煤炭工程杂志

煤炭工程杂志2023年第8期

• 综放工作面转采技术参数设计研究

  王浩,温明阳,刘张昊,李红斌,李进超

  为实现唐山矿Y394综采放顶煤工作面转采过程中安全高效生产, 基于工作面实际地质条件, 将转采过程划分为“缩面+转面” 两个阶段, 有效消除了工作面撤支架工序与工作面旋转工序的交叉影响。缩面阶段工作面长度由132m 缩短至125m, 支架不旋转方向, 数量由93架降低至86架。转面阶段工作面长度先由125m 缩短为120m, 之后伸长至122m, 支架数保持86 架,工作面旋转角度23°, 转面循环角度2°, 共12次转面循环。工作面进入缩面区后, 运输巷侧应力上升幅度高于回风巷。工作面进入转面区后, 运输巷侧应力整体大于14.5MPa, 回风巷侧整体应力大于13.4MPa, 回风巷侧单体柱与工作面距离不变时应力仍呈上升趋势。采用设计的转采工艺后,Y394综放工作面实现了安全高效生产。

• 坚硬顶板薄煤层开采沿空留巷关键技术研究

  赵法森,吴城乐,林科文,刘飞翔

  为了确定坚硬顶板下薄煤层沿空留巷切顶钻孔爆破参数及围岩控制方案, 以山东枣矿滨湖煤矿21602工作面运输巷为工程背景, 运用理论分析、数值模拟及现场实测的手段进行了研究, 将沿空留巷划分为三个阶段, 并给出了相应的巷道围岩支护方案。现场应用结果表明: 合理的钻孔爆破高度为4.5m, 切顶角度为70°; 现场实施爆破后, 留巷稳定后顶板累计变形量为118mm, 底板累计变形量为344mm, 实体煤侧累计变形量为402mm, 能满足留巷后期使用要求。

• 五阳煤矿深部大巷工程岩体级别分析与支护方案设计#br#

  张宇

  针对五阳煤矿750m采深开拓大巷施工过程中出现的严重变形现象, 为了增强巷道整体稳定性, 提高井下深部大巷施工质量, 保证矿井安全生产, 通过对矿井深部地应力和地下工程岩体分级分析, 参照类似条件矿井支护, 确定井下大巷的初始支护设计, 考虑到受高地应力及利用钻孔治理瓦斯影响, 结合支护效果, 利用紧固关键承载圈的理论, 提出采用锚网索喷和注浆锚索联合支护的优化设计。结果表明: 地下工程岩体分级指数, 可作为井下工程选择适合层位的重要参考;依靠深部岩体自稳能力和采用注浆锚索支护巷道关键承载圈作为塑性支撑, 能够保证巷道支护要求, 取得良好的支护效果。

• 掘进面风流远程智能监控虚拟现实系统设计

  龚晓燕,康瑞金,李宇杰,付浩然,刘壮壮,陈龙,张红兵,李昊

  针对掘进面局部通风系统无法实时监测及智能调控风筒出风口风流状态而导致风场分配不合理, 造成瓦斯超限和粉尘聚积等安全隐患问题, 在课题组对掘进面风流智能调控装置的基础上, 利用虚拟现实和远程监控技术对该物理装置虚拟映射远程监控系统进行设计。采用Unity3D对系统的虚拟场景模型构建; 基于Sugar BI 云平台对PC/Android端远程监控软件开发, 包括了三维虚拟场景预览、实时数据及视频监控、预测预警机制、智能控制模块及支持信息子系统。以实验室模拟实验测试平台, 对系统进行测试, 结果表明系统运行可靠, 各预期功能均可实现, 从而提高了掘进面通风智能可视化程度。

• 基于不同滤料的反硝化深床滤池性能中试

  黄华,杨志宏,董俊

  以淮安淮阴污水厂一级A 提标项目为依托, 引高效沉淀池出水为原水, 采用中试规模反硝化滤池进行处理, 对比了火山岩和陶粒两类滤料对SS 和硝氮的脱除效果。结果表明, 设计滤速7. 5 m/ h 下, 进水TN 10~12mg/L, 以乙酸钠为碳源, 接种污泥后培菌期约12d, 陶粒滤料稍优于火山岩, 出水TN 在4. 1~5.2mg/L波动, 出水浊度0.1~0.2NTU, 均可满足一级A。但强制滤速10m/h和反洗恢复运行工况下, 火山岩出水浊度较陶粒高0. 1~0. 2 NTU。与陶粒相比, 火山岩膨胀率和滤料损失率分别高达71.4%~77%和7.1%, 而同期陶粒滤料仅为44.4%~50%和1.1%。综合考虑, 陶粒滤料性能更优。

