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城镇建(构)筑物下充填开采技术及合理工艺设计
1
作者 张洋 周雨顺 +3 位作者 王方田 鲁岩 郝文华 王旭 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期22-30,85,共10页
目的 针对煤炭开采面临的建(构)筑物下大量压煤限制矿井可持续发展的难题,以城郊煤矿为试验矿井,开展城镇建(构)筑物下压煤合理充填开采技术与工艺研究。方法 采用工程类比、方案对比、理论计算等方法,基于建(构)筑物充填开采方法选取... 目的 针对煤炭开采面临的建(构)筑物下大量压煤限制矿井可持续发展的难题,以城郊煤矿为试验矿井,开展城镇建(构)筑物下压煤合理充填开采技术与工艺研究。方法 采用工程类比、方案对比、理论计算等方法,基于建(构)筑物充填开采方法选取需要满足不允许地表塌陷要求的原则,提出综采胶结膏体充填、新型固体充填、超高水充填材料充填和覆岩隔离注浆充填4种建(构)筑物下压煤开采方案。分析不同充填开采方案的采场岩层控制效果,确定最优充填开采方案为综采胶结膏体充填开采。依据煤层厚度确定支架高度,从抵抗膏体侧向力、充填面顶板下沉量控制需要2方面确定支架工作阻力。设计综采胶结膏体充填开采方法,通过优化“隔离-充填-采煤”协同工艺,解决采充干扰问题。根据充填体在凝固阶段、采煤阶段的作用,确定早期强度,确定充填体强度稳定安全系数,得出充填体后期强度,进行膏体充填材料配比试验和力学性能测试。结果 膏体充填支架最小结构高度为2.0 m,最大结构高度为3.8 m,支架伸缩比为1.9,支架工作阻力大于8 250 kN,凝固阶段膏体充填体强度不小于0.06 MPa,采煤阶段膏体充填体强度不小于0.16 MPa,充填体强度稳定安全系数取2.5,得出膏体充填体凝固28 d单轴抗压强度不小于2.97 MPa,确定了经济且满足强度要求的粉煤灰膏体和矸石粉煤灰膏体配比。结论 城镇下压煤合理充填开采技术及工艺设计在城郊煤矿的实践可为国内类似矿井提供有益借鉴。 展开更多
关键词 “三下”采煤 充填开采 充填工艺设计 城镇下压煤 充填方案
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超长充填刮板输送机形态表征与摩擦阻力分析
2
作者 宗庭成 张强 +4 位作者 杨康 白雨 金子山 张斌 邹明军 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第1期58-69,共12页
针对固体充填刮板输送机在长度超过150 m时因弯曲段摩擦阻力占比剧增导致的断链、卡链等技术瓶颈,基于采场地质构造与输送机形态耦合关系,提出了超长充填刮板输送机弯曲形态表征与阻力调控理论。通过建立以S形曲线为基础的多段式弯曲形... 针对固体充填刮板输送机在长度超过150 m时因弯曲段摩擦阻力占比剧增导致的断链、卡链等技术瓶颈,基于采场地质构造与输送机形态耦合关系,提出了超长充填刮板输送机弯曲形态表征与阻力调控理论。通过建立以S形曲线为基础的多段式弯曲形态力学模型,创新性构建了弯曲段几何参数与运行阻力的量化表征体系:首次推导出基于欧拉柔索理论的弯曲段摩擦阻力解析式,系统揭示了输送机在整机S形、整机V形及S+V复合型工况下的运行阻力演化规律;采用圆弧近似向斜轴V形弯曲过渡段形态,建立了弯曲过渡段几何参数与运行阻力的函数关系。基于新巨龙煤矿全国首例260 m超长SGZ800/1400型充填刮板输送机工程实践,开展跨向斜轴复杂工况下运载能力、刮板链安全系数等多参数校核计算。结果表明:当S形弯曲段长度超过100 m时,运行阻力随摩擦系数及长度呈指数增长,而V形过渡段长度增加可使曲率半径增大,过渡段每增长1 m阻力降低约1~2 kN;弯曲段位于输送起点侧时,运行阻力与弯曲段长度正相关,终点侧则呈现负相关特性,且平均阻力值较前者高约54.5%;弯曲度系数从0.3降至0.01时,单次充填时间缩短49.1%,有效运载功率提升68%~88%,通过运载量动态调控可使刮板链安全系数提升至3.5~4.0。工业性试验表明:该理论模型指导下的超长充填刮板输送机推采343 m过程中,矸石处理量达51.37万t,煤炭置换量53.15万t,成功实现深井复杂地质条件下260 m面长瓶颈的突破。研究成果初步验证了理论模型用于超长充填刮板输送机选型计算与运行阻力调控的有效性,为深井矸石规模化处置与绿色开采提供了理论依据。 展开更多
