煤炭工程杂志

煤炭工程杂志2023年第9期

• 急倾斜不稳定特厚煤层综放工作面“ 三机” 设备选型研究

  雷洋,岳鑫,吴锋锋

  针对益门煤矿煤层倾角大、煤软、厚度变化大等带来的开采难度大的情况, 通过分析急倾斜不稳定特厚煤层开采特点, 计算工作面液压支架、采煤机和输送机技术参数, 对工作面“三机” 设备选型并进行工程应用。结果表明: 益门煤矿水平分段工作面应选择重量轻、封顶性好的放顶煤液压支架, 短机身采煤机以及与采放能力相匹配的输送机, 计算得出支架工作阻力不低于1920kN, 采煤机的实际功率应在94~109kW, 前部刮板输送机的运输能力应不小于300 t/h, 后部输送机不小于952t/h。将工作面“三机” 选型结果应用于益门煤矿1212工作面, 现场观测期间采煤机开机率达60%, 支架工作阻力满足顶板控制要求, 采煤机割煤和放顶煤工序平行作业, 实现了安全高效生产。

• 千米深井井壁与围岩共同承载理论研究及应用

  宋刚,周晓敏

  为了解决传统井壁设计理论无法合理计算超千米深井井壁的难题, 以磁西矿1341.6m深副立井井壁设计为工程背景, 通过分析千米深井力学作用机理, 将井壁与围岩纳入统一的力学模型,并引入水土耦合作用机理, 建立井壁与围岩固液耦合作用力学模型。根据厚壁圆筒理论和第三强度理论, 得到了井壁与围岩共同承载理论井壁厚度计算式。根据井壁与围岩共同承载理论表达式可知, 影响井壁合理厚度的因素包括井壁与围岩的抗压强度、弹性模量、剪切模量和泊松比、岩层含水渗透压等物理力学参数。应用该理论计算了磁西一号矿井副立井井壁厚度: 泥岩段(埋深1280m)井壁合理厚度计算结果为0.852m, 设计取0.9m; 砂岩段(埋深1200m)井壁合理厚度计算结果为0.747m, 设计取0.8 m。井筒自设计施工完毕使用至今, 井壁完好, 满足了安全生产需要。工程应用表明: 井壁与围岩共同承载理论及井壁厚度表达式符合超千米深井井壁安全设计要求。

• 我国井下智能干选技术装备发展及展望

  冯来宏,李克相,顾雷雨,张西斌,高利晶,谭家贵,朱凌涛

  井下智能分选技术装备是煤矿智能化建设的重要组成部分, 也是当前深入推进绿色矿山建设的重要抓手。文章总结了当前智能干法煤矸识别技术装备的发展现状, 介绍了当前井下智能干选工艺应用的阶段性成果, 探讨了井下智能干选工艺布置的基本准则: 紧凑型、智能化、模块化、一体化, 并分析了制约其装备研发与应用的关键因素: 布料均匀性、识别高效性、粉尘无害化。最后从社会效益及经济效益等角度展望了其发展趋势。

• 黑岱沟选煤厂碳排放核算研究

  徐宏祥,武威,刘利波,柳骁,石斌,汪竞争,崔家画,邓久帅

  摘　要: 碳排放核算是有效开展各项碳减排工作、促进经济绿色转型的基本前提, 煤炭行业是碳减排的重点对象之一。以黑岱沟选煤厂为研究对象, 基于IPCC温室气体核算指南和中国煤炭生产企业温室气体排放核算指南, 研究了选煤厂生产过程中的碳排放以及碳排放因子的选取问题, 构建了选煤厂碳排放核算模型, 计算的得到得出该选煤厂生产1t煤炭产品排放二氧化碳当量数为36.8476 kgCO2e。研究成果对于建立统一规范的煤炭行业碳排放核算体系、统筹“双碳” 工作、促进经济社会发展全面绿色低碳转型具有重要意义。