• 万利一矿选煤厂技术改造工艺设计

  李伟

  以万利一矿选煤厂技术改造工程为背景, 针对原煤外在水分高, 细末煤含量大的煤质特征, 采用弛张筛替代之前的振动筛脱粉; 对重介浅槽分选环节进行改造使其既可以实现串联也可以实现并联的生产方式; 在块精煤破碎后增加离心脱水环节, 降低了产品的水分, 提高了商品煤发热量, 与技术改造前相比精煤产率提高了28%。精煤全水分降低了约3.1%, 发热量增加约148kcal/kg, 企业实现了扭亏为盈。可为大型动力煤选煤厂技术改造项目设计提供经验参考。

• 缓倾斜煤层斜梯形巷道沿空煤柱宽度及围岩控制研究

  殷帅峰,康庆涛,郑鑫健,张效铭

  为探究缓倾斜煤层斜梯形沿空巷道煤柱留设尺寸合理值和留巷围岩控制技术, 以任楼煤矿72510N工作面为工程背景, 应用考虑煤层倾角的内外应力场理论、数值模拟和现场试验展开研究。理论计算确定72510N工作面内应力场的宽度为13.4m, 煤柱尺寸合理值应不大于8.4m,结合模拟计算结果确定煤柱尺寸合理值为7m。在分析控制缓倾斜煤层斜梯形沿空掘巷围岩变形难点的基础上, 结合研究结果, 提出采用非对称支护对围岩进行控制, 支护方式为“ 高强锚杆+顶板高强长锚索+煤柱帮斜拉锚索+锚网”, 并在现场进行了应用。现场试验结果表明, 煤柱留设尺寸7m及采用非对称支护技术沿空巷道围岩大变形可得到有效控制, 实测顶板右中、顶板左中、煤柱、实体煤和底板测点在掘进期间观测最大位移量分别为121, 105, 96, 90, 82mm, 回采期间观测最大位移量分别为389, 363, 346, 335, 325mm, 满足了现场生产需求。

• 浅埋深薄基岩巷道锚注加固技术研究

  常波峰,郑旭鹤,程利兴,徐宝军,汪占领

  针对红柳林煤矿浅埋深薄基岩巷道顶板锚固力低的难题, 分析了风化基岩分布特征以及矿物成分, 开展了薄基岩注浆加固试验, 分析了薄基岩巷道注浆加固机理, 提出了巷道锚注加固技术方案, 并开展了井下工程实践, 分析了工程应用效果。结果表明: 风化薄基岩黏土矿物成分含量高, 增大了顶板岩体软化和膨胀变形, 影响巷道围岩稳定性; 井下注浆充填了风化基岩裂隙, 封堵了顶板水渗流通道, 提高了顶板完整性, 增大了薄基岩层的抵抗破坏的能力; 通过锚索注浆达到了较好的注浆固结效果, 锚杆( 索) 初期受力缓慢增大, 随后基本保持稳定, 锚杆受力55~67kN,锚索受力92kN左右, 顶板离层量3mm左右, 巷道围岩变形明显减小, 达到了较好的巷道支护效果, 表明锚注加固技术可有效解决浅埋深薄基岩巷道变形控制难题。

• 大断面破碎顶板巷道锚注支护技术研究

  刘建胜

  以腾晖矿2-205综放工作面为背景, 结合2-2051回采巷道具有大断面及部分区域顶板破碎的特点, 拟采用注浆锚索和单体液压支柱配合π 梁的复合支护方式对顶板破碎区域进行补强支护, 以保证回采期间巷道顶板安全。通过分析2-2051回采巷道超前支承压力分布规律, 指导其补强支护设计。分析了注浆锚索补强支护原理和强度, 并开展巷道补强支护强度计算, 在此基础上完成了巷道支护方案设计。研究结果表明: 采用注浆锚索和单体液压支柱配合π 梁的复合支护方式, 结合巷道围岩结构特征、超前支承压力分布规律、注浆锚索补强支护原理和巷道补强支护强度计算, 分析、计算得出了合理的支护方案参数, 有针对性地做到了顶板破碎区域补强支护方案的实施。现场工业试验结果表明, 回采巷道顶板破碎区域采用锚注补强支护技术后, 巷道顶板变形得到有效控制, 可以满足回采工作面安全高效的要求, 对其他类似条件的矿井具有工程推广价值。

