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TBM穿越深埋断层破碎带突水灾变规律
1
作者 李智 董书宁 +1 位作者 石志远 童仁剑 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期161-171,共11页
【目的】TBM穿越深埋富水断层破碎带时常面临极高突水风险,严重制约工程安全与效率。【方法】为揭示巷道过断层的突水灾变演化规律,提出超前防控技术,控制突水风险,以华北型煤田某煤矿大巷掘进穿越深埋断层破碎带为背景,考虑围岩应力-损... 【目的】TBM穿越深埋富水断层破碎带时常面临极高突水风险,严重制约工程安全与效率。【方法】为揭示巷道过断层的突水灾变演化规律,提出超前防控技术,控制突水风险,以华北型煤田某煤矿大巷掘进穿越深埋断层破碎带为背景,考虑围岩应力-损伤-渗流耦合作用,通过FLAC^(3D)软件建立TBM穿越深埋断层破碎带三维数值模型,模拟分析TBM临近深埋断层过程中围岩位移、塑性区、渗透系数及涌水量的时空演化特征及规律。基于灾变机制,提出一套以超前分段注浆为核心的综合加固方案。【结果和结论】(1) TBM临近断层时,掘进面后方围岩位移与塑性区呈现显著的3阶段空间分异规律;而前方围岩位移及塑性区破坏深度呈指数增长,同时其渗透系数因损伤加剧而激增约106倍,形成贯通性导水裂隙网络,最终诱发围岩整体失稳与突水灾害。(2) TBM围岩涌水量随水力梯度升高呈指数递增,突水临界距离为3.0 m,此时瞬时涌水量达956.1 m^(3)/h。(3)对深埋断层破碎带影响区范围内围岩实施“地面定向钻孔+超前分段注浆”加固后,位移、涌水量和渗透系数变化均得到了有效的控制,确保了施工安全。研究成果不仅可为TBM安全掘进提供科学决策依据,同时对增强TBM装备在复杂水文地质条件下的环境适应性、完善突水灾害动态预警体系及防控技术具有重要工程价值。 展开更多
关键词 TBM掘进 深埋断层破碎带 位移 塑性区 渗透系数 涌水量 突水灾变规律 注浆加固
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煤矿采掘工作面的激光雷达与相机跨模态联合标定方法
2
作者 杨文娟 任志腾 +6 位作者 张旭辉 杜昱阳 李长鹏 张超 许洁 万继成 雷孟宇 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期246-258,共13页
【目的】煤矿井下采掘工作面光照不足、粉尘干扰和点云稀疏条件下特征难以稳定提取,严重制约了井下非结构化场景特征的相机与激光雷达联合标定的精度与鲁棒性。【方法】针对综采工作面和掘进巷道等复杂工况,提出一种激光雷达与相机跨深... 【目的】煤矿井下采掘工作面光照不足、粉尘干扰和点云稀疏条件下特征难以稳定提取,严重制约了井下非结构化场景特征的相机与激光雷达联合标定的精度与鲁棒性。【方法】针对综采工作面和掘进巷道等复杂工况,提出一种激光雷达与相机跨深度特征耦合的联合标定方法。在特征提取阶段,改进了随机抽样一致(random sample consensus,RANSAC)的多平面拟合算法,结合法向量预分簇与自适应迭代机制,实现对液压支架顶梁、掘进机外壳等几何结构高效提取;同时提出跨深度边缘融合策略,协同利用曲率不连续与平面交线特征,增强边缘结构的完整性与鲁棒性。在标定框架上,采用两阶段配准策略:粗配准通过轴向循环扰动策略快速估计初始外参,精配准则在李群空间构建点、线联合约束与非线性优化迭代,确保在煤尘干扰和复杂工况下仍能实现高精度对齐。【结果和结论】在Gazebo仿真平台与实际井下实验场景上对所提方法进行了验证,结果表明,该方法在无噪声时旋转误差小于0.2°、平移误差低于0.02 m,平均重投影误差不超过3.5 px,且在高噪声环境下仍保持优异稳定性,与传统方法相比,所提方法在掘进工作面与综采工作面下的平均重投影误差分别为2.89 px和3.03 px,显著优于对比方法。该方法无需依赖人工标定物,具备良好的环境适应性与稳定性,可满足煤矿井下复杂环境中多模态感知单元的高精度标定需求。 展开更多
关键词 激光雷达 相机 联合标定 点云配准 点云平面提取 煤矿 采掘工作面
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年产千万吨综放工作面超远距离供液技术研究
3
作者 马英 王伦 +4 位作者 魏存跃 李思岩 李营 侯成明 佟友 《中国煤炭》 北大核心 2026年第1期83-91,共9页
为解决采煤工作面推进长度增加后,传统综放工作面供液技术面临的压力损失大、供液稳定性差、智能化控制水平低等难题,满足高效安全开采需求,以肖家洼煤矿年产千万吨221304智能化综放工作面为研究对象,开展4 500 m超远距离供液技术研究... 为解决采煤工作面推进长度增加后,传统综放工作面供液技术面临的压力损失大、供液稳定性差、智能化控制水平低等难题,满足高效安全开采需求,以肖家洼煤矿年产千万吨221304智能化综放工作面为研究对象,开展4 500 m超远距离供液技术研究。通过分析管路压力损失特性,优化确定Φ133 mm×12 mm单进单回供液管路方案,并结合振动抑制、应力监测等技术降低压力损失与提升管路稳定性;通过集成智能传感、远程协同等技术,构建“云-边-端”三级智能控制架构,采用自适应模糊PID等算法实现系统精准调控。现场应用表明,该技术使管路压力损失降低18.7%,月均故障率下降42.2%,检修效率提高45.9%,保障了工作面年产千万吨的生产能力。该技术体系提升了超远距离供液系统的可靠性与智能化水平,为深部复杂煤层开采提供了成熟范式,对煤炭行业智能化、绿色化转型具有重要推广价值。 展开更多
关键词 综放工作面 超远距离供液系统 供液管路优化 智能化泵站系统
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选煤厂重介浅槽分选机执行参数多目标优化研究
4
作者 常发军 《煤矿机械》 2026年第2期23-29,共7页
针对选煤厂重介浅槽分选机在实际生产中,因原煤性质波动与系统多参数强耦合所导致的调节依赖经验、精煤产率与能耗难以兼顾等问题,提出一种面向选煤厂实际应用的参数优化方法。首