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煤炭行业数据要素架构规划与实施路径研究

中国煤炭 2024年第4期50卷 79-84页

作者：张萌张建中张学亮煤炭科学研究总院有限公司北京市朝阳区100013 煤炭工业规划设计研究院有限公司北京市西城区100120

以煤矿智能化建设发展趋势为视角,结合矿山大数据的建设情况和煤炭行业数据要素的产业现状,介绍了煤炭行业数据要素的价值理论。以全息系统论的理论方法为依据,融合数据要素3次价值释放的基本原理,分析了煤炭行业数据产品、交易价值、... 详细信息

以煤矿智能化建设发展趋势为视角,结合矿山大数据的建设情况和煤炭行业数据要素的产业现状,介绍了煤炭行业数据要素的价值理论。以全息系统论的理论方法为依据,融合数据要素3次价值释放的基本原理,分析了煤炭行业数据产品、交易价值、技术应用3者之间的关系。通过对全息系统和3次价值理论内容的逐步深入理解和强化,阐述了煤矿行业数据要素的框架规划,该框架明确了数据要素的层次内容和研究方向,从而对煤炭行业数据要素研究的实施路径给予指导和约束。提出了煤炭行业数据要素研究实施路径,以判断煤炭行业数据要素的发展趋势。

关键词：数据要素全息系统论煤炭行业架构规划实施路径

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基于数值重构的煤堆非均质几何特征及其自燃规律

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煤炭科学技术 2024年

作者：宋双林梁运涛林琦李坤杨红阳王成中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室煤炭科学研究总院有限公司安徽工业大学能源与环境学院

散状物料堆场的非均质空间分布规律是制约煤堆自燃行为准确预测的关键因素之一。为了克服现有堆体自热研究中均一参数假设的限制、提升堆积态系统自燃预测的准确性，本文重点研究了堆体内部空隙率的空间分布规律，通过考虑堆体“下落—... 详细信息

散状物料堆场的非均质空间分布规律是制约煤堆自燃行为准确预测的关键因素之一。为了克服现有堆体自热研究中均一参数假设的限制、提升堆积态系统自燃预测的准确性，本文重点研究了堆体内部空隙率的空间分布规律，通过考虑堆体“下落—碰撞—堆积”的形成过程，提出了以离散元方法模拟堆体形成的数值重构思路。在此基础上，本文研究了不同颗粒粒径和倾倒高度下的堆体内部非均质性空隙率分布规律，讨论了当量粒径和下落高度对堆体非均质空隙分布规律的影响，完成了堆体内部空隙率分布特性的量化表征，据此对比研究了堆体均质假设对煤堆自燃规律的影响。结果表明：(1) 堆体整体空隙率随着倾倒口高度的增加略有上升，但倾倒口高度对堆体空隙率分布规律的影响并不显著，倾倒口高度从0.55m增加到0.95m，其空隙率平均变化量仅为5.1%。(2) 受到上部颗粒重力和挤压作用，堆体内部空隙率沿垂直方向从高到低呈现出整体逐渐降低的趋势，但大粒径颗粒在近地面处的空隙率会有所增加，在离地面高度约3cm处空隙率达到最低值。(3) 堆体内部空隙率沿水平方向呈近似均匀分布，其平均值约为0.45。(4) 堆体均质假设对自然发火期影响不显著，但采用均质堆体假设后，自热区中心点向堆体表面迁移了0.3m，自热区长度由10.2m缩短至3.1m，明显低估了煤自热风险与隐蔽性。本文研究为堆积态系统的典型非均质结构分析提供了不同的研究思路和方向，可以削弱由于大型煤堆内部异质性难以表征所引发的煤自燃预测偏差，提升堆积态多孔系统自燃过程的预测精度，使煤自燃预防措施更具针对性。

关键词：煤堆离散元模拟非均质特性煤自燃空隙率

基于PLC的矿井临时支护控制系统的设计与实现

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煤炭技术 2024年第2期43卷 239-242页

作者：赵嘉宇冯瑛凯闫兴伟赵建曹云中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院有限公司北京100013

针对目前煤矿开采环境恶劣,临时支护需要手工安装的现状,设计了一种基于西门子PLC的临时支护控制系统。在硬件层面使用ET200SP将数据采集卡、继电器、变频器和按钮开关等控制元件串联起来;在软件层面设计了棚架的自动安装程序,实现了安... 详细信息

针对目前煤矿开采环境恶劣,临时支护需要手工安装的现状,设计了一种基于西门子PLC的临时支护控制系统。在硬件层面使用ET200SP将数据采集卡、继电器、变频器和按钮开关等控制元件串联起来;在软件层面设计了棚架的自动安装程序,实现了安装自动化。通过实验测试,验证了控制逻辑的正确性和自动支护的可行性。该控制系统性能稳定,可开发性好,同时可以实现自动支护的远程控制,对实现煤矿掘进的智能化和无人化有很好的借鉴意义。