• 综放工作面强动压巷道围岩综合控制技术研究与应用

  王玉军,李晓旭,冀瑞锋,程利兴,刘旭东,张耀耀,石蒙

  针对老石旦煤矿强烈动压影响巷道围岩变形难题, 在分析顶板岩层以及地应力场分布的基础上, 总结了动压巷道围岩的变形破坏特征, 提出了水力压裂卸压与高预应力锚杆支护的协同控制技术, 确定了最佳压裂高度, 制定了水力压裂方案与高预应力锚杆支护方案, 开展了井下工程应用。结果表明: 水力压裂有效激发了顶板岩层破裂和裂缝扩展, 形成大尺度裂缝, 阻断了侧向支承压力的传递路径; 巷道矿压显现明显减弱, 顶底板移近量402mm, 两帮移近量83mm, 较原支护变形显著减小; 强采动影响下锚杆(索) 受力变化趋势明显减弱, 锚杆最大受力79~96.5kN, 锚索最大受力101kN, 且未发生锚杆(索) 破断现象, 表明采用水力压裂与高预应力锚杆支护后, 巷道围岩侧向支承压力明显减弱, 稳定性显著提高, 强动压巷道围岩控制效果显著。

• 富碱性水弱胶结软岩巷道围岩控制技术研究

  宋刚

  针对碱水环境下大南湖七号煤矿弱胶结软岩巷道大变形问题, 综合采用现场实测与数值计算等手段, 研究了碱水侵蚀下弱胶结软岩巷道围岩变形机制, 分析了不同支护参数下巷道围岩塑性区演化及锚杆(索)承载特性, 提出了弱胶结软岩巷道最佳支护方案。结果表明: 现有支护参数下, 巷道整体移近量及锚杆索受力均呈现先急剧增大后缓慢增大趋势, 且2.0m内顶板裂隙较为发育; 富碱性水弱胶结软岩巷道具有初期变形快、浅部离层大的变形特点, 应采取及时支护措施; 锚杆、锚索排距是巷道围岩变形与锚杆、索载荷值的主控因素; 提出并验证了锚杆预应力50kN、锚固长度1.5m、锚杆排距750mm、锚索排距1500mm的支护方案, 实现了巷道长时稳定。

• 回采巷道顶煤二氧化碳气爆致裂冒放技术

  王崇勋,荚逸晨,赵宝友

  基于理论分析计算得到的回采巷道顶煤气爆致裂影响半径, 设计了回采巷道顶煤气爆致裂助冒放爆破孔布置方案及参数, 并开展了数值模拟验证和现场工程应用。研究结果表明: 沿煤柱侧及跨中打设两列爆破孔对回采巷道顶煤进行液态二氧化碳相变气爆致裂后, 爆破孔间的顶煤均进入塑性屈服状态, 煤柱侧、跨中及回采侧巷道顶板的下沉变形不再呈现常规的下凸形式, 工作面采动影响下回采巷道煤柱侧与跨中的顶煤下沉量基本相当且增加较明显; 综放工作面回采巷道顶煤气爆致裂助冒放技术可在不影响安全出口顶板维护的前提下, 不仅显著改善了回采巷道顶煤的冒放性, 实现了回采巷道顶煤的顺利安全回收, 而且还消除了端头顶板悬顶带来的诸多重大安全隐患,促进了三元煤业综放工作面安全高效可持续开采。

