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背斜构造区特厚煤层开采覆岩破断失稳规律及突水压架机理

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采矿与安全工程学报 2025年第02期 239-251页

作者：刘长友刘怀东陈毅琪杨培举王晨鸿杨敬轩中国矿业大学矿业工程学院紫金矿业集团紫金(长沙)工程技术有限公司

针对我国西部矿区背斜构造带突水压架事故频发问题，以郭家河煤矿1309工作面为工程背景，采用现场调研、物理实验与理论分析等方法深入研究了背斜构造区特厚煤层开采覆岩破断失稳规律与突水压架机理。研究表明：1) 1309工作面突水压架... 详细信息

针对我国西部矿区背斜构造带突水压架事故频发问题，以郭家河煤矿1309工作面为工程背景，采用现场调研、物理实验与理论分析等方法深入研究了背斜构造区特厚煤层开采覆岩破断失稳规律与突水压架机理。研究表明：1) 1309工作面突水压架主要发生在起坡角较大、起坡点与轴部落差较大的背斜构造区。顶板宜君组岩层是导致工作面突水事故的关键含水层，煤层之上102.5 m处厚度为28.53 m的中粒砂岩为隔水关键层。2)工作面垮落带高度为65 m,垮落带内破断岩块分布杂乱无章；裂隙带岩层的位移曲线呈单峰状，最大位移点位于背斜构造中下部。隔水关键层断裂后，其上部100.51 m的岩层同步断裂并产生活化，导水裂隙导通宜君组含水层。3)过背斜阶段隔水关键层断裂步距为32.27 m,断裂角为2.15°。断裂后的隔水关键层与采空区已破断岩块铰接形成砌体梁结构，当承压水压力超过1.02 MPa时，砌体梁结构中的断裂岩梁反向回转继而产生滑落失稳。4)隔水关键层滑落失稳后，控制顶板所需要的支架阻力达到31 015 kN,超过了支架额定阻力，进而会造成工作面支架压架。避免工作面发生压架事故的关键是保证隔水关键层不产生滑落失稳。

关键词：突水压架背斜构造相似材料模拟支架围岩关系

露天开采潜在滑体受限空间下三维稳定性算法研究

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煤炭科学技术 2025年第01期 133-144页

作者：王东邢晓宇尹立王守功孔令伟孟翔宇辽宁工程技术大学矿业学院内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

针对露天矿横采作业中端帮边坡潜在滑体空间受限，传统边坡稳定性计算方法不再适用的问题，采用数值模拟方法研究采场深部边坡潜在的滑坡机理，拟合潜在滑体中坡面和滑面的空间形态方程，基于三维极限平衡条形划分方法，将滑体底面沿横... 详细信息

针对露天矿横采作业中端帮边坡潜在滑体空间受限，传统边坡稳定性计算方法不再适用的问题，采用数值模拟方法研究采场深部边坡潜在的滑坡机理，拟合潜在滑体中坡面和滑面的空间形态方程，基于三维极限平衡条形划分方法，将滑体底面沿横纵方向划分单元微条柱，分析微条柱在滑体与坡顶线空间位置不同区域的受力情况，运用等效思想，将每行微条柱的力学效应叠加，等效到滑体主滑线上的微条柱，对应获得主滑线条柱底界面上的等效抗剪强度参数，从而建立限制滑体边界的三维稳定性等效算法，并进行工程应用，设计回采煤炭资源。结果表明：含弱层边坡的潜在滑坡模式为切层-顺层组合滑动，潜在滑面的空间形态为近似椭球面与倾斜平面的组合；边坡三维稳定性系数随着潜在滑体走向受限长度的增大而逐渐减小，呈现近似二次抛物线关系；在潜在滑体受限空间条件下，计算多种滑坡模式的边坡稳定性，不同边坡角对应的三维稳定性系数均大于二维稳定性系数；实际设计回采深部煤台阶时，随着+843 m平盘宽度不断减小，边坡稳定性随之减小，当局部边坡角为25.58°时，刚好满足安全储备系数1.2要求。相较于常规边坡稳定性分析方法，本研究方法更能反映受三维夹持支挡效应下的边坡三维稳定性，可为该类边坡安全评估方法提供新思路。

