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镁-煤基全固废充填材料的强度特性及微结构演化研究
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作者 刘浪 袁毅 +6 位作者 王海社 蔚保宁 梁雄 朱梦博 刘彪 胡涛 杨潘 《材料导报》 北大核心 2026年第2期108-118,共11页
随着煤矿资源开采及深加工,大量的固体废弃物堆存于地表。为了实现矿山绿色开采,推动大宗固废处置利用,采用改性镁渣(MMS)、煤气化渣(CGS)、煤矸石(CG)和脱硫石膏(FDG)四种固体废弃物制备镁-煤基全固废充填材料(M-CSWBM)。分析了M-CSWB... 随着煤矿资源开采及深加工,大量的固体废弃物堆存于地表。为了实现矿山绿色开采,推动大宗固废处置利用,采用改性镁渣(MMS)、煤气化渣(CGS)、煤矸石(CG)和脱硫石膏(FDG)四种固体废弃物制备镁-煤基全固废充填材料(M-CSWBM)。分析了M-CSWBM的物相组成、微观样貌及元素分布、力学性能等,揭示不同种类和不同掺量固废对充填体微观结构和宏观力学发展的影响。研究表明:MMS、CGS、FDG质量分数分别为20%、40%、5%时,试件抗压强度最高,养护3 d、28 d、56 d强度分别为0.26 MPa、9.55 MPa和12.16 MPa;CGS和MMS掺入,会使体系中水化产物明显增加,大孔向小孔转变且最可几孔径逐渐变小,强度呈正增长趋势;FDG掺量对M-CSWBM体系力学性能呈现显著阈值效应。当FDG掺量增至7.5%时,其通过激发二次水化反应显著优化孔隙结构(最可几孔径降低48%),促使28 d抗压强度达5.65 MPa,较基准组(0.76 MPa)提升641%;而掺量超过临界阈值(7.5%)后,未反应的FDG颗粒导致孔隙粗化(最可几孔径回升21%),致使10%掺量试件强度衰减至5.09 MPa,较最优掺量组下降10%。基于上述结果,通过建立水化产物、孔隙结构与抗压强度之间的相关性,揭示了固废掺量通过影响水化产物、孔隙结构,进而对抗压强度发展规律产生影响。研究成果为大宗全固废充填材料的利用提供数据支撑和理论参考。 展开更多
关键词 改性镁渣 煤气化渣 胶凝材料 全固废 充填材料
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多源固废基固碳矿用材料制备及多场景利用关键技术 被引量:13
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作者 刘浪 夏磊 +4 位作者 王双明 方治余 朱梦博 何伟 高宇恒 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1203-1222,共20页
冶金工业生产与煤炭资源开发过程中产生了大量难以有效利用的固废,并伴随地表沉陷、固废堆存及高碳排放等一系列问题。为实现“煤矿减损化开采−固废功能化利用−CO_(2)低碳化处置”目标,创新性地提出了CO_(2)矿化多源固废制备固碳矿用材... 冶金工业生产与煤炭资源开发过程中产生了大量难以有效利用的固废,并伴随地表沉陷、固废堆存及高碳排放等一系列问题。为实现“煤矿减损化开采−固废功能化利用−CO_(2)低碳化处置”目标,创新性地提出了CO_(2)矿化多源固废制备固碳矿用材料及多场景利用关键技术。以改性镁−煤基固废(包括改性镁渣、粉煤灰、煤矸石)为例,采用直接矿化法在地面将其矿化制备固碳矿用材料,以适应矿山多场景的应用需求。系统分析了固废直接矿化的工艺及其关键影响因素,制备了改性镁−煤基固废固碳矿用材料,研究了不同液固比条件下改性镁−煤基固废固碳矿用材料的基础性能(流动性能、强度性能、固碳能力)及其固碳机制。结果表明:液固比大于0.23时材料满足充填流动性能要求,且28 d抗压强度最高可达6.18 MPa;直接矿化搅拌10 min的矿化效率达到50.7%。针对多源固废基固碳矿用材料的多场景利用问题,提出了包括“固碳矿用预制件、固碳膏体充填开采、固碳矿用材料用于采空区治理、固碳充填材料用于矿井降温”在内的多场景利用关键技术。基于固碳矿用预制件,提出了高强低渗储库墙构筑技术及巷道掘进底板铺设一体化技术装备;在矿井膏体充填开采的基础上,创新性地提出了房柱式采煤固碳充填煤柱回收技术及冶金−煤基固废固碳充填材料的高效制备与充填应用一体化装备。此外,在采空区治理的应用方面,还需研究CO_(2)在固废材料中的吸附−扩散机理、注浆材料与环境的多场耦合机制及CO_(2)高效吸收搅拌反应装置,建立“采空区危险源监测−固废矿化注浆材料治理−注浆效果评价”等应用体系。研究为大宗冶金−煤基固废的合理处置和CO_(2)的高效封存提供了有益参考,对于推动“双碳”目标的实现及煤矿区由“零碳”向“负碳”的转型发展具有重要意义。 展开更多
