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巷道支护设计原理与方法研究

煤炭新视界 2024年第1期 211-213页

作者：穆波波晋能控股南煤集团大阳泉煤炭有限责任公司山西阳泉045000

为提高巷道支护设计的安全性与稳定性,确保煤矿采掘作业的有效推进,以大阳泉煤矿15#采区东北部措施巷为例,从力学平衡、应力分布优化及环境适应性角度出发,分析常规条件下巷道支护设计原理。在此基础上,分析巷道支护设计方法、帮部锚杆... 详细信息

为提高巷道支护设计的安全性与稳定性,确保煤矿采掘作业的有效推进,以大阳泉煤矿15#采区东北部措施巷为例,从力学平衡、应力分布优化及环境适应性角度出发,分析常规条件下巷道支护设计原理。在此基础上,分析巷道支护设计方法、帮部锚杆支护工艺、帮网支护工艺及锚索支护工艺。实践表明,结合具体的矿山环境和工程要求合理设计巷道支护方案,有助于提高支护方案的灵活性和适应性,为矿山工程的顺利开展提供保障。

关键词：巷道支护支护原理力学平衡

基于三维曲面积分的矿压实测数据分析模型及应用

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中国矿业 2024年第5期33卷 136-142页

作者：贾士耀国能神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719000

针对影响综采面正常推进的异常矿压显现进行预测与防控是减少工作面顶板事故隐患的有效措施,合理有效的矿压实测数据分析方法是关键技术之一。基于三维曲面积分理论,引入Kriging插值算法,提出一种“寻找大显现、关注异常点”的矿压数据... 详细信息

针对影响综采面正常推进的异常矿压显现进行预测与防控是减少工作面顶板事故隐患的有效措施,合理有效的矿压实测数据分析方法是关键技术之一。基于三维曲面积分理论,引入Kriging插值算法,提出一种“寻找大显现、关注异常点”的矿压数据分析模型。以顶板压力与底板比压组建三维曲顶柱体,以液压支架与累计进尺组建二维坐标面,从而建立基于三维曲面积分的矿压实测数据分析模型,并以压力曲面向割平面投影算法实现对矿压实测数据的解析与预测分析。开展神东矿区补连塔煤矿12514工作面的矿压监测数据分析,获得了矿压显现明显区域、矿压三维曲面投影模型以及实时矿压云图,提取显著来压区域8次,指向62号支架~98号支架区域6次,其中,显著来压区域持续平均距离11.9m,表明基于三维曲面积分分析模型可选取顶板运动比较剧烈的区域,相对于传统统计分析方法具有更强的针对性,验证了所提出分析模型的合理可靠性。

关键词：三维曲面积分矿压 Kriging插值算法浅埋煤层工作面

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煤矸石混凝土沿空留巷围岩加固控制技术研究

煤炭工程 2024年第7期56卷 59-66页

作者：赵金旺国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315

以神东矿区工作面沿空留巷为工程背景,采用理论分析、室内试验及数值模拟的方法,对煤矸石混凝土的配比优化进行试验研究,分析开采过程中巷道围岩变形与煤石混凝土加固体应力分布特征,结果表明:采用煤矸石混凝土加固巷帮与高预应力、强... 详细信息

以神东矿区工作面沿空留巷为工程背景,采用理论分析、室内试验及数值模拟的方法,对煤矸石混凝土的配比优化进行试验研究,分析开采过程中巷道围岩变形与煤石混凝土加固体应力分布特征,结果表明:采用煤矸石混凝土加固巷帮与高预应力、强力锚杆锚索联合支护,能够有效控制沿空留巷围岩的变形,保持沿空留巷的稳定。基于室内试验与数值模拟,分析煤矸石混凝土最优配合比以及巷内、巷帮支护的相互关系,最终优化得出最佳支护方案,此外提出了沿空留巷支护设计的原则,旨在为神东矿区的无煤柱开采提供科学的参考依据。通过本研究,不仅对沿空留巷的支护技术进行了创新和优化,也为类似的矿山工程提供了宝贵的理论和实践经验。