关键词：临时支护 PLC 自动控制 ET200SP 控制系统

煤矿导水裂隙带影响因素敏感性及高度预测研究

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中国矿业 2024年

作者：李晓斌李全生李金松刘小庆李井峰方杰张勇王路军张传玖北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室国家能源投资集团有限责任公司煤炭科学研究总院有限公司国家能源神东煤炭集团有限责任公司技术研究院

研究导水裂隙带高度是含水层修复和地表生态保护的重要基础，明确其影响因素的敏感性排序，有利于抓住主要矛盾，安全高效地实现矿井水预防。本文采用现场实测、数值模拟和数学统计方法，分析了导水裂隙带高度与岩层硬度、工作面长度、... 详细信息

研究导水裂隙带高度是含水层修复和地表生态保护的重要基础，明确其影响因素的敏感性排序，有利于抓住主要矛盾，安全高效地实现矿井水预防。本文采用现场实测、数值模拟和数学统计方法，分析了导水裂隙带高度与岩层硬度、工作面长度、采高和埋深的内在联系，得到了导水裂隙带高度计算公式，并在现场得到应用。通过研究可知：导水裂隙带高度在硬岩中传导更快，软岩可以抑制导水裂隙带高度。软岩与硬岩组合（下软上硬）导水裂隙带高度大于硬岩与软岩组合（下硬上软）导水裂隙带高度。开采方法会影响导水裂隙带高度，综放开采导水裂隙带高度大于厚煤层分层开采、单一薄煤层开采、单一中厚煤层开采。各因素影响导水裂隙带高度程度为：采高大于硬岩岩性比例系数大于采深大于工作面长度。与“三下”规程经验公式相比，利用多因素拟合公式可以较好地实现乌兰木伦煤矿12403工作面导水裂隙带高度预测，误差仅为-2.54%，研究成果为地下水资源保护和水害治理提供指导依据。

关键词：岩性组合多因素分析导水裂隙带高度敏感性预测公式

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数字化工程设计在选煤厂设计中的应用思考

煤炭加工与综合利用 2024年第2期 33-37页

作者：刘畅芦辰煤炭科学研究总院有限公司北京100013

结合当前智能选煤厂的建设趋势,介绍了数字化工程设计内容及意义;数字化工程设计是建设智能选煤厂的重要基础技术,可以提升设计质量,增强企业竞争力;分析了在推广过程中可能存在数据难以收集使用、数据孤岛、缺少设计软件及对应标准、... 详细信息

结合当前智能选煤厂的建设趋势,介绍了数字化工程设计内容及意义;数字化工程设计是建设智能选煤厂的重要基础技术,可以提升设计质量,增强企业竞争力;分析了在推广过程中可能存在数据难以收集使用、数据孤岛、缺少设计软件及对应标准、设计模式难以转变等问题;并从数据收集及利用、软件开发、管理措施等方面提出了推广数字化工程设计可采取的措施。

关键词：选煤厂数字化工程设计设计单位存在问题解决思路

坚硬顶板动压巷道远近应力场演化规律及调控技术研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：何杰程蓬吴乐范军平煤炭科学研究总院开采研究分院中煤科工开采研究院有限公司天地科技股份有限公司开采设计事业部煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室华阳新材料科技集团有限公司智能矿山事业部

针对坚硬顶板强动压巷道围岩变形破坏难控制的问题，以寺家庄15119回风巷为工程背景，采用理论分析、现场实测、数值模拟与工业试验的综合研究方法，研究了坚硬顶板回采巷道远近应力场演化规律及调控技术。研究表明：15119回风巷在留设... 详细信息

针对坚硬顶板强动压巷道围岩变形破坏难控制的问题，以寺家庄15119回风巷为工程背景，采用理论分析、现场实测、数值模拟与工业试验的综合研究方法，研究了坚硬顶板回采巷道远近应力场演化规律及调控技术。研究表明：15119回风巷在留设25m煤柱时由于坚硬顶板难垮落造成远场应力集中，且在演化过程中加剧了巷道围岩近场应力环境恶化，这是致使该类巷道围岩变形破坏的问题所在。巷道围岩远近应力场存在紧密的相互作用关系，远场的应力能够引起近场应力范围和大小的变化，从而对巷道围岩的变形与破坏时效及范围产生影响。基于此，提出了巷道围岩的远场与近场应力场调控原理，即在通过工程干预手段有效地调控远近应力场的分布、传导途径及其相互作用，以此实现围岩应力环境的优化和巷道稳定性的增强。依据该原理，提出了“无煤柱留墙掘巷+切顶卸压+强力支护”远近应力场调控技术方案，新方案先调整15119回风巷至邻近15117工作面1.5m处的低应力区，然后在15117进风巷顶板水压裂预制裂缝卸压调控远场应力分布与传播途径，最后强化15119回风巷围岩支护，优化近场应力环境。工业性试验表明：新方案能够有效减弱远场应力对近场应力的叠加作用，新方案中压裂对应的15119回风巷顶底板移近量最大460mm，两帮收缩量最大为430mm，断面收缩率降低了26.1%。巷道围岩远近场应力调控方案取得了良好的控制效果，可为类似巷道提供理论依据与技术参考。