• 回撤工作面倾向切顶卸压关键参数研究

  熊巨,杨天艺,杨艳国

  切顶卸压技术有效地提高了煤炭的回收率并减少资源浪费, 已在我国进行了大量的试验推广, 目前研究集中在切顶卸压沿空留巷技术方面, 缺少对于倾向切顶卸压减小系统巷道保护煤柱的研究。为解决工作面回撤阶段巷道承载力大、两帮及顶板变形严重等问题, 提出预先在回撤通道顶板打切顶眼, 阻断落山侧应力传导, 以辛置煤矿2-20工作面为研究对象, 结合理论分析、数值模拟、现场实测方法对切顶钻孔关键参数进行研究。结果表明: 当切顶钻孔的仰角和深度分别为75°和9m时, 护巷煤柱应力峰值达到最小, 钻孔卸压效果明显, 巷道稳定性较好; 通过现场试验发现煤柱左侧最大位移量减60mm, 降幅14.46%, 右侧降幅33.71%, 对比相邻巷道围岩变形情况可知, 切顶钻孔对系统巷道起到较好的卸压保护效果。

• 底板水压力作用下底抽巷对底板岩层影响试验研究

  李鹏,王永涛,李见波

  为研究采动和承压水作用下底抽巷对底板岩层的变形与破坏的影响, 基于能量守恒原理, 通过传统室内相似模拟平台, 分析底板水压力有效施加机制, 并开展底抽巷影响下底板岩层变形与破坏相似试验。相似试验结果表明, 底板岩体应力场在底抽巷道开挖阶段和工作面推采阶段分别受到两次明显扰动, 巷道开挖和煤层开采后的空间提供了能量释放的通道, 采动是应力场变化的重要因素, 巷道对局部应力和周边位移影响明显。有底抽巷条件下底板破坏深度大于无底抽巷时情形, 无底抽巷时各测线位移变化规律相近, 表现为“凸” 变形; 存在底板巷道时, 底抽巷下方的测线形态有变化且各测线的变形规律出现差异。底抽巷使得近水体处的岩体裂隙更发育, 在底抽巷道附近尤其是破碎区域, 需要采取相应加固措施针对性地减小底抽巷道对底板岩体隔水性能的影响。

• 高矿化度矿井水井下利用处理实验与工艺研究

  雷兆武,孙京敏,金泥沙,董亚荣,张尊举,景长勇,晋利

  基于九龙矿井田水文地质条件, 提出将高矿化度矿井水经处理后井下利用, 以解决高矿化度矿井水外排问题。根据拟定的矿井水回用水质指标, 采用“ 混凝+沉淀+超滤”工艺对矿井水进行处理实验, 结果表明, 超滤出水水质指标满足矿井水回用主要水质指标要求。结合该矿现有矿井水处理工艺, 提出矿井水井下回用深度处理采用“超滤+消毒”工艺, 以满足矿井水井下利用水质指标要求。该深度处理工艺投资省、效果好, 可为相关高矿化度矿井水煤矿提供借鉴。

• 矿井水浸没式超滤进水管道振动问题研究

  陈峰,陈怡

  针对煤矿矿井水浸没式超滤预处理中, 超滤入口管道振动剧烈的问题, 通过分析研究现有系统及设备运行状况, 对比主要设备的差异, 找出管道振动的根本原因为: 混合式加热器管道振动和浸没式超滤系统的进水问题。进而通过重新调整相关设备和管道, 解决了进水管道的强烈振动, 为混合式加热器的选择、浸没式超滤配水渠的设计、超滤给水泵的选型、阀门的选型及管道的系统设计提供参考。

• 加锚裂隙岩层损伤机理及围岩控制现状及展望

  韦四江,李鑫鹏,黄英俊

  以突出煤层瓦斯抽采为背景, 介绍了回采巷道尤其是底板巷围岩受到的多重扰动过程, 梳理了回采巷道裂隙围岩损伤机理及稳控方法。介绍了抽采钻孔裂隙扩展规律、煤层卸压裂隙分布特征; 总结了加锚层状裂隙岩层裂隙扩展规律、滑移面失稳机制和锚杆作用机制方面的研究进展; 探讨了循环荷载条件下, 煤岩样及加锚煤岩样的损伤演化机制。回顾了复杂条件下(采动影响、高应力、破碎围岩)巷道控制方法, 包括注浆加固、锚注加固及围岩联合控制技术等。最后, 分析了上述研究存在的不足, 对未来的发展趋势进行了展望; 多重扰动条件下, 应在回采巷道围岩裂隙发育演化特征和围岩地质强度因子演化、裂隙岩层和加锚裂隙岩层低周疲劳损伤演化特征、本构关系及回采巷道围岩稳控方法和技术等方面加强研究。