关键词：沿空留巷煤矸石混凝土配合比围岩支护控制数值模拟

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迎采对掘巷道密集孔卸压及分段控制技术研究

矿业安全与环保 2024年第3期51卷 137-143页

作者：邸旭峰国能神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719315

针对炭窑坪煤矿坚硬顶板迎采对掘巷道变形破坏严重、难以维护等问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分析了该类巷道围岩的垂直应力动态演化规律,揭示了动静载叠加扰动效应下巷道围岩变形破坏机理,提出了“密集孔切顶卸压及分段控... 详细信息

针对炭窑坪煤矿坚硬顶板迎采对掘巷道变形破坏严重、难以维护等问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分析了该类巷道围岩的垂直应力动态演化规律,揭示了动静载叠加扰动效应下巷道围岩变形破坏机理,提出了“密集孔切顶卸压及分段控制”技术。结果表明:迎采对掘巷道的垂直应力分布在走向上呈现3个阶段,即起始阶段(超前工作面50 m以外)、快速升高阶段(超前工作面50 m至滞后150 m范围内)、稳定阶段(滞后工作面150 m以外);迎采对掘巷道变形破坏原因为采空区大面积悬顶产生的侧向支承压力与邻近工作面采动产生的动载相互叠加作用;提出的“密集孔切顶卸压及分段控制”技术具体为在工作面煤柱侧顶板布置直径65 mm、深度18 m、孔间距400 mm的密集钻孔,在工作面采动影响下,钻孔间塑性区导通,主动控制基本顶断裂位置。实践表明,采用密集孔卸压及分段控制技术对类似巷道围岩稳定性控制具有指导意义。

关键词：迎采对掘巷道采动影响密集孔卸压数值模拟分段控制

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基于三维激光点云比对的煤矿巷道表面位移监测研究

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煤矿安全 2024年第7期55卷 219-225页

作者：李俊林陈建华马宝国能神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719000

煤矿巷道表面位移监测对于确保矿山安全和稳定运营至关重要。采用基于点云法向量的下采样算法与多尺度模型到模型的点云比对算法(Multiscale Model-to-Model Cloud Comparison,M3C2)相融合的方式,实现了对巷道表面的特征提取与整体性监... 详细信息

煤矿巷道表面位移监测对于确保矿山安全和稳定运营至关重要。采用基于点云法向量的下采样算法与多尺度模型到模型的点云比对算法(Multiscale Model-to-Model Cloud Comparison,M3C2)相融合的方式,实现了对巷道表面的特征提取与整体性监测;通过三维激光扫描仪获取的三维激光点云对巷道表面进行重构,获取三维点云模型,利用点云对比算法对不同时期的2期点云数据进行处理,并以色值表征煤矿巷道位移区域变化,运用于实际巷道表面位移监测。结果表明:应用基于点云法向量的下采样算法与M3C2算法相融合的方式成功提取特征区域并实现巷道表面位移的整体性监测,此方法能直观反映巷道表面的变形区域,相比在巷道直接应用M3C2算法性能更优。

关键词：煤矿巷道测量表面位移监测三维激光点云 M3C2算法点云法向量

浅埋近距离煤层工作面过三角形斜交煤柱开采应力演化规律研究

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采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 285-294页

作者：王庆雄黄庆享范东林贺雁鹏陈苏社王伦言黄涛国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315 西安科技大学能源学院教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 国能神东煤炭集团有限责任公司寸草塔二矿内蒙古鄂尔多斯017209

针对浅埋近距离煤层工作面过上覆三角形遗留煤柱开采,存在顶板局部来压强烈和区段煤柱应力集中导致的巷道大变形等问题,以寸草塔二矿31109工作面为研究背景,采用现场实测、数值计算和理论分析相结合的方法,研究过三角形煤柱两次采动叠... 详细信息