关键词：露天矿横采工艺深部压煤边坡稳定性三维支挡效应等效思想

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关于某矿四采区钻孔有效抽采半径的研究

陕西煤炭 2025年第2期44卷 83-89页

作者：高建中刘帅费军勃崔浩雷普陕西陕煤韩城矿业有限公司陕西渭南715400 陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪二号井陕西渭南715400

某矿隶属于全国瓦斯灾害严重矿区之一的韩城矿区,其四采区位于目前主采区三采区的北侧,为三采区的接续采区,其符合“东南低、西北高”的瓦斯赋存规律,瓦斯浓度高且压力大,为了达到瓦斯超前治理及绿色开采的目标,文中通过施工一定数量抽... 详细信息

某矿隶属于全国瓦斯灾害严重矿区之一的韩城矿区,其四采区位于目前主采区三采区的北侧,为三采区的接续采区,其符合“东南低、西北高”的瓦斯赋存规律,瓦斯浓度高且压力大,为了达到瓦斯超前治理及绿色开采的目标,文中通过施工一定数量抽采钻孔,综合矿井可解吸瓦斯量W j和瓦斯预抽防突指标确定达标瓦斯含量W D;然后,对考察区段内测定孔抽采流量、抽采负压、抽采瓦斯浓度等相关抽采参数进行连续性、周期性的观测,最后,根据瓦斯抽采数据绘制抽采纯量随时间的变化图,拟合得到抽采衰减负指数公式,进而结合目标瓦斯含量推算出考察区段内达到预期抽采半径R需要的抽采时间t,为矿井的瓦斯灾害治理奠定了一定的理论基础。

关键词：突出煤层瓦斯抽采抽采半径抽采时间

长城六矿中硬顶板倾斜工作面切顶留巷关键参数研究

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中国矿业 2024年第5期33卷 164-172页

作者：周建褚恒滨鄂托克前旗长城六号矿业有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

针对长城六矿1301S工作面沿空巷道围岩破坏失稳控制难题,首先,采用UDEC数值模拟方法揭示了1301S工作面侧向覆岩破断运动规律,发现侧向覆岩破断位置均位于巷道上方,且直接顶悬臂结构长度约为1.8m;其次,通过构建侧向覆岩结构力学模型,获... 详细信息

针对长城六矿1301S工作面沿空巷道围岩破坏失稳控制难题,首先,采用UDEC数值模拟方法揭示了1301S工作面侧向覆岩破断运动规律,发现侧向覆岩破断位置均位于巷道上方,且直接顶悬臂结构长度约为1.8m;其次,通过构建侧向覆岩结构力学模型,获得了切顶前后实体煤和矸石支撑体支承应力解析表达式,根据表达式进行算例分析得到切顶前后实体煤支承应力保持不变,均为1.27MPa,靠近巷道左侧矸石支撑体支承应力降低了56.89%;再次,通过理论计算确定了巷旁切顶参数,即切顶高度11m、切顶角度20°、切缝孔间距500mm;最后,设计了1301S工作面运输顺槽切顶留巷技术方案并开展了工业性试验。研究结果表明:切顶后巷道顶底板移近量和两帮移近量分别为1240mm和265mm,与未切顶相比分别降低了12.68%和70.22%,围岩整体稳定性较好。该研究可为相同或相似条件下切顶留巷技术应用及关键参数设计提供参考和借鉴。

关键词：倾斜工作面中硬顶板切顶留巷围岩卸压

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浸润作用及动载损伤后砂岩力学性能研究

采矿与安全工程学报 2025年第1期42卷 40-49页

作者：孔凯戚盛名李鹏杰黄书翔崔超超方坤山东能源集团西北矿业有限公司陕西西安710018 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

为研究深部矿井巷道受强扰动及矿井水作用后围岩再承载能力与稳定性变化,对动载损伤后的砂岩试件开展试验研究,分析其再承载能力和抗冲击强度能力的变化,研究浸润条件下动载损伤砂岩体强度弱化机制。结果表明:随着动载损伤程度增加,砂... 详细信息

