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厚砂岩坚硬顶板沿空留巷技术研究与应用

山西焦煤科技 2024年第5期48卷 1-4,42页

作者：倪杰陈贝贝皖北煤电集团祁东煤矿安徽宿州234000

祁东煤矿8235采煤工作面的基本顶为厚度近30 m的坚硬砂岩顶板(无直接顶),该工作面回风巷在沿空留巷过程中实施了“超前切顶爆破卸压”“高预应力注浆锚索和双排垛式支架加强支护”“非回采帮‘外锚-内卸’协同控制技术”等成套关键技术... 详细信息

祁东煤矿8235采煤工作面的基本顶为厚度近30 m的坚硬砂岩顶板(无直接顶),该工作面回风巷在沿空留巷过程中实施了“超前切顶爆破卸压”“高预应力注浆锚索和双排垛式支架加强支护”“非回采帮‘外锚-内卸’协同控制技术”等成套关键技术后,留巷内巷道围岩变形量均在可控范围内,巷道在经过简单卧底修整后便可直接作为下一个工作面的运输巷使用,相较于重新开掘一条巷道或对留巷进行大修而言,可有效缓解矿井采掘接续,且技术经济效果明显。

关键词：厚砂岩坚硬顶板沿空留巷切顶卸压加强支护外锚-内卸

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基于生成对抗网络的井下人员步长估计方法

工矿自动化 2024年第6期50卷 103-111页

作者：王泰基甘肃华亭煤电股份有限公司砚北煤矿甘肃华亭744100

针对基于行人航位推算(PDR)的煤矿井下人员定位系统中步长估计存在累计误差及传统深度学习方法所需数据集样本过大的问题,提出了一种基于生成对抗网络(GAN)的井下人员步长估计方法。GAN模型主要包括生成模型和判别模型2个部分,均采用深... 详细信息

针对基于行人航位推算(PDR)的煤矿井下人员定位系统中步长估计存在累计误差及传统深度学习方法所需数据集样本过大的问题,提出了一种基于生成对抗网络(GAN)的井下人员步长估计方法。GAN模型主要包括生成模型和判别模型2个部分,均采用深度神经网络(DNNs)实现。生成模型根据输入数据生成连续的结果分布(即标签),其输出层使用线性激活函数,以保留网络的线性特性,允许模型预测任何人员在行走过程中的步长;判别模型根据输入数据与标签判别是真实标签还是由生成器生成的标签,其输出层使用Sigmoid激活函数,以实现结果的二分类。确定生成模型与判别模型后,GAN模型联合2个模型进行训练,通过构建并优化生成器和判别器之间的动态竞争,使得生成器能够在不断迭代中学会生成更加逼真、难以区分的数据样本。实验结果表明,使用同样训练集及测试集的情况下,GAN模型的平均误差为0.14 m,标准差和均方根误差均小于DNNs模型,最小值均为0.74 m。户外测试结果表明,基于GAN的井下人员步长估计方法在上下坡场景的误差最小值为3.21%,最大值为4.79%;相比于上下坡场景,操场场景的误差更小,最大误差为1.91%。

关键词：井下人员定位行人航位推算 PDR 生成对抗网络步长估计生成模型判别模型惯性测量单元 IMU

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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

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掘进工作面精准过断层工艺流程优化

科学技术创新 2024年第12期 172-175页

作者：孙艳成王坤皖北煤电集团钱营孜煤矿安徽淮北

为了解决掘进工作面过断层速度慢、支护困难等问题。本文以钱营孜煤矿W3210工作面机巷过fhd1断层为研究背景,提出不同顶板支护参数分区支护方法,并采用“超前预注浆+锚网梁索+套TU型棚”联合支护技术进行现场应用及效果检测。研究结果表... 详细信息

