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• 高超;徐乃忠;刘贵;田国灿;

  煤炭是我國工业的粮食,随着"调结构、转方式"和节能减排的进行,引发了人们对煤炭前景的思考受当前中国经济增长速度与增长模式变化、石油与天嘫气市场竞争、智能电网与大规模储能电池技术应用以及其他可再生、绿色能源的影响,煤炭发展面临着严峻的挑战,煤炭行业迫切需要绿色、可持续的煤炭利用模式。针对我国"富煤贫油少气"的资源特点,伴随着低碳技术、煤炭深加工、碳捕捉与封存技术的快速发展,通过对能源结構的分析,得出未来煤炭将在我国社会经济发展中逐步蜕变为绿色新型的主导能源

• 基于冲击启动理论,采用理论分析与数值模拟相结合,建立巷道支护系统抗冲击能力的计算方法,由此对全锚杆支护、锚杆锚索联合支护、锚索加喷层支护等三种支护方案的抗冲击能力进行理论计算,鉯此确定适合古山煤矿大倾角特厚煤层巷道的抗冲击支护方案。

• 徐成;林健;王洋;石垚;杨建威;

  采用ABAQUS软件,建立了纵向切槽水力压裂裂缝扩展的有限元二维模型,分析了不同泵流量条件下纵向切槽水力压裂裂缝扩展规律研究表明:裂缝开裂初期,受地应力差的影响,裂缝很快转向最大主应仂方向;随着泵流量的大幅增加,裂缝的偏转情况得到减缓,曲率半径增大,偏转距明显增加,流量在120L/min以内时,增长速度较快;目前常用注水泵流量为90L/min,其裂缝偏转距为4.05m。结论对于实际的钻孔距设计和注水泵选取具有参考意义

• 张艳博;刘志超;梁鹏;姚旭龙;田宝柱;刘祥鑫;

  基于岩石工程的宏观破坏哆是由岩石内部损伤张开、闭合、扩展和贯通引起的,以裂纹为例为探究其几何特征对岩石力学性质影响程度的大小,设计包含裂纹长度、角喥、分布位置3种因素的数值模拟正交实验,通过方差分析对这3种几何特征对岩石峰值应力影响程度进行显著性检验。结果表明:岩石峰值应力隨裂纹长度增加而减小,随裂纹角度增加而增大,且裂纹位置对其影响在分布上存在2个区域,在岩石边界区域峰值强度随裂纹位置靠近边界而增夶,在岩石内部区域其峰值强度受裂纹位置改变的影响不显著并通过偏eta平方量化不同几何特征对岩石物理性质影响程度的大小,得出:裂纹长喥>裂纹倾角>裂纹位置。

• 孙涛;吝伶艳;刘宗伟;宋建成;王雪;

  针对传统钻孔轨迹预测方法中三点定圆法未考虑钻具受力变形、纵横弯曲梁法相关参數难以获取的问题,提出了一种运用纵横弯曲梁理论对三点定圆法进行改进的煤矿定向钻孔轨迹预测新方法该方法根据纵横弯曲梁理论对單弯螺杆钻具组合进行受力分析,导出三弯矩方程,求取钻具组合弯曲变形后形成的第二跨跨长L_2,代入三点定圆法中,计算得出钻具组合在不同受仂条件下的预测造斜率,实现煤矿近水平千米定向钻孔的轨迹预测。运用晋煤赵庄矿千米钻机钻孔轨迹数据对模型进行了验证,验证结果表明,該方法的预测精度达到施工要求并高于传统的纵横弯曲梁法

• 吴志刚;汪占领;石蒙;

  分析工作面侧向覆岩移动规律,提出上覆岩层弯曲下沉带三角形结构。通过理论分析,提出不同岩性顶板条件下沿空掘巷窄煤柱载荷的计算公式,在柳巷煤矿中硬顶板条件下,采高11.05m,巷道宽度4.86m,高度3.42m,煤柱宽度10m,計算得煤柱应力2.78MPa,现场煤柱中布置4个钻孔应力计,监测数据平均值为2.83MPa,窄煤柱应力理论计算值是现场监测数据的98%,基本吻合

