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云冈煤矿充填开采设计与顶板覆岩变形破坏时空演化规律研究

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煤矿安全 2024年第4期55卷 124-133页

作者：纪润清邓天琳董亮亮蔺波晋能控股煤业集团有限公司技术中心山西大同037001 大同煤矿集团设计研究有限责任公司山西大同037001

以云冈煤矿8402工作面充填开采为背景,首先制备了5种不同配比的矸石浆,开展了泌水率、凝结时间和单轴抗压强度测试,根据使用要求和成本要求选择了合理的矸石浆配比,并进行了充填液压支架与充填开采工艺设计;考虑岩体力学参数随开采应力... 详细信息

以云冈煤矿8402工作面充填开采为背景,首先制备了5种不同配比的矸石浆,开展了泌水率、凝结时间和单轴抗压强度测试,根据使用要求和成本要求选择了合理的矸石浆配比,并进行了充填液压支架与充填开采工艺设计;考虑岩体力学参数随开采应力的变化,基于HoekBrown模型,采用FLAC3D软件研究分析了有无充填2种条件下8402工作面顶板覆岩的变形破坏时空演化规律。研究结果表明:水泥和粉煤灰用量分别为180 kg/m^(3)和210 kg/m^(3)时,可同时满足云冈煤矿8402工作面充填开采使用和成本要求;无充填条件下8402工作面周期来压步距约18~25 m,裂隙带发育高度约108 m;而85%膏体充填条件下工作面周期来压步距约36~40 m,裂隙带发育高度则约43 m;85%膏体充填下工作面向前推进120 m后,其地表最大沉降和最大倾斜基本保持为165 mm和2.62 mm/m不变,小于规范的规定要求,能够确保地面建筑的安全。

关键词：充填开采矸石浆配比覆岩变形支承应力裂隙带地表沉降时空演化

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坚硬顶板气相切顶预裂卸压技术应用研究

建井技术 2024年第1期45卷 26-30,25页

作者：刘晓峰阳泉煤业集团泊里煤矿有限公司山西阳泉045000

坚硬顶板采场存在垮落困难或步距较大的问题,这导致矿压显现剧烈、围岩严重变形以及高成本低效返修等一系列难题。为了解决这些问题,利用气相切顶预裂卸压技术的高安全性和高效能等优势,综合实施“超前实施,联合治理”策略来控制采场围... 详细信息

坚硬顶板采场存在垮落困难或步距较大的问题,这导致矿压显现剧烈、围岩严重变形以及高成本低效返修等一系列难题。为了解决这些问题,利用气相切顶预裂卸压技术的高安全性和高效能等优势,综合实施“超前实施,联合治理”策略来控制采场围岩。基于对采场采动应力分区分析的研究,系统设计了气相切顶预裂卸压方案的具体参数,并成功地将其运用于现场。在实施过程中,通过使用高压注水和监测围岩变形等手段验证了气相切顶预裂卸压技术的良好效果。该研究成果为类似坚硬顶板条件下的采掘工程提供了宝贵经验。

关键词：坚硬顶板气相切顶预裂卸压高压注水变形监测

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掘进工作面煤与瓦斯共采优化

能源与节能 2024年第1期 45-50页

作者：贾永斌阳泉煤业集团泊里煤矿有限公司山西和顺032700

针对掘进工作面煤与瓦斯资源利用的不协调等实际问题,通过构建掘进工作面煤与瓦斯协调开采优化模型,确定合理的掘进速度和瓦斯抽采量,实现掘进工作面煤与瓦斯共采在社会与经济效益方面的最优化。

关键词：掘进工作面煤与瓦斯共采优化模型

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基于复合岩体弹性模量优化底板注浆加固深度

矿业研究与开发 2024年第4期44卷 138-143页

作者：许成富苗葳张博淞李磊王立彬焦作煤业(集团)有限责任公司九里山矿河南焦作市454002 中国矿业大学(北京)能源学院北京100083 焦作煤业(集团)有限责任公司河南焦作市454002

以焦作矿区底板注浆加固改造工作面为研究背景,采用超声波法实测工作面底板注浆前后岩体弹性模量,定量分析了注浆深度范围内复合岩层整体强度变化特征,研究了底板注浆加固对工作面复合岩层底板破坏带的影响。结果表明:经注浆加固后,底... 详细信息

