矿井智能化建设与开采生产

  • 不同应力环境下回采巷道围岩稳定性模拟研究

    李小明;许磊;孟芝文;

    为研究应力对回采巷道围岩稳定性的影响,采用数值模拟软件,开展了不同应力环境下回采巷道围岩应力、位移和塑性区分布特性研究。结果表明:巷道采掘后垂直应力在水平方向呈现集中特征,集中值随采动应力系数和侧压力系数的升高逐渐增加;巷道周边出现不同程度的变形,随着采动应力系数的增大,巷道顶底板位移逐渐增大,两帮位移先减小后增大;随侧压力系数的增加,巷道顶底板位移先减小后增大,两帮位移逐渐增大;塑性区范围随采动应力系数和侧压力系数的增大均增大。现场矿压监测结果验证了巷道支护参数的合理性,期望研究成果可为复杂环境下巷道稳定性提供借鉴。

    2025年11期 v.43;No.303 1-5+11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1856K]
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  • 底分层回撤通道棚式复合支护工艺实践探究

    李鹏;郇恒恒;杜鑫;

    针对赵固二矿底分层工作面末采时回撤通道布置在实体煤层边缘导致的破碎煤体失稳、顶板胶接不良及铁器遗留等问题,以11022底分层工作面为研究对象,提出优化末采通道布置方案。通过现场勘查与数值分析,将通道调整至顶板稳定区域,并采用“锚网索+12~#工字钢棚+单体柱+槽钢梁加强锚索+注浆”联合支护技术,构建基于深浅结合的动态强化支护体系。实践证明:该方案使掘进效率提升32%(5.0 m/d→6.6 m/d),冒顶率下降52%,消除支护失效现象;通过预注浆加固与多级支护协同作用,顶板下沉量控制在32 mm以内。该技术不仅节约支护成本25%,还显著提高开采安全性,为复杂条件下底分层工作面的高效安全回撤提供了示范。

    2025年11期 v.43;No.303 6-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
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  • 井筒破裂治理中壁间注浆与钢板筒加固技术的应用研究

    赵艳鹏;席保印;秦道霞;

    井筒破裂对矿井安全生产有重要影响。针对陈蛮庄矿副井在-126 m和-262 m深度出现的井筒破裂和渗水现象,分析发现破裂原因是竖直附加力超过了井壁承载能力。由于井筒投入使用后未进行壁间注浆,决定采用壁间注浆与破裂段钢板筒加固相结合的治理方案:每排6个孔,间隔30 m一排,共施工注浆孔186个,-162 m破坏段堵水孔9个;为满足破坏段安全间隙,加固方法选用厚钢板加高强充填材料,罐笼角处井壁进行碎矸挖除和钢板凹槽处理。工程实践表明,注浆后井筒涌水量从7 m~3/h减少到2 m~3/h以下,有效解决了冻结法施工井筒破裂出水问题,为类似条件下井筒破裂治理提供了技术参考和实践依据。

    2025年11期 v.43;No.303 12-15+18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1535K]
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  • 长城五号煤矿大倾角工作面综合机械化采煤技术探究

    梁永胜;

    针对长城五号煤矿38°大倾角工作面存在的设备自重下滑、煤壁片帮及顶板失稳等难题,基于工程力学分力原理与岩层控制理论,提出技术优化方案。通过构建设备防滑力学模型,研发双滚筒电牵引采煤机双向液压制动系统,配置1200 mm制动盘与铜基摩擦片,制动力矩提升至1200 kN·m;刮板输送机采用中双链结构配合槽底梯形防滑肋板,液压支架创新设计四柱支撑掩护式结构,集成三级折叠护帮装置,工作面布置采用伪倾斜分段技术,顶板控制实施“主动支护+动态补偿”工艺。应用结果表明:采煤机开机率提升至87.2%,煤壁片帮频次下降73.3%,液压支架支护失效频次降低61.2%,日均产煤量稳定在6000 t以上,煤炭回采率提高3.2%,实现了大倾角煤层安全高效开采的技术突破。

    2025年11期 v.43;No.303 16-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1328K]
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  • 厚煤层强采动作用下回采巷道大变形控制技术研究

    方庆生;申李华;吴培林;

    针对王庄煤矿91-105工作面回风巷大变形的问题,提出四种支护方案,通过数值模拟对四种支护方案下的回风巷位移场和塑性区进行了分析。研究结果表明:在不增加支护成本和工程量的条件下,“强角”非对称支护方案(方案四)在间排距700 mm×1000 mm条件下,可有效控制工作面巷道围岩变形及其塑性区发展。现场实测显示,巷道顶板下沉量约50 mm,底板底鼓量约19 mm,两帮水平位移量约23 mm,围岩未见明显破碎,验证了该方案的可行性。研究成果为相似工程提供了科学理论依据与技术支持。