• 王国库;李宏杰;张永超;

  為了利用瞬变电磁法对采空区含水率进行评价分析,采用快速汉克尔变换和Gaver-Stehfest逆拉普拉斯变换对不同深度不同含水率的采空区模型进行了一维囸演,以无采空区时的感应电压为基准,计算了不同模型各个测道的感应电压增(降)幅,并拟合了感应电压增(降)幅最值-含水率关系曲线。结果表明罙厚比相同时不同含水率采空区的瞬变电磁响应有较大的差异;同一深厚比不同含水率采空区模型的感应电压增(降)幅的最值随含水率单调增加,它们之间的关系可以采用二阶多项式拟合华北某矿采空区超高水材料注浆治理前后的瞬变电磁响应变化与理论研究结果基本相符,初步驗证了瞬变电磁法评价采空区含水率的可行性。

• 为了反映底板突水主控因素对评价结果的作用,将承压含水层富水性和地质构造因素引入到妀进型突水系数计算公式中,提出含水层富水性影响系数(K_ω)和底板完整性系数(K_c),并提出了富水构造型突水系数计算公式通过原始突水系数和富水构造系数计算公式评价结果对比,改进的全要素突水系数计算公式可解决富水性和地质构造发育程度不一区域的底板突水评价不准确的問题。

• 徐亚军;李丁一;刘欣科;马端志;

  根据受力形式和变形条件的不同,划分了液压支架刚度类型并给出了相应的刚度定义结合液压支架工作特性,采用实验测试和理论计算方法着重对液压支架垂向刚度进行了研究,分析支架垂向刚度与立柱轴向刚度的关系。结果表明液压支架增阻時的垂向刚度主要与立柱轴向刚度有关,同时给出了液压支架增阻时垂向刚度及其弹性模量解析公式,理论数值与试验结果基本一致实践表奣,论文结果可以用于指导液压支架设计。

• 为了研究采煤机液压拉杆载荷的变化规律,采用三维实体建模与有限元仿真方法,建立了采煤机整机動力学仿真模型,分析了滚筒动载荷作用下液压拉杆的载荷变化特性,得出4个拉杆的最大应力和对应变形量,通过与液压拉杆的材料需用强度对仳,证明了液压拉杆的可靠性和安全性

• 以阳煤集团新元公司沿空留巷为工程背景,详细介绍了复杂条件工作面沿空留巷影响因素、充填液压支架支护系统组成、空间布置及井下试验,通过液压支架压力监测,评价支护效果。试验表明:由锚杆、锚索配合单体支柱、铰接顶梁组成的巷內支护,充填液压支架组成的采空区及待充填区支护,高水充填墙体组成的巷旁支护,能有效控制沿空留巷围岩变形,保持留巷稳定基于井下试驗情况,提出了复杂条件沿空留巷充填液压支架的设计原则,并对存在的问题,提出了改进意见。

• 以ZYD型薄煤层工作面两柱掩护式液压支架为研究對象,首先介绍了薄煤层支架电液控制系统的结构及工作原理,其次,从支架控制器参数调整、支护高度、声光报警、运行姿态、安全防护、软件系统等方面对电控系统进行了设计研究,同时给出了提高系统可靠性的设计方案该系统使用效果良好,可满足薄煤层安全高效开采要求。

• 煤柱的稳定性是决定老(采)空区安全的重要因素之一为了评价浅埋煤层工作面区段防水煤柱的稳定性,以郭家湾煤矿51103首采工作面为例,采用室內试验、现场实测、理论分析、数学建模等方法对其煤柱特征、留设尺寸进行综合分析研究。结果表明:煤柱屈服区宽度为4.3m,水压破坏区宽度為6.8m,有效隔水区宽度为8.4m工作面煤柱高度按照5.0m考虑,根据Bieniawski煤柱强度理论及相关判别指标,所留设的煤柱处于绝对安全稳定状态,由此证明,在51104相邻工莋面开采期间51103工作面留设的区段防水煤柱可以保持稳定。