以焦作矿区底板注浆加固改造工作面为研究背景,采用超声波法实测工作面底板注浆前后岩体弹性模量,定量分析了注浆深度范围内复合岩层整体强度变化特征,研究了底板注浆加固对工作面复合岩层底板破坏带的影响。结果表明:经注浆加固后,底板泥岩、砂质泥岩、砂岩、L9灰岩、L8灰岩的弹性模量分别增长了640%~852%、241%~641%、221%~247%、176%、40%~159%,底板破坏深度由30.59 m降低至11.7 m,减少了约62%;随着注浆加固后底板破坏深度减小,绝对隔水层厚度随之增加,对工作面底板注浆加固深度进行优化,采用双层立体布孔方式,在保证底板注浆效果的同时,降低3140 m工程总钻探进尺,并较原计划节约了35 d施工工期。

关键词：大水矿床开采弹性模量底板注浆加固复合岩体强度超声波法

水泥-粉煤灰胶结矸石充填材料的流变特性与固结机理

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有色金属工程 2024年第6期14卷 134-143页

作者：王小勇王照明许海龙张思达张飞龙陕西煤业化工集团陕西小保当矿业有限公司陕西榆林719302 陕西煤业化工集团神南矿业有限公司陕西榆林719302 陕西天地地质有限责任公司西安710054

将粉煤灰、水泥、煤矸石和水作为充填材料进行充填,既能实现固体废弃物的资源化利用,还能有效控制矿山地表沉降。研究针对胶结矸石充填材料进行了流变测试、力学性能测试以及水化特性试验,分别研究了矸石充填材料的流变特性、抗压强度... 详细信息

将粉煤灰、水泥、煤矸石和水作为充填材料进行充填,既能实现固体废弃物的资源化利用,还能有效控制矿山地表沉降。研究针对胶结矸石充填材料进行了流变测试、力学性能测试以及水化特性试验,分别研究了矸石充填材料的流变特性、抗压强度、水化产物以及微观结构。结果表明:当325普通硅酸盐水泥含量为15%、低钙粉煤灰掺量超20%、料浆质量浓度保持在77%以上时,所制备的矸石充填试样28 d龄期的最小抗压强度超4.229 MPa,可以为井下充填开采提供良好的顶板支撑。通过流变试验探究了粉煤灰掺量和料浆质量浓度变化对矸石充填料浆流变性能的影响,并得到了充填料浆所对应的流变参数以及流变方程拟合。此外,对矸石胶结充填材料的矿物成分、水化产物以及微观结构进行了研究。研究可为大宗固体废弃物在矿山充填领域应用提供一定的理论指导。

关键词：固废抗压强度流变特性水化特性固结机理

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分区内排露天煤矿压帮留沟模式及参数优化

煤炭学报 2024年第4期49卷 1834-1844页

作者：马力王恒荣罗科李瑞行靳新宇常治国西安科技大学能源学院陕西西安710054 山西焦煤集团山煤国际河曲露天煤业有限公司山西忻州036500 新疆工程学院安全科学与工程学院新疆乌鲁木齐830000

大型露天煤田安全高效集约化开发是露天煤炭开发的发展趋势,以分区开采为主要开发模式的大型露天煤田具有安全高效、回采率高、投资回收期短的显著优势,同时可以利用开采形成的采空区回填剥离物料形成内排土场,并降低剥离物料对土地的... 详细信息

大型露天煤田安全高效集约化开发是露天煤炭开发的发展趋势,以分区开采为主要开发模式的大型露天煤田具有安全高效、回采率高、投资回收期短的显著优势,同时可以利用开采形成的采空区回填剥离物料形成内排土场,并降低剥离物料对土地的压占及破坏。针对大型露天煤矿分区开采衍生出相邻采区间二次剥离量大的问题,在考虑压帮内排留沟模式影响基础上,结合外排空间受限条件,以内排加高分析不同压帮留沟模式对剥采与运输系统的影响,建立全压帮及半压帮内排总费用模型,并对半压帮倒三角和倒梯形留沟模式进行对比分析。基于费用补偿法,以全压帮内排为参照,在剥离物料不外排的条件下,综合考虑内排容量,构建压帮内排倒三角留沟模式与倒梯形留沟模式的留沟高度优化模型以及内排搭桥移设步距优化模型。对山西河曲露天煤矿首采区与二采区间留沟高度及运输系统进行综合优化。结果表明:半压帮内排经济效益显著,压帮内排倒三角留沟总费用随着留沟高度的增加先增大后减小,总经济效益先减小后增大,最佳留沟高度为110 m,内排搭桥最佳移设步距为104 m,相对全压帮内排节约10080万元;压帮内排倒梯形留沟总费用随着留沟深度的增加先减小后增大,总收益先增大后减小,最佳留沟高度为67 m,内排搭桥最佳移设步距为264 m,相对全压帮内排节约24540万元。留沟面积相等的条件下,倒三角留沟模式留沟深度较大,对单侧剥离物料运输系统影响较大,内排土场工作线长度较长,一般适用于内排空间紧张的露天煤矿;倒梯形留沟模式留沟深度较小,内排容量受到一定限制,一般适用于内排空间较大的露天煤矿。