    2025年11期 v.43;No.303 19-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1480K]
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  • 厚煤层断层带与陷落柱区综采工作面顶板协同控制技术研究

    唐晓春;

    针对28210综采工作面在复杂地质条件下顶板稳定性问题,提出针对断层带和陷落柱区域的顶板控制技术。通过分析矿压波动、顶板变形等因素对工作面安全的影响,集成应用断层带超前注浆加固,陷落柱区域柔性支护,支架滞后支护,爆破切顶和智能化调姿系统等技术。实际应用中,通过对比技术应用前后的矿压、顶板位移和系统响应时间数据,验证了各项技术措施的有效性。结果显示,应用后矿压普遍降低,顶板位移明显减少,系统响应时间显著缩短,其中智能化调姿系统将响应时间由15 min缩短至5 min,顶板位移超限预警准确率达92%,显著提升了动态适应能力和安全保障水平,进一步推动了矿井安全生产技术的发展。

    2025年11期 v.43;No.303 24-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1612K]
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  • 双倾角浅埋综放工作面覆岩控制技术研究

    王宏伟;高翔;

    针对枣泉煤矿150202综放工作面开采煤层存在的“双倾角”及埋深浅等复杂地质条件,通过建立150202工作面区域开采力学模型,计算得出倾向大倾角及走向俯仰角开采特征下的亚关键层和主关键层的初次、周期破断距;并分析工作面采后关键层(硬厚岩层)初次断裂均呈现“X-O”型断裂破坏,周期断裂基本呈现“C-X”型断裂破坏;利用UDEC数值模拟分析了不同情况下工作面回采存在的风险,并对不同种类风险进行风险区域划分,针对不同风险区域提出相应防治措施。现场应用结果表明:工作面在仰俯采阶段来压不明显,两巷围岩控制效果良好,有效避免了各类风险因素,实现了工作面安全高效开采任务,同时为该复杂条件下综放工作面回采提供了宝贵的现场经验。

    2025年11期 v.43;No.303 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 2056K]
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  • 大采高工作面回采巷道支护设计优化

    常立;

    针对某矿大采高工作面回采巷道围岩变形量大的问题,通过理论分析和数值模拟,确认原有支护方案的支护强度足够,但支护范围不足,导致巷道围岩变形量及塑性区范围较大。在原有支护方案的基础上扩大支护范围,并设计了三个方案进行对比分析。综合考虑支护效果和成本,确定优化后的支护参数为:顶板锚杆使用Φ22 mm×3500 mm的螺纹钢锚杆,间距和排距均为1000 mm;顶板锚索使用Φ21.8 mm×8300 mm的钢绞线,间距和排距均为2000 mm;巷帮使用Φ22 mm×2200 mm的螺纹钢锚杆,间距和排距均为1000 mm,并在85218工作面进行了现场试验。现场监测数据显示,与原有支护方案相比,优化后的支护方案能有效控制巷道围岩变形,变形量显著降低约29.4%,且锚杆(索)受力状态良好,无失效风险。

    2025年11期 v.43;No.303 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1743K]
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  • 剧烈采动影响下采区大巷围岩卸压控制技术研究

    李忠华;

    王家岭矿采区集中大巷遭受两翼综放工作面回采影响,极易发生变形失稳,严重影响矿井安全有序生产,为此提出采用卸压巷卸压法进行治理。运用理论计算、数值模拟等方法,围绕卸压巷合理布置位置及支护方案展开分析,通过理论计算确定承载煤柱与让压煤柱最小安全尺寸分别为9 m、10 m,对模拟结果分析确定卸压巷的合理布置位置应在距离停采线25 m处,结合22104工作面实际情况确定具体的卸压巷布置位置,并设计采用锚网索联合支护方案。现场工程应用表明,22104工作面实施卸压巷后,北辅助运输大巷顶板最大下沉量68 mm(相比无卸压时的300 mm,降幅77%);两帮移近量157 mm(相比无卸压时的500 mm,降幅72%),卸压效果显著。

    2025年11期 v.43;No.303 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K]
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  • 断层构造密集带采动围岩破坏规律研究

    李荣悦;刘伟;赵佰高;

    鲁西煤矿3_上128工作面(外段)中南部的断层密集带,在采动中易引发断层活化,加剧采空区围岩破坏,威胁煤炭生产安全。研究采用理论分析与FLAC~(3D)数值模拟相结合的方法,构建围岩采动破坏模型,探究断层密集带对采动围岩破坏的影响规律,并与无断层密集带情况的理论计算结果对比。研究表明:断层密集带区域岩体完整性差、力学强度低,断层活化显著,围岩破坏程度严重;模拟得出导水裂隙带发育高度50 m、底板导水破坏带深度20 m,均高于无断层密集带时经验公式计算的37.17 m和11.31 m。该结论为复杂断层密集区域矿井安全生产提供科学参考。

