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黄陵矿区综采工作面卸压瓦斯运储区演化规律分析及工程实践

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煤炭学报 2024年

作者：李团结陕煤黄陵矿业有限公司

煤层开采诱发的覆岩裂隙结构演变，对采空区卸压瓦斯运移与储集具有较大影响。为了确定黄陵矿区综采工作面高强度开采上覆岩层裂隙网络中卸压瓦斯运移与储集区动态演化规律，以黄陵二号煤矿213工作面为基础原型，通过二维物理相似模拟... 详细信息

煤层开采诱发的覆岩裂隙结构演变，对采空区卸压瓦斯运移与储集具有较大影响。为了确定黄陵矿区综采工作面高强度开采上覆岩层裂隙网络中卸压瓦斯运移与储集区动态演化规律，以黄陵二号煤矿213工作面为基础原型，通过二维物理相似模拟实验，该综采工作面在高强度开采过程中支承压力变化、岩层移动以及覆岩裂隙分布特征；依据裂隙形态对卸压瓦斯运储区进行判别，明确了卸压瓦斯运移通道与储集区的判别方法，得到卸压瓦斯运储区演化规律。并以此为基础，提出了基于卸压瓦斯运储区位置、瓦斯涌出强度的卸压瓦斯抽采技术选择流程，优化了常规高位钻孔与定向长钻孔布置层位。研究结果表明：覆岩垮落后采动垂直应力分布大致呈对称类梯形，岩层位移分布均呈现趋于对阵的梯台形；卸压瓦斯运移与储集区可划分为四个区域，分别为卸压瓦斯储集优势区、运移优势区、微渗区及运-储优势区四个区域。根据相邻工作面历史瓦斯涌出量数据及试验工作面瓦斯含量，选择定向长钻孔辅以常规高位钻孔的卸压瓦斯抽采模式，设计并优化了钻孔布置参数，工作面回采期间抽采钻孔内瓦斯体积分数可长时间稳定在30%以上，工作面、回风巷及上隅角等重点区域瓦斯体积分数分别控制在0.18%～0.46%、0.2%～0.46%以及0.25%～0.84%，均远低于相关规定最大值。工程实践结果表明，依据卸压瓦斯运储区分布特征设计抽采钻孔，可有效提高卸压瓦斯抽采效率，保障工作面安全高效生产。

关键词：覆岩裂隙卸压瓦斯运储区域抽采钻孔高强度开采

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基于煤流场景监测的综合管控系统研发

陕西煤炭 2024年第7期 166-170+176页

作者：杨永平史云李磊党王聪董博陕西澄合山阳煤矿有限公司西安合智宇信息科技有限公司陕西陕煤澄合矿业有限公司

随着矿井智能化水平提高，煤炭资源采动强度加大，致使保证运煤设备的高效运转势在必行，煤流负荷异物监测系统对于综采工作面生产及运输系统运行影响重大，对保证矿井安全高效开采具有重要意义。针对煤流负荷及异物易造成井下设备停机... 详细信息

随着矿井智能化水平提高，煤炭资源采动强度加大，致使保证运煤设备的高效运转势在必行，煤流负荷异物监测系统对于综采工作面生产及运输系统运行影响重大，对保证矿井安全高效开采具有重要意义。针对煤流负荷及异物易造成井下设备停机及毁坏等问题，结合动态视频识别技术、机器视觉图像处理技术以及深度学习的目标识别算法，构建了煤流场景异物、负荷、刮板机断链检测识别系统，并提出不同煤流场景下相应的控制方案及综合管控系统，实现了对不同煤流场景故障的监测—预测—警报—自动控制，有效降低了生产和运输设备的故障率，提高了煤炭运输效率以及自动化水平，同时极大的提升了综采工作面智能化水平。

关键词：智能化煤流场景故障监测深度学习综合管控

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近距离煤层回采巷道非对称破坏机理及其控制

采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 242-254页

作者：丁自伟李帅张杰蔡敏博李亮姬东康萌西安科技大学能源学院陕西西安710054 陕西陕煤韩城矿业有限公司下峪口煤矿陕西渭南714000 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司陕西西安710199

