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煤矿灾害监测预警与融合展现平台研究

煤矿机械 2025年第1期46卷 200-204页

作者：陈运启许金谭凯中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039 煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400037

灾害监测预警是智能化矿山的重点建设内容和验收要求。针对当前煤矿灾害监测预警数据接入规范不完整、地质保障系统三维模型不能共享、灾害监测预警结果无法融合展现等突出问题,制定了井巷工程地理信息、地质体及设备三维模型、灾害监... 详细信息

灾害监测预警是智能化矿山的重点建设内容和验收要求。针对当前煤矿灾害监测预警数据接入规范不完整、地质保障系统三维模型不能共享、灾害监测预警结果无法融合展现等突出问题,制定了井巷工程地理信息、地质体及设备三维模型、灾害监测预警、灾害应急处置等数据的接入规范,研究了数据采集治理与存储、三维模型的快速构建和实时渲染、多种灾害监测预警融合展现等技术,研发了煤矿灾害监测预警与融合展现平台。现场应用表明,该平台利用已有地质保障系统建设成果,实现了基于三维模型的监测预警数据的融合展现,有效提升了煤矿灾害监测预警的表达能力,为煤矿安全生产和灾害应急处置提供了技术支撑。

关键词：灾害监测灾害预警地质保障三维模型数据规范融合展现

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综采面无线采煤机截煤跟踪降尘系统的设计

煤炭技术 2025年第1期44卷 242-244页

作者：张强煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400039 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

为了有效地解决现有综采面采煤机截煤跟踪降尘系统各设备间由于有线连接的安装难度大、线路易扯断、维护繁琐等问题,设计了一种基于无线通信的采煤机截煤跟踪喷雾系统。阐述了系统的总体结构,介绍了采煤机定位发射器和定位接收器的设计... 详细信息

为了有效地解决现有综采面采煤机截煤跟踪降尘系统各设备间由于有线连接的安装难度大、线路易扯断、维护繁琐等问题,设计了一种基于无线通信的采煤机截煤跟踪喷雾系统。阐述了系统的总体结构,介绍了采煤机定位发射器和定位接收器的设计原理,重点介绍了喷雾控制箱的硬件设计、软件设计以及低功耗设计过程。通过在实验室搭建模拟系统,进行了喷雾功能实验,结果表明:该系统各设备之间采用无线通信,减少了中间的线路连接,安装及维护简单,系统能够按照设定的系统喷雾参数,控制电动球阀的开启和关闭,实现采煤机滚筒附近的喷雾降尘。

关键词：采煤机截煤喷雾降尘无线通信系统

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矿山采空区边坡动态稳定性评价方法

工程科学学报 2025年第2期47卷 215-223页

作者：杜岩张洪达谢谟文蒋宇静张明贾北凝北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 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青岛266590 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室淮南232001 北京综建科技有限公司北京100007

矿山边坡因采空区沉降引发的斜面岩土体崩塌破坏,是一种破坏力极强的地质灾害.由于传统的稳定性评价方法未考虑采空区沉降造成的应力场变异,难以实现矿山边坡的动态稳定性评价,因而在矿山地质灾害预警预防方面存在诸多限制.基于此,本研... 详细信息

矿山边坡因采空区沉降引发的斜面岩土体崩塌破坏,是一种破坏力极强的地质灾害.由于传统的稳定性评价方法未考虑采空区沉降造成的应力场变异,难以实现矿山边坡的动态稳定性评价,因而在矿山地质灾害预警预防方面存在诸多限制.基于此,本研究针对矿山采空区滑坡的成因机制,建立了一套适用于矿山边坡的动态稳定性评价方法.首先通过构建采空区沉降分析模型,计算采空区上方岩体的沉降范围及其产生的冲击作用力,分析沉降对坡体应力场的影响,并在此基础上对传统不平衡推力法进行修正.案例分析结果显示,传统方法未考虑采空区沉降作用和锁固段的破坏情况,导致稳定性系数计算偏大,为1.355.而改进方法通过考虑采空区沉降信息,计算得出锁固段稳定性系数为0.667,整体稳定性系数为0.979,与矿山采空区边坡实际破坏情况一致.当沉降位移比(SHDR)大于0.73时,采空区边坡稳定性会发生明显变异,因而会在相对安全的工况下发生失稳破坏.改进方法通过考虑采空区沉降作用和锁固段的破坏情况,可以更好地实现矿山边坡稳定性的评价,为矿区更好地应对类似地质灾害提供有效参考.