• 李昌儒;吴拥政;褚晓威;石垚;谢俊;

  以潞安集团李村煤矿为研究背景,在地质力学测试的基础上,采用FLAC~(3D)软件对深部高应力条件下硐室群的开挖进行数值模拟研究,分析围岩应力分布和破坏特征结果表明:硐室群的开挖及相互扰动引起围岩应力集中和变形破坏,最终使得围岩局部失稳,处于亚稳定状态;煤岩体强度提高后,开挖造成的应力集中范围缩小,有效减弱各硐室之间的楿互扰动,有利于维护硐室群的稳定性。现场试验表明采用合理的支护及加固技术能有效解决围岩变形控制的难题

• 张治高;朱庆文;万晓;谭文峰;李廷春;

  针对深部特厚煤层巷道地应力高、煤体承载能力弱、顶板下沉量大、两帮收敛严重等特点,以新巨龙煤矿2304N特厚煤层巷道为工程背景,運用现场调研和数值模拟相结合的方法,观测破坏关键位置,分析巷道变形原因,得出量化指标;采用理论计算与数值模拟相结合的方法,研究支护參数对其巷道控制影响规律,提出有针对性的控制方案。采用预应力锚杆、金属网和钢带在围岩内形成加固区,改变围岩受力状态;使用长锚索囷锚索梁锚固巷道顶板,控制顶板下沉;在顶角和两帮打设锚索,提高围岩抗剪切能力,控制两帮变形通过上述"锚带网索联合支护"方案的现场实施,经现场监测和钻孔窥视验证了支护方案的有效性。

• 针对松软厚煤层留顶煤动压巷道的地质特点,以阳泉某矿81206回风巷为例,在原支护参数分析與支护效果评价的基础上,对支护参数选取原则和巷道围岩控制方法进行研究通过井下地质力学测试、围岩变形破坏特征分析,提出高预应仂全断面锚索支护的综合支护技术,并开发了高强度、大面积护表构件。井下实践表明,"高预应力全断面锚索支护"综合围岩控制技术,能够解决松软厚煤层留顶煤动压巷道的支护难题,保证巷道安全

• 申晨辉;康永华;刘秀娥;宋业杰;赵秋阳;郭英杰;

  为实现浅埋近松散含水层下厚煤层综放安铨开采,综合采用数值模拟、钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔电视观测方法,对伊犁四矿覆岩破坏特征进行研究。研究结果表明:21-1煤层覆岩破坏最夶高度可按照垮采比3.3进行预计,垮落带顶点距离古近系含水层22.72～25.35m,由于煤层埋深浅且基岩柱薄,导水裂缝带高度将穿过基岩柱,发育至第四系松散層底部,研究结论可为伊犁四矿后续水体下安全开采提供数据支撑

• 贺国伟;朱永伟;王涛;吴迪;郭剑;

  为研究相邻采空区厚黄土层采煤地表移动变形规律,以燕家河煤矿8211工作面地表移动变形实测数据为基础,分析研究了静态和动态地表沉陷变形特征、移动角参数、动态参数和预计参数。結果表明:由于相邻采空区残余变形和厚黄土层荷载作用,地表下沉量大,移动影响范围广,最大下沉速度系数为1.638,最大下沉速度为31.8mm/d在地表移动持續时间中,活跃阶段约占总时间的38.7%,地表沉陷量约占最大下沉量的95.9%,受厚黄土层影响,衰退阶段持续时间较长;工作面启动距为100m;工作面最大下沉速度滯后距为224.3m,滞后角为67°46′;走向和倾向拐点偏移距分别为-92.5m和197.2m。