关键词 超长固体充填刮板输送机 运行阻力 刮板输送机降阻 刮板输送机 固体充填采煤
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基于岩渣形貌及岩石磨蚀性的钻井法凿井滚刀磨损评估方法 被引量：6
3
作者 程桦 谢鲍 +2 位作者 姚直书 荣传新 林键 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期115-131,共17页
针对西部地区侏罗系地层钻井法施工深大立井滚刀磨损严重问题,以西部某煤矿北一回风井钻井法凿井工程为研究对象,提出一种钻井法凿井滚刀磨损评估方法。首先,基于现场调研分析不同地层滚刀磨损程度及磨损分布特征,并提出相关量化指标;其... 针对西部地区侏罗系地层钻井法施工深大立井滚刀磨损严重问题,以西部某煤矿北一回风井钻井法凿井工程为研究对象,提出一种钻井法凿井滚刀磨损评估方法。首先,基于现场调研分析不同地层滚刀磨损程度及磨损分布特征,并提出相关量化指标;其次,对竖井钻机岩渣开展现场预处理,采用图像识别方法进行后处理,统计分析了岩渣几何形貌,并使用类指数分布函数描述其累积分布规律;此后,以皮尔逊系数为相关性评价指标探究了岩渣颗粒分布及矿物成分对滚刀磨损指标的影响,阐明了西部地区钻井法凿井滚刀易磨损致因;最后,基于相关性分析方法,选取若干主要影响参数,使用非线性拟合工具给出了针对不同岩层的滚刀磨损指标预测公式,并提出现场更换滚刀的评估方法。结果表明:钻井法凿井滚刀磨损与岩层地质条件密切相关,不同地层单位进尺消耗滚刀数量依次为:泥质胶结泥性地层>钙质胶结泥、砂互层地层≈钙质、铁质胶结砂性地层>极弱胶结砂性地层,西部钻井法凿井刀盘深磨区易集中于b、c、d刀圈,而中心刀及其附近区域多为浅磨区;岩渣几何形貌统计特征可间接反映不同地层单位进尺滚刀磨损程度,西部地区砂系、泥系地层岩渣粒径分布符合类指数函数,相关系数R 2为0.976~0.997,根据拟合函数得到的岩渣均匀系数与磨损均匀性指标相关性最高,泥性地层及泥、砂互层地层滚刀磨损加剧的原因可归结为岩渣泥化、砂化;以岩渣圆度分布的箱宽、大颗粒占比、均匀系数、岩石磨蚀性指数为滚刀磨损主要表征参数,得到适用于不同地层的滚刀磨损预测模型,与现场实测对比,模型预测成功率达90.9%;提出的滚刀磨损评估方法可为现场提钻换刀决策提供有益参考。 展开更多
关键词 钻井法凿井 岩渣颗粒分布 矿物成分 滚刀磨损 评估方法
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“三软”煤层区段煤柱合理优化研究 被引量：3
4
作者 张杰 武浩昊 +6 位作者 卓青松 何义峰 高守世 孙建平 张一铭 庞海波 贾子轩 《中国矿业》 北大核心 2025年第1期126-136,共11页
“三软”煤层地质条件促使区段煤柱承载性能弱化,为避免煤柱失稳常留设大煤柱,造成资源浪费,提高煤炭资源的回采率,本文以安阳煤矿1513回采工作面的区段煤柱合理宽度优化为研究背景,基于“三软”煤层赋存特征,采用理论分析和数值模拟的... “三软”煤层地质条件促使区段煤柱承载性能弱化,为避免煤柱失稳常留设大煤柱,造成资源浪费,提高煤炭资源的回采率,本文以安阳煤矿1513回采工作面的区段煤柱合理宽度优化为研究背景,基于“三软”煤层赋存特征,采用理论分析和数值模拟的方法对煤柱内的支承压力及弹塑性区展开研究。研究得到区段煤柱合理宽度,并通过现场应用验证其科学合理性。研究结果表明,区段煤柱塑性区应力明显高于弹性核心区,并得到了两区范围,结合数值模拟不同煤柱宽度应力分布特征,得到了不同宽度的区段煤柱变形破坏特征,以及塑性区分布特征。将研究结论应用于现场监测,表明1513回采工作面区段煤柱合理宽度为20 m。本文研究一定程度上提高了煤层回采率,减少煤炭资源的浪费,增加经济效益,同时为相似开采条件下区段煤柱的优化设计提供了有益参考。 展开更多