为研究深部矿井巷道受强扰动及矿井水作用后围岩再承载能力与稳定性变化,对动载损伤后的砂岩试件开展试验研究,分析其再承载能力和抗冲击强度能力的变化,研究浸润条件下动载损伤砂岩体强度弱化机制。结果表明:随着动载损伤程度增加,砂岩内部结构劣化,与未破碎砂岩试样相比,重度破碎砂岩试样单轴抗压强度减小了36.20%;损伤岩体对动载的抵抗能力明显降低,与未破碎砂岩试样相比,重度破碎砂岩试样破碎耗能占比减小了58.51%;岩体对动载应力波传递的阻抗能力明显降低,透射应力由未破碎时的16.38 MPa上升至重度破碎时的37.31 MPa;浸润与动载损伤叠加将进一步弱化岩体结构,浸润条件下重度破碎岩样单轴抗压强度为21.24 MPa,降低了40.74%。

关键词：动载损伤砂岩再承载性能

人工智能在煤矿机电自动化控制中的应用与发展趋势

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信息系统工程 2024年第9期 56-58页

作者：邵华一陈会利鄂托克前旗长城五号矿业有限公司

煤矿机电自动化控制系统在煤矿生产中发挥着重要作用,对提高生产效率、保障生产安全具有至关重要的意义。随着人工智能技术的发展和应用,其在煤矿机电自动化控制领域的应用也日益广泛。人工智能技术以其强大的数据处理能力和智能决策能... 详细信息

煤矿机电自动化控制系统在煤矿生产中发挥着重要作用,对提高生产效率、保障生产安全具有至关重要的意义。随着人工智能技术的发展和应用,其在煤矿机电自动化控制领域的应用也日益广泛。人工智能技术以其强大的数据处理能力和智能决策能力,为煤矿机电自动化控制系统带来了新的发展机遇。对人工智能在煤矿机电自动化控制中的具体应用进行了一定论述,在此基础上,进一步展望了人工智能在煤矿机电自动化控制中的发展趋势,进而有助于促进人工智能应用的不断深入,推动煤矿开采效率的不断提高。

关键词：人工智能煤矿机电自动化控制

新形势下关于做好省外煤矿企业党组织思想政治工作的思考与实践

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决策探索 2017年第12Z期 19-20页

作者：刘肇顺杨广祥鄂托克前旗长城五号矿业有限公司

随着经济体制的改革,现阶段煤矿行业纷纷向省外发展,寻找契机,企业的思想政治水平和经济价值观均发生了新的变化,如何发挥党组织的作用,落实好思想政治务实工作,稳定员工状态,凝聚企业向心力,是省外煤炭企业目前面临的首要难题。因此文... 详细信息

随着经济体制的改革,现阶段煤矿行业纷纷向省外发展,寻找契机,企业的思想政治水平和经济价值观均发生了新的变化,如何发挥党组织的作用,落实好思想政治务实工作,稳定员工状态,凝聚企业向心力,是省外煤炭企业目前面临的首要难题。因此文章通过强调做好省外煤炭企业党组织思想政治工作的重要性,分析工作开展中存在的问题,提出可行措施予以解决,保障省内外企业的长效发展。

关键词：思想政治工作重要性问题措施

再论大采高采场顶板“组合短悬臂梁-铰接岩梁”定量化结构

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煤炭学报 2025年

作者：闫少宏路洋波尹希文徐刚中国矿业大学(北京)能源与矿业学院中煤科工开采研究院有限公司

针对大采高采场“组合短悬臂梁—铰接岩梁”定量化结构进行研究。采高加大必然引起采场覆岩在横向、纵向的活动范围加大，由于采场覆岩自下而上运动以及冒落碎胀的特点，必将使采空区冒落空间在某一时间趋近于零，因此提出了对采场支架... 详细信息

