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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

基于表面灰度和纹理识别的TDS智能干选机刮板机异常状态检测方法

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工矿自动化 2024年第S1期 134-138页

作者：张铁聪冯锦鹏赵彦成钮涛刘国锋国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金凤煤矿

TDS智能干选机是选煤厂的主要生产设备，刮板机作为其关键组件，常因跳链、断链等故障阻碍机器的工作进度。针对刮板机故障的强偶发性与故障扩大化效应，以机器视觉为技术，以表面灰度和纹理识别为手段，提出TDS智能干选机刮板机异常状... 详细信息

TDS智能干选机是选煤厂的主要生产设备，刮板机作为其关键组件，常因跳链、断链等故障阻碍机器的工作进度。针对刮板机故障的强偶发性与故障扩大化效应，以机器视觉为技术，以表面灰度和纹理识别为手段，提出TDS智能干选机刮板机异常状态检测方法。根据图像灰度值，利用基于改进生长准则的区域生长法，生成粗略的异常状态检测目标区域。采用形态学的腐蚀、膨胀、开运算和闭运算操作，处理区域生长后的图像和新产生的导线图像。引入canny算子识别检测区域中的目标纹理，生成目标轮廓线。结合轮廓线和直线斜率、灰度、纹理、虚拟边框与机链轮廓的位置关系等信息，实现异常状态检测。实验结果表明，该方法对跳链、断链、漂链、掉链、跑偏5种刮板机异常状态检测的真阳性指数分别高达0.98,0.98,0.98,0.97,0.94,且实际量与检测量的误差均不足1 mm。该方法具有较高的正确检测比例和检测精准度，可指导TDS智能干选机刮板机的安全运行。

关键词： TDS智能干选机刮板机机器视觉表面灰度纹理识别异常状态检测

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屯兰区块煤层气井压裂特征多尺度分析

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 148-158页

作者：李鸿雨宋晓夏刘威李伟陈伟东王昱太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 煤与煤系气地质山西省重点实验室山西太原030024 山西焦煤集团有限责任公司屯兰煤矿山西古交030200 东北石油大学非常规油气研究院黑龙江大庆163318

为探究屯兰区块煤层气井压裂特征,以太原西山屯兰区块2号煤层为研究对象,通过对采煤工作面揭露的XST-167、XST-168、XST-176和XST-177四口煤层气井进行地质编录、煤样宏观特征描述及CT分析,从多尺度研究煤层的压裂特征。结果表明:研究... 详细信息

为探究屯兰区块煤层气井压裂特征,以太原西山屯兰区块2号煤层为研究对象,通过对采煤工作面揭露的XST-167、XST-168、XST-176和XST-177四口煤层气井进行地质编录、煤样宏观特征描述及CT分析,从多尺度研究煤层的压裂特征。结果表明:研究区煤层气井附近煤层主要分布斜交裂隙组成的“X”型压裂裂隙,在XST-177煤层气井附近有“T”型压裂裂隙。石英砂与压裂裂隙壁碰撞、摩擦产生煤粉,煤粉充填在裂隙内,对煤层气的产出有阻碍作用。通过对XST-168、XST-177二口煤层气井揭露的井筒进行对比,发现XST-177煤层气井的压裂效果更好,更有利于煤层气的产出。煤层气井附近的煤大多为碎裂煤、碎粒煤,水力压裂破坏了煤体的原生结构,使煤体硬度降低,裂隙显著增加。部分煤样可以观测到石英砂镶嵌其上,主要集中在煤的层理面上,说明石英砂被压进煤层后,主要沿水平缝向煤层内延伸,与此处的最大主应力方向保持一致。通过CT扫描技术,对受压裂影响的煤样(压裂煤)和未受压裂影响的煤样(正常煤)进行扫描,发现压裂煤T1、T2中裂隙宽度大于100μm的裂隙分别占总裂隙体积的58.8%和48.5%,裂隙数量上分别为23407条和19679条,而正常煤T3中裂隙宽度大于100μm的裂隙仅占总裂隙体积的1.7%,裂隙数量仅为3504条,T1、T2较T3的裂隙宽度更宽,裂隙数量更多,说明压裂作用使煤样裂隙宽度和数量明显增加,压裂煤内部的孔裂隙更发育。

关键词：煤层气屯兰区块多尺度水力压裂裂隙计算机断层扫描技术

煤矿井下巷道行驶车辆车前障碍物检测方法研究

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矿业安全与环保 2024年第1期51卷 168-174页