关键词：采空区边坡动态稳定性评价采空区沉降锁固段沉降位移比

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煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向

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煤炭科学技术 2025年

作者：李瑞向雯婷徐凤银肖宇航吕帅锋张晓飞张乐阳保科重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆大学资源与安全学院中国石油学会中国石油勘探开发研究院中国地质大学(武汉)资源学院中联煤层气有限责任公司太原分公司

天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源，煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国双碳战略中的优势，对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。结... 详细信息

天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源，煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国双碳战略中的优势，对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。结果表明：我国煤系天然气资源类型多、资源量大且分布广泛，具有大规模高效开发的资源基础。高效开发煤系天然气资源对促进能源低碳发展具有重要意义，能够有效降低高碳化石能源消费占比，减少CH4温室气体排放，与CCUS技术结合实现增产减碳双效应。煤系天然气开发可实现与新能源的发展的协同促进，可以保障新型灵活电力系统的优质调峰，安全高效低成本制氢和利用煤系储氢，以及与地热资源协同互补，提高开发效率。我国目前煤系气井总体单井产量低、开发技术尚不成熟，制约着煤系天然气的高效开发。因此，探讨了我国煤系天然气开发重点攻关方向，包括大力开发深部煤层气资源，增加深部煤层气资源量和储量，突破深部复杂地质条件开采难题；大力实施煤系多类型天然气共探共采，降低煤系多气勘探开采成本并提高煤系气单井产量；大力推动煤矿CH4零排放，降低CH4温室气体排放，提高矿井瓦斯抽采量对天然气产量贡献度；强化CCUS+煤系气资源高效开发，实现CCUS技术与煤系气开发融合发展；强化煤系气开发地质工程一体化，增强煤系气开发技术与储层地质条件的匹配性；推动煤系气开发数字化和智能化，以数字化智能化技术助力煤系气资源的高效绿色低碳开发。

关键词：煤系天然气能源低碳发展 CCUS 零排放储氢高效开发

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基于螺旋钻进工艺的顺层孔施工参数优化研究

煤矿机械 2025年第1期46卷 105-111页

作者：张宏杰马凯山西天地王坡煤业有限公司山西晋城048021 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400037

为了提高大扭矩螺旋钻进施工效率,开展了基于螺旋钻进工艺的顺层孔施工参数优化研究。首先,通过研究确定了钻杆最优参数和最大钻杆转速:杆芯直径为φ80 mm、螺旋钻杆螺距为130 mm,钻杆最大转速不超过270 r/min;然后,基于理论分析和现场... 详细信息

为了提高大扭矩螺旋钻进施工效率,开展了基于螺旋钻进工艺的顺层孔施工参数优化研究。首先,通过研究确定了钻杆最优参数和最大钻杆转速:杆芯直径为φ80 mm、螺旋钻杆螺距为130 mm,钻杆最大转速不超过270 r/min;然后,基于理论分析和现场试验相结合的方式得到了不同煤层赋存条件下钻压与钻速、转速与钻速的关系模型,模型相关性达98%以上;最后,基于机械比能原理分析得到了不同煤层赋存条件下,转速和钻压耦合作用下的机械比能三维模型结果,该结果印证了不同煤层硬度区域螺旋钻进过程中存在最优组合参数。

关键词：螺旋钻进机械比能钻进参数钻进压力钻机转速

引水隧洞边挖边衬平行作业底板混凝土保护关键技术研究

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中国农村水利水电 2025年

作者：熊瑜尹航刘玉府杨磊王湃郭亚欣屠文锋梁家豪郭炉芳中铁开发投资集团有限公司中铁五局集团第五工程有限责任公司山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室山东大学岩土与地下工程研究院云南省滇中引水工程有限公司煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室

引水隧洞底板保护难题长期困扰工程安全高效、高质量建设。“边开挖、边衬砌，先底板、后顶拱”的施工方式会导致底板混凝土被重车通行碾压而造成质量问题。因此，针对隧洞开挖与混凝土衬砌平行作业时底板混凝土保护难题，提出了无水和... 详细信息

引水隧洞底板保护难题长期困扰工程安全高效、高质量建设。“边开挖、边衬砌，先底板、后顶拱”的施工方式会导致底板混凝土被重车通行碾压而造成质量问题。因此，针对隧洞开挖与混凝土衬砌平行作业时底板混凝土保护难题，提出了无水和有水工况下的保护层铺设方式，使用ABAQUS数值模拟软件，分析了底板混凝土受力变形特征，得出了重车质量变化对底板保护效果的影响规律，形成了“复合土工膜+细砂+洞碴”和“土工布+混凝土+洞碴”两种底板混凝土保护技术，建立了一套混凝土成品保护体系，实现了隧洞开挖支护与二衬同步作业下底板混凝土施工质量的有效控制。现场应用结果表明，采用该技术混凝土变形减小，有效解决了底板混凝土保护难题，大幅降低质量缺陷整治成本，在保证质量的前提下加快了施工进度，可为隧洞底板混凝土防碾压破坏提供理论与技术指导。

关键词：引水隧洞防碾压保护底板混凝土边挖边衬施工技术

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煤层防冲卸压钻孔动载响应规律及其极限性

煤炭科学技术 2024年第9期52卷 137-149页

作者：潘俊锋马宏源贺海鸿闫耀东马小辉马文涛中煤科工开采研究院有限公司煤矿灾害防控全国重点实验室冲击地压室陕西彬长矿业集团有限公司

冲击危险性巷道围岩遭受外界动载荷扰动，常导致冲击地压发生。为了探索煤层大直径预卸压钻孔在动载扰动条件下的防冲卸压作用，综合采用理论分析、实验室试验以及数值模拟等方法，开展煤层防冲卸压钻孔动载响应规律及其极限性研究。结... 详细信息