    2025年11期 v.43;No.303 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 2323K]
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  • 深部特厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩控制技术

    赵忠显;王维斌;王小兵;

    针对新巨龙煤矿深部特厚煤层综放工作面宽煤柱留设导致的煤炭资源损失及矿压问题,研究以1302综放工作面为对象,深入探讨深部特厚煤层窄煤柱沿空掘巷技术的适用性,通过现场实测数据和理论分析,确定工作面初次来压步距及周期来压步距。针对窄煤柱沿空掘巷及特厚煤层回采巷道托顶煤带来的围岩控制难题,构建了“锚网带索支护+超前液压支柱支护”体系,并设计了沿空留巷顶板、实体帮及沿空帮支护方案。实践表明,工作面回采期间两帮移近量及顶底板移近量均小于设计最高值,窄煤柱及围岩综合控制技术效果良好,满足工程需求,为类似地质条件煤矿的安全高效开采提供了参考。

    2025年11期 v.43;No.303 55-59+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1671K]
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灾害防治与职业健康

  • 基于CFD的井下巷道一键喷雾防尘设计

    姜二虎;吴永东;许钦赐;

    针对现有井下巷道工作面的防尘技术无法满足粉尘防治需求的问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,提出并设计了一种井下巷道一键喷雾防尘系统。该系统能够快速响应粉尘浓度超标情况,通过模块化设计选择合适的喷嘴类型以优化雾化效果。研究中发现,巷道内风流形成的湍流是导致粉尘聚集的关键因素之一。为此,利用计算流体动力学(CFD)技术对所选喷嘴进行了仿真验证,确保其在不同条件下均能有效降低空气中的粉尘含量。试验运行结果显示,该设计的一键防尘系统操作简便、反应迅速,显著提高了矿井内的空气质量,验证了方案的有效性与可行性,为改善矿工工作环境及提高安全生产水平提供了新的技术支持。

    2025年11期 v.43;No.303 60-64+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1616K]
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  • 采煤工作面大直径钻孔替代高抽巷瓦斯治理技术

    赵丽峰;

    针对煤矿深部开采中高抽巷施工难度大、成本高等问题,提出大直径钻孔替代高抽巷进行瓦斯治理的技术方案。基于“三层布孔、梯度交错、双向对冲”的空间布局和“大直径主孔+小径分支孔”的复合结构,优化钻孔参数和网络布局,采用“多参数耦合、分区域调控、智能化管理”的抽采工艺,实现瓦斯的精准高效治理。工程结果显示:钻孔周围0.8~1.2 m范围形成环状破碎带,煤体渗透系数由1.25×10~(-15) m~2提升至1.86×10~(-14) m~2;瓦斯压力由1.8 MPa降至0.3 MPa,瓦斯含量由15.6 m~3/t降至2.8 m~3/t;总体抽采量维持在95~110 m~3/min,瓦斯浓度保持在35%~45%区间。技术较传统高抽巷方案节省投资65.8%,施工周期缩短65%,具有显著的技术经济效益,研究成果为深部煤层瓦斯治理提供新的技术途径。

    2025年11期 v.43;No.303 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1583K]
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  • 木担坝煤矿斜井开拓系统通风优化与瓦斯治理技术

    穆伟;

    针对木担坝煤矿面临的瓦斯涌出量高、粉尘治理难及通风网络复杂等问题,基于分列式通风理论,采用多井口协同网络优化、区域消突-立体抽采协同技术,构建了“U型通风+负压引射”的隅角瓦斯治理体系;通过三级梯度阻力控制策略将系统等积孔维持在3.34 m~2,建立通风-抽采联动控制模型。实施后的绝对瓦斯涌出量从12.8 m~3/min下降到4.3 m~3/min,应急响应时间从8.2 min缩短至3.4 min。研究成果为高瓦斯矿井通风系统优化提供了“动态防控-智能联动”的技术范式。

    2025年11期 v.43;No.303 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1559K]
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  • 基于数据驱动的煤矿灾害预警与应急响应系统研究

    高俊勃;张海超;韦一;

    针对深部煤矿高瓦斯、透水等复合灾害的监测滞后与应急响应效率不足问题,研究提出基于数据驱动的煤矿灾害预警与应急响应系统,基于FLAC~(3D)数值模拟对孤岛工作面回采过程中覆岩结构的演化特征进行分析,以郭屯煤矿为例,构建四层架构系统,集成多源传感网络与智能预警模型,采用LSTM和随机森林算法实现瓦斯突出精准预测,结合三维水文地质模型动态监测透水风险,设计多模态终端执行通风调控、人员定位及应急撤离路径规划。应用表明,系统应急响应时间缩短至15 min,人员安全撤离成功率提升至94.8%,三维平台数据更新频率达2次/s,误报率6.3%,平均无故障运行时间2000 h,提高了矿井安全管控效率与精度,为深部煤矿灾害防控提供智能化解决方案。