关键词 固废处置 二氧化碳封存 多场景利用 矿用预制件 固碳充填
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超高工作面上覆厚硬岩组破断运动规律与多重动载产生机理 被引量:4
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作者 王家臣 王兆会 +4 位作者 孙文超 李猛 张鑫 李家龙 侯东鑫 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1876-1893,共18页
大采高开采技术具有高产、高效、高采出率等优点,成为榆神矿区厚煤层开采的技术首选。大采高工作面采出空间和装备功率成倍增加,采动效应急剧增强,特别是超大采高与厚硬顶板并存条件下,强矿压现象频发,威胁生产安全。为提升超高工作面... 大采高开采技术具有高产、高效、高采出率等优点,成为榆神矿区厚煤层开采的技术首选。大采高工作面采出空间和装备功率成倍增加,采动效应急剧增强,特别是超大采高与厚硬顶板并存条件下,强矿压现象频发,威胁生产安全。为提升超高工作面围岩控制效果,以曹家滩122104工作面为工程背景,采用现场实测、室内试验、理论分析等手段研究了10 m超大采高工作面厚硬顶板破断运动规律与支架载荷演化特征,探究强矿压产生机理及控制方法。结果表明:大采出空间、高推进速度、多厚硬岩组导致超高工作面液压支架具有“急增阻、高静载、多重动载、高频循环载荷”等承载特征,工况劣化导致顶板载荷快速向超高煤壁转移,引发坚硬煤壁板式劈裂破坏;超大采高导致工作面上覆3个厚硬岩组进入液压支架工况影响区,厚硬岩组呈现小变形破断模式,破断前以弹性变形为主,组内岩层无离层现象,破断后裂隙发育速度快,能量释放率高,破断岩块可形成错位岩梁平衡结构;得到了支架顶梁载荷三维分布曲面及其同顶板结构的协同演化特征,厚硬顶板破断前支架载荷小,分布于立柱支撑区,破断后支架快速增阻进入满负荷状态,多组硬岩破断导致液压支架承受多重动载冲击效应,顶梁载荷偏离立柱支撑区,引发异常支架工况;构建了考虑层间剪力的厚硬顶板短梁结构模型,其内部拉应力降低,剪应力升高,揭示了厚硬顶板小变形沉降原理和拉剪混合破断机理;得到了直覆厚硬顶板破断前后弹性应变能分布特征,给出了厚硬顶板动力破断和应变能释放条件,厚硬顶板弹性小变形破断特征决定了应变能以瞬间释放为主,向破断岩块动能的转换率达到21%,提出了动载冲击力计算方法,厚硬顶板高能量释放率和破断岩块下位大自由空间是超高工作面多重动载产生的直接原因;超前区域压裂后,厚硬岩组由弹性小变形向塑形大变形破断模式转变,高塑性耗散功与高劣化程度降低了动载冲击强度,提升了超高工作面围岩控制效果。 展开更多
关键词 超大采高 厚硬顶板 破断机理 支架阻力 多重动载
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煤基固废规模化绿色低碳利用研究进展与创新路径 被引量:4
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作者 刘浪 朱梦博 +5 位作者 王双明 杨潘 于博 阮仕山 杨军军 解耿 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期82-103,共22页
煤炭的开采与加工为我国提供了可靠的能源保障和关键的化工原料,有力地推动了工业的快速发展和社会的进步。然而,这一过程也产生了巨量的煤基固废。煤基固废不仅占用了大量土地资源,还对环境造成了不同程度的污染,尤其是在长期堆存过程... 煤炭的开采与加工为我国提供了可靠的能源保障和关键的化工原料,有力地推动了工业的快速发展和社会的进步。然而,这一过程也产生了巨量的煤基固废。煤基固废不仅占用了大量土地资源,还对环境造成了不同程度的污染,尤其是在长期堆存过程中,可能释放有害气体、重金属及其他有毒物质,威胁水源、空气和土壤安全。如何高效且规模化地利用煤基固废,成为当前实现资源循环利用、减少环境污染的关键技术挑战。通过分析煤基固废的产生、分类、特性及其环境影响,对现有煤基固废进行了重新归类,系统总结了其在矿山充填、建筑材料及生态修复等领域的成熟规模化利用模式,提出了煤基固废绿色低碳利用的创新路径。研究表明:①煤基固废可归类为变性和原性煤基固废两大类,其中变性煤基固废具有开发胶凝材料和固碳功能材料的潜力,而原性煤基固废则具备天然砂石骨料和土壤材料的特性;②当前,煤基固废的主要规模化利用模式包括矿山充填(如胶凝材料、膏体充填和注浆充填)、建筑材料(如水泥辅料、筑路材料和预制件)、生态修复(如坍陷区回填、荒地复垦和土壤改良)和资源提取利用(炭质组分、铝、硫和稀有元素);③提出了煤基固废分级分质全组分利用的新技术,通过提取高价值组分并将剩余组分用于采空区充填,实现其最大化资源利用;④探讨了煤基固废改性协同处置高盐废水、改性充填协同储库构筑及功能性储库协同封存危险固废的创新技术。上述研究旨在提高大宗煤基固废的资源利用效率,推动煤炭产业绿色转型,为煤炭资源的可持续发展提供新路径。 展开更多