针对大采高采场“组合短悬臂梁—铰接岩梁”定量化结构进行研究。采高加大必然引起采场覆岩在横向、纵向的活动范围加大，由于采场覆岩自下而上运动以及冒落碎胀的特点，必将使采空区冒落空间在某一时间趋近于零，因此提出了对采场支架产生作用力的顶板岩层是有范围的，即存在边界层并给出了边界层的概念和判断方法。随着采场的继续推进，采空区冒落的矸石将继续在上覆岩层的作用下发生蠕变而再次压缩变形，从而引起上覆岩层多次下沉传导，引起地表沉陷直至最终稳定，因此从对采场矿压显现有影响的角度将采场至地表的覆岩分为近场岩层和远场岩层。近场岩层为支架上方至边界层内的复合岩层，远场岩层为边界层至地表的复合岩层，近场岩层运动规律是采场矿压研究的重点、远场岩层运动规律是开采地表沉陷研究的重点。基于大采高采场下位复合顶板在垮落前不能触矸而呈“组合短悬臂梁”结构、其上位复合顶板岩层在采场前方煤壁、支架与直接顶联合支撑体、采空区冒落矸石支撑下在采场横向呈“铰接岩梁”结构的特点，提出了大采高采场近场岩层中直接顶、基本顶的新概念并给出了定量化判定方法，从而形成了大采高采场顶板“组合短悬臂梁—铰接岩梁”定量化结构。呈“铰接岩梁”结构的基本顶岩层一般会有一层甚至多层，取决于采高与顶板岩层的厚度、强度、层位等，其形成铰接结构的基本条件是：①基本顶可能下沉量小于其极限下沉量(△m＜△f)；②在结构面的中截面上部应力大于其抗拉强度(σt＞[Rt])且下部应力小于其抗压强度(σc＜[Rc])；③断裂步距大于其厚度的2倍。以曹家滩煤矿10m超大采高采场为工程背景，通过现场实测分析得到边界层存在的客观性。作为大采高采场“组合短悬臂梁—铰接岩梁”定量化结构理论的应用，研究确定了曹家滩煤矿10m超大采高采场设备回撤专用垛式支架的支护强度。研究成果为深入认识大采高近场岩层所成“组合短悬臂梁—铰接岩梁”结构以及对支架作用力的定量计算、采场岩层定量化控制提供了理论支持，丰富和发展了我国中厚煤层采场矿压理论。

关键词：组合短悬臂梁—铰接岩梁结构边界层近场与远场岩层极限下沉量可能下沉量

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不同斜溜槽倾角下溜井井壁冲击破损特性研究

金属矿山 2025年第1期 56-64页

作者：孙永茂赵芳芳陈中原徐文彬安徽马钢张庄矿业有限责任公司安徽六安237400 安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司安徽马鞍山243000 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

矿石通过斜溜槽进入溜井时,不可避免地会对井壁造成冲击性损害。准确评估矿石对井壁的冲击位置、冲击力及其持续时间,对于选择合适的支护策略和确保溜井长期稳定运行至关重要。以张庄铁矿6-1盘区溜井为研究对象,基于相似模拟原理建立溜... 详细信息

矿石通过斜溜槽进入溜井时,不可避免地会对井壁造成冲击性损害。准确评估矿石对井壁的冲击位置、冲击力及其持续时间,对于选择合适的支护策略和确保溜井长期稳定运行至关重要。以张庄铁矿6-1盘区溜井为研究对象,基于相似模拟原理建立溜井模型,结合数值模拟,模拟斜溜槽倾角为40°、50°、60°和70°情况下,不同斜溜槽倾角对矿石卸矿过程中冲击效应的影响。研究结果表明:矿石首次冲击位置较第二次冲击位置更为集中,且首次冲击对井壁的破坏更为显著;随着斜溜槽倾角增大,斜溜槽下槽面所受法向冲量和切向冲量逐渐减小,下段溜井左右两侧井壁所受法向冲量和切向冲量均逐渐减小,即随着斜溜槽倾角增大,溜井所受冲击破损程度逐渐减小。数值模拟结果与相似模拟结果相吻合,验证了数值模拟方法在此类研究中的可靠性和有效性,为溜井斜溜槽角度选择及井壁支护和加固提供了科学依据。研究结果有助于优化溜井结构设计,降低工程成本,延长溜井使用寿命。

关键词：深溜井斜溜槽角度冲击试验数值模拟