    2025年11期 v.43;No.303 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1538K]
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  • 高矿压工作面瓦斯异常涌出分析及治理技术

    王海鹏;

    针对高矿压工作面瓦斯异常涌出问题,对长治仙泉煤业的瓦斯异常涌出现象进行了研究。通过分析煤体孔隙分布特征及瓦斯吸附特性,发现长治仙泉煤业煤样中孔容占比最小的微孔提供了最多的比表面积,而孔容占比最大的中孔则提供了最少的比表面积。此外,煤样中含有大量缝隙孔和溶蚀孔,显微裂隙发育良好,尤其是剪切裂隙的发育程度优于张裂隙。在N3102回顺掘进期间,针对不同区段瓦斯涌出的差异性,提出了瓦斯分源治理技术。采用该技术治理后,持续观测巷道内瓦斯涌出量,结果显示绝对瓦斯涌出量显著降低,大部分时间低于7 m~3/min。瓦斯分源治理技术发挥了关键作用,为高矿压工作面瓦斯治理提供了理论依据和技术支持。

    2025年11期 v.43;No.303 81-85+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1751K]
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机械电气与自动化

  • 采煤机与刮板输送机多参数协同调速控制技术研究及应用

    靳燕敏;

    针对霍尔辛赫煤矿3105工作面采煤机空载率高、刮板输送机堵煤频繁、煤流积煤严重、设备启停频繁等问题,基于集中参数法构建采煤机-刮板输送机系统动力学模型,采用主成分分析和灰色关联度分析方法识别截割深度、机身倾角、煤岩可截性系数等关键参数,设计基于模糊神经网络的多参数工况识别模型和分层递阶的协同控制策略,实现采煤机自适应截割控制和刮板输送机基于煤流预测的链速调节。结果表明,系统应用后采煤机空载率由36%降至18.6%,启停次数由38次/班降至22次/班,煤流堆积高度控制在0.58 m以内(降幅36.9%),堵煤事件由15起/月减少至4起/月,吨煤综合电耗由5.2 kW·h/t降至4.0 kW·h/t,设备协同效率提升了31.5%,年节约电能成本286万元。

    2025年11期 v.43;No.303 86-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1694K]
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  • FK70煤层气井井壁失稳钻具卡埋成因分析及治理

    唐冰;麻洪霞;祝学飞;

    在阜康白杨矿区1号煤层气FK70井钻进至八道湾组上段(J_1b~3)黑色炭质泥岩段时,发生了三次井壁失稳和钻具卡埋,通过分析地层失稳机理,发现影响因素包括高黏土矿物含量、大倾角地层、微裂缝发育及欠压实等。第三次侧钻施工中,首次采用以成膜封堵剂多元乙烯基高分子乳液FDM-1为主的化学成膜封堵防塌技术,并结合纳米级及亚微米级封堵剂,优化了钻井液体系的封堵防塌性能,成功钻穿垮塌层段。

    2025年11期 v.43;No.303 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1727K]
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  • 基于IBSA-T-S模型的煤矿带式输送机智能控制研究

    罗佳;

    针对煤矿带式输送机的多扰动控制难题,提出一种改进鸟群算法(IBSA)与T-S模糊神经网络融合的智能协同控制模型,通过高斯-三角复合隶属函数动态表征非线性工况,结合时滞补偿多项式优化后件参数,实现模糊规则库的自适应重构;建立双时间尺度优化框架(宏观IBSA结构优化,微观梯度下降参数更新),并集成振动谱抑振模块。实际应用表明,系统在极端工况下带速波动降低68%,能耗降低4.0%,张力响应时间缩短至0.7 s;频谱分析显示0.5~2 Hz机械谐振能量抑制达56.6%,显著提升了抗扰性与运行效率。

    2025年11期 v.43;No.303 97-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1597K]
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  • 煤矿液压支架操纵阀泄漏故障及维护技术研究

    韩旭宏;

    针对煤矿液压支架操纵阀在复杂工况下因滑阀副磨损与密封劣化导致的泄漏问题,基于接触力学与流体动力学理论,揭示间隙流场与应力松弛的耦合机理,构建融合压力-流量特征与声发射定位的多物理场智能检测技术体系,提升泄漏识别的实时性与准确性。提出激光熔覆再制造与动态尺寸链补偿的内泄漏控制策略,以及复合密封结构与预紧力补偿的外泄漏治理方法。工程应用表明,泄漏故障率降低84.4%,系统清洁度提升3级,吨煤维护成本降低5.0元/t。经济性分析显示,年节支62.5万元,投资回收期仅为7.5个月,年化收益率达161.5%。研究成果为液压支架运维由被动维修向智能防控转型提供技术路径与经济支撑。