关键词 变性煤基固废 原性煤基固废 绿色低碳 规模化利用
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两硬特厚煤层大采高综放煤壁稳定性与顶煤冒放性协同控制研究
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作者 王家臣 刘云熹 +6 位作者 张伟 王兆会 陈坤 王世荣 李子健 郑参喆 张定堂 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第5期1-14,共14页
大采高综放开采是实现特厚煤层安全高效开采的重要技术途径,但两硬特厚煤层大采高综放开采面临煤壁稳定性与顶煤冒放性协同控制难题。以金鸡滩煤矿111工作面为工程背景,采用理论分析、室内试验、数值计算、现场实测等方法,研究了两硬特... 大采高综放开采是实现特厚煤层安全高效开采的重要技术途径,但两硬特厚煤层大采高综放开采面临煤壁稳定性与顶煤冒放性协同控制难题。以金鸡滩煤矿111工作面为工程背景,采用理论分析、室内试验、数值计算、现场实测等方法,研究了两硬特厚煤层大采高综放工作面高帮煤壁与坚硬顶煤联动破坏机理,揭示了顶煤冒放性与煤壁稳定性的负向反馈机制,开发了煤壁稳定性与顶煤冒放性协同控制技术。研究结果表明:直覆厚硬顶板大采高综放工作面支架阻力高、动载剧烈,煤壁破坏范围广、深度大,顶煤破碎块度大,大块顶煤易成拱,放煤效率低。构建了大采高综放工作面支架-围岩系统结构模型,提出了厚硬顶板冲击作用下支架阻力和煤壁压力计算方法,揭示了支架刚度对.厚硬顶板载荷传递路径的控制作用。基于最小势能原理确定了高帮煤壁与坚硬顶煤极限承载能力,确定了大采高综放工作面煤壁与顶煤联动失稳、协同稳定及非同步响应条件。定义了煤壁稳定性系数与顶煤冒放性系数,得到了两者随采放比的演化特征,揭示了煤壁稳定性与顶煤冒放性的负向反馈机制。最后,开发了集厚硬顶板压裂+高强度-高刚度支护+采放比优化+工作面设计四位一体的高帮煤壁稳定性与坚硬顶煤冒放性协同控制技术,在现场进行了工业性试验,煤壁破坏范围降低59%,坚硬顶煤放出率达到83%,实现了特厚煤层大采高综放工作面安全高效开采。 展开更多
关键词 大采高综放 厚硬顶板 煤壁稳定性 顶煤冒放性 采放比
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矿山低碳生态建设效果评价方法研究及关键影响因素分析
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作者 柯丽华 张格格 +3 位作者 姚囝 时诣涵 张衎瑞 凡雅雯 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第9期115-124,共10页
为客观地评价矿山低碳生态建设效果和促进矿山企业经济建设与环境保护协同发展,基于DPSIR框架构建评价指标体系,结合DEMATEL法和AHP法,构建DPSIR-DEMATEL-AHP指标权重算法,并利用区间数距离算法和二元联系数优度算法,提出了基于区间数... 为客观地评价矿山低碳生态建设效果和促进矿山企业经济建设与环境保护协同发展,基于DPSIR框架构建评价指标体系,结合DEMATEL法和AHP法,构建DPSIR-DEMATEL-AHP指标权重算法,并利用区间数距离算法和二元联系数优度算法,提出了基于区间数优度的矿山低碳生态建设效果评价方法,客观地揭示矿山企业发展驱动力、生态环境压力、矿区环境质量状态、矿山开采对环境的影响和矿山企业响应反馈之间的紧密联系程度,为动态评估矿山各年的低碳生态建设效果和分析影响矿山低碳生态建设的关键因素识别提供依据。应用该模型方法评价某露天矿低碳生态建设效果和分析其关键影响因素,研究结果表明:该矿山2021年的低碳生态建设效果最优,2020年最差;提高矿山低碳生态建设效果的重要措施包括提升矿山利润率、矿山节能增效和减少CO_(2)排放、提升单位工业产值固废利用量、增加矿区绿化覆盖率、实施有效的降尘措施、加强矿山生产关键工作流程管理、提升节能减排宣传和培训的覆盖率等。 展开更多
关键词 矿山低碳生态建设 评价方法 DPSIR 权重算法 区间数优度算法
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煤矿连采连充欠接顶区覆岩稳定性数值模拟研究