关键词 支承应力 煤柱优化 数值模拟 CT成像 钻孔窥视
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厚煤层沿空掘巷区段煤柱宽度留设及支护数值模拟分析
5
作者 王普 于秀慧 +3 位作者 张美 郭际鹏 张传洋 马富武 《中国矿业》 北大核心 2025年第10期162-173,共12页
合理留设煤柱宽度是保障工作面巷道稳定性与高效安全回采的重要条件。基于某工作面厚煤层工作面沿空掘巷开采工况与地质条件,通过极限平衡理论计算得到区段留设煤柱宽度合理数值为参考,结合FLAC3D数值模拟软件对沿空掘巷工作面开采不同... 合理留设煤柱宽度是保障工作面巷道稳定性与高效安全回采的重要条件。基于某工作面厚煤层工作面沿空掘巷开采工况与地质条件,通过极限平衡理论计算得到区段留设煤柱宽度合理数值为参考,结合FLAC3D数值模拟软件对沿空掘巷工作面开采不同区段煤柱宽度(5 m、7 m、9 m、11 m)的煤柱内应力、塑性区破坏情况与巷道围岩变形情况进行分析,进而确定沿空掘巷区段留设煤柱合理宽度,并基于合理煤柱宽度留设时仍然存在煤柱内应力水平较高与巷道变形量较大的情况,提出了科学有效的长锚杆/短锚索+喷浆的支护方案。研究结果表明:沿空掘巷区段煤柱留设宽度为7 m时,煤柱内应力集中程度相对煤柱留设宽度为9 m、11 m时较低,塑性破坏发育较弱,煤柱具有良好的承载能力,且巷道围岩变形相对较小;而相对煤柱留设宽度为5 m时,区段煤柱应力集中水平虽然降低,但其塑性破坏程度明显加剧,巷道变形显著增大,严重影响了煤柱承载力与巷道安全服役,因此,认为区段煤柱留设宽度为7 m较为合理,且与极限平衡理论计算结果7.8 m基本一致。基于此,开展长锚杆/短锚索+喷浆的联合支护,发现新支护方案较无支护可使巷道顶板变形量降低70%,煤柱帮变形量和实体煤帮变形量分别减小58%、51%,新支护方案效果良好且科学合理,可有效控制巷道围岩变形。研究结果可为相似地质条件下沿空掘巷下留设合理煤柱宽度提供理论指导,同时为巷道围岩变形控制提供科学合理的支护方案。 展开更多
关键词 厚煤层 窄煤柱 沿空掘巷 围岩控制 数值模拟
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浅埋工作面沿空掘巷小煤柱尺寸优化探讨
6
作者 李鹏飞 《江西煤炭科技》 2026年第1期42-45,共4页
针对黑龙煤业工作面煤柱留设过宽,造成煤炭资源浪费、矿压显现剧烈影响巷道稳定的情况,以该矿2301工作面为研究背景,采用多种方法探讨了沿空掘巷小煤柱合理尺寸;基于极限平衡理论、普氏理论和弹塑性理论计算煤柱尺寸,选定5.0 m作为煤柱... 针对黑龙煤业工作面煤柱留设过宽,造成煤炭资源浪费、矿压显现剧烈影响巷道稳定的情况,以该矿2301工作面为研究背景,采用多种方法探讨了沿空掘巷小煤柱合理尺寸;基于极限平衡理论、普氏理论和弹塑性理论计算煤柱尺寸,选定5.0 m作为煤柱理论计算值;基于数值模拟分析,煤柱尺寸在3.0~4.0 m时,巷道稳定性较差,煤柱尺寸在5.0~8.0 m时,随着尺寸增加,煤柱稳定性逐渐提高,但煤柱尺寸在5.0 m时,巷道仍有一定的挤压变形;综合山西多矿区小煤柱留设数据,其小煤柱留设尺寸普遍为5.0~8.0 m,结合黑龙煤业矿井实际,最后选定小煤柱留设7.0 m。 展开更多
关键词 回采面 小煤柱尺寸 理论计算 模拟分析 工程类比
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软岩地质条件下相邻工作面留设煤柱距离研究
7
作者 武冠军 梁文勖 《陕西煤炭》 2026年第2期75-80,共6页