• 大跨度预应力管桁架结构煤棚支座节点分析

  李少荣,杨小军

  摘　要: 预应力拱形管桁架结构有跨越能力强、结构力学特性优越、储煤容量大的优点, 已逐渐应用于大跨度煤棚。大跨度预应力管桁架结构煤棚支座处受力较大, 支座节点大多采用半球节点。为了研究大直径支座焊接半球与支管连接的节点及其补强方式, 利用有限元仿真软件MIDASFEA对其进行线性及非线性分析, 线性分析时局部很小区域应力集中明显而其他区域应力较小, 计算结果失真, 需做非线性分析。采用半球内加十字肋并在直径较小支管外侧设加劲肋可提高节点承载力, 因此对不同厚度加劲肋节点做非线性分析, 结果表明: 当加劲肋厚度等于被加强支管的壁厚时, 节点承载力有一定安全储备且较经济合理。

• 双层近距离坚硬顶板切顶成巷围岩控制技术

  王成帅,黄玉诚,郭俊庆,沈玉旭,王希明,赵鹏飞,曹政权

  摘　要: 针对双层近距离坚硬顶板下切顶参数不合理导致的沿空留巷围岩大变形问题, 通过现场监测、理论分析和离散元模拟, 以柏沟煤业090109 运输巷道为工程背景, 阐明双层近距离坚硬顶板沿空留巷矿压显现特征和机制, 分析保持围岩稳定的必要条件, 提出合理的切顶高度、角度和顶板强化支护技术。综合实际条件确定090109运输巷道切顶卸压高度和角度分别为6m 和15°; 现场监测数据表明, 结合顶板锚索强化支护技术后, 顶底板与实体煤帮位移较原巷道围岩控制方案分别减少了35.3%和49.9%, 围岩稳定时滞后工作面距离减少了55.2%。研究成果为双层近距离坚硬顶板下切顶留巷提供可行性依据。

• 双向聚能爆破技术在岩巷掘进中的应用

  周庆宏,罗勇,肖殿才,祁琦

  摘　要: 针对潘三矿准备采区系统巷道炮掘施工进度慢、效率低的问题, 分析了影响炮掘岩巷进尺主要因素并确定了其影响权重, 结合双向聚能爆破机理提出了一种新型的聚能管装置, 改进了爆破掏槽方案, 优化了炮眼参数、炮眼布置以及炮眼装药量, 形成了双向聚能爆破技术。现场应用结果表明: 该技术打眼少、效果好、出矸快、费用低, 既保障了巷道周边成型, 又提高了进尺效率, 掘进进尺由最高的48m/月提高到81m/月, 进尺效率增加了68.8%, 实现了硬岩大断面岩巷炮掘快速施工, 节约了施工成本, 可为同类型地质条件下巷道施工提供借鉴。

• 悬轨翼式液压锚杆钻车优化研究

  郭朝阳,赵远,王敏,冯锦萍

  为解决长城六矿大倾角倒梯形巷道倾斜顶板支护困难, 掘进效率低下的问题, 在研究其煤层地质条件及围岩情况的基础上, 引入了悬轨翼式液压锚杆钻车, 配合悬臂式掘进机进行掘进施工。并依据现场钻车的应用情况进行信息反馈, 以数值模拟方式对钻车临时支护平台进行优化改进。现场应用表明: 钻车行走于断面上部空间, 与悬臂式掘进机错步施工, 临时支护平台很好地契合倾斜顶板, 能够完成特殊断面的支护作业; 锚杆锚索施工效率提高60%以上, 锚杆钻车巷道掘进支护月平均进尺达到350m。临时支护平台优化改进后, 钻车临时支护平台的承压效果更好, 极大降低了结构发生应力集中现象的概率, 关键部位的结构位移减少了63.72%, 对特殊断面形式的支护装备应用及优化具有重要的参考意义。

• 红黏土井筒注浆堵水材料及其工程应用研究

  贺文

  摘　要: 为了满足乌蒙山区矿井水害防治需求, 采用当地红黏土作为注浆堵水材料, 通过室内试验研究了红黏土综合浆的浆液性能, 得到红黏土综合浆的黏度和塑性强度与水泥和结构添加剂的用量正相关, 并确定了适合井筒堵水的红黏土综合浆的浆液配比。通过红外光谱分析研究了黏土综合浆的水化产物成分, 结果表明水化产物主要可分为钙矾石、Ca(OH)2晶体和C-S-H凝胶3类。浆液结石体扫描电镜分析揭示结构添加剂可明显促进红黏土综合浆的早期水化反应进程, 显著提高浆液结石体的微观结构密实度和结石率。最后, 红黏土综合浆在毛坪矿112线盲竖井预注浆堵水工程取得了成功应用, 堵水率达98%。红黏土综合浆可注性良好, 可有效充填地层导水裂隙, 堵水性能优越。