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作者 刘浪 罗屹骁 +5 位作者 朱梦博 何军 屈慧升 段怀军 蔚保宁 刘智振 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第10期101-115,共15页
【目的和方法】煤炭作为我国主体能源,其开采引发的地面塌陷、固废堆积等生态问题日益突出,连采连充技术通过煤基固废充填实现资源高效回收与生态保护,但充填体欠接顶问题严重威胁巷道回采的覆岩稳定性。针对当前研究中欠接顶区多因素... 【目的和方法】煤炭作为我国主体能源,其开采引发的地面塌陷、固废堆积等生态问题日益突出,连采连充技术通过煤基固废充填实现资源高效回收与生态保护,但充填体欠接顶问题严重威胁巷道回采的覆岩稳定性。针对当前研究中欠接顶区多因素耦合影响机制不清,以榆林某风积沙似膏体充填矿井为工程背景,采用3DEC离散元软件构建三维数值模型,设置8组工况对比分析欠接顶区大小、顶板条件及支护状态对覆岩位移、应力分布及地表变形的影响,并基于弹性地基梁理论建立力学模型,计算欠接顶区影响下的条带回采覆岩位移。【结果和结论】(1)随着欠接顶区范围的扩大(体积占比≥10%时),覆岩位移和地表下沉量显著增加,特别是双侧大范围欠接顶区对覆岩稳定性的影响尤为突出。(2)顶板裂隙发育会进一步加剧覆岩的不稳定性,导致覆岩位移和应力集中现象更加显著,其中双侧20 m欠接顶裂隙发育区回采结束后,最大覆岩位移和峰值应力相较不存在裂隙发育区的对照组分别高出40.3%和44.5%,严重威胁安全开采。(3)尽管支护失效也会增加覆岩位移和应力集中,但其影响程度相对较小,对于双侧20 m欠接顶区支护失效的工况,回采结束后最大覆岩位移和峰值应力相较支护完好的工况分别高出2.1%和5.6%。实际充填作业可通过优化接顶工艺以减小欠接顶区范围,同时应加强开采过程对裂隙发育区的管控以减小裂隙发育对覆岩稳定性的影响,而良好的支护条件能有效减小欠接顶区覆岩位移和应力集中。 展开更多
关键词 充填开采 数值模拟 欠接顶区 覆岩稳定性
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基于综采放顶煤工艺模型研究与实践教学
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作者 张俊文 宋治祥 +2 位作者 杨胜利 张锦旺 马玉龙 《当代化工研究》 2025年第11期147-149,共3页
基于综放开采散体实验模拟平台,为“放顶煤开采”的教学实践奠定基础。通过学生自主搭建放顶煤工艺模型,再现整个放煤流程,掌握不同部件协调配合关系和放煤后放出体形态、煤岩轨迹曲线及顶煤成拱机理,近距离展示综采放顶煤工艺,提高学... 基于综放开采散体实验模拟平台,为“放顶煤开采”的教学实践奠定基础。通过学生自主搭建放顶煤工艺模型,再现整个放煤流程,掌握不同部件协调配合关系和放煤后放出体形态、煤岩轨迹曲线及顶煤成拱机理,近距离展示综采放顶煤工艺,提高学生专业认知、兴趣与科研能力,增强教师实践教学质量。 展开更多
关键词 放顶煤开采 放出体形态 动态互动 实践教学
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煤矿采空区间隔条带充填CO_(2)矿化封存及其关键技术 被引量:7
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作者 朱梦博 刘浪 +5 位作者 王双明 蔚保宁 荣若愚 张文忠 庄登登 贾奇锋 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期143-155,共13页
【目的】煤炭是我国能源安全的压舱石和重要的工业原料,但煤炭开发利用全过程中带来了CO_(2)排放、固废产生和地表沉陷等生态环境问题,需要变革采煤方法,推动煤炭行业绿色低碳可持续发展。【方法】对比分析垮落法、房柱法和充填法的采空... 【目的】煤炭是我国能源安全的压舱石和重要的工业原料,但煤炭开发利用全过程中带来了CO_(2)排放、固废产生和地表沉陷等生态环境问题,需要变革采煤方法,推动煤炭行业绿色低碳可持续发展。【方法】对比分析垮落法、房柱法和充填法的采空区CO_(2)封存条件,结合CO_(2)地质封存技术和煤矿充填开采技术的发展现状,提出了煤矿采空区间隔条带充填CO_(2)矿化封存方法;以陕西某典型煤矿为例,开展间隔条带充填开采上覆低渗厚泥岩层损伤数值模拟试验;基于连续梁模型及地基梁模型,建立盖层岩组力学模型和采动裂隙发育高度模型,最后提出了煤矿间隔条带充填CO_(2)矿化封存关键技术。【结果和结论】(1)垮落法和房/刀柱法采空区的CO_(2)储盖条件较差,泄漏风险高,而充填法可以有效保护盖层岩组的完整性,但是需要预留封存空间;(2)模拟实验显示,充填率0、50%和80%情况下,采空区上覆低渗厚泥岩层3上边界最大下沉量分别为1230、520和105 mm,随着充填率的提高低渗厚泥岩层下沉幅度减缓、塑性变形区大幅度减小,通过优化间隔条带充填工艺与参数可以确保煤层回采过程中盖层岩组的完整性;(3)建立了3轮采充循环情况下的非水平六跨连续梁力学模型,求解了支点反力和弯矩表达式,建立了覆岩上行裂隙发育高度计算模型;(4)煤矿采空区间隔条带充填CO_(2)矿化封存技术的落地,还需突破地质选区、CO_(2)封存储库充填构筑及稳定性调控、CO_(2)矿化协同脱硫/硝充填材料制备、CO_(2)充注模拟与优化等关键技术,形成整体方案,为我国煤炭行业的绿色低碳发展拓展新的途径。 展开更多