【目的】从内蒙古鄂尔多斯某软岩地质条件煤矿的5号煤层工作面准备巷道的围岩稳定性出发,着重探讨在上覆4号煤层采空区时,下部5号煤层工作面准备巷道与相邻工作面顺槽煤柱的留设距离问题。【方法】通过在FLAC3D软件中建立的数值模拟的... 【目的】从内蒙古鄂尔多斯某软岩地质条件煤矿的5号煤层工作面准备巷道的围岩稳定性出发,着重探讨在上覆4号煤层采空区时,下部5号煤层工作面准备巷道与相邻工作面顺槽煤柱的留设距离问题。【方法】通过在FLAC3D软件中建立的数值模拟的塑性区与垂直应力结果表明,【结果及结论】5号煤层工作面准备巷道应尽量避免布置在上覆4号煤层留设煤柱的应力集中范围与5号煤层工作面开采影响的侧向支承压力范围内。同时,留设煤柱距离越大,巷道围岩稳定性也越强,但是考虑到巷道综合掘进成本与煤矿的实际地质条件,最后选择40 m作为下部5号煤层工作面准备巷道与上工作面顺槽留设煤柱的最佳距离。 展开更多
关键词 采空区 煤层巷道 相邻工作面 留设煤柱 软岩地质条件
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沿空留墙无煤柱开采技术在煤矿大采高工作面中的应用
8
作者 郭庆春 《科学技术创新》 2026年第1期87-90,共4页
以高家梁煤矿为例,探究了沿空留墙无煤柱开采技术在煤矿大采高工作面中的应用。为提高沿空留墙的稳定性和承载力,进行留设墙体的受力分析,并探究了顶板块体长度、采空区矸石承载力和实体煤支撑长度等因素对沿空留墙受力的影响,为合理确... 以高家梁煤矿为例,探究了沿空留墙无煤柱开采技术在煤矿大采高工作面中的应用。为提高沿空留墙的稳定性和承载力,进行留设墙体的受力分析,并探究了顶板块体长度、采空区矸石承载力和实体煤支撑长度等因素对沿空留墙受力的影响,为合理确定沿空留墙参数提供了参考。在实际应用中,使用C40混凝土浇筑留设墙体,不仅能解决留设煤柱造成煤炭资源损失的问题,而且加快了巷道掘进速度、保证了井下作业安全,兼顾了经济效益、作业效率和生产安全,沿空留墙技术在该煤矿中的应用效果显著。 展开更多
关键词 煤矿采空区 沿空留墙 柔性模板 巷旁支护
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南关煤业小煤柱沿空掘巷切顶卸压技术分析
9
作者 樊彦武 《江西煤炭科技》 2026年第1期90-94,共5页
为提高南关煤业2^(#)煤层的资源回收率,计划在1207工作面开展窄煤柱沿空掘巷技术的工业试验;借助数值模拟手段分析表明,在1205运输巷内实施水力压裂切顶后可实现良好的卸压效果,切顶钻孔的合理布置形式是与巷道顶板呈120°夹角、垂... 为提高南关煤业2^(#)煤层的资源回收率,计划在1207工作面开展窄煤柱沿空掘巷技术的工业试验;借助数值模拟手段分析表明,在1205运输巷内实施水力压裂切顶后可实现良好的卸压效果,切顶钻孔的合理布置形式是与巷道顶板呈120°夹角、垂高12 m,在此基础上护巷煤柱的最佳宽度为5 m;设计1207材料巷掘进锚网索支护方案,服务期间采用单体柱+π型梁配合长锚索进行顶板及窄煤柱的加固,监测数据显示巷道围岩表面位移变形在掘进及回采期间均控制在合理范围内,巷道具备良好的使用性、安全性,取得良好的经济技术效益。 展开更多
关键词 窄煤柱 沿空掘巷 水力压裂 数值模拟
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煤矿10402工作面开采工艺与巷道布置研究
10
作者 王伟 《能源与节能》 2026年第2期247-250,共4页
为保证煤矿开采作业顺利进行,以山西吕梁离石西山晋邦德煤业10402工作面为例,对煤矿工作面开采工艺与巷道布置进行了研究。研究指出:10402工作面回采时应采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高采煤法,回采率定为95%,主要采用ZY7000/21... 为保证煤矿开采作业顺利进行,以山西吕梁离石西山晋邦德煤业10402工作面为例,对煤矿工作面开采工艺与巷道布置进行了研究。研究指出:10402工作面回采时应采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高采煤法,回采率定为95%,主要采用ZY7000/21/46D型液压支架,支架高度控制在2.10~3.61 m范围内,支架支护强度控制在522.6 kN/m^(3),支架工作阻力控制在4 603 kN。同时,根据回采工艺特点,结合10402工作面各巷道具体情况对巷道进行布置。通过工业性试验验证了开采工艺与巷道布置方案的合理性,有利于提升10402工作面开采效率与安全性。 展开更多