• 大采高综采工作面回撤通道顶板稳定性及控制研究

  高奎英,卢恒,冯志忠

  以大柳塔煤矿活鸡兔井22311综采工作面回撤通道为研究背景, 采用理论计算和FLAC3D数值模拟软件分析得出回撤通道煤柱失稳临界宽度约为4m; “ 长关键块B” 的长度约为21m, 建立了回撤通道顶板“长关键块” 结构力学模型, 推导出综采工作面最大“ 长关键块” 作用下液压支架临界阻力表达式, 计算得出液压支架的临界阻力为10526kN, 支架临界阻力富余系数(额定阻力/临界阻力) 约为1.14; 针对液压支架临界阻力富余系数不足易诱发邻架压架、恶性冒(漏)顶或片帮等剧烈矿压事故的问题, 提出采用锚杆索联合支护、停采让压、补强加固的多技术手段共同控制回撤通道围岩的稳定, 并用于现场试验, 取得了较好的控制效果。该研究为该矿井及类似条件矿井回撤通道的稳定控制提供了参考意义。

• 典型山地压覆煤层冲击地压与瓦斯协同防治技术研究

  刘淑红,侯建军,李美晨,杨治国

  山地对其下部煤层冲击地压具有主导作用、对瓦斯赋存规律具有控制作用。典型山地压覆控制型冲击地压、瓦斯富集属于宽沟煤矿特有的冲击地压、瓦斯富集类型, 其显现特征与地层结构具有密切的关联性。针对此类型, 通过现场监测数据分析, 采用Winkler弹性地基梁和渗流理论, 探讨了山地对煤层埋深、应力、渗透率影响机制, 分析研究了典型山地压覆煤层冲击地压与瓦斯赋存规律及其瓦斯涌出的相关性。研究结果表明: 煤层受力特征、渗透率变化规律与埋深、地表标高变化表现出强相关关系; 山地垂直压力作用下, 煤层应力分布、渗透率分布表现出显著非线性特征, 山峰正下方应力最大, 渗透率最小; 渗透率、煤层应力协同控制着煤层冲击、初始瓦斯含量值; 协同防治技术应用效果显著, 在工作面回采期间, 无瓦斯异常涌出现象, 上隅角瓦斯浓度低于0.50%, 回风流瓦斯浓度低于0.22%。此外, 工作面未发生106J级别以上的大能量微震事件, 有效地解决了煤层冲击地压和瓦斯涌出异常的问题, 确保了工作面的安全回采。

• 近水平煤层综采工作面刮板输送机“ 上窜下滑”控制方法研究#br#

  孔祥利,王建行,杨春学

  为解决综采工作面刮板输送机“上窜下滑” 给工作面回采带来诸多不利影响, 造成安全出口不畅、工作面设备损坏、生产效率低等问题。文章基于赛蒙特尔煤矿3408综采工作面刮板输送机“下滑” 控制的实践经验, 分析了刮板输送机控制过程中暴露的问题和常规的工作面调斜、单向推中部槽、调整支架等方法在实践中的不足, 总结了在不同环境和工况的情况下, 对控制方法使用的注意事项和改进措施, 采取短面快速调斜、刮板输送机快速展平、油缸辅助调架等方法实现对刮板输送机“上窜下滑” 的快速控制和调整。