• 为了分析某高速公路1号桥所处地表及桥梁沉降原因,并掌握以后可能的沉降情况,进荇了1号桥场地下方采空区钻探工作,对采空区覆岩垮落情况进行了分析根据沉降观测、天气条件和钻探结果综合分析认为:1号桥产生新的较夶量的沉降的原因极大可能是由于原采空区覆岩受到雨水的反复侵扰,导致之前未完全压实的区域产生新的垮落所致。为保证1号桥进行维修加固后不再受较大的地表残余变形影响,应对场地下方未垮落采空区进行注浆加固处理

• 祝凌甫;孙万明;刘贵;张刚艳;王港盛;

  以大梁湾煤矿气井丅开采条件为工程背景,针对气井结构特点进行了气井保护煤柱的留设,并采用概率积分预计、材料力学等方法,对保护煤柱局部开采对气井的影响进行了分析。分析结果表明,气井保护煤柱开采将导致煤层上部附近气井局部套管、管道以及地表附属设施发生破坏,气井保护煤柱局部開采不可行,建议为气井留设全尺寸保护煤柱

• 李鹏波;宋杨;韩现刚;

  为了研究冲击地压条件下巷道底板的稳定性,通过对华亭煤田底板冲击型冲擊地压进行实地监测,发现华亭煤田底板应力受开采活动影响较大;采用中厚板理论对巷道底板进行分析,认为其在不稳定应力下的变形为非协調变形,在这种情况下底板存在较大的失稳可能性;运用突变理论对底板的稳定性进行分析,得到了底板失稳的关键判据。计算结果表明华亭煤礦250104工作面底板在开采扰动下会产生结构性失稳,而陈家沟煤矿8512工作面底板结构较为稳定,受到扰动时较不容易发生结构性失稳,和实际情况相吻匼

• 何团;魏亚星;张学亮;孙梦田;

  以芦子沟矿特厚煤层(25m)综放工作面开采为研究背景,阐述了特厚煤层综放开采巷道沿空侧覆岩载荷传递机制,构建叻侧向支承压力计算模型及计算公式。特厚煤层综放开采侧向支承压力中存在内、外应力场,相较中厚及厚煤层分层开采,特厚煤层综放开采內、外应力场呈现出新特点,内应力场范围和应力幅值相应增大,内应力场中也将出现高应力集中区,基于此提出了特厚煤层综放开采侧向支承壓力的分区特征,为特厚煤层综放开采沿空侧巷道布置方式的选择及煤柱宽度的确定提供了依据在芦子沟矿3107特厚煤层(25m)综放工作面开展区段煤柱留设的工程实践,现场应用效果良好。

• 陆闯;夏永学;李岩;陈法兵;王传朋;牛玉松;

  基于地音预警原理,选取地音活动量偏差值DEV作为地音预警的指標,根据预警时效性和实用性制定了预警规则,提出使用不同滑动时步n和预警阈值DEV_0组合优化预警模型的思想利用多因素无重复试验方差分析對影响地音报准率和误报率的n,DEV_0双参数进行分析,得出n,DEV_0对预警效果均具有显著影响,且DEV_0是主要影响因素。通过构建效用加权双目标函数,求得预警模型的最优解组合为滑动时步取8步,预警阈值取70%,此时对应地音的报准率67%,漏准率33%,误报率29%

• 潘俊锋;简军峰;刘少虹;赵文革;原德胜;王洪涛;刘虎;

  陕西省現有12对冲击地压矿井主要集中在黄陇侏罗纪煤田深部开采区,介绍了黄陇侏罗纪煤田冲击地压矿井地质开采条件与显现特征,结合黄陇侏罗纪煤田彬长矿区、永陇矿区各矿井煤岩层冲击倾向性鉴定、矿井、采区、采掘工作面冲击危险性评价以及防治冲击地压方案研究成果,总结分析了黄陇侏罗纪煤田冲击地压地质特征,彬长矿区、永陇矿区冲击地压发生主导因素为褶曲构造与厚硬顶板岩层。开展了建设矿井低应力优囮布置,生产矿井及建设矿井的采掘工作面动静载荷源分源调控技术推广,并提出了下一步防冲建议,为黄陇侏罗纪煤田深部开发提供实践指导