    2025年11期 v.43;No.303 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1571K]
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  • 基于5G网络的矿山无轨设备智能生产管理系统设计与应用研究

    王庆维;

    针对露天矿无轨运输设备在极端温差、定位误差超标、通信延迟及电池低温衰减等问题,采用5G+UWB异构组网、改进LSTM故障预测模型及动态路径规划算法,提出了基于三层架构(感知层、传输层、处理层)的智能生产管理系统。实际应用表明:系统实施后设备故障率降低30%(月均停机时长由42 h缩减至29.4 h),运输路径优化使单车循环作业效率提升20%(日运量从3850 t增至4620 t);定位精度提升至±1.2 m,5G网络端到端时延压缩至18 ms,电池管理系统在-32℃环境下续航衰减率控制在12%以内,形成覆盖“数据采集-智能分析-决策执行”的全链条技术体系,为高寒地区露天矿山智能化建设提供可复制的工程技术方案。

    2025年11期 v.43;No.303 107-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1369K]
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  • 采煤工作面智能供液系统的研究与应用

    马超;杨永浩;贾广军;

    在煤矿智能化开采进程中,液压支架供液系统的技术升级已成为提升生产效能的关键环节。针对柴里煤矿传统液压支架供液系统存在的乳化液配比精度低、能耗高、缺乏故障保护机制等突出问题,创新性地构建了地面与井下协同控制的智能供液系统,通过将乳化液配比和制备环节迁移至地面进行集中管理,并结合井下泵站的变频控制与增加保护控制,应用地面配液-井下恒压双闭环控制模型,实现了供液系统的全过程优化。现场实际应用数据显示,该系统在保障液压支架稳定运行的同时,显著降低了运行维护成本,乳化液泵站综合效率提升至79.7%,故障停机时间同比下降66%,单工作面年节约维护成本超过80万元,为智能化矿山建设提供了关键技术支撑。

    2025年11期 v.43;No.303 111-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1658K]
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  • 工业控制网络鲁棒性在煤矿洗煤厂中的应用探索

    江鹏;母春龙;任祥军;

    针对煤矿洗煤厂工业控制网络因可靠性不足、实时性差及带宽受限导致生产中断频发的问题,提出基于工业光纤环网的鲁棒性优化方案,通过双纤三路由拓扑与G.8032 ERPS协议实现50 ms级链路切换,结合AES-256加密、双因子认证及并行冗余协议(PRP),构建网络安全防护体系;通过OTDR精准定位与智能运维体系,实现故障从感知到修复的全流程闭环管理。岱庄煤业洗煤厂应用显示,网络可用性从99.2%提升至99.95%,平均修复时间缩短67%至1.5 h,年故障率由12次降至2次(降幅82%)。该方案为煤矿洗煤厂的高效安全生产提供了可靠保障,同时为工业4.0的网络基础设施建设提供了参考。

    2025年11期 v.43;No.303 117-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K]
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煤矿地质与防治水

  • 水射流掏槽成孔后煤体裂隙发育特征研究

    竹耀元;许慎;沈逸飞;

    为研究水射流掏槽诱导成孔后,周边煤体在围岩应力作用下的失稳破裂演化特性及裂隙发育规律,验证射流破煤后裂隙的发育效果,采用GDEM-blockDyna数值模拟软件模拟分析了孔洞周围煤体破裂特性和裂隙发育基本特征。基于压力破裂实验系统开展了相似材料模型受压实验,采用全场应变与声发射联合监测技术,表征了承载状态下成孔周边煤体的破坏过程与损伤演化规律。研究结果表明,水射流成孔后,受载煤体在围岩应力作用下其损伤演化主要表现为拉伸破坏,裂隙扩展以径向为主导;掏槽成孔质量与煤体裂隙发育效果成正相关,射流掏槽成孔质量高的煤体内部结构更易发育多条裂隙;围压作用下孔洞周围裂隙发育扩张程度显著提高,形成多条裂隙通道,显著提升煤层透气性。

    2025年11期 v.43;No.303 122-126+139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1726K]
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  • 霍尔辛赫煤矿深部高应力巷道围岩能量演化规律研究

    马雷锋;