• 极近距离煤层叠加煤柱合理布留研究

  刘艳红,高贤成,殷帅峰,高浩斌,李斌,康庆涛,程志恒

  针对沙曲二号矿井现有工作面煤柱布留方法严重制约着矿井安全高效回采这一问题，以沙曲二号矿井4#、5#煤为研究对象，采用理论分析和计算得出煤柱合理宽度；采用UDEC数值模拟，对极近距离煤层不同叠加煤柱结构关联巷道进行模拟确定5302轨道巷布置方式；采用工程试验对不同试验段进行现场矿压观测。研究结果表明：①5302轨道巷前段合理煤柱宽度61.4m，5302轨道巷后段合理煤柱宽度12.8m；②5302轨道巷前段采用小错距内错式布置方式，内错4302轨道巷5m，5302轨道巷后段布置在距巷旁充填体12m位置；③5302工作面回采巷道顶底板移近量最大286mm，两帮移近量最大95mm，巷道支承压力在巷道掘出后逐渐趋于稳定，巷道围岩塑性区范围不大，巷道围岩控制效果较好。

• 高吸能比大变形锚索让压结构优化研究

  刘斌斌,贾邦国,杨润达

  为了提高巷道锚索吸能让压结构的吸能效率及其变形稳定性, 采用力学测试和有限元数值仿真两种方法对粗腰鼓形、直管、楔形槽、长槽以及直管V 形槽5种不同吸能让压结构进行研究。研究表明形状及结构特征决定了峰值抗压强度、极限变形量、吸能效率以及结构整体稳定性。5mm壁厚直管吸能结构虽然相对于粗腰鼓形、楔形槽及长槽结构吸能效率分别提高48%、66%和56%, 但受压过程中容易发生局部应力集中, 进而偏压诱发变形不均匀和结构失稳。内侧设有变形诱导V形槽的直管结构吸能效率为45. 29kJ/g, 相对于直管吸能让压结构吸能效率仅仅降低6%, 受到V 形槽的变形诱导作用, 避免了局部应力集中导致的偏压问题, 比直管吸能让压结构变形更加稳定, 将V形槽吸能让压结构应用于现场锚索, 巷道变形得到了有效控制。

• 浅埋薄基岩采场覆岩破断特征及其导水裂隙带发育规律研究#br#

  刘国建,杨富强,高学丰,姜宁

  以高家梁煤矿20107工作面为工程背景, 借助物理相似材料试验及UDEC数值模拟对浅埋薄基岩开采条件下工作面覆岩破断规律进行系统研究。结果表明: 工作面推进至48m处直接顶开始产生离层并垮入采空区, 推进至72m处时, 基本顶在自重及上覆载荷作用下发生周期性破断, 覆岩经历了弯曲下沉、触矸压实、最终稳定等一系列过程, 最大破坏高度达152m; 数值模拟同样再现了工作推进过程中顶板破坏演化特征, 工作面推进至150m时顶板破断运动至稳定状态,覆岩最终破坏高度达100m左右; 最后通过井下仰孔分段注水观测法对顶板导水裂隙带发育高度进行现场实测, 实测覆岩破坏高度约为采高的25倍, 与物理模拟、数值模拟结果基本吻合, 表明20107工作面回采对上覆含水层影响有限, 可为类似矿井工作面安全开采提供参考依据。

• 临近井田弱地震对矿井冲击危险性影响分析研究

  何岗,贺虎,杨增强

  以冲击地压矿井张双楼煤矿临近井田发生的天然地震(2.8级)为工程背景, 通过矿井SOS微震监测、应力监测及震动波CT反演等多种技术手段, 对该次地震对矿井冲击危险影响进行了研究。结果表明: 矿井微震监测系统对于临近井田的天然弱震具有一定的响应能力, 但震源位置在微震监测网范围外, 解算的震源位置较多、位置误差较大; 矿井微震监测、应力监测和震动波CT反演数据时间序列, 表明弱地震发生前后冲击危险监测数据整体趋势平稳, 没有发生显著突变,说明本次天然地震对矿井回采工作面冲击危险性未产生明显影响。分析结果对于深入研究临近井田天然地震对矿井采掘工作面冲击危险影响具有一定的指导意义, 也为后续矿井冲击危险监测技术发展、地震与矿井冲击地压的关系的研究提供了借鉴。