近距离煤层开采时,上位煤层的遗留煤柱集中应力会对下位煤层邻近采空区的巷道掘进产生扰动影响。针对下峪口煤矿3#_(下)煤层回采巷道掘进时产生的非对称变形破坏及支护困难等问题,结合现场地质条件,采用力学分析、数值模拟和现场试验的... 详细信息

近距离煤层开采时,上位煤层的遗留煤柱集中应力会对下位煤层邻近采空区的巷道掘进产生扰动影响。针对下峪口煤矿3#_(下)煤层回采巷道掘进时产生的非对称变形破坏及支护困难等问题,结合现场地质条件,采用力学分析、数值模拟和现场试验的方法,探究23306下进风巷掘进期间产生的非对称变形机理,并提出合理的巷道支护参数及工艺,改善了巷道围岩条件。研究结果表明:上位煤层遗留煤柱及本煤层邻近采空区的存在导致巷道围岩主应力方向及大小发生变化,而非均匀的应力分布致使巷道围岩塑性区呈现蝶形破坏,巷道顶板水平应力变化幅度大、剪切应力大,造成巷道顶板极度破碎,顶板至上覆采空区间全为塑性区分布,顶板两侧应力及塑性区的差异性分布是造成巷道非对称变形的主要原因;数值模拟得到煤柱内X-Y,X-Z,Z-Z方向的应力受本煤层邻近采空区的影响较大,巷道两侧应力大小不等,致使巷道产生非对称变形;根据巷道围岩的受力状态、工作面地质条件及支护成本,优化了巷道支护参数,现场应用效果良好。

关键词：近距离煤层回采巷道非对称变形蝶形破坏围岩控制

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现代化煤矿工艺技术在采矿中的应用研究

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第2期 113-116页

作者：刘小龙陕西陕煤澄合矿业有限公司董家河煤矿分公司陕西渭南715200

煤炭作为中国重要的能源支撑,对于国家的能源结构和工业生产起着不可替代的作用。开采煤矿及其后续的处理、应用过程对于国民经济的稳健发展而言,意义重大。然而,煤矿资源的传统开采方法带来了一系列挑战和问题,包括但不限于对资源的浪... 详细信息

煤炭作为中国重要的能源支撑,对于国家的能源结构和工业生产起着不可替代的作用。开采煤矿及其后续的处理、应用过程对于国民经济的稳健发展而言,意义重大。然而,煤矿资源的传统开采方法带来了一系列挑战和问题,包括但不限于对资源的浪费,对环境的破坏以及一连串的安全风险。基于此,本文将深入分析现代化煤矿工艺技术在采矿工程中的应用要点,以供参考。

关键词：现代化煤矿工艺技术采矿工程应用

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

澄合矿区导水裂隙带发育高度多元线性回归方法预测

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陕西煤炭 2024年第7期 162-165页

作者：王峰杨焱钧王江平范继超陕西陕煤澄合矿业有限公司中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西澄合山阳煤矿有限公司

通过收集澄合矿区多个工作面导水裂隙带高度实测结果，采用多元线性回归分析的方法分析导水裂隙带高度的主控因素，拟合形成导水裂隙带高度与煤层开采厚度、工作面埋深、工作面倾向长度之间的各相关公式。采用拟合公式计算澄合矿区山阳... 详细信息

通过收集澄合矿区多个工作面导水裂隙带高度实测结果，采用多元线性回归分析的方法分析导水裂隙带高度的主控因素，拟合形成导水裂隙带高度与煤层开采厚度、工作面埋深、工作面倾向长度之间的各相关公式。采用拟合公式计算澄合矿区山阳煤矿1503、1506工作面导水裂隙发育高度，计算得到的工作面导水裂隙带发育高度与微震监测结果基本吻合，表明拟合公式获得的导水裂隙带估算值较为准确。在澄合矿区应用性较好，为澄合矿区相似地质条件的工作面导水裂隙带高度预测提供一定的参考依据。