关键词 开采工艺 巷道 液压支架 一次采全高采煤法
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塔山煤矿坚硬顶板特厚煤层沿空掘巷小煤柱合理尺寸留设研究
11
作者 白佳鹏 《煤》 2026年第2期59-64,共6页
针对塔山煤矿特厚煤层沿空掘巷小煤柱合理尺寸问题,综合理论分析、数值模拟与工程实践,基于极限平衡理论与“内外应力场”理论,推导出煤柱合理宽度范围为5.28~8.2 m;通过数值模拟对比6 m、7 m和8 m煤柱的围岩响应,发现6 m煤柱垂直应力... 针对塔山煤矿特厚煤层沿空掘巷小煤柱合理尺寸问题,综合理论分析、数值模拟与工程实践,基于极限平衡理论与“内外应力场”理论,推导出煤柱合理宽度范围为5.28~8.2 m;通过数值模拟对比6 m、7 m和8 m煤柱的围岩响应,发现6 m煤柱垂直应力峰值最低,塑性区扩展速率最缓,弹性核区承载效率最优,现场工业性试验验证了6 m小煤柱配合相应的支护体系,巷道顶底板移近量(300~500 mm)与两帮变形量(500~700 mm)均处于可控范围,实现了坚硬顶板特厚煤层沿空巷道的高效控制。 展开更多
关键词 特厚煤层 坚硬顶板 小煤柱 沿空掘巷
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沿空掘巷小煤柱留设与稳定性机理研究
12
作者 张健 《煤》 2026年第1期48-53,共6页
采用小尺寸煤柱进行沿空巷道掘进已经成为实现煤矿绿色开采的关键技术之一。本研究围绕小煤柱留设沿空掘巷围岩稳定性展开研究,通过理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法,系统研究了沿空巷道覆岩结构破断和煤柱合理宽度留设、小煤... 采用小尺寸煤柱进行沿空巷道掘进已经成为实现煤矿绿色开采的关键技术之一。本研究围绕小煤柱留设沿空掘巷围岩稳定性展开研究,通过理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法,系统研究了沿空巷道覆岩结构破断和煤柱合理宽度留设、小煤柱宽度合理留设数值模拟分析及工程应用效果。结果表明:顶板岩石回转破坏是导致巷道围岩发生变形的主要因素,确定了小煤柱留设宽度的上下限是3.5~7.5 m.数值模拟发现,当煤柱留设3.5~4.5 m时,即能保证正常生产,又能最大限度回收资源。基于研究成果,在12310工作面实施了小煤柱沿空掘巷技术。现场监测数据显示,巷道两帮的累计移近量为278 mm,顶板的下沉量为243 mm,巷道变形处于可控范围内,验证了该技术的可行性与有效性。 展开更多
关键词 沿空掘巷 围岩变形 顶板下沉 数值模拟
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菜籽田煤矿采区区段煤柱合理宽度研究
13
作者 贾晓广 白荣帅 +1 位作者 刘晋铭 王一凡 《江西煤炭科技》 2026年第1期13-16,共4页
为合理留设区段煤柱宽度,本文在广泛收集资料的基础上,针对菜籽田煤矿6#煤层的工程条件,运用FLAC^(3D)数值模拟及现场实测相结合的综合研究方法,得出:1)煤柱宽度为7 m时煤柱变相量为27 mm,煤柱稳定性较好;2)沿空侧0~5 m范围内的煤柱受... 为合理留设区段煤柱宽度,本文在广泛收集资料的基础上,针对菜籽田煤矿6#煤层的工程条件,运用FLAC^(3D)数值模拟及现场实测相结合的综合研究方法,得出:1)煤柱宽度为7 m时煤柱变相量为27 mm,煤柱稳定性较好;2)沿空侧0~5 m范围内的煤柱受破坏程度均较严重,不能满足巷道支护要求;3)该矿6#煤层合理的区段煤柱宽度选在7 m为宜。 展开更多