• 瓦斯抽采钻孔对爆生裂隙扩展规律影响的试验研究

  张先跃,高魁,周云权,乔国栋,田宇

  为了研究瓦斯抽采钻孔对煤层透气性和瓦斯抽采效果的影响, 分析爆炸荷载作用下含瓦斯抽采钻孔煤层的裂隙扩展规律, 采取瓦斯抽采钻孔相似模拟试验模型和ANSYS数值模型相结合的方法, 研究瓦斯抽采钻孔对煤体爆破裂隙扩展发育规律的影响, 研究结果表明, 炸药爆炸以后抽采孔附近的煤体被拉裂形成径向和环向裂隙, 引导爆破孔周围爆生主裂隙扩展并相互贯通。并在淮南煤矿11-2煤层应用, 抽采孔和爆破孔距离分别为3.4m时, 抽采到的瓦斯浓度是爆破前普通方式抽采的3~4倍和1.5~2倍。结果表明, 通过瓦斯抽采钻孔对爆生裂隙扩展作用的研究, 能够显著改善煤层瓦斯透气性和瓦斯的抽采效果。

• 高掺量气化渣膏体充填材料强度性能研究

  李超,陈登红,曹天伟,陈冉,杨波

  针对目前矿井采空区充填成本高、煤-电-化工业产生的大量以气化渣为主的煤基固废处理难的矛盾, 以宁夏鸳鸯湖电厂产出的气化渣为研究对象, 探究高掺量气化渣膏体充填材料的强度性能。研究以气化渣为骨料, 水泥为胶凝剂, 前期通过单因素试验确定了气化渣在干料中的掺量、骨胶比、料浆浓度等3种因素的合理范围, 利用响应面法设计了17组中心组合试验, 探究了3因素以及3 因素间的交互作用对膏体充填材料强度的影响规律, 建立了3因素与7d、14d养护龄期时充填材料强度间的函数关系, 优化了膏体充填材料的配比方案。结果表明: 骨胶比是影响7d、14d强度的首要因素, 骨胶比和料浆浓度交互对7d强度影响最大, 气化渣在干料中的掺量和骨胶比交互对14d强度影响最大。研究得到最优配比参数为: 气化渣在干料中的掺量为49.282%, 骨胶比为4.554∶1, 料浆浓度为81.056%。

• 无人机激光雷达矿山开采沉陷监测研究

  尹宏昌,田丰,马海博,薛博

  为了快速、准确、全面监测煤矿高强度大规模开采引起的地表沉陷, 以鄂尔多斯王家塔煤矿为例, 采用无人机激光雷达(UAV-LiDAR) 测量技术对该矿高强度开采地表沉陷进行监测,给出了数据获取及处理的关键技术及方法; 通过对实测点云进行克里金插值得到地面点并建立地表DEM, 多期DEM差分处理得到地表下沉盆地, 联合中值滤波和双边滤波对下沉盆地进行去噪处理,最终得到高精度的下沉值。结果表明: 该技术实测地表DEM精度为15mm, 求出地表沉陷盆地模型中误差为36mm; 可以快速获得丰富的地表数据, 得到高精度的地表沉陷盆地信息。

• 洗选厂刮板输送机轴承温度远程在线监测系统研究

  陈玉

  为及时掌握刮板输送机运行工况, 研发了由多通道轴承温度监测分站、温度监测总站、远程监测平台组成的洗选厂刮板输送机轴承温度远程在线监测系统。进行了硬件选型设计: 选用贴片式K 型热电偶作为传感器, 以STC15F2K60S2为核心, 设计了由热电偶信号处理模块、485通信模块、在线编程模块、信号选通模块、地址设置模块组成的多通道轴承温度监测分站, 实现了温度采集与传输、分站地址设置等功能; 软件设计以STM32F103ZET6为核心, 设计了具有485通信模块、RJ-45接口、人机交互模块、JTAG在线编程接口、GPRS远程数据传输模块的温度监测总站, 实现了温度集中显示与远程传输。基于ForceControl组态软件, 开发了远程监测平台, 实现了总站发送数据的接受、存储和显示。最后, 搭建了实验台, 验证了系统具有良好的功能。