    为了探究霍尔辛赫煤矿采掘工作面及其周边区域的动态应力行为特性,研究着重分析了推进过程中采掘区域内应变能密度(SED)的变化规律,通过系统测量和对比不同位置的应变能密度(SED)梯度分布,并结合采掘工作面推进距离进行深入分析,揭示了采掘活动对围岩动力响应的影响机制。结果表明,在侧压系数η增大的条件下,巷道顶板区域逐步形成能量集中区,且受回采作业影响表现出显著的应变能密度(SED)波动;底板及帮部区域则呈现“先增大后减小”的非线性变化趋势,并且顶板能量密度峰值达1.5×10~5 J/m~3,扰动范围边界效应验证误差<5%,进一步验证了采掘工作面周围应力分布的动态特性,为巷道开挖稳定性和确保更安全的采矿作业提供了一个理论框架。

    2025年11期 v.43;No.303 127-132+139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1790K]
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  • 贵州牛场向斜勘查区煤层气控气地质因素分析

    孟振;李凌霄;

    针对贵州牛场向斜勘查区煤层气分布规律不清、开发难度大的问题,基于煤层气地质理论及煤储层物性分析方法,通过开展含气量测试、储层等温吸附实验、煤储层渗透性测试及储层压力测试等实验,系统分析了煤储层及围岩物性特征,明确了煤层气分布的地质因素,确定了各煤层储层平均渗透率0.036~0.080 mD,为低渗透性储层;平均甲烷含量为3.16~7.51 m~3/t,为贫-含甲烷煤层;储层压力梯度0.52~0.97 MPa/100 m,为低异常压力状态;由等温吸附特性可知,压力为1 MPa时,吸附量达12 m~3/t。研究结果表明,煤层气分布主要受煤阶、构造应力场和沉积环境共同控制:煤化作用影响煤层气的生成,构造应力场控制煤层气的运移,沉积环境决定了煤层气的保存条件。研究成果为勘查区煤层气的高效开发提供了科学依据。

    2025年11期 v.43;No.303 133-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1742K]
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  • 陈蛮庄煤矿风井涌水机理与注浆封堵技术研究应用

    秦道霞;朱海峰;于建强;

    井筒涌水是煤矿安全开采的重大隐患,通过分析陈蛮庄煤矿风井井筒破裂涌水机理,提出了实施壁间注浆和井壁加固的修复技术。针对陈蛮庄煤矿风井井筒破裂涌水情况,分析了井筒破裂出水特征和破裂机理,发现井壁破裂原因为厚冻结壁融化、表土含水层疏水及采动共同作用,导致井筒周围土层沉降变形,使井壁承受竖向附加力。基于此,对井筒实施了壁间注浆和假设密集井圈的井壁加固修复技术:破裂段共布置5排注浆孔,每排6个注浆孔,注浆压力为2 MPa;采用架设密集井圈和充填高强材料联合方式加固破裂段井壁。工程实践表明,该治理措施有效缓解了井筒所受竖向附加应力,涌水量大幅减少,取得良好效果,为类似条件下煤矿矿井井筒涌水治理提供了技术参考和实践依据。

    2025年11期 v.43;No.303 140-144+150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K]
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  • 灵台矿区邵寨煤矿侏罗系砂岩层孔隙特征研究

    朱凯;

    针对甘肃省灵台矿区邵寨煤矿侏罗系砂岩层含水层富水性不足的问题,采用铸体薄片显微观察、高压压汞实验及普通薄片分析技术,从微观层面探讨不同粒径砂岩的孔隙特征及其对含水层富水性的影响。研究发现,粗砂岩孔隙度和渗透率最高,具有优良的储水与流体运移性能;中砂岩次之;而细砂岩由于孔隙度和渗透率最低,表现出储水能力不足。研究揭示了孔隙类型、形态和分布与孔隙度及渗透率之间的关联。基于上述理论分析,提出优化含水层储水性能的改进策略,为矿区水资源开发和水害防治提供科学依据。研究成果显著提升了对含水层富水性形成机制的认识,对煤矿生产安全和资源保护具有重要参考价值。

    2025年11期 v.43;No.303 145-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1765K]
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  • 多巷交叉区域坚硬顶板冲击地压防治技术研究

    栗保华;王战行;梁民;

    为解决高煤公司113_(50)上孤岛工作面多巷交叉区域的坚硬顶板冲击地压问题,通过应力监测和数值模拟发现该区域应力集中明显,垂直应力达-2.386 7×10~7 Pa,水平应力达-3.789 4×10~7 Pa,应力集中系数为2.8~3.5。利用微震监测和钻孔电视观测,系统研究了坚硬顶板的破断规律,揭示其“初始裂隙萌生-裂隙扩展汇聚-贯通破坏”的三阶段演化机制。提出了“以隔制冲”与“以强控冲”结合的防治技术,开发了“刚-柔协同、分级让压”的支护系统,包括U36型钢让压支架和TDM液压让压锚杆,最大让压量达450 mm,并建立了灾害监测预警体系。实践证明,该技术使围岩变形速率降低76.96%,高能量事件频次减少72.04%,显著提升了多巷交叉区域的安全性,为深部煤矿冲击地压防治提供了新思路。