关键词：全留沟内排全压帮内排倒三角留沟倒梯形留沟内排搭桥

脱灰煤基多孔炭制备及CH4/N2吸附分离性能

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洁净煤技术 2024年第S1期30卷 392-398页

作者：金晓宇刘晋芳景佳鑫董晓宇时勇李海燕荀文杰王玉高杨江峰山西焦煤集团炼焦煤清洁利用有限公司太原理工大学化学工程与技术学院山西汾西中兴煤业有限责任公司山西汾西矿业(集团)曙光煤矿

煤层气中CH4/N2的高效分离对“双碳”目标的实现和低碳能源的补充具有重要意义。利用我国丰富的煤炭资源制备煤基多孔炭材料，可用于煤层气中CH4/N2的吸附分离。使用高煤化度煤作为炭前驱体原料，在盐酸与氢氟酸的作用下进行脱灰处理，... 详细信息

煤层气中CH4/N2的高效分离对“双碳”目标的实现和低碳能源的补充具有重要意义。利用我国丰富的煤炭资源制备煤基多孔炭材料，可用于煤层气中CH4/N2的吸附分离。使用高煤化度煤作为炭前驱体原料，在盐酸与氢氟酸的作用下进行脱灰处理，与KOH研磨混匀并在氮气氛围下高温活化，制备出煤基多孔炭材料吸附分离CH4/N2。研究结果表明，在碱（KOH）煤比为2∶2,活化温度为800℃,脱灰煤制备的多孔炭BET比表面积为1 307 m2/g,孔径集中在0.54 nm处，在1×10～5 Pa、298 K下对甲烷的吸附量为27.6 cm3/g, IAST选择性为4.43,远高于相同实验和测试条件下未脱灰煤多孔炭的气体吸附分离性能；基于IAST选择性使用ASPEN软件模拟了CH4/N2（50%/50%）二元混合气的穿透实验，两者长的穿透时间间隔（50 s）表明脱灰煤制备的多孔炭材料具有实际的分离效果。

关键词：脱灰煤多孔炭材料 CH4/N2 吸附分离

条带开采工作面充填体强度确定及水化硬化机理

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山西能源学院学报 2024年第4期 81-84页

作者：马浩凯山西襄矿晋平煤业有限公司

针对煤炭资源开采引起地表沉陷、水土流失等问题，我国煤矿多选取条带充填开采的方式以减少地表移动与变形。充填开采作为对岩层扰动和破坏最小的方法，其强度确定和水化硬化作用机理具有重要的研究意义。为了确定条带工作面充填体强度... 详细信息

针对煤炭资源开采引起地表沉陷、水土流失等问题，我国煤矿多选取条带充填开采的方式以减少地表移动与变形。充填开采作为对岩层扰动和破坏最小的方法，其强度确定和水化硬化作用机理具有重要的研究意义。为了确定条带工作面充填体强度及揭示其水化硬化机理，本文采用理论分析、数值模拟、电镜扫描和现场实测的手段，以晋平煤矿10513工作面为工程背景，利用FLAC3D对工作面回采前后因充填引起的覆岩塑性区及位移变化曲线进行对比，验证了该类地质条件下确定充填体强度的有效性。研究结果表明：充填体单轴抗压强度不应小于4.0MPa，其细观颗粒经水化作用后表现为硬化的胶结状颗粒。

关键词：充填开采电镜扫描充填体强度水化硬化

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采煤机用薄壁薄片件淬火加工工艺优化

煤矿机械 2024年第11期 109-111页

作者：何悦王浩翔王存宇梁心淳陕西煤业化工集团西安煤矿机械有限公司

采煤机中采用一种薄壁薄片件，其具有外圆及厚度精度要求高、热处理淬火硬度高的特点，但薄壁薄片件在淬火过程中会使其加工精度要求无法保证。通过对工艺进行优化，将单件淬火改为多件一起进行淬火，在达到淬火硬度的同时，保证零件变... 详细信息

采煤机中采用一种薄壁薄片件，其具有外圆及厚度精度要求高、热处理淬火硬度高的特点，但薄壁薄片件在淬火过程中会使其加工精度要求无法保证。通过对工艺进行优化，将单件淬火改为多件一起进行淬火，在达到淬火硬度的同时，保证零件变形量较小及后序加工精度要求。该方案保证了热处理硬度高的薄壁薄片耐磨垫的加工精度要求。同时，新刀具、新工艺的应用使生产成本大大降低，并提高了生产效率，值得推广应用。

关键词：薄壁薄片多件淬火高硬度工艺优化