为了解决掘进工作面过断层速度慢、支护困难等问题。本文以钱营孜煤矿W3210工作面机巷过fhd1断层为研究背景,提出不同顶板支护参数分区支护方法,并采用“超前预注浆+锚网梁索+套TU型棚”联合支护技术进行现场应用及效果检测。研究结果表明:在联合支护技术的应用下,巷道顶底板位移量仅为1 mm,两帮位移量为2 mm,锚杆受力的一直保持20 kN不变,锚索受力的最大变化量仅为2 kN。说明该过断层方案实施效果良好,能够保障巷道安全掘进的顺利进行。

关键词：掘进过断层联合支护分区支护

基于Piper-层次聚类-灰色关联度的突水水源识别

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煤炭科学技术 2024年第S1期52卷 221-227页

作者：潘军庆阳新庄煤业有限公司新庄煤矿甘肃庆阳745203

快速准确地识别煤矿突水的来源对于煤矿安全开采十分重要,是煤矿防治水的基础工作。基于Piper三线图-层次聚类-灰色关联度的综合方法对甘肃省某煤矿的突水水源进行了识别。工作面井下排水、断层裂隙水和顶板砂岩裂隙水的水化学类型均为S... 详细信息

快速准确地识别煤矿突水的来源对于煤矿安全开采十分重要,是煤矿防治水的基础工作。基于Piper三线图-层次聚类-灰色关联度的综合方法对甘肃省某煤矿的突水水源进行了识别。工作面井下排水、断层裂隙水和顶板砂岩裂隙水的水化学类型均为SO_(4)-K·Na型水,地表水水化学类型为SO_(4)·HCO_(3)-Ca型水。在Piper三线图中,井下排水与其他类型水在图中的距离较远,初步判断井下排水是来自多种水源的混合水。通过层次聚类分析得到煤层开采产生的井下排水与顶板砂岩裂隙水以及断层裂隙水的水质特征相对距离较近,特征类似。最后,采用灰色关联度判别模型进行判断,结果表明煤层顶板裂隙水以及断层裂隙水与井下排水的关联度较好。综合上述3种方法可知,工作面开采产生的井下排水主要来源于顶板砂岩水和断层裂隙水,与地表水的关系较小。推测可能是在开采过程中地层扰动导致的顶板水补给以及导水裂隙带导通孔隙水补给。因此,顶板含水层和导水裂隙带的研究与探查是该煤矿今后防治水工作的重点。

关键词：矿井突水水源识别水化学特征 Piper三线图层次聚类灰色关联度

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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沿空掘进小煤柱注浆加固分析及方案优化

科技与创新 2024年第15期 125-127,131页

作者：刘贺芈绍伦王坤郭勇皖北煤电集团钱营孜煤矿安徽宿州234000

针对钱营孜煤矿W3210工作面300 m沿空巷道小煤柱注浆加固过程中出现的注浆漏浆、注浆效果不理想等问题,采用分区钻孔窥视的方法,获取钻孔内部裂隙分布图像,分析不同滞后距离巷道围岩裂隙发育的规律,结合现场注浆实际情况,从滞后距离、... 详细信息

针对钱营孜煤矿W3210工作面300 m沿空巷道小煤柱注浆加固过程中出现的注浆漏浆、注浆效果不理想等问题,采用分区钻孔窥视的方法,获取钻孔内部裂隙分布图像,分析不同滞后距离巷道围岩裂隙发育的规律,结合现场注浆实际情况,从滞后距离、注浆压力、扩散半径、注浆措施等方面进行了方案与措施优化,将优化后的参数进行了现场应用,并对巷道围岩进行监测。结果表明,巷道顶底板位移量仅为15 mm,两帮位移量为142 mm,与未注浆之前相比,锚杆受力的最大变化量从63 kN下降到18 kN,锚索受力的最大变化量从107 kN下降到18 kN。说明小煤柱注浆加固效果良好,能够保障巷道安全生产的顺利进行。