• 浅埋近距离煤层群综放工作面回风隅角低氧治理技术

  金永飞,张科峰,郭军,张光,晏立,刘仁飞

  针对浅埋近距离煤层群开采过程中经常会出现的上隅角现象防治难题, 以陕北小保当煤矿112207工作面为研究对象, 提出了基于引射原理的工作面低氧防治技术并利用数值模拟软件,对不同引射风流条件下工作面风速及氧浓度变化规律进行分析。模拟结果表明: 引射风流对工作面回风隅角低氧环境改善效果良好, 引射风流方向与回风巷倾斜设置时, 效果最佳。此位置条件下引射风速8m/s便可有效消除回风隅角低氧现象, 使整体氧浓度保持在19%以上。最后, 通过现场试验对数值模拟结果进行了验证, 检验了所提出的基于风流引射技术的回风隅角低氧方法的有效性。研究成果能够对工作面回风隅角低氧防治工作提供一定的指导。

• 浅埋特厚煤层采空区煤自燃危险区域立体分布特性研究#br#

  郑立永,田中华,朱红金,连鹏,樊超,杨政军

  为了研究浅埋特厚工作面采空区自燃危险区域分布特征, 以五家沟煤矿15304工作面为研究对象, 通过理论分析、实验测试和现场观测相结合的方法, 研究了基于氧气浓度划分的采空区煤自燃立体“ 三带” 分布规律。结果表明: 15304工作面采空区煤自燃上、下限氧浓度分别为18.05%, 5.95%; 采空区水平进风侧氧化带分布在45~158m, 回风侧分布在14~75m; 垂直方向进风侧氧化带分布在6~42m, 回风侧分布在4~37m。采空区氧化带在倾向上是不对称的, 氧化带区域在进风侧距离工作面下隅角较远, 在回风侧距离工作面上隅角较近; 在水平与垂直两个方向上, 进风侧的氧化带宽度均大于在回风侧的宽度。工作面最小安全推进速度为1.64m/d, 当工作面推进速度小于该速度时, 应当强化防灭火措施。

• 大采高工作面粉尘综合治理技术研究与应用

  凌鹏涛,李超,赵义元

  针对大采高工作面粉尘防控难题, 提出了采煤工作面粉尘“ 分源-分区-分级”治理技术, 通过对采煤工作面粉尘分布特征进行现场实测分析, 将采煤工作面尘源分为采煤机割煤区域、液压支架跟机移架区域、刮板输送机转载区域、回风巷道区域, 针对不同区域粉尘的分布特征及治理要求, 进行分源、分区、分级治理。通过对采煤机内、外喷雾进行优化设计, 有效提高了喷雾装置的射程与雾化效果; 通过研发应用于液压支架的AAZ-LNN新型喷嘴, 并结合负压卷吸除尘器和架间接尘装置, 大幅提高了液压支架跟机移架区域的降尘效果; 通过研发应用风水联动降尘装置, 实现了对刮板输送机转载点及破碎机处粉尘的有效防控; 通过应用回风巷道全断面雾幕捕尘网装置, 对采煤工作面逃逸的粉尘进行有效捕捉。基于上述采煤工作面粉尘“ 分源-分区-分级” 治理技术装备的研发应用, 红柳林煤矿25212工作面总粉尘、呼吸性粉尘的除尘率均提高40%, 工作面作业环境得到有效改善。

• 短壁充填工作面采空区顶板运移规律及充填体应力响应特征研究#br#

  刘冲,王俊峰,董智宇,刘硕,周斌,魏吉

  为深入研究短壁充填工作面采空区顶板及矸石充填体之间的相互作用关系, 以新元矿3211工作面实际开采条件为研究背景, 运用理论分析、现场监测、数值模拟等手段对充填开采条件下采空区顶板的位移变化规律及矸石体力学承载特性进行系统研究, 得出结论: 采空区顶板下沉可分为: 自由沉降阶段、约束沉降阶段、缓慢递增阶段、震荡趋稳阶段; 随着工作面推进采空区充填矸石呈明显的应变硬化特性, 最终矸石的压缩模量为67.6MPa; 充填体矸石的应力-应变曲线阶段特征明显, 在应变值小于0.103的区间内, 应力值基本维持在0.3MPa, 之后, 应力值呈指数递增;沿工作面倾向范围内最终的位移变化曲线呈抛物线状, 中心区最大、次中心区较小、边缘区最小。