关键词 区段煤柱 合理宽度 围岩监测
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基于改进NSGA-Ⅱ的煤矿井下智能无轨辅助调度路径优化方法研究 被引量：4
14
作者 贾纯纯 马超 +2 位作者 张亚邦 易贝贝 王海波 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期137-143,共7页
针对现有煤矿井下智能无轨辅助运输系统调度及路径规划效率低、考虑现实约束不足的问题,提出了一种基于改进NSGA-II的调度运输路径规划方法。以最小运输成本、最小电力机车机器人总等待时间、最小煤矿运输期望偏差为目标函数,最小卸货... 针对现有煤矿井下智能无轨辅助运输系统调度及路径规划效率低、考虑现实约束不足的问题,提出了一种基于改进NSGA-II的调度运输路径规划方法。以最小运输成本、最小电力机车机器人总等待时间、最小煤矿运输期望偏差为目标函数,最小卸货量、装货点运出总容量、装货次数、卸货点的最大卸货容量等约束条件建立煤矿井下智能无轨辅助运输系统多目标优化函数。提出了一种改进NSGA-II的多目标优化算法,使用Levy飞行、随机游走、自适应权重等策略分别提高算法的全局和局部搜索能力,加快算法收敛速度。模拟场景实验表明,与无优化方案相比,所提改进NSGA-II优化后的平衡方案使运输成本降低约19%,排队等待时间缩短约56%,最小煤矿运输期望偏差下降约40.5%。实验结果验证了所提改进NSGA-II算法优化结果的有效性和实用性,可为煤矿井下生产管理提供多种优化选择方案,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 煤矿 智能无轨辅助运输 调度 路径优化 非支配排序遗传算法
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甲酸改性煤气化灰渣充填材料的水化机理与碳足迹 被引量：1
15
作者 郭强 张吉雄 +3 位作者 霍彬彬 李猛 周楠 刘思旭 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期224-235,共12页
煤气化灰渣(CGS)由于水化活性较低,制备胶凝材料替代水泥时性能不足,阻碍了其在充填材料领域中的应用。研究采用甲酸对CGS表面进行改性以改善CGS的活性,并研究了改性后CGS基充填材料(FCM)的力学性能、水化机理和碳足迹。结果表明,经甲... 煤气化灰渣(CGS)由于水化活性较低,制备胶凝材料替代水泥时性能不足,阻碍了其在充填材料领域中的应用。研究采用甲酸对CGS表面进行改性以改善CGS的活性,并研究了改性后CGS基充填材料(FCM)的力学性能、水化机理和碳足迹。结果表明,经甲酸改性后,CGS中的部分碳酸钙、钙长石等与甲酸发生反应生成了甲酸钙,该反应在CGS颗粒表面产生了原位孔隙。甲酸的最佳掺量为CGS的4%,在此掺量下,CGS颗粒的比表面积由6.32 m^(2)/g增加到9.35 m^(2)/g,总孔隙体积由0.0342 cm^(3)/g增加到0.0401 cm^(3)/g,此时,FCM的3 d和7 d的抗压强度提高了近一倍,72 h累计水化热达到最大值81.08 J/g。然而,进一步增加甲酸时,FCM水化活性降低,力学性能下降,主要是因为改性后增加的反应产物覆盖在CGS颗粒表面,导致CGS颗粒桥接结块,使得FCM中的水分子不容易渗透到颗粒内部。此外,碳足迹分析发现,使用4%的甲酸改性CGS替代水泥后,FCM的碳排放总量相比未替代水泥时减少了376.16 kg/t,显著降低了碳排放量,达到碳减排的目标。 展开更多
关键词 煤气化灰渣 充填材料 水化机理 改性 碳足迹
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特厚煤层大采高综放面沿空掘巷支护技术研究 被引量：3
16
作者 孔皖军 高阳 +3 位作者 靳翔飞 任兴 张福敏 王文 《能源与环保》 2025年第5期262-266,共5页