• 带式输送机等寿命品字形托辊组压陷阻力研究

  石浩,张皓男,周满山,张媛

  压陷阻力是输送带运行过程中主要阻力, 为了减小压陷阻力, 基于一维Winkler粘弹性基础模型和标准线性固体模型, 推导了输送带压陷阻力的表面应力分布, 提出一种新型等寿命品字形45°托辊组。分析了其布置优势, 并对压陷阻力进行了数值模拟, 对载荷、输送带运行速度、不同托辊运行间距的影响进行了分析, 并通过实验结果对数值模拟正确性进行验证。得到以下结论: 等寿命品字形45°托辊组的压陷阻力比标准35°托辊组减少30%左右, 压陷阻力大大降低, 进而达到带式输送机整机节能降耗的目的。

• ZDJ11型矿用本安型电阻率监测系统研究

  宁殿艳

  针对直流电阻率法在量测过程中存在抗干扰能力弱、小信号分辨能力低和系统可重复性差等缺点, 导致应用不够广泛的不足, 为了提高监测的实时性、准确性, 开发了ZDJ11型矿用本安型电阻率监测系统。该系统通过多频同步发射技术、智能电极控制技术、高性能信号采集技术、低噪声电源设计和地电相关电阻率辨识技术等软硬件相关融合降噪方法, 显著提高了系统的抗干扰能力、小信号分辨能力和系统重复性。经测试系统抗电磁干扰能力可达60dB, 动态范围可达100dB, 小信号分辨率可达5μV, 数据重复误差小于2.5%。该系统的开发为矿井顶、底板水害监测预警提供良好的装备支撑。

• 粉煤灰的CO2矿化降碱反应特性研究

  甘志超,尹希文,纪龙

  发展适用于燃煤电厂的CO2 捕集、利用与封存技术对实现我国碳达峰、碳中和的目标具有重要意义。固体废弃物减量化、资源化和无害化利用是当前我国污染环境防治的战略举措。文章以电厂粉煤灰为研究对象, 探究该粉煤灰的CO2 矿化特性、降碱及返碱特性、反应前后的理化特性, 探讨了反应后粉煤灰的利用途径。研究表明, 增大烟气流速能够有效增加CO2 矿化和粉煤灰降碱特性, 但烟气流速超过一定值后, CO2 溶解成为限速步骤, 钙的转化率达到饱和; 粉煤灰-水体系中引入有机胺可显著提升CO2 利用率和粉煤灰的CO2 固定量, 这是由于有机胺不仅可以提高溶液中CO2 溶解度, 还能强化粉煤灰颗粒中钙基物相的溶解。CO2 矿化不仅可以显著降低粉煤灰碱性，还可降低粉煤灰中某些重金属的浸出量，从而促进粉煤灰的消纳与资源化利用。

• 机械搅拌对絮团分选超净煤的影响研究

  王婕,李琼,赵静,张广山

  机械搅拌是絮团分选超净煤过程中至关重要的环节。通过理论计算和分析, 论证了絮团形成过程中搅拌能量场输入的必要性, 试验分析了搅拌转速、搅拌时间对絮团粒度及超净煤分选的影响, 对比了经两种不同超细粉碎方式粉碎后的煤颗粒形成的絮团大小和超净煤分选结果的差异。结果表明: 颗粒间的相互作用势能存在能垒峰, 机械搅拌能量场的输入, 赋予了煤粒克服能垒的动能, 使其能在疏水势能作用下发生聚团。粒度越小, 需要输入的搅拌能量就越高。粒度较小的煤颗粒, 随着搅拌转速、时间的增加, 絮团粒度及超净煤产率出现小幅度的升高后逐渐降低。较强的搅拌能量场输入有利于分选出灰分更低的超净煤。与搅拌磨粉碎后的煤样相比, 经气流磨粉碎后的超细煤形成的絮团粒度较大, 分选出的超净煤产率和灰分较高。