• 基于蠕变损伤的深部泥质软岩巷道断面变化规律研究

  王大顺

  针对深埋巷道高温、高压、高湿度环境下巷道围岩变形大、损伤提前等问题, 以经典Cvisc本构模型为基础, 理论推导了考虑蠕变损伤、围岩材料弱化系数的围岩本构模型, 运用数值模拟、现场监测等综合方法验证了泥质软岩损伤本构模型的合理性, 在此基础上对比分析了干燥状态、潮湿软化状态下的深部巷道围岩的蠕变范围及巷道断面变形。研究结果表明: 考虑损伤、围岩材料弱化系数的Cvisc本构模型可以较好地描述深部环境下巷道围岩变形与时间的关系, 巷道围岩在蠕变阶段中主要表现为黏弹性变形; 软化状态对围岩的损伤具有明显的时间效应, 使得18d后潮湿软化状态下的蠕变范围较干燥状态下扩大; 干燥、潮湿软化状态下巷道断面变化均具有非对称性, 其中干燥状态下变化形状为近似的偏转菱形, 潮湿软化状态下变化形状为近似的偏转梯形, 且潮湿软化状态下巷道断面变化大于干燥状态下。

• 不同工况下掘进机截割性能多目标优化

  张洪清,韩振国,马传斌,王国徽,王斌,孙安磊,谢苗,蒋泽旭,吴霞

  为了提高掘进机的截割效率, 以掘进机截割部的运动参数为设计变量, 研究悬臂式纵轴掘进机的截割头自转速度、摆动速度等运动参数对截割性能的影响, 用MATLAB模拟各性能参数变化规律, 以单个截齿载荷分析为基础, 建立截割头各向载荷数学模型, 根据现场经验给定运动参数设计空间, 建立截割头的截割阻力、负载转矩、截割比能耗和截割生产率目标函数, 采用线性加权法将多个优化目标转为单个目标, 分别给出正常工况和夹矸工况的加权系数, 求解截割运动参数最优配置, 在EDEM仿真软件中对优化前后的截割性能进行验证, 结果表明最优运动参数下的掘进机综合截割性能更优, 截割能力、破岩能力提升, 截割比能耗降低, 生产率得到了显著提高, 产尘量得到了一定程度的控制。

• 矿山采动突水危险源划分与致灾危险性评价研究

  李鑫,孙亚军,徐智敏,陈歌

  为了实现工作面开采过程中对煤层顶底板突水危险性进行动态评价, 依据西北型、华北型煤矿区水文地质结构、突水主控因素、突水致灾模式、水害类型的分析, 建立了水源、通道和采动三准则来表征煤层顶/ 底板突水危险源与致灾危险性之间的关联, 构建了煤层顶/ 底板突水危险性的关键危险源的评价指标体系, 将指标体系中随着工作面开采具有动态变化的指标因素( 含水层水压、应力-应变、导裂带高度/ 破坏带深度)作为危险源动态特征辨识的目标, 建立多场-多参数的工作面突水危险性动态评价概念模型, 提出了矿井突水的临界判别准则, 依托深度学习/ 强化学习的海量参数分析计算能力, 为煤层顶/ 底板突水危险性动态评价分区提供理论支撑。

• 基于FAHP-MODM煤矿防灭火系统可靠性综合评价

  杨洋,颜爱华,王国栋,侯蕊芳,程斌斌

  为了能够有效地提高煤矿防灭火系统可靠性, 结合模糊层次分析法和多目标决策方法,对煤矿防灭火系统可靠性进行综合评价。首先, 阐明模糊层次分析法和多目标决策方法评价过程; 其次, 构建煤矿防灭火系统评价体系; 最后, 对5个煤矿的防灭火系统进行可靠性评价, 对每个煤矿防灭火系统的可靠性进行划分, 并提出改进意见。结果表明: 模糊层次分析法和多目标决策方法能够全面地对煤矿防灭火系统可靠性进行评价, 对提高煤矿防灭火系统可靠性具有理论指导意义。