特厚煤层开采过程中,综放面沿空掘巷支护技术是当前煤炭采掘技术发展的重要方向之一。以唐家会矿16 m厚煤层大采高综放面沿空掘巷为工程背景,通过对采面支承压力进行理论研究,并结合数值模拟对侧向支承压力分布情况进行分析,确定了采空... 特厚煤层开采过程中,综放面沿空掘巷支护技术是当前煤炭采掘技术发展的重要方向之一。以唐家会矿16 m厚煤层大采高综放面沿空掘巷为工程背景,通过对采面支承压力进行理论研究,并结合数值模拟对侧向支承压力分布情况进行分析,确定了采空区侧应力“先增大后减小”分布情况。侧向支承压力峰值区域距离煤壁边缘约23 m,应力值为22.5 MPa,从而对巷道布置位置提供了依据。设计以锚索为基础的支护组合体,保持沿空掘巷围岩稳定。通过数值模拟得出,无支护时应力峰值在肩角和底角分别达到了10.8和10.3 MPa;当采用优化支护方案后,在巷道剪应力测线上,剪应力峰值逐渐降低。采用优化支护方案后肩角和底角剪应力峰值为7.87和7.36 MPa,与未支护巷道相比,肩角剪应力峰值分别降低了27.12%和28.54%。结合最佳掘进巷道位置布置和合理的锚索体系支护方案,形成了一套适合唐家会矿新型煤巷高效支护技术体系,为实现高效支护和快速掘进提供了技术支撑,对类似开采环境下巷道支护提供了理论基础。 展开更多
关键词 厚煤层 沿空掘巷 优化支护 数值模拟
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煤矿小窑破坏区精细勘查技术研究及应用
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作者 孙振军 孙万明 +2 位作者 刘贵 郭爱国 孙林 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期118-126,共9页
针对郭家湾煤矿内房柱式开采形成的小窑破坏区范围不清及基础资料缺失问题,采用物探、钻探及三维空间扫描技术相结合的方法,分别对采空区范围、顶板状态、积水、内部巷道及煤柱尺寸等数据进行了精细勘查,首先通过地面瞬变电磁物性解释... 针对郭家湾煤矿内房柱式开采形成的小窑破坏区范围不清及基础资料缺失问题,采用物探、钻探及三维空间扫描技术相结合的方法,分别对采空区范围、顶板状态、积水、内部巷道及煤柱尺寸等数据进行了精细勘查,首先通过地面瞬变电磁物性解释异常区及钻探验证划定采空区范围及不同分区,再应用三维空间扫描技术分别对有水、无水采空区内部空间进行精细扫描观测,获得了钻孔底部周围一定范围内的巷道宽度、空区高度、煤柱尺寸等高精度技术数据,并通过三维建模获得空区的内外部形态。该研究方法可为小窑破坏区勘查、内部空间准确数据实测、采空区稳定性评估及灾害防治提供支撑。 展开更多
关键词 小窑破坏区 房柱式开采 瞬变电磁 钻探 扫描
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煤矿智能充填支护机器人承载特性与自适应支护机理研究
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作者 宗庭成 张强 +3 位作者 杨康 金子山 马国平 尹宝杰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S2期375-388,共14页
为了满足固体充填开采技术产能效率提升的需求,实现充填支护机器人在智能充填工作面的自主高效作业,针对充填支护机器人前后双梁承载的特殊性,将后承载梁对前承载梁的影响等效为对同轴铰接点的作用力合力,基于瞬心法建立前后承载梁的力... 为了满足固体充填开采技术产能效率提升的需求,实现充填支护机器人在智能充填工作面的自主高效作业,针对充填支护机器人前后双梁承载的特殊性,将后承载梁对前承载梁的影响等效为对同轴铰接点的作用力合力,基于瞬心法建立前后承载梁的力矩平衡方程,定义力平衡区,建立承载能力与外载荷合力作用点位置、承载姿态的关系;采用并联机器人运动学分析方法,得到承载梁输出载荷与驱动机械臂载荷的映射关系;求解不同承载姿态下的结构刚度矩阵,得出前后承载梁的垂向刚度曲线;运用多体系统动力学仿真软件建立液压与机械系统模型,并采用刚度阻尼弹簧近似直接顶,通过联合仿真模拟机器人在不同阶段承载梁与直接顶的相互作用力。