基础;另一方面,采用动态字节补偿智能调光控制方法,对井下照明系统进行智能调光控制。实验结果表明,6组测点的照度均匀度均达到0.7%以上,符合井下照度要求,且始终高于对照组,照度均匀度得到显著提升,可以提高井下作业的安全性和可靠性。

关键词：动态字节补偿井下照明系统智能调光控制

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煤矿井下区域感应式智能照明控制方法

煤炭新视界 2024年第1期 113-115页

作者：郭江龙李鹏国家能源集团新疆能源有限责任公司乌东煤矿新疆乌鲁木齐830027

为提高煤矿井下作业安全和视觉舒适度,优化井下照度效果,开展井下区域感应式智能照明控制方法研究。首先,考虑具体场所和工作环境,计算井下区域感应式照明需求;其次,计算井下感应区域,确定感应器能够覆盖的区域范围,安装感知传感器,采... 详细信息

为提高煤矿井下作业安全和视觉舒适度,优化井下照度效果,开展井下区域感应式智能照明控制方法研究。首先,考虑具体场所和工作环境,计算井下区域感应式照明需求;其次,计算井下感应区域,确定感应器能够覆盖的区域范围,安装感知传感器,采集井下环境信息,并将其传递给控制系统,根据环境信息的变化实时调整照明设备的开关和亮度;最后,根据不同作业需求和环境因素,设定井下区域感应式智能照明调控等级,对灯具的亮度和色温进行进一步精细调控,保证作业的安全和效率。实验结果表明,应用以上方法,煤矿井下各个作业环境的照度值均符合标准要求,且未出现照度值过高问题,达到最佳照明效果和节能效果。

关键词：煤矿井下区域感应式智能照明

基于表面灰度和纹理识别的TDS智能干选机刮板机异常状态检测方法

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工矿自动化 2024年第S1期 134-138页

作者：张铁聪冯锦鹏赵彦成钮涛刘国锋国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金凤煤矿

TDS智能干选机是选煤厂的主要生产设备，刮板机作为其关键组件，常因跳链、断链等故障阻碍机器的工作进度。针对刮板机故障的强偶发性与故障扩大化效应，以机器视觉为技术，以表面灰度和纹理识别为手段，提出TDS智能干选机刮板机异常状... 详细信息

TDS智能干选机是选煤厂的主要生产设备，刮板机作为其关键组件，常因跳链、断链等故障阻碍机器的工作进度。针对刮板机故障的强偶发性与故障扩大化效应，以机器视觉为技术，以表面灰度和纹理识别为手段，提出TDS智能干选机刮板机异常状态检测方法。根据图像灰度值，利用基于改进生长准则的区域生长法，生成粗略的异常状态检测目标区域。采用形态学的腐蚀、膨胀、开运算和闭运算操作，处理区域生长后的图像和新产生的导线图像。引入canny算子识别检测区域中的目标纹理，生成目标轮廓线。结合轮廓线和直线斜率、灰度、纹理、虚拟边框与机链轮廓的位置关系等信息，实现异常状态检测。实验结果表明，该方法对跳链、断链、漂链、掉链、跑偏5种刮板机异常状态检测的真阳性指数分别高达0.98,0.98,0.98,0.97,0.94,且实际量与检测量的误差均不足1 mm。该方法具有较高的正确检测比例和检测精准度，可指导TDS智能干选机刮板机的安全运行。

关键词： TDS智能干选机刮板机机器视觉表面灰度纹理识别异常状态检测

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TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术

工矿自动化 2024年第S1期 174-178页

作者：王平冯锦鹏赵彦成钮涛刘国锋国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金凤煤矿

为了提高选煤厂煤矸石筛选精准度，避免资源损耗，提出了TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术。通过分析TDS智能干选系统结构和运行方式，明确各部分装置性能和分选流程。利用双能X射线透射法在线测量煤矸石灰分，结合传输介质的质... 详细信息

为了提高选煤厂煤矸石筛选精准度，避免资源损耗，提出了TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术。通过分析TDS智能干选系统结构和运行方式，明确各部分装置性能和分选流程。利用双能X射线透射法在线测量煤矸石灰分，结合传输介质的质量吸收系数和质量厚度，计算煤碳低能X射线的质量衰减系数，获得分选识别函数。采用PID控制方法调节TDS智能干选系统，算出控制信号的时域与频域，令设备迅速进入稳定状态，实现分选智能控制。实验结果表明：(1) TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术排矸频率是最佳的，且电动机功率波动最小的，整体的控制效果较好，保证精准分选煤矸石。(2)在进料端发生一段60 s的无进料量段，TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术排矸频率存在一定的缓降期，随后急剧降低，矸石排出量小，驱动电动机功率减少的不多，能保证矸石层的稳定性，且不会对矸石层的结构造成破坏。(3)在进料端速率为400 t/h且持续60 s, TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术排矸频率先是呈现缓慢上升的状态，然后快速上升，令排矸速度增加，驱动电动机功率增加少，能够确保分选煤和矸石过程稳定，且不会对矸石层结构造成损坏。

关键词： TDS智能干选系统分选控制煤矸石资源透射通量衰减系数

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陕西煤矿冲击地压发生规律与分类防治

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 95-105页

作者：潘俊锋刘少虹马文涛夏永学王书文冯美华中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤矿灾害防控全国重点实验室(冲击地压防控分实验室) 北京100013 国家能源集团国源电力(神东电力)公司北京100033 中国中煤能源集团有限公司北京100120

随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击... 详细信息

随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击地压防治提供借鉴,通过分析陕西煤矿10年来的24座矿井、85起冲击地压案例,基本厘清了冲击地压发生规律,并开展了基于主控因素的分类防治研究。研究结果表明:陕西省煤矿冲击地压具有灾害矿井集中、灾害程度严重、多灾害叠加影响显著、防治难度大等特点;冲击地压监测技术、防治技术与地方法规建设历程几乎同步,达到了起步晚,起点高,示范效应强的结果;基于冲击地压主控因素,将陕西省冲击地压划分为3大类,分别为:坚硬顶板主导型、地质构造主导型和宽煤柱主导型,并针对主控因素提出弱化坚硬顶板、转移煤柱高集中应力、释放构造应力的防治方法。通过10年来的工程实践,不断优化矿井开采设计,探索煤层厚硬顶板千米顺层钻孔区域压裂新技术,加大防冲卸压技术的落实,冲击地压显现逐年减少,成果显著。

关键词：冲击地压陕西煤矿冲击地压监测冲击地压防治主控因素分类防治

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