关键词 煤矿采空区 CO_(2)矿化 充填开采 盖层岩组 采动裂隙
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深部下分层膏体充填工作面支架阻力分布与支架-围岩关系 被引量:2
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作者 李增强 郑晓晨 +6 位作者 周均忠 高维强 刘文东 李强 张鹏飞 王兆会 吴传平 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期202-214,共13页
充填开采是冲击地压矿井实现降载减冲的有效手段,充填工作面支架-围岩关系同常规工作面存在明显差异,导致支护参数选择缺少理论指导。为优化充填工作面支架选型,提高围岩控制效果,降低装备配置成本,以古城煤矿1123工作面为工程背景,研... 充填开采是冲击地压矿井实现降载减冲的有效手段,充填工作面支架-围岩关系同常规工作面存在明显差异,导致支护参数选择缺少理论指导。为优化充填工作面支架选型,提高围岩控制效果,降低装备配置成本,以古城煤矿1123工作面为工程背景,研究冲击地压矿井充填开采条件下顶板载荷分布特征,分析支架-围岩耦合作用关系。结果表明:充填阶段和采动阶段的支架载荷时序曲线形态存在明显区别,前者曲线平滑且斜率小,后者瞬变现象频发且斜率大;充填体支撑作用下支架载荷不存在明显的周期变化现象,表明坚硬顶板运动模式由周期断裂型转变为连续沉降型;采动效应、厚顶煤、悬顶距、充实率等因素影响下,支架载荷时序曲线存在增阻型、恒阻型和降阻型,但以快速降阻型为主,表明1123工作面支架初撑力24MPa偏大,导致厚顶煤二次破碎和支架立柱卸压现象;将采空区划分为非充分压实区和充分压实区,构建了充填体支撑作用下坚硬顶板连续沉降模型,得到了充实率对沉降曲线形态的影响;考虑厚顶煤破坏损伤程度,提出了充填工作面支架阻力确定方法,解释了支架载荷时序曲线中的快速降阻现象发生的原因,给出了支架刚度和初撑力优化原则,改善了支架-围岩耦合关系,提升了厚顶煤和坚硬顶板控制效果。 展开更多
关键词 冲击地压 充填开采 坚硬顶板 支架-围岩关系 支架阻力
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断层不同盘位下缓倾斜煤层工作面覆岩破断与变形规律研究
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作者 高志虎 穆国虎 +2 位作者 高文东 牛胜利 汪军琪 《煤炭工程》 北大核心 2025年第11期141-149,共9页
缓倾斜煤层工作面开采进入断层影响区后,支架受力分布不均,回采巷道围岩变形剧烈且破坏严重。为系统揭示该区域工作面覆岩的差异化破坏规律,以枣泉煤矿250602工作面为工程背景,采用理论分析、UDEC数值模拟与现场实测相结合的研究方法,... 缓倾斜煤层工作面开采进入断层影响区后,支架受力分布不均,回采巷道围岩变形剧烈且破坏严重。为系统揭示该区域工作面覆岩的差异化破坏规律,以枣泉煤矿250602工作面为工程背景,采用理论分析、UDEC数值模拟与现场实测相结合的研究方法,根据工作面与断层的空间位置关系,将覆岩结构简化为两端固支梁、一端固支一端简支梁、悬臂梁这三种力学模型,并基于叠加原理求解各模型的顶板挠度解析解,引入屈曲校核准则判定顶板屈曲失稳特性。在此基础上,通过UDEC离散元数值模拟,从覆岩“两带”发育高度、基本顶下沉量及覆岩破坏形态等维度开展对比分析,系统揭示断层影响区缓斜煤层工作面覆岩破坏的演化规律。研究结果表明,当工作面位于断层上盘侧进行开采时,基本顶下沉量较常规开采显著增大,断层影响区岩层垮落形态呈“堆砌”状;当工作面位于断层下盘侧开采时,基本顶下沉量进一步增大,断层区域呈现出整体滑移破坏特征。现场顶板钻孔窥视测试结果与数值模拟结果基本吻合,验证了研究方法的可靠性。 展开更多
关键词 断层影响区 覆岩运移 顶板屈曲 矿压规律 导水裂隙带
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UWB技术定位系统在煤矿井下的应用