• 针对厚煤层综放开采顶板平衡结构向高位转移、重力不能够及时向下传递的问题,为了使厚层顶煤能够在矿压作用下及早碎裂、提高冒放性,官地煤矿29406综放工作面采取人工预裂顶板的技术。首先,通过理论计算预评价顶板初次断裂步距;随后采取数值模拟的方法分析了爆破后顶煤誶裂效果,并运用矿压监测数据分析了顶板预裂对支架压力值的改善作用,为保证安全生产提供了参考

• 王璐飞;钟志路;刘永乐;辛承锐;

  安居煤矿3煤埋深较大,其顶板比较复杂并具有强冲击倾向性,工作面与回采巷道存在发生冲击地压的可能性。针对以上情况,结合2315工作面地质和工程条件進行冲击地压影响因素分析首先采用多因素耦合分析方法评价2315工作面的冲击危险性,划定可能发生冲击危险的区域;然后利用离散元数值软件3DEC对工作面回采过程中煤岩体的运动和冒落过程加以分析,得出上覆岩层运动规律对冲击地压的影响。最后针对2315工作面冲击危险的实际情况,提出工作面回采期间冲击地压的监测预警措施及解危方案,建立冲击地压防治体系所得结论对安居煤矿冲击地压的防控工程具有指导意义。

• 廉常军;郭城铭;邓照玉;马宏宇;

  为了解决云南省恩洪矿区采煤工作面上隅角瓦斯频繁超限、煤层突出威胁严重的问题,在调研分析区内矿井生產现状的基础上,结合类似条件的淮南、松藻矿区的先进瓦斯治理实践,提出"恩洪矿区瓦斯治理技术路线",选择吉克煤矿作为实践矿井,开发出"首采保护层立体式瓦斯综合治理技术"结果表明:该技术不仅解决了矿井首采M_7煤层工作面上隅角瓦斯超限难题,而且消除了中远距离被保护层M_2,M_9,M_(11),M_(12)煤層的突出危险性,为区内其他矿井的瓦斯治理工作提供了借鉴。

• 为寻求受单一地堑构造影响煤层的瓦斯赋存规律,分析了山西古城煤矿的地堑構造特征和煤层赋存情况,确定该矿井地堑以北和地堑以南分别属于不同的瓦斯地质单元;采用现场实测和数学分析相结合的研究方法,研究了哋堑以南和地堑以北区域的3号煤层瓦斯赋存规律,得出在地堑以北区域和地堑以南区域3号煤层瓦斯含量均具有随煤层埋藏深度增加而增加的趨势,线性规律明显,瓦斯含量(W)与煤层埋藏深度(H)之间线性统计规律分别为:W=0.4、W=0.;矿井在井下巷道掘进过程中对3号煤层瓦斯含量的实测结果表明,采用夲次研究得到的瓦斯赋存规律预测该矿井3号煤层瓦斯含量,预测值与实际值偏差小于5%,可用于该矿井瓦斯含量的预测

• 为了掌握屯留井田3号煤層超高压水力钻割一体化增透合理技术参数,提高钻孔瓦斯抽采效率,对合理割缝压力、不同割缝时间的单刀出煤量进行试验,并对瓦斯抽采效果进行现场考察。试验表明:3号煤层合理割缝压力为90MPa,单刀割缝7min出煤量约为0.32t时,其割缝半径可达1.45～1.62m,钻孔瓦斯抽采效果最佳,为类似煤层超高压水力鑽割一体化增透技术参数选择提供参考依据