作者：闫明伟国能榆林能源有限责任公司、青龙寺煤矿分公司陕西榆林719408

为了解决巷道内运输车辆在行驶过程中对障碍物的检测易受到光照条件影响的问题,提出了一种基于图像增强的障碍物检测方法。该方法先利用VOC数据集格式制作井下车辆行驶过程中的障碍物数据集,然后利用MSR(Multi Scale Retinex)算法对井... 详细信息

为了解决巷道内运输车辆在行驶过程中对障碍物的检测易受到光照条件影响的问题,提出了一种基于图像增强的障碍物检测方法。该方法先利用VOC数据集格式制作井下车辆行驶过程中的障碍物数据集,然后利用MSR(Multi Scale Retinex)算法对井下采集到的低照度图像进行增强;通过改进CenterNet网络,设计了ResNetBN-18轻量级网络,再基于改进后的CenterNet目标检测算法训练数据集,最后实现对井下运输车辆车前障碍物的准确检测。实验结果表明,改进后的检测模型保持了原网络的高实时性,检测精度比原网络提高了10.1%,帧率提高了6.7%。

关键词：井下运输车辆低照度障碍物检测 CenterNet网络

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循环应力损伤对煤体I型动态断裂特性的影响

采矿与岩层控制工程学报 2024年第2期6卷 25-35页

作者：张传玖李果任建慧姚士茂李宣良国能神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿内蒙古鄂尔多斯017209 国能神东煤炭集团有限责任公司神东煤炭技术研究院陕西榆林719315

为探明循环应力损伤作用对煤体动态断裂特性的影响,对原始及循环应力损伤后的煤体I型单边缺口梁试件进行了静态与动态断裂试验研究。通过试验得到:煤体平均动态I型断裂韧度(KIC)为0.344 MPa·m^(1/2),平均I型断裂能(GC)为66.99 N/m,较... 详细信息

为探明循环应力损伤作用对煤体动态断裂特性的影响,对原始及循环应力损伤后的煤体I型单边缺口梁试件进行了静态与动态断裂试验研究。通过试验得到:煤体平均动态I型断裂韧度(KIC)为0.344 MPa·m^(1/2),平均I型断裂能(GC)为66.99 N/m,较静态煤断裂参数分别提高了1.38倍与1.26倍;经循环应力损伤后煤试件的平均静态KIC值为0.219 MPa·m^(1/2),平均静态GC为44.26 N/m,较原始煤试件分别降低了12.05%与16.74%;平均动态KIC为0.279 MPa·m^(1/2),平均动态GC为52.72 N/m,与原始煤试件冲击断裂试验结果相比,分别降低了20.90%与21.30%。试验结果表明,循环应力对煤体的动静态断裂力学参数均具有劣化影响,且煤试件动态断裂力学参数的劣化程度更高,证明煤体动态断裂行为对循环应力损伤作用更加敏感。同时,原始及循环应力损伤后煤试件动态断裂破坏的分形维数分别为1.32与1.21,即原始煤试件在冲击载荷作用下断裂破碎的更加复杂,冲击动力学显现的更加充分。此外,基于黏聚裂纹模型的煤体I型动态断裂数值计算结果与试验结果相符,表明黏聚裂纹模型能够对煤体动态断裂过程进行有效表征。研究成果可为具为相似特性的煤体提供参考。

关键词：冲击载荷断裂韧度分形维数黏聚裂纹模型

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煤-岩层倾角对沿空留巷非对称变形破坏的影响研究

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矿业研究与开发 2024年第2期44卷 74-80页

作者：种化省滕州郭庄矿业有限责任公司锦丘煤矿山东枣庄市277515

为揭示煤层倾角对沿空留巷变形破坏的影响,以山东锦丘煤矿为工程背景,通过现场调查、力学模型分析和数值模拟研究了缓倾煤层沿空留巷非对称变形破坏的倾角效应。结果表明:缓倾煤-岩层沿空留巷两帮变形呈现显著非对称特征,随着倾角增大,... 详细信息

为揭示煤层倾角对沿空留巷变形破坏的影响,以山东锦丘煤矿为工程背景,通过现场调查、力学模型分析和数值模拟研究了缓倾煤层沿空留巷非对称变形破坏的倾角效应。结果表明:缓倾煤-岩层沿空留巷两帮变形呈现显著非对称特征,随着倾角增大,非对称变形特征加剧,煤-岩层面变形阶跃效应显著;煤-岩层倾角大于10°时,窄煤柱煤-岩界面已具备发生剪切滑移变形的条件;巷道两帮围岩沿煤-岩界面滑移和非对称变形、破坏特征加剧的本质是煤-岩层倾斜导致自重应力和窄煤柱附加应力沿层面分量增大。研究结果可为缓倾斜煤层开采和支护提供参考。