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作者 武瑞杰 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期212-215,共4页
煤矿井下环境恶劣,巷道复杂,危险因素多,作业风险程度非常高,其安全生产一直是社会关注的焦点。为保证井下作业安全,煤矿企业积极引进UWB技术定位系统,发挥其高精度、强抗干扰能力等优势,可对井下人员准确定位,实施瓦斯检测,还可应用于... 煤矿井下环境恶劣,巷道复杂,危险因素多,作业风险程度非常高,其安全生产一直是社会关注的焦点。为保证井下作业安全,煤矿企业积极引进UWB技术定位系统,发挥其高精度、强抗干扰能力等优势,可对井下人员准确定位,实施瓦斯检测,还可应用于煤矿所在区域综合检测,促使开采工作顺利推进。 展开更多
关键词 煤矿井下作业 UWB技术定位系统 高精度 抗干扰 实时监测
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煤炭深部开采与极限开采深度的研究与思考 被引量:447
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作者 谢和平 周宏伟 +3 位作者 薛东杰 王宏伟 张茹 高峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期535-542,共8页
从分析开采深度的增加导致一系列工程灾害如岩爆、煤与瓦斯突出、顶板垮落、底板突水等日益严重的特点入手,阐述了国内外关于深部、浅部差异的量化界线。进一步针对煤炭科学开采对资源储量和开采技术发展水平的要求,从工作面环境温度、... 从分析开采深度的增加导致一系列工程灾害如岩爆、煤与瓦斯突出、顶板垮落、底板突水等日益严重的特点入手,阐述了国内外关于深部、浅部差异的量化界线。进一步针对煤炭科学开采对资源储量和开采技术发展水平的要求,从工作面环境温度、巷道变形控制以及采动岩体能量聚集灾变等方面,论述了极限开采深度的概念,给出了极限深度范围。 展开更多
关键词 深部开采 极限深度 地温 巷道变形
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矿山充填技术的演进历程与基本类别 被引量:53
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作者 刘浪 方治余 +3 位作者 张波 王美 邱华富 张小艳 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第3期1-10,共10页
充填采矿技术是实现矿山绿色发展的重要技术载体,在历时几十年矿山实践中有了长足发展。在综述常规矿山充填技术发展历程和基本类别的基础上,提出以矿山充填、固废处置、采空区再利用、地热开发、战略资源储备和智能控制等为协同发展目... 充填采矿技术是实现矿山绿色发展的重要技术载体,在历时几十年矿山实践中有了长足发展。在综述常规矿山充填技术发展历程和基本类别的基础上,提出以矿山充填、固废处置、采空区再利用、地热开发、战略资源储备和智能控制等为协同发展目标,以充填能效为发展主线,将矿山充填技术演进历程划分为体积性充填、结构性充填、功能性充填和智能性充填4个阶段,分别从概念、功能和基本类别等进行了论述。认为目前矿山充填发展阶段为结构性充填,随着矿山生产实践与科学技术的不断发展,功能性充填和智能性充填将成为矿山充填发展的新方向,进一步革新充填材料、充填工艺和充填装备,将对深地矿产资源开发与未来矿山转型升级等产生重要而又深远的影响。 展开更多
关键词 矿山充填 演进历程 体积性充填 结构性充填 功能性充填 智能性充填
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基于声波测试的矿柱稳定性模糊推理系统及其应用 被引量:21
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作者 赵奎 万林海 +2 位作者 饶运章 饶俊 朱建新 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1804-1809,共6页
分析了矿柱波速变化与载荷之间的关系以及矿柱破裂区分布与波速分布的对应关系,讨论了矿柱波速与其稳定性之间的模糊不确定性的特点,在此基础上,应用模糊数学理论建立了以完整系数为输入变量、矿柱稳定程度及局部破坏可能性为输出变量... 分析了矿柱波速变化与载荷之间的关系以及矿柱破裂区分布与波速分布的对应关系,讨论了矿柱波速与其稳定性之间的模糊不确定性的特点,在此基础上,应用模糊数学理论建立了以完整系数为输入变量、矿柱稳定程度及局部破坏可能性为输出变量的模糊推理系统。将该推理系统应用于浙江遂昌金矿矿柱稳定性声波测试工程实践中,得到的推理结果与现场实际情况基本一致,即使在声波测点较少的情况下,系统仍具有良好的推理效果。 展开更多