• 不同变质程度煤芳香结构对传热特性的影响

  王俊红,高宏,刘东

  为了探究不同变质程度煤中芳香微晶结构对煤热输运特性的影响, 选取褐煤、长焰煤、不黏煤、气肥煤、焦煤及贫瘦煤, 采用X 射线衍射仪和激光导热仪测定煤的芳香微晶结构及30~300℃内热扩散系数、比热容和导热系数, 并运用灰色关联方法得到煤中芳香微晶结构参数与热输运特性参数间的相关性。结果表明: 随着变质程度加深, 煤的芳香层片层间距逐渐减小, 而延展度、堆砌高度和有效芳香层片数逐渐增大。随着温度升高, 热扩散系数先减小后增大, 比热容逐渐增大, 煤导热系数先缓慢增大, 210℃后快速增大。此外, 变质程度较高的煤热扩散系数和导热系数较大, 比热容较小, 这是由于煤中芳香层片延展度和层间距对其热输运特性贡献较大。

• 新型矿用防灭火凝胶泡沫制备及阻化性能研究

  付伟,宋海洲,陈军,张朋,张心静

  针对单一防灭火材料适用性存在局限的问题, 将胶体材料与泡沫材料相结合, 以离子交联的方式制备出了一种新型矿用防灭火凝胶泡沫材料, 并对其热稳定性和煤自燃阻化效果进行了研究。确定了SDS:AES复配比例为1∶1、浓度为0.7%的复配发泡剂进行后续实验; 以胶凝时间和胶凝状态为依据确定了0.7%胶凝剂浓度、2%交联剂浓度的胶凝体系配比; 然后通过正交试验优化配比, 确定了凝胶泡沫的最佳配比为: 复配发泡剂SDS 和AES 比例1∶1, 总浓度0.8%、胶凝剂浓度0.65%、交联剂浓度0.25%。所制备凝胶泡沫的热稳定性和阻化煤自燃实验表明: 凝胶泡沫的抗温时长最大; 在50~80℃的温度下加热5h, 仍然有36.5%~88.5%的含水率; 凝胶泡沫处理煤样在462.3℃ 时进入到剧烈的燃烧减重阶段, 比原煤样提高了59.3℃, 且最大失重速率-0.77%/min远小于原煤样最大失重速率-0.87%/min, 达到最大失重速率时的温度升高了12.12℃, 这表明该凝胶泡沫对煤的燃烧有明显的抑制作用, 具有良好的防灭火性能。

• 磁化对表面活性剂性能影响及降尘效果研究

  徐丹丹,邱进伟

  为更有效地防治煤矿井下综采工作面开采过程中产生的粉尘, 本研究将磁化技术与表面活性剂相结合, 采用实验方法研究了磁化对表面活性剂溶液性能的影响, 并通过喷雾降尘实验,得出最佳的磁化强度、表面活性剂溶液浓度和除尘效率。研究结果表明: 质量分数为0.5%时, 表面活性剂溶液在经过9000Gs 强度磁场磁化后的降尘性能优于原有的表面活性剂溶液; 相对于传统的喷雾降尘技术, 磁化后的表面活性剂溶液对呼吸性粉尘的降尘效率提高了38.35%, 全尘降尘效率提高了45.46%。研究结果可为井下采煤工作面粉尘治理提供理论指导。

• 冲击载荷下砂岩的动态力学特性及破坏机制

  李乐,王成,张红成,张翼飞,陈嘉

  为探究冲击载荷下砂岩的动态力学特性及破坏机制, 采用SHPB 装置, 开展了砂岩的动态力学测试, 研究了砂岩的应力-应变曲线、动态抗压强度、动态弹性模量和单位体积吸收能变化; 分析了砂岩的破坏机制, 阐明了砂岩的破坏模式及破坏块度变化规律。结果表明: 冲击荷载作用下砂岩应力-应变曲线整体呈阶段式发展, 依次为线弹性上升阶段、非线性振荡起伏阶段和峰后下降阶段; 砂岩的动态抗压强度、单位体积吸收能和动态弹性模量与冲击速度分别呈幂函数、二次函数、二次函数的关系, 均具有明显的冲击速度效应; 随着冲击载荷增大, 砂岩的分形维数增大,破碎程度增加, 砂岩的破坏模式由拉伸破坏转向拉-剪耦合型破坏。研究结果可为强动压巷道和采场围岩稳定性控制提供理论依据。