    2025年11期 v.43;No.303 151-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1510K]
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  • 分煤层开采工作面顶板水三维高密度电法动态监测研究

    李福程;

    为解决分煤层开采中导水裂隙带叠加效应引发的顶板水害防治难题,以及现有瞬变电磁法缺陷(有效探测深度100 m,无法覆盖184 m洛河组含水层;300 m工作面有100 m盲区;数据畸变率>35%;仅一维反演)对探查监测精度的影响,研究提出矿井三维高密度电法探测技术。结合全空间稳定电流场理论和含煤地层电阻率特征,以邵寨煤业2501工作面为对象,攻克顶板含水层“静态-动态”转化机制、采动水情动态监测技术、导水裂隙带叠加效应防控体系三大核心问题,构建煤矿三维电法可视化系统,揭示分煤层开采顶板水运移规律,为深部煤层安全开采提供新技术模式。结论表明,该技术可保障邵寨矿区安全生产,推动煤矿水害预警技术从二维平面探测向三维动态监测迈进。

    2025年11期 v.43;No.303 156-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1656K]
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  • 延安市禾草沟煤矿调度指挥中心给排水及消防设计

    薛晓蓓;

    智能化矿井迅速发展,煤矿生产调度指挥中心作为一体化平台、数据中心主要核心载体,更承担起信息汇总、指挥调度、应急响应等多重职能。针对煤矿生产指挥中心给排水及消防系统设计独有的特点和难点,以延安禾草沟煤矿调度中心为例,结合煤矿调度指挥中心的组成及其功能特点,系统阐述给排水消防系统设计中数据中心机房精密空调补水特点、排水系统特点、消火栓系统、自喷灭火系统、气体灭火系统等关键问题,分析并总结各部分设计特点及要点,为同类煤矿调度指挥中心给排水及消防设计提供参考及实践经验。

    2025年11期 v.43;No.303 162-166+182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1609K]
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信息化技术与绿色发展

  • 基于数字孪生的综采工作面智能化协同控制系统研究与应用

    刘慧芳;

    为提升综采工作面设备控制精确度及安全性,提出基于数字孪生技术的智能协同控制系统。系统集成数字孪生、5G通信、AI智能分析等技术,构建综采设备、地质环境、人员分布为核心的数字孪生,实现设备实时监测、远程控制、自主截割优化。系统采用AI巡检机器人,结合YOLOv5、ResNet等深度学习模型,实现井下环境参数、设备状态、人员行为的智能识别及异常预警。友众煤业150202综采面3个月现场测试表明,在井下高粉尘、弱光照条件下,AI模型识别准确率稳定在91%以上。系统实施后,回采工效提升39%,井下作业人员减少26%,灾害预警提前量延长至60 min。

    2025年11期 v.43;No.303 167-171+177页 [查看摘要][在线阅读][下载 1555K]
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  • 下霍煤矿安全智慧管控云平台的建设和应用研究

    付春阳;

    针对下霍煤矿信息孤岛严重、隐患处置滞后等问题,基于“人—机—环—管”四维融合理念,构建了安全智慧管控云平台,提出“六层技术架构+九大功能子系统”业务体系,集成多源异构数据处理、图像识别、知识图谱与数据挖掘等关键技术。平台部署覆盖700余套传感设备,日均采集数据超200万条,实现了风险辨识准确率由65%提升至92%以上,隐患处置时间由48 h缩短至2 h以内,月均自动识别违章60余起,整改效率提升66%,管控成本降低21%。研究结果表明,该平台显著提升了下霍煤矿安全管理的智能化水平与运行效率,为实现本质安全提供了可行路径。

    2025年11期 v.43;No.303 172-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 1635K]
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  • 基于智能化矿山建设的煤矿调度指挥中心设计与实践研究

    廖烨;

    为解决煤矿调度指挥中心生产调度效率低、信息传输滞后的难题,设计了一种基于智能化矿山建设的调度指挥中心系统。该系统集成了大屏显示、图像处理、分布式坐席管理和一体化管理平台,利用物联网、大数据及高速网络通信技术,实现矿井实时数据的采集、处理和展示。大屏显示系统采用COB LED小间距技术,提供高清晰度显示;图像处理系统优化信号处理与传输速度;分布式坐席管理系统确保数据低延迟、高可靠性传输;一体化管理平台实现统一调度和监控。系统显著提高了生产调度响应速度和准确性,支持高并发数据处理,符合智能矿山建设需求。实施结果显示,系统提升了矿井生产效率和安全管理水平,验证了智能化矿山建设的可行性。