关键词 采矿工程 声波测试 矿柱稳定性 模糊推理 波速
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浸矿对离子型稀土矿强度影响的试验研究 被引量:52
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作者 罗嗣海 袁磊 +2 位作者 王观石 胡世丽 王小玲 《有色金属科学与工程》 CAS 2013年第3期58-61,共4页
为研究浸矿对离子型稀土矿物理力学性质的影响,分别对浸矿前后的稀土矿样做直接剪切试验,根据库仑定律求出稀土矿的抗剪强度指标,结合颗粒筛分试验,分析浸矿对离子型稀土矿颗粒粒径和强度的影响规律,结果表明:浸矿发生的离子交换反应改... 为研究浸矿对离子型稀土矿物理力学性质的影响,分别对浸矿前后的稀土矿样做直接剪切试验,根据库仑定律求出稀土矿的抗剪强度指标,结合颗粒筛分试验,分析浸矿对离子型稀土矿颗粒粒径和强度的影响规律,结果表明:浸矿发生的离子交换反应改变了离子型稀土矿颗粒的成分、粒径和级配,进而改变了稀土矿区的强度等力学性质;浸矿使稀土矿黏聚力降低50%左右,内摩擦角约增加15%,级配变差.本文的研究将为稀土开采中的边坡稳定和浸矿后尾矿的治理和综合利用提供一定的理论指导. 展开更多
关键词 离子型稀土矿 浸矿 强度变化 颗粒分析
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中国铀矿采冶技术发展与展望 被引量:57
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作者 阙为民 王海峰 +2 位作者 牛玉清 张飞凤 谷万成 《中国工程科学》 2008年第3期44-53,共10页
对中国铀矿采冶工业的发展作了全面的回顾,重点介绍了中国铀矿地浸、堆浸、原地爆破浸出技术的研究进展与应用水平;在对中国铀矿采冶形势和存在的问题分析的基础上,结合矿床资源的特点,指出了中国铀矿采冶技术发展的方向。21世纪中国铀... 对中国铀矿采冶工业的发展作了全面的回顾,重点介绍了中国铀矿地浸、堆浸、原地爆破浸出技术的研究进展与应用水平;在对中国铀矿采冶形势和存在的问题分析的基础上,结合矿床资源的特点,指出了中国铀矿采冶技术发展的方向。21世纪中国铀矿冶工业面临新的发展机遇和挑战,只有开发新的采、选、冶技术,提高铀资源的利用水平,减少铀矿采冶对环境的影响,才能实现铀矿冶的可持续发展和经济与环境的协调发展。 展开更多
关键词 铀矿开采 地浸 堆浸 提取 纯化 发展
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煤矿充填固碳理论基础与技术构想 被引量:17
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作者 刘浪 方治余 +12 位作者 王双明 高过斌 张波 赵玉娇 朱梦博 刘志超 王晶钰 周静 李艳 王美 张小艳 ZHOU Song 贾奇锋 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期292-308,共17页
在国家“双碳”目标背景下,如何减少煤炭行业的碳排放、实现碳封存已成为亟待解决的难题。煤炭行业作为高碳化石能源生产者和主体碳排放源提供者,在生产和消费过程中引发的大宗固废堆存、大型采空区形成和大量CO_(2)排放是制约煤炭可持... 在国家“双碳”目标背景下,如何减少煤炭行业的碳排放、实现碳封存已成为亟待解决的难题。煤炭行业作为高碳化石能源生产者和主体碳排放源提供者,在生产和消费过程中引发的大宗固废堆存、大型采空区形成和大量CO_(2)排放是制约煤炭可持续开发利用与绿色健康发展的瓶颈所在。为协同解决二氧化碳封存与矿山固废消纳问题,将大宗固废处置、固废高值化利用、CO_(2)封存、采空区利用有机结合,提出了二氧化碳充填的理念,从碳汇能力评估角度界定了二氧化碳充填的3种类型。具体开展工作包括:①分析了CO_(2)充填料浆输运过程和矿化反应过程涉及到的基础理论,给出了各个过程的数学方程以及碳封存量计算公式,指出了温度、湿度等因素对矿化反应机理、碳封存量和充填体强度的影响规律。②总结了现阶段CO_(2)矿化的工艺方法、主要碱性工业固废的CO_(2)封存能力和CO_(2)矿化强化措施。在此基础上提出了基于直接湿法矿化和间接矿化的2种CO_(2)充填材料制备工艺,满足矿井充填的流动性、凝固特性和强度要求。③针对CO_(2)充填过程中的CO_(2)物理封存问题,提出了窄条带式胶结充填和综采架后胶结充填2种技术路径,前者通过在弱充填条带中构筑多贯通孔隙的充填体CO_(2)物理封存,后者借助充填支架和链式自行充填挡板在长壁工作面采空区中间断构筑充填带,控制顶板垮落,形成CO_(2)物理化学封存空间。④为了评估CO_(2)充填的碳平衡效果,依据全生命周期法界定了CO_(2)充填中碳足迹及碳消纳的计算边界。然后,梳理了CO_(2)充填过程中的碳足迹及碳消纳,分别考虑了CO_(2)的来源、用量、损耗、转化等因素。给出了包括原料运输、充填料浆制备、井下注入与充填等过程中的碳足迹及碳消纳计算方法。研究成果有望降低CO_(2)封存的能耗及成本,对煤炭绿色开采及其可持续开发利用具有深远的意义。 展开更多