关键词：煤层倾角煤岩巷道倾角效应非对称变形

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深部回采工作面围岩控制与瓦斯治理新实践

价值工程 2024年第10期43卷 10-12页

作者：王仲实王磊黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司鸡西158100 黑龙江科技大学哈尔滨150022

针对深部开采工作面回采始终面临着高压、高温、高瓦斯的“三高”环境,常规单一加大煤柱留设宽度与加强支护相结合的方式,已无法解决“高压”带来的巷道变形严重问题,采用本煤层、仰角钻、高位钻场联合抽采方式对于高瓦斯的治理收效甚... 详细信息

针对深部开采工作面回采始终面临着高压、高温、高瓦斯的“三高”环境,常规单一加大煤柱留设宽度与加强支护相结合的方式,已无法解决“高压”带来的巷道变形严重问题,采用本煤层、仰角钻、高位钻场联合抽采方式对于高瓦斯的治理收效甚微的问题,黑龙江龙煤鸡西矿业集团下属煤矿开展深部回采工作面围岩控制与瓦斯治理新实践研究,提出了巷道围岩稳定性控制技术体系和瓦斯治理技术实践方案,效果价值分析表明:该实践方案对于深部回采工作面井巷工程建设具有重大价值,为深部回采工作面的灾害防治提供科学依据和技术支持。

关键词：深部煤炭开采围岩灾害防治瓦斯抽采实践

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从“新”出发向 “绿”而行

奋斗 2024年第12期 52-54页

作者：王佳喜黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司党委

党的十八大以来,发展绿色矿业、绿色矿山建设先后被写入《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》《中共中央国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》等重要文件。2021年,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,提出力争2030... 详细信息

党的十八大以来,发展绿色矿业、绿色矿山建设先后被写入《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》《中共中央国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》等重要文件。2021年,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,提出力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。“双碳”目标的提出是构建人类命运共同体的庄严承诺,也是实现美丽中国建设的重要举措。

关键词：绿色矿业碳中和生态文明建设党的十八大以来人类命运共同体加快推进绿色矿山建设行动方案

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煤矸石浆体充填技术应用与展望

煤炭科学技术 2024年第4期52卷 93-104页

作者：朱磊古文哲袁超峰刘成勇潘浩宋天奇盛奉天中煤能源研究院有限责任公司陕西西安710054 中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中煤(鄂尔多斯市)能源科技有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017000

为实现煤矸石原位、绿色和规模化处置,煤矸石浆体充填技术作为新兴充填技术近年来得到了快速发展与应用。论文系统回顾和总结了煤矸石浆体充填技术框架提出、浆体充填理论体系形成、工程示范应用及技术迭代创新等不同阶段下浆体充填标... 详细信息

为实现煤矸石原位、绿色和规模化处置,煤矸石浆体充填技术作为新兴充填技术近年来得到了快速发展与应用。论文系统回顾和总结了煤矸石浆体充填技术框架提出、浆体充填理论体系形成、工程示范应用及技术迭代创新等不同阶段下浆体充填标志性成果与关键工艺技术,形成了高位注浆、低位灌浆和邻位注浆3种充填方式,建立了煤矸石浆体采空区垮落带流动的“介入理论”和浆体管道输送的“三度一场”理论,成功开展了国内外首套煤矸石井下浆体充填和地面制浆+井下邻位注浆充填示范工程;阐述了煤矸石浆体充填技术体系,围绕煤矸石浆体充填过程中的煤矸石破碎、成品矸石粉料加水制浆、制备浆体泵送和井下目标区域充填等工艺流程,探讨了煤矸石高效分级破碎、浆体精准制备、浆体管道输送和末端充填等关键技术核心问题,分析了破碎设备、筛分设备、计量设备、搅拌设备和泵送设备等关键设备技术原理与应用场景;以张家峁煤矿小空间、多设备、高能力的煤矸石浆体充填需求为工程背景,创新研发设计了煤矸石浆体充填地面制浆、管道输送、井下充填和智能控制等不同系统的布置,年充填矸石量可达55.4万t,形成了煤矸石浆体充填工程示范,实现了矿井矸石零排放和绿色处置,树立了良好的地区示范效应;未来煤矸石浆体充填技术将围绕设备小型轻量化、系统高度集成化、技术迭代创新化等方向进一步研究发展,为构建煤矿绿色开采技术体系、实现国家“双碳”目标提供技术支撑。

关键词：煤矸石浆体充填煤矸石高级分级破碎绿色开采 “双碳”目标