针对浅埋近距离煤层工作面过上覆三角形遗留煤柱开采,存在顶板局部来压强烈和区段煤柱应力集中导致的巷道大变形等问题,以寸草塔二矿31109工作面为研究背景,采用现场实测、数值计算和理论分析相结合的方法,研究过三角形煤柱两次采动叠加应力的大小和范围的演化规律,揭示两次采动区段煤柱压力变化规律和相邻巷道破坏机理,明确巷道加强支护的范围和重点支护范围与时机。研究结果表明:上覆三角形斜交煤柱对其下方工作面煤层形成应力集中,最大应力位置位于斜交区段煤柱之下;当下煤层31206工作面开采后,31109区段煤柱应力上升为最大应力,应力峰值区位于与上覆斜交区段煤柱叠合区附近,峰值区宽度为240 m,对应该区域巷道变形破坏较明显。31109工作面开采过程中,在工作面煤壁与上覆斜交煤柱叠加区和工作面区段煤柱与上覆斜交煤柱叠加区存在应力峰值区,形成应力双峰;随着工作面推进,双峰应力不断升高,且煤壁应力峰值区逐步向区段煤柱方向移动,当工作面推进到区段煤柱叠加区时,双峰合并为更高的单峰应力;在工作面出斜交煤柱时区段煤柱应力达到最大,出煤柱叠加区后应力迅速减小;总体上,31109工作面开采后区段煤柱应力峰值区最大应力高56%,峰值区范围扩大50%。区段煤柱应力升高的机理是随着工作面的推进,上覆三角形斜交煤柱尺寸不断减小,应力集中程度不断提高;当工作面推进到三角形煤柱端区时,斜交煤柱应力、工作面超前支承压力、区段煤柱应力相互叠合,形成区段煤柱应力峰值区,在工作面出煤柱时(三角形煤柱尖端)形成应力核区,引起该区段煤柱变形和巷道破坏。据此,提出在31109工作面开采前,对应力峰值区和核区巷道进行锚索和注浆补强支护,现场工业性试验取得良好效果,保障了31109工作面过三角形斜交煤柱区安全回采。

关键词：三角形斜交煤柱浅埋煤层斜交煤柱叠加区区段煤柱应力分布应力峰值区

准格尔煤田老三沟外围勘查区煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)共富集成因及资源潜力评价

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地质学报 2024年第8期98卷 2299-2315页

作者：李晶王道华张涵冯向东袁伟张晓阳王园郭帅蔡洪广李文华庄新国中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430400 内蒙古煤炭地质勘查(集团)117有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017000 内蒙古煤炭地质勘查(集团)有限责任公司内蒙古呼和浩特010010

内蒙古准格尔煤田石炭纪—二叠纪煤系蕴含丰富的铝、镓、锂及稀土等多种战略性金属。为明确该煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)等战略性金属富集的成因机制,本文以准格尔煤田老三沟外围勘查区典型钻孔石炭纪—二叠纪煤系为研究对象,采用X射... 详细信息

内蒙古准格尔煤田石炭纪—二叠纪煤系蕴含丰富的铝、镓、锂及稀土等多种战略性金属。为明确该煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)等战略性金属富集的成因机制,本文以准格尔煤田老三沟外围勘查区典型钻孔石炭纪—二叠纪煤系为研究对象,采用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、带能谱的扫描电镜和基于Tescan Mira扫描电镜的TIMA-X综合矿物分析仪等系统分析了煤的矿物学和元素地球化学特征。研究区太原组和山西组煤系中普遍存在Al-Li-Ga以及Nb-Ta-Zr-Hf的共富集,其中太原组煤系主可采6号煤中Li、Ga、Zr以及局部层位Nb、Ta均达工业利用品位,具有重要的成矿潜力和开发利用价值。煤中富集的Li和Ga主要赋存于高岭石、勃姆石中,部分Li还赋存于绿泥石中。煤中Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)的富集受控于陆源区母岩的化学风化、火山碎屑的输入、流体活动以及成岩过程中复杂的水/岩作用过程。华北地台前石炭系沉积基底和阴山古陆中元古代钾长花岗岩长期的强烈风化淋滤,形成富Ga-Li的铝土质古风化壳残积物,为研究区煤中铝、镓、锂的初步富集提供了物质来源。富集的铝、镓、锂随地下水等流体迁移,在水动力相对较弱的潟湖、泥炭沼泽等水体沉淀富集。在泥炭化和成岩阶段,富集Li、Ga、Nb、Ta等战略性金属的中性—长英质碱性火山灰的输入以及地下水、低温热液、酸性流体的迁移导致了煤系Li、Ga等战略性金属的二次富集。