• 新型B-H捕收剂浮选难浮煤泥的试验研究

  杨晓晶

  针对孝义市难选煤泥表面官能团多、可浮性差、产率低和浮选药剂消耗量大等问题,研发了新型捕收剂B-H, 并采用两因素多水平浮选试验分别探究了传统捕收剂柴油、新型捕收剂B-H 与起泡剂仲辛醇的最佳药剂用量, 并对最佳药剂用量做了煤泥可浮性试验。结果表明: 当浮选精煤灰分15%左右时, B-H 捕收剂最佳药剂用量为700g/t、仲辛醇用量为250g/t, 浮选精煤产率为80.42%; 柴油捕收剂最佳药剂用量为1100g/t、仲辛醇用量为250g/t, 浮选精煤产率为50.76%。新型捕收剂B-H 相比较常规捕收剂柴油, 精煤产率提高了30%左右, 浮选完善度提高了18%左右, 提升了煤泥可浮性, 满足生产要求。

• 掘进机双向耦合建模截割参数优化研究

  顾文杰

  针对掘进机的截割参数优化问题, 利用离散元法-多体动力学( DEM-MBD) 双向耦合技术, 基于数值模拟、多目标优化方法, 以某型号掘进机截割机构为工程对象, 联合Pro/E、EDEM和RecurDyn建立掘进机截割过程的DEM-MBD双向耦合仿真模型, 探究不同工况对截割头受载情况及截割性能的影响, 利用Design Expert 中的Box-Bohnken 试验法设计三因素三水平响应面回归试验, 以截割比能耗、载荷均值、载荷波动系数为截割性能评价指标, 通过主成分法将三维目标降维至截割综合评价度一维寻优模型, 结果表明: 当横摆速度为1.270m/min、转速范围为44.158r/min、垂直摆角为12.232°, 此时截割综合评价度达0.903。

• 电液比例减压阀的设计与优化

  王晓凯,马强

  为提高电液比例阀的性能和寿命, 通过对比设计参数、优化阀芯阀体结构, 对电液比例减压阀进行了设计研究。首先, 基于阀的压力振幅对电信号颤振频率进行了选择, 基于阀在各位置的泄漏量, 对阀芯阀体配合间隙进行了选择。然后, 针对阀最大电流、最大压力时的状态, 对阀的性能进行了可视化分析, 发现液压油在阀口处流速最高, 在阀芯凸肩处存在负压容易造成气蚀, 湍动能也最大。根据分析结果, 对减压阀的结构进行了优化。最后, 设计了一套测试系统对比例阀进行了检验测试。研究和检验结果表明, 在电流频率为100Hz, 阀芯、阀体配合间隙为5~6μm时, 此比例减压阀有良好的压力特性和电流-压力特性; 在阀芯凸肩处增加斜角和倒圆, 在阀体阀口处增加环形槽能够有效抑制气穴的产生, 降低阀芯卡紧的概率, 减少能量的损失, 改善阀的性能。

• 煤矿安全生产许可事项改革实施效果评估

  姜琳

  为了评估我国煤矿安全生产许可事项改革实施效果, 通过对我国煤矿安全生产许可事项实施现状进行调研, 采用文献研究、实地调研、书面调研、抽样调查等方法, 从九个方面对国家矿山安全监察局和各省级局以及省级煤矿安全监管部门开展煤矿安全生产许可改革实施效果进行评估。结果表明: 2021年煤矿安全生产许可证许可事项移交后, 各单位制定工作制度, 发布办事指南, 切实推进审批标准化, 较好地保障了许可证颁发管理工作平稳过渡。各省积极推进安全生产许可审批“一网通办”, 实现了网上受理、网上审批, “互联网+一体化政务服务” 水平持续提升, 对深入推进煤炭行业高质量发展具有重要意义。

• 基于集成模型的煤炭价格多步预测研究

  郝伟,边萌春

  煤炭价格的准确预测对化解能源价格风险有着重要意义, 针对煤炭价格预测的问题,开展了基于集成模型的煤炭价格多步预测研究。本研究分析了影响煤炭价格的主控因素, 并建立了数据集; 将粒子群优化算法( Particle swarm optimization, PSO) 和长短期记忆模型( Long Short-TermMemory, LSTM)有效集成, 建立了一种基于PSO-LSTM的多参量多步预测模型。利用多参量多步预测模型调用数据集进行了曹妃甸港煤炭价格预测, 结果表明: 基于PSO-LSTM 的多参量多步预测模型预测效果优于基于BP、LSTM 的预测模型; 其预测价格与实际价格的MAPE、R2值分别为0.025、0.908, 能够为煤炭市场的科学管控提供帮助。