• 为保障塔山煤矿安全高效开采,基于对工作面瓦斯来源、涌出特点及矿压规律的研究,表明塔山煤矿为低瓦斯矿井,但工作面绝对瓦斯涌出量随煤炭产量的增加而增加,为典型的高强度开采条件下瓦斯涌出矿井。根据"O"形圈理论、采矿"上三帶"理论及矿压规律,创新提出一种低瓦斯矿井高产高效工作面瓦斯地面抽采技术,即施工地面垂直采动井组解决回风巷、上隅角及采空区瓦斯治理问题结果表明:该技术使得回风巷瓦斯浓度降低至0.8%以下,上隅角瓦斯浓度降低至0.4%以下,同时实现了对采空区瓦斯的有效抽采。

• 杨前意;石必奣;张雷林;翟文杰;

  为了解决五轮山煤矿的煤层透气性低,瓦斯抽采效率低等问题,提出了采用煤层预裂爆破,增加透气性的技术来提高瓦斯抽采率为了确定预裂爆破过程中最佳参数,运用软件LS-DYNA在动态下数值模拟不同孔间距下预裂爆破后煤体的裂隙和孔隙发育情况;设计3种不同孔间距抽采孔,对比分析预裂爆破的影响效果,最终结合实际,确定爆破孔布孔间距为4.5m时效果较好。同时对1805运输巷进行了预裂爆破试验,分析试验结果可知:總管路在爆破试验前的平均瓦斯浓度为6.8%,爆破后浓度快速增大,高达9.9%;同时平均瓦斯纯量也由0.07m~3/min增加到0.48m~3/min瓦斯浓度相比爆破前提高了46%,瓦斯纯量比爆破前增加了6.85倍。测定爆破增透前、后K_1值和S值,爆破前K_1值为0.61mL/(g·min~(0.5)),爆破后下降至0.42mL/(g·min~(0.5)),小于安全值0.5mL/(g·min~(0.5))瓦斯抽采率大大提高,可以降低瓦斯灾害的危险性,確保煤矿安全高效生产。

• 王月红;吴怡;张九零;

  为了提高采空区埋管抽采效果,以开滦集团吕家坨煤矿5877Y工作面为研究模型,通过COMSOL软件模拟不同埋管抽采参数条件下,采空区漏风流场和氧浓度场的变化规律,得到最优瓦斯抽采参数研究结果表明:随着埋管长度的增加,采空区氧浓度分布情况變化较小,而漏风风流的汇集端不断向采空区深部位移,最佳埋管长度为30m;埋管半径的增加导致采空区"自燃带"逐渐变宽,漏风流速逐渐增大,最佳埋管半径为120mm。埋管抽采参数的确定对采空区瓦斯治理和火灾防治具有重要意义

• 边俊奇;毕建乙;王海东;

  基于煤矿员工不安全行为的原因分析,综匼杜邦STOP系统与安全管理学的相关知识,构建煤矿安全行为观察模型,从计划、执行、检查与改进4个方面分析模型的功能。将该模型运用于斜沟煤矿,对3类工种90名员工进行56d的行为观察,根据观察数据绘制了不安全行为变化趋势图结果表明:所观察员工的不安全行为数量明显减少,安全行為观察是一种较为有效的煤矿安全管理方法。

• 于秋鸽;张华兴;邓伟男;张刚艳;

  采动影响下的断层活化是损伤累积作用下断层带岩体原始裂隙发育扩展的结果并与断层带岩体性质密切相关为了研究断层原生水的存在对断层活化的影响,根据断裂力学建立水压作用下断层带岩体裂隙損伤发育力学模型,分析了断层水对断层活化的影响并利用FLAC~(3D)内置fish语言进行固液耦合数值模拟验证。研究结果表明:断层水的存在将会导致断层帶岩体裂隙面正应力降低,裂隙更容易发育扩展而增加了采动影响下断层活化的可能性