• 浅埋煤层综采条件下地表沉陷计算方法研究

  孙庆先,陈清通,牟义,李宏杰

  摘　要: 浅埋煤层开采后的地表变形十分剧烈, 地裂缝等非连续变形非常明显, 而概率积分法适用于地表连续变形的情况, 因此有必要探讨概率积分法在浅埋煤层矿区的适用性问题。概率积分法源于随机介质理论和概率理论, 本研究由此入手, 分别计算概率积分法在浅埋煤层矿区和中-深埋煤层矿区综采条件下的关系系数, 并与概率积分法关系系数的理论值进行比较分析, 据此探讨概率积分法在浅埋煤层综采条件下的适用性。研究结果表明, 与中-深埋煤层矿区相比, 浅埋煤层矿区的关系系数不仅与概率积分法理论值相差较大, 而且其本身的离散程度也较大, 说明概率积分法在浅埋煤层矿区综采条件下的适用性不及中-深埋煤层矿区。通过分析影响概率积分法适用性的影响因素, 提出了开展基于关键层理论的地表沉陷影响研究方法, 用以改进完善浅埋煤层矿区沉陷计算方法。

• 车辆荷载作用下露天煤矿内排土场动力响应特征

  朱永东,刘光伟

  为了研究车辆诱发的振动波对岩土质边坡动力响应特性的影响, 以内蒙古元宝山露天煤矿内排土场为原型, 借助MatDEM 软件构建内排土场边坡动力响应模型, 模拟了车辆激振边坡的过程, 并从不同坡面、不同垂直距、不同水平距和同距不同角度等多方面分析了边坡在地震作用下的动力特性及动力响应规律。结果表明, 震源激发的速度波呈圆弧传播, 因波的多次反射和散射导致波场的无序; 振动波传播越远, 波扩散面越大, 波动能量越分散, 土体振动的起始时间越晚, 振幅和频率越小, 表现为土体振动越简单, 距震源3~6m范围内的动力响应较大; 途中遇到的土密实度越大, 波损程度则越大; 振动波在狭窄界面具有聚波的放大效应, 在开阔界面具有散波的缩小效果。

• 不同类型表面活性剂乳化煤油对低阶煤浮选的影响研究

  杨春晖,侯艺,童美,张迪,谢乾坤,黄根

  选取阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、非离子表面活性剂Tween-80三种不同类型的表面活性剂分别与煤油制成乳化煤油捕收剂, 对低阶煤进行浮选试验, 对比乳化前后捕收剂的浮选效果。采用激光粒度仪、接触角和傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)分析了乳化煤油的作用机理。结果表明: 在捕收剂用量为6000g/t, 单独采用煤油作捕收剂时, 精煤可燃体回收率为60.07%, 浮选完善指标为30.44%。采用乳化煤油的浮选效果均优于煤油, 当采用Tween-80乳化煤油作捕收剂时, 精煤可燃体回收率达到最大值, 为88.05%, 浮选完善指标31.21%。粒度分析表明, 乳化作用可降低油滴粒径, 煤油在水中分散的平均粒径为167μm, Tween-80乳化煤油的平均粒径为1.19μm, SDS乳化煤油的平均粒径为0.152μm, DTAB乳化煤油的平均粒径为1.52μm。结合浮选结果可知, 乳化煤油油滴平均粒径1.19μm 且小于3.77μm 油滴占90%时, 精煤可燃体回收率和浮选完善指标最高。FTIR 和接触角结果表明, 捕收剂有效吸附在低阶煤表面并降低含氧官能团对浮选的影响, 增强煤表面的疏水性。

• 防爆电驱车辆并联双驱动力变速系统研究

  韦建龙

  煤矿重型电驱防爆胶轮车传动系统一般采用低速电机搭配减速器的传动形式, 由于车辆作业负载差异大、载重大、各种工况驱动速度差异大, 因此, 驱动系统装机功率大、效率低、能量损耗大。针对上述问题论文基于驱动电流闭环反馈控制策略, 开发了一种煤矿重型电驱防爆胶轮车并联双驱动力混合驱动系统, 并对并联双驱动力变速系统进行仿真测试和试验验证。结果表明:并联双驱动力变速系统全工况条件下相比于电机单驱系统综合能耗可降低约11.3%, 考虑到并联双驱系统导致整车质量增加的影响, 并联双驱动力变速系统全工况条件下相比于电机单驱系统综合能耗可降低约10%, 其他条件不变整车续驶里程可提升10%, 仿真与试验结论基本一致。