关键词 CO_(2)封存 间断充填 充填固碳 碳足迹 碳消纳
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面向2035年的金属矿深部多场智能开采发展战略 被引量:36
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作者 郭奇峰 蔡美峰 +3 位作者 吴星辉 席迅 马明辉 张杰 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期476-486,共11页
深部开采是金属矿产资源开发的必然趋势,向地球深部进军,着力推动采矿行业智能化改造升级,开展深部智能化开采技术研究具有重要的战略意义.立足国家深地战略背景,剖析金属矿深部资源开发对采矿科学技术发展的需求,依托工程技术预见技术... 深部开采是金属矿产资源开发的必然趋势,向地球深部进军,着力推动采矿行业智能化改造升级,开展深部智能化开采技术研究具有重要的战略意义.立足国家深地战略背景,剖析金属矿深部资源开发对采矿科学技术发展的需求,依托工程技术预见技术方法开展全球技术态势分析,梳理出本领域关键热点和前沿技术清单,后经专家研判,形成面向2035年的金属矿深部多场智能开采基础理论和深部开采环境智能感知、深部开采过程智能作业、深部开采系统智能管控三大类前沿技术.在此基础上,提出了我国面向2035年的金属矿深部多场智能开采发展战略、重点任务、技术路线,包括发展目标与需求、基础研究方向、关键技术装备等.针对我国金属矿深部开采技术变革和智能化升级的科技发展路径,从政策、产业、技术、人才等方面提出了发展和保障建议. 展开更多
关键词 金属矿 深部开采 智能开采 多场耦合 发展战略 技术路线
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矿山蓄热/储能充填体的热-力性能与传热过程 被引量:16
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作者 张小艳 文德 +5 位作者 赵玉娇 刘浪 张波 郇超 王美 屠冰冰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3158-3171,共14页
我国地下矿山储存着丰富的地热资源,深部矿井资源的开采为地热资源的开发提供了有利条件。将充填采矿与地热资源开采相结合,利用蓄热/储能功能性充填体提取地热,借助深部矿井开采已有条件为地热开发的动力供应和管路布设提供保障,可有... 我国地下矿山储存着丰富的地热资源,深部矿井资源的开采为地热资源的开发提供了有利条件。将充填采矿与地热资源开采相结合,利用蓄热/储能功能性充填体提取地热,借助深部矿井开采已有条件为地热开发的动力供应和管路布设提供保障,可有效节约地热资源开发所需的钻探和开采成本,促进矿区的长期可持续发展。蓄热/储能功能性充填的总体实施方案包括充填材料制备、采热管路布置、充填体蓄热/释热3个阶段,本研究在材料制备方面提出了适宜于矿山蓄热/储能功能性充填的材料特性及优化目标,并测试了使用石蜡作为相变材料替代部分骨料(如尾矿)的充填材料热力学性能,结果表明随着灰砂比或料浆质量浓度的增加,充填体的抗压强度增大,同时相变材料的加入会使充填体的抗压强度、导热系数下降,而比热容明显增大。采用实验测试的方法对不同管路布置及不同换热工况下采热系统的性能展开研究,并基于热平衡计算了系统的总能效系数,得到了最优的采热管路布置方式及设计参数,当采用蛇形管路布置,载热流体入口速度为0.7 m/s,围岩温度为35℃时,采热系统具有更高的总能效系数,其值为0.48。采用数值模拟的方法对添加石蜡的充填体蓄热/释热行为展开研究,结果表明:蓄热/释热过程中(20 h),添加质量分数10%石蜡的充填体比不添加石蜡的充填体多蓄存55.5%的热量,但释热量大幅减少,总能效系数降低。 展开更多
关键词 地热开发 充填采矿 蓄热/释热 充填材料
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