冲击危险性巷道围岩遭受外界动载荷扰动，常导致冲击地压发生。为了探索煤层大直径预卸压钻孔在动载扰动条件下的防冲卸压作用，综合采用理论分析、实验室试验以及数值模拟等方法，开展煤层防冲卸压钻孔动载响应规律及其极限性研究。结果表明：大直径钻孔卸压区内的煤体形成弱结构，增大了衰减动载的能力，降低了冲击发生的可能性。低动载扰动下，孔洞裂隙扩展，声发射累计事件随着扰动周期增加呈上升趋势；较高动载扰动下，钻孔煤样损伤破裂程度加剧，声发射事件以高能量为主。随着动载能级和扰动周期增加，应力集中区、弹性高能区与钻孔之间的距离缩短，影响范围增大，围岩运动趋势增强，弹性能集聚程度增加；在低动载能级扰动下，钻孔发挥耗能卸压防冲的作用，能够维护围岩的稳定性，在高能级动载扰动驱动下，大直径钻孔防冲失效，钻孔孔壁易发生动力失稳破坏，造成围岩失稳。总体上大直径卸压钻孔存在弱化结构，能够耗能减冲，降低动载扰动程度，但在高能、高频动载扰动下，卸压钻孔围岩运动趋势增强，破裂响应程度剧烈，防冲效能存在极限性。

关键词：冲击地压大直径卸压钻孔动载响应卸压极限性冲击地压防治

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煤体注水渗流模型构建及微观主控影响规律

工程科学学报 2025年第2期47卷 271-281页

作者：王恩茂王刚解树亮魏宏钊冯净梁瀚丹山东科技大学安全与环境工程学院青岛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青岛266590

煤层注水技术是目前矿井除尘的主要技术手段之一,起到润湿煤体、源头减尘的作用.但随着开采深度的增加,煤体孔隙率相对较低,极大影响煤层注水的润湿效果.因此,为了提高煤层注水的效果,结合煤体固有属性、孔隙尺度等影响因素,首先,引入... 详细信息

煤层注水技术是目前矿井除尘的主要技术手段之一,起到润湿煤体、源头减尘的作用.但随着开采深度的增加,煤体孔隙率相对较低,极大影响煤层注水的润湿效果.因此,为了提高煤层注水的效果,结合煤体固有属性、孔隙尺度等影响因素,首先,引入连通孔隙率,建立了包含孔喉、等效孔径、有效孔隙率、毛细管束、迂曲度、流动路径在内的渗流模型;其次,采用高精度射线显微镜(μ-CT)对内蒙古煤矿、同富新煤矿、梅花井煤矿、大黄山煤矿以及磁窖沟煤矿5个煤矿的不同变质程度煤进行扫描,三维重建可视化煤体微观有效孔隙结构,运用分形理论,提取煤体有效连通孔隙结构参数进行计算;再次,通过实验对5个煤矿不同变质程度的煤进行渗透率实测;最后,引入“敏感度”来表征每种影响因素对渗流量的影响程度,运用Morris筛选法,将数值分析法与渗流模型相耦合,定量筛选了煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数、孔喉半径等主控因素,并分析了各主控因素对注水能力的影响规律.本研究建立了一个综合煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径的渗流模型.分析表明,影响注水能力的主控因素依次为煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径.注水能力与煤体坚固性系数呈正弦函数关系,随着有效孔隙率的增加,迂曲度分形维数和体积分形维数的减小,注水能力增强.研究结果可为进一步完善煤层注水渗流理论、增强煤层注水润湿效果,防治矿井粉尘灾害提供理论依据.

关键词：煤层注水有效连通孔隙渗流模型主控因素计算机断层扫描

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基于GA-BP神经网络岩石单轴抗压强度预测模型研究

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煤 2025年第1期 6-10+17页

作者：张奥宇杨科池小楼张杰安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室

为探究更为精确的上覆岩层砂岩和泥岩单轴抗压强度与其弹性模量之间的关联性，结合胡家河矿56组砂岩和泥岩单轴抗压强度与弹性模量历史数据，运用遗传算法优化了BP神经网络的结构参数和学习参数，得到了最佳的网络结构和参数设置，利用G... 详细信息

为探究更为精确的上覆岩层砂岩和泥岩单轴抗压强度与其弹性模量之间的关联性，结合胡家河矿56组砂岩和泥岩单轴抗压强度与弹性模量历史数据，运用遗传算法优化了BP神经网络的结构参数和学习参数，得到了最佳的网络结构和参数设置，利用GA-BP神经网络对煤矿砂岩与泥岩单轴抗压强度进行了预测，并与传统的BP神经网络和非线性回归分析法进行了比较。研究结果表明，GA-BP神经网络预测模型在预测砂岩和泥岩单轴抗压强度与弹性模量间关系上具有较高的精度和泛化能力，能够有效地解决传统BP神经网络的局部最优和过拟合问题，相较于非线性回归分析，拥有更强的非线性关系建模能力，是一种适用于砂岩与泥岩单轴抗压强度预测的有效方法。

关键词：岩石力学参数非线性回归 BP神经网络遗传算法预测模型