• 矿用救援探测机器人系统设计与研究

  薛春荣,李小波

  为了提升煤矿救援探测机器人在受限空间救援探测过程中通信稳定性、可靠性, 以及煤矿事故现场非结构环境的通过性能, 研制出一种具有自动跟随收放通信光缆功能的新型履带式救援探测机器人系统。当救援探测机器人移动时, 自动收放光缆装置通过张紧传感器张力的检测, 控制光缆卷筒旋转速度与机器人行走速度匹配, 保证救援探测机器人收放线时行走通畅、与遥控服务器可靠通信。并对救援探测机器人悬挂履带行走机构进行越障性能分析, 测试结果表明, 救援探测机器人可顺利通过22cm高的台阶, 线缆卷筒通信光缆收放正常, 机器人四路图像数据传输清楚连续, 环境检测数据传输正常, 系统整体运行稳定。

• 煤矿井下水力反循环连续取芯用PDC钻头设计与应用#br#

  高晓亮

  为提高煤矿井下水力反循环连续取芯钻进施工效率, 结合其取芯原理, 采用流体力学原理对钻头水路进行设计, 使反循环过程中岩心顺利运移, 同时保证孔底岩粉顺利排出。通过流场分析, 验证了钻头水力参数的合理性; 对卡断器与岩心相互作用进行力学分析, 优选了卡断器结构参数, 保证岩心顺利卡断; 采用刀翼式圆弧形钻头切削结构, 提高钻头切削效率。现场试验表明,该取芯钻头能够满足岩心运移要求, 综合岩心采取率达到78%, 岩层段钻进效率可达7.5~9m/h,煤层段钻进效率达到9~18m/h, 满足了水力反循环连续取芯高钻进效率、钻进中连续取芯、纯钻时间长、“实时” 取样等要求。本研究拓宽了水力反循环连续取芯工艺的应用范围, 为煤矿井下相关取芯钻孔施工提供了钻头方案。

• 煤矿群体不安全行为的网络拓扑结构与传播特性研究#br#

  申娟娟,王向梅,王英臣

  为了识别和分析煤矿中存在的群体不安全行为, 探究不安全行为传播网络的内在关系, 以近三年煤矿事故报告为原始数据, 基于扎根理论从人因分析和群体分类的视角提取各类群体的不安全行为, 应用复杂网络理论建立了不安全行为传播网络模型, 探索了不安全行为的分布特征、传播规律和内在属性, 得出了关键不安全行为。结果表明: 煤矿群体存在共有不安全行为和特有不安全行为, 传播网络联系密切, 高度相关, 在各类群体中, 管理人员和技术人员位于传播网络的核心, 群体的关键不安全行为主要存在于技术人员、管理人员和政府监管机构。

• 基于演化博弈的政府-煤矿-职工安全监管策略研究

  王玉军

  为探究安全监管体系下政府、煤矿及职工间的关系, 通过构建安全监管体系下的三方演化博弈模型, 运用演化博弈论对博弈参与方演化博弈过程进行分析, 研究三方在安全监管问题中的行为并进行稳定性分析, 并据此提出针对煤矿安全生产的建议。结果发现政府、煤矿与职工间的博弈是一个动态演化的过程, 政府制定制度时应合理确定关系各方利益的大小, 平衡考虑各方利益, 充分调动煤矿与职工参与监管的积极性。此外, 各方策略为监管时势必会造成政府监督的部门收益降低, 应当通过提高经费的方式进行补偿。最后煤矿在保证自身利益的情况下, 考虑职工监管所需成本, 制定奖励政策。政府在平衡煤矿收益的情况下设置合理的安全保证金, 提高煤矿的违法成本。这项研究有助于研究安全监管体系下各方间的关系, 为提升监管体系作用提供了一定理论依据。