关键词：导水裂隙带多元线性回归分析煤层开采厚度工作面埋深工作面倾向长度

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黄陵一号煤矿绿色低碳发展技术创新与实践

智能矿山 2024年第2期5卷 36-43页

作者：薛国华陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿

陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿(简称黄陵一号煤矿)核定生产能力600万t/a,可采煤层为2号煤层,井田面积184 km^(2),地质储量3.59亿t,可采储量2.81亿t,矿井采用平硐开拓,单水平开采,分区抽出式通风,综合机械化长壁后退式采煤;主运输采... 详细信息

陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿(简称黄陵一号煤矿)核定生产能力600万t/a,可采煤层为2号煤层,井田面积184 km^(2),地质储量3.59亿t,可采储量2.81亿t,矿井采用平硐开拓,单水平开采,分区抽出式通风,综合机械化长壁后退式采煤;主运输采用带式输送机,辅助运输采用无轨胶轮车,煤层自燃倾向性为Ⅱ类,属于水文地质类型中等的高瓦斯矿井。

关键词：自燃倾向性抽出式通风无轨胶轮车带式输送机辅助运输高瓦斯矿井水平开采平硐开拓

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工作面顶板超前预裂应力阻隔护巷机理

中国矿业大学学报 2024年第2期53卷 264-276页

作者：杨敬轩张瑞卢硕孙兴平陈建本中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 淮南矿业(集团)有限责任公司顾桥煤矿安徽淮南232033

为了改善顾桥煤矿大采深和工作面采动影响引起的煤岩高应力环境,保证工作面停采后系统巷道的安全留设,以矿井1311(1)工作面停采后的系统巷道保护为目标,采用理论分析和现场实践实测方法,探索工作面顶板超前预裂应力阻隔护巷机理.研究表... 详细信息

为了改善顾桥煤矿大采深和工作面采动影响引起的煤岩高应力环境,保证工作面停采后系统巷道的安全留设,以矿井1311(1)工作面停采后的系统巷道保护为目标,采用理论分析和现场实践实测方法,探索工作面顶板超前预裂应力阻隔护巷机理.研究表明:覆岩悬板作用是停采工作面煤岩高应力显现的主要力源组成;通过建立停采工作面覆岩结构力学模型,采用等效应力指标较好地反映了煤层高应力承载特征,揭示了悬板作用下的覆岩应力传递机制,明确覆岩悬板是诱发煤岩高应力的敏感因素,煤层开采扰动范围内的悬板必须及时切断,阻断高应力传载路径;通过合理确定覆岩控制目标层高度,提出利用工作面顺槽联巷爆破切顶阻断高应力传递的卸压思路,给出了重型药柱深孔爆破工艺参数,顶板平面致裂及卸压效果显著.

关键词：顶板预裂切顶卸压应力阻隔爆破切顶等效应力

突出煤层顺层瓦斯抽采钻孔应力场与渗流场耦合效应研究

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陕西煤炭 2024年第7期 57-62页

作者：王飞郭彬彬陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿

探究抽采过程中钻孔瓦斯渗流演化特征对钻孔布置和瓦斯高效抽采具有重要意义。基于双重孔隙介质假设，考虑围岩应力重分布现象对煤层瓦斯渗流特性的影响，建立巷道与钻孔交叉三维结构的煤层瓦斯渗流模型，并对模型进行数值计算，得出煤... 详细信息

探究抽采过程中钻孔瓦斯渗流演化特征对钻孔布置和瓦斯高效抽采具有重要意义。基于双重孔隙介质假设，考虑围岩应力重分布现象对煤层瓦斯渗流特性的影响，建立巷道与钻孔交叉三维结构的煤层瓦斯渗流模型，并对模型进行数值计算，得出煤层中抽采钻孔中瓦斯压力与瓦斯渗流速度的时效特性。结果表明，抽采初期钻孔内外煤层的负压差值比较大，抽采负压为影响瓦斯流动的主要因素。继续抽采孔隙基质发生收缩效应，瓦斯流速幅度Δv_f逐渐减小并趋于零，并且处于缓慢层流状态。距钻孔不同距离渗透率呈现出较大变化、不稳定性、逐渐减低3种特性，通过判定，3种特性的影响范围为0～1.02 m、1.02～2.75 m,大于2.75 m。

关键词：巷道与钻孔交叉钻孔卸压耦合计算瓦斯渗流