关键词：煤系铝-镓-锂富集成因铝土质风化壳火山灰流体迁移准格尔煤田

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大柳塔煤矿沿空留巷柔模砼墙合理宽度研究及应用

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辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2024年第3期43卷 265-272页

作者：王巍国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司神东煤炭技术研究院陕西榆林719315

针对浅埋煤层沿空留巷柔模砼墙留设宽度问题,以大柳塔煤矿52605工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析方法,研究大采高沿空留巷柔模砼墙合理宽度,构建柔模砼墙沿空留巷力学模型。研究结果表明:随着砼墙尺寸增加,在采... 详细信息

针对浅埋煤层沿空留巷柔模砼墙留设宽度问题,以大柳塔煤矿52605工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析方法,研究大采高沿空留巷柔模砼墙合理宽度,构建柔模砼墙沿空留巷力学模型。研究结果表明:随着砼墙尺寸增加,在采场顶板回转下沉过程中柔模砼墙非对称变形现象更加明显;工作面回采阶段实体煤帮侧出现的应力集中与柔模砼墙尺寸无明显相关性;砼墙宽度为1.2m时,能够满足巷道支护强度,围岩变形较小,且巷肩处不会出现应力集中;在现场实测中,采用1.2 m宽的砼墙,顶底板最大变形量不超过287mm,砼墙最大变形量不超过120mm,回采巷道围岩位移量呈先增加后稳定的趋势。研究结论为较大采高工作面沿空留巷巷旁支护体宽度的确定提供理论参考。

关键词：沿空留巷巷旁支护柔模砼墙 FLAC3D模拟围岩控制

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循环应力损伤对煤体I型动态断裂特性的影响

采矿与岩层控制工程学报 2024年第2期6卷 25-35页

作者：张传玖李果任建慧姚士茂李宣良国能神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿内蒙古鄂尔多斯017209 国能神东煤炭集团有限责任公司神东煤炭技术研究院陕西榆林719315

为探明循环应力损伤作用对煤体动态断裂特性的影响,对原始及循环应力损伤后的煤体I型单边缺口梁试件进行了静态与动态断裂试验研究。通过试验得到:煤体平均动态I型断裂韧度(KIC)为0.344 MPa·m^(1/2),平均I型断裂能(GC)为66.99 N/m,较... 详细信息

为探明循环应力损伤作用对煤体动态断裂特性的影响,对原始及循环应力损伤后的煤体I型单边缺口梁试件进行了静态与动态断裂试验研究。通过试验得到:煤体平均动态I型断裂韧度(KIC)为0.344 MPa·m^(1/2),平均I型断裂能(GC)为66.99 N/m,较静态煤断裂参数分别提高了1.38倍与1.26倍;经循环应力损伤后煤试件的平均静态KIC值为0.219 MPa·m^(1/2),平均静态GC为44.26 N/m,较原始煤试件分别降低了12.05%与16.74%;平均动态KIC为0.279 MPa·m^(1/2),平均动态GC为52.72 N/m,与原始煤试件冲击断裂试验结果相比,分别降低了20.90%与21.30%。试验结果表明,循环应力对煤体的动静态断裂力学参数均具有劣化影响,且煤试件动态断裂力学参数的劣化程度更高,证明煤体动态断裂行为对循环应力损伤作用更加敏感。同时,原始及循环应力损伤后煤试件动态断裂破坏的分形维数分别为1.32与1.21,即原始煤试件在冲击载荷作用下断裂破碎的更加复杂,冲击动力学显现的更加充分。此外,基于黏聚裂纹模型的煤体I型动态断裂数值计算结果与试验结果相符,表明黏聚裂纹模型能够对煤体动态断裂过程进行有效表征。研究成果可为具为相似特性的煤体提供参考。

关键词：冲击载荷断裂韧度分形维数黏聚裂纹模型

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