结果表明:前后承载梁外载荷合力作用点在前后支撑机械臂与同轴铰接点区域内机器人承载能力较好,后承载梁合力作用点位置影响前承载梁承载能力并改变平衡机械臂工作状态;针对前承载梁能基于姿态参数和机器臂工作阻力求解外载荷大小及合力作用点,但后支撑机械臂工作阻力无法直接反解后承载梁外载荷大小及合力作用点位置;刚度曲线受姿态影响小,近同轴铰接点位置数值大,远离后骤减;承载梁与直接顶作用力在近同轴铰接点附近数值大,远离后骤减,呈“伞尖”状分布,与垂向刚度曲线近似。研究成果从力矩平衡、并联机器人、结构刚度多角度揭示了充填支护机器人承载梁与直接顶的相互作用关系,为其承载工况自主识别与自适应支护提供了理论基础以及新的研究思路和方法,有助于推动固体充填开采技术的智能化升级,在提高开采效率和安全性方面具有重要意义。 展开更多
关键词 固体充填开采技术 充填支护机器人 结构刚度 双梁承载
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采煤机截齿架位置的机器人视觉测量方法研究
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作者 牛聪 王宏奇 刘品潇 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第7期11-15,共5页
采煤机在检修过程中,截割头本体实际形状一般容易偏离名义形状,焊接过程中需要实时评估截齿架相对于截割头本体侧面的位置,以提升截齿架与截割头本体的焊接精度。本研究基于三维视觉机器人系统,提出了截齿架相对于采煤机截割头本体侧面... 采煤机在检修过程中,截割头本体实际形状一般容易偏离名义形状,焊接过程中需要实时评估截齿架相对于截割头本体侧面的位置,以提升截齿架与截割头本体的焊接精度。本研究基于三维视觉机器人系统,提出了截齿架相对于采煤机截割头本体侧面位置的非接触式测量方法。通过KUKA VisionTech视觉系统的摄像机获得测量图像,建立了图像变换的数学模型,在此基础上利用Matlab软件对图像进行分析,实现截齿架到截割头侧面的距离分布的自适应在线测量。最后通过搭建机器人实验平台验证了所提非接触式测量方法的有效性。 展开更多
关键词 截齿架 截割头 视觉系统 非接触式测量
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厚煤层大巷保护煤柱合理尺寸优化 被引量：7
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作者 罗波远 张涛 +3 位作者 安彦成 姚新宇 刘志刚 李树文 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期48-51,共4页
针对红庆梁煤矿12308回采工作面大巷保护煤柱宽度留设过大导致煤炭资源浪费的问题,通过数值仿真分析工作面前方区段煤柱的应力分布规律,得到大巷保护煤柱合理宽度为100~150 m,通过12308回风顺槽顶板锚索支护压力监测,得到大巷保护煤柱... 针对红庆梁煤矿12308回采工作面大巷保护煤柱宽度留设过大导致煤炭资源浪费的问题,通过数值仿真分析工作面前方区段煤柱的应力分布规律,得到大巷保护煤柱合理宽度为100~150 m,通过12308回风顺槽顶板锚索支护压力监测,得到大巷保护煤柱宽度不得小于121 m,通过极限强度理论分析煤柱的稳定性,最终将12308回采工作面大巷保护煤柱的宽度从200 m减小到125 m。通过对停采后北翼回风大巷钻孔应力进行监测,进一步验证了125 m宽大巷保护煤柱留设的安全性与合理性,大大减少了煤炭资源的浪费。 展开更多
关键词 保护煤柱 数值仿真 矿山压力
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