关键词：坚硬顶板采动巷道远近应力场无煤柱水力致裂卸压-支护

基于3DPIV技术的煤矿模拟巷道烟气流动实验研究

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煤矿安全 2024年第8期55卷 72-79页

作者：邹永洺王银辉田富超赵岳然煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿灾害防控全国重点实验室辽宁抚顺113122

为研究煤矿井下发生火灾时烟气流动的特征,进而准确分析烟气流动状态,模拟了自然状态下烟气在10 s的流动状态,确定发火产烟的大致阶段;利用三维粒子图像测速(3-dimensional Particle Image Velocimetry,3DPIV)技术分别拍摄巷道敞口、密... 详细信息

为研究煤矿井下发生火灾时烟气流动的特征,进而准确分析烟气流动状态,模拟了自然状态下烟气在10 s的流动状态,确定发火产烟的大致阶段;利用三维粒子图像测速(3-dimensional Particle Image Velocimetry,3DPIV)技术分别拍摄巷道敞口、密闭以及密闭启封3种状态下固定风速1 m/s风机的启停控制,研究不同条件下烟流的运动情况。结果表明:巷道敞口烟流流动比较简单,而巷道一旦密闭,导致烟气无法扩散,高浓度烟气将会出现复杂的流动变化,如层流、过度流、湍流、逆流以及烟流分叉等现象,巷道密闭启封时会发生烟流“涌出”,此刻烟流流动状态复杂多变,但经过一定时间都会保持烟流稳定。

关键词：矿井火灾烟气流动模拟巷道 3DPIV 密闭启封

原煤与氧化煤在不同氧气浓度下的氧化特性研究

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应用化工 2024年第09期 2246-2252页

作者：梁运涛罗奕杭贾宝山孙勇王同友崔鑫峰段佳磊辽宁工程技术大学安全科学与工程学院煤炭科学研究总院煤矿安全技术国家重点实验室中煤科工集团沈阳研究院有限公司山东唐口煤业有限公司

本文通过自主研发的程序升温装置，以山东唐口烟煤为研究对象，分析了原煤与氧化煤在不同氧气浓度下的耗氧速率、放热强度、CO气体浓度、特征温度、交叉点温度的变化规律。结果表明：在21%氧气体积分数下，原煤的耗氧速率、放热强度均... 详细信息

本文通过自主研发的程序升温装置，以山东唐口烟煤为研究对象，分析了原煤与氧化煤在不同氧气浓度下的耗氧速率、放热强度、CO气体浓度、特征温度、交叉点温度的变化规律。结果表明：在21%氧气体积分数下，原煤的耗氧速率、放热强度均高于氧化煤，原煤的CO量反应初期小于氧化煤，后期大于氧化煤；在15%、10%氧气体积分数下，原煤的耗氧速度、放热强度低于氧化煤，氧化煤产生的CO量总高于原煤；在5%氧气体积分数下，原煤的耗氧速度、放热强度前期大于氧化煤，后期小于氧化煤，氧化煤产生的CO量总高于原煤。随着氧气体积分数的下降，原煤和氧化煤的特征温度都逐渐升高；在21%、15%氧气体积分数下，氧化煤的特征温度都低于原煤的特征温度，10%、5%氧气体积分数条件下原煤和氧化煤的临界温度和干裂温度相差不明显；随着氧气体积分数下降，原煤和氧化煤的交叉点温度都增大，且氧化煤的交叉点温度相较于原煤更提前。

关键词：煤自燃程序升温不同氧气体积分数二次氧化特性参数

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裂隙岩体渗透率与应力耦合对EGS采热性能的影响

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应用力学学报 2024年第4期41卷 938-947页

作者：何适李春林孙可明辽宁工程技术大学力学与工程学院阜新123000 煤炭科学研究总院北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 青岛理工大学理学院青岛266033

在增强型地热系统(enhanced geothermal system,EGS)热开采过程中,储层渗透率受应力的影响而动态变化。为揭示裂隙岩体渗透特性和应力之间的耦合作用对系统采热性能的影响,建立双重介质热流固(thermo-hydro-mechanical,THM)耦合模型,分... 详细信息

在增强型地热系统(enhanced geothermal system,EGS)热开采过程中,储层渗透率受应力的影响而动态变化。为揭示裂隙岩体渗透特性和应力之间的耦合作用对系统采热性能的影响,建立双重介质热流固(thermo-hydro-mechanical,THM)耦合模型,分析基质和裂隙渗透率随应力动态变化时储层THM三场变化规律。结果表明:在热应力与水压力共同作用下,基质渗透率逐渐减小,裂隙渗透率呈指数式增加,采热速率主要由裂隙渗透率的动态变化决定,但如果忽略基质渗透率的动态变化,预测的裂隙渗透率比实际提高41.8%,热突破时间提前,会低估近2年的系统运行寿命。因此,同时考虑裂隙和基质渗透率与应力的耦合作用对合理评价EGS系统使用寿命有重要意义。

关键词：增强型地热系统热流固耦合渗透率应力