关键词：小煤柱注浆注浆加固沿空掘巷安全生产

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极近距离煤层下伏回采巷道分区支护技术及应用

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煤炭工程 2024年第3期56卷 51-56页

作者：马力皖北煤电集团生产技术部安徽淮北234000

针对极近距离煤层下伏回采巷道距上覆采空区间距不等的特点,采用统一性的支护方案易造成支护稀疏或支护过度的问题。基于有效锚固层“叠加梁”理论,根据极近距离煤层层间距变化将实验地段风巷划分为“大于6.0m、4.0~6.0m和小于4.0m”三... 详细信息

针对极近距离煤层下伏回采巷道距上覆采空区间距不等的特点,采用统一性的支护方案易造成支护稀疏或支护过度的问题。基于有效锚固层“叠加梁”理论,根据极近距离煤层层间距变化将实验地段风巷划分为“大于6.0m、4.0~6.0m和小于4.0m”三个区域,针对性提出极近距离煤层回采巷道顶板分区域支护方案,通过数值模拟计算论证了方案的可行性,并在任楼煤矿工作面回采巷道进行工业性试验。结果表明:不同区域采用针对性支护后围岩均较稳定,巷道围岩变形得到了合理的控制,巷道总体变形量较小,分区域式支护技术有效控制下伏巷道围岩变形,保证了矿井安全生产,降低了企业成本。

关键词：极近距离煤层分区支护数值模拟支护方案耦合支护

煤层底板含水层区域注浆改造浆液扩散范围现场示踪试验

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2045-2056页

作者：郭艳桂和荣洪荒陈永青孙晓宇胡荣杰郭祥东赵群戴亚男余浩李俊孙亮高川国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院) 安徽宿州234000 安徽省皖北煤电集团有限责任公司安徽宿州234000 天地科技股份有限公司北京100000 中国科学技术大学地球与空间学院安徽合肥230000

近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“... 详细信息

近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“水平分支孔”孔间距设计问题,一直备受学界和业界的广泛关注。皖北矿区底板区域注浆工程量大,特别是深部资源开采,将有数十亿元的注浆工程,有必要查清浆液扩散范围真实数据。为此,以皖北矿区恒源煤矿为研究基地,依托Ⅱ63采区底板区域治理工程,设计并实施浆液扩散范围示踪试验,在中间的水平分支孔(Z8-7)投放荧光剂(示踪剂),在两侧的水平分支孔(Z8-6、Z8-8)以及交叉分支检测孔(Z8JC)取岩屑样鉴别荧光水泥,以获得浆液扩散范围,进而在浆液扩散影响因素分析基础上,构建恒源煤矿底板区域注浆治理浆液扩散范围计算公式。结果表明:①综合岩屑现场及室内鉴别结果分析,获得恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围为38.3~44.0 m,且水泥分布密集区在水平分支孔浆液扩散范围30 m以内,该区域内注浆效果最佳。②通过现场岩屑快速鉴别与室内岩屑精准鉴别,取得的浆液扩散范围基本一致,证明了荧光示踪浆液扩散范围的有效性。③通过对比分析,认为在计算参数、边界约束等符合实际注浆工况条件下,浆液扩散范围理论计算和数值模拟结果,与现场示踪试验实测结果较为接近。④利用示踪试验过程中的压水试验及注浆参数、钻遇构造及水文地质响应等数据,考虑重力、构造、地下水径流等因素影响,借助SPSS非线性拟合软件,得到恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围计算公式。⑤基于恒源煤矿受注层实际地质、水文地质条件,利用拟合的浆液扩散范围计算公式得出Ⅱ63采区Z8场地浆液扩散范围为37.8~42.9 m,与浆液扩散范围示踪试验实测结果相近,计算公式可在类似条件下推广应用。本次煤矿底板区域注浆浆液扩散范围现场示踪工程试验,不仅取得了浆液扩散范围的真实数据,而且阐明了浆液扩散与多种地质、水文地质因素之间的内在联系,揭示了超深、超长定向钻注浆浆液扩散机理,构建了浆液扩散范围计算公式,为类似条件下底板区域治理工程水平分支孔孔间距的合理设计提供了参考依据。

关键词：底板区域治理浆液扩散范围示踪试验浆液扩散计算公式皖北矿区恒源煤矿