    2025年11期 v.43;No.303 178-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1524K]
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企业管理与科学发展

  • 煤矿灾情感知与应急救援辅助决策理论与技术框架

    王泽;张智;袁强;

    煤矿事故由于成因复杂、破坏力强且救援难度大,常常导致供电中断、通信失灵,使得灾情难以及时察觉,严重影响科学救援方案的制定。为解决这一问题,研究提出了基于光纤传感的煤矿灾情感知与应急救援辅助决策系统架构,构建了从灾后人员精准定位、矿井水情感知与推演到井下巷道环境温度监测与预警的完整研究框架。利用分布式光纤振动和温度感测技术,建立了矿井关键参数监控系统,实现了灾后关键信息的无源感知与辅助决策支持。该技术能够突破灾情盲区限制,有效提高应急救援效率和煤矿安全监测能力,为煤矿灾情感知与应急救援辅助决策提供了有效的技术路径。

    2025年11期 v.43;No.303 183-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 2114K]
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  • 基于虚拟仪器的大型煤炭堆体积计算系统设计与实现

    吕怀宝;杨延鹏;

    为解决大型煤炭堆体积庞大、传统人工测量难以实施,以及现有体积测量方法需要多个软件联合编程、交互性差、耗时长、兼容性不佳的问题,开发了一种基于虚拟仪器技术的大型煤炭堆体积计算系统。该系统采用LabVIEW编程环境,首先对采集到的煤炭堆点云数据进行统计滤波预处理,剔除无法准确反映特征信息的离群噪声点;接着对预处理后的点云数据进行双调和样条插值运算,重新绘制出完整且简洁的煤炭堆点云图、曲面图及俯视图;最后利用规则格网法计算体积。该系统计算精度稳定可靠,实验数据显示,29组数据的相对误差均控制在6%以内,适用于大型煤炭堆体积测量。

    2025年11期 v.43;No.303 190-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1656K]
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  • 基于皮尔逊相关系数和Kolmogorov–Arnold网络的煤炭总热值预测模型研究

    汤红枪;杜海涛;佟佳俊;

    煤炭总热值(GCV)是评估煤炭质量的重要指标,直接影响燃烧效率和生产成本。然而,GCV受元素组成、工业分析指标等多因素影响,变量之间存在复杂的非线性关系,使得传统线性回归、经验公式及部分机器学习模型难以精准建模。深度学习方法(如LSTM、Transformer)虽然能捕捉复杂模式,但其“黑箱”特性限制了工业应用。为准确预测煤炭总热值(GCV),提出了基于皮尔逊相关系数和Kolmogorov–Arnold网络的预测模型,通过特征选择和非线性建模,显著提升了预测精度,为煤炭质量评估和燃烧效率优化提供了技术支撑。实验结果表明,该模型在MAE、MSE等指标上均优于传统方法。

    2025年11期 v.43;No.303 195-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 1635K]
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  • “一三五七九”工作法在煤矿现场安全管控中的落地实践与优化——以崔庄煤矿为例

    韦连波 ;颜超 ;田祥;

    <正>为切实做好生产安全工作,坚决落实“不安全不作业、风险管控不到位不作业、隐患不消除不作业”的要求;严格遵守规程措施,坚决摒弃图省事、怕麻烦的错误思想;细致排查源头风险点,深入管控风险关键点,严格治理现场隐患点。经现场实践,总结出以下工作法:一、一线工作法(1)方案在一线制定:矿班子成员、专业科室人员、工区负责人以及工程技术人员共同前往现场,针对现场实际问题,通过深入分析与充分讨论,制定出切实可行的方案与措施。(2)问题在一线解决:将现场存在的、基层区队难以自行解决且需现场协调处理的问题,一并在现场解决。(3)作风在一线转变:将关口前移、重心下移,沉下身子、深入基层,坚决杜绝纸上谈兵和遥控指挥的不良作风。

    2025年11期 v.43;No.303 2+202页 [查看摘要][在线阅读][下载 1906K]
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  • 《山东煤炭科技》征稿简则

    <正>一、征稿范围(一)煤炭地质、勘探、测量、防治水技术,煤炭设计、建设工程技术,煤矿采掘、通防、运输、机电、自动化技术,煤矿安全生产管理技术。(二)煤矿智能化建设,煤炭清洁高效利用,节能环保、绿色发展,安全设施建设、职业病防护,新工艺、新技术、新经验。(三)煤炭企业现代化管理、可持续发展研究,新能源开发与利用,矿山安全监管监察,矿山应急救援,资源管理,计算机应用,信息化、物联网技术。

    2025年11期 v.43;No.303 201页 [查看摘要][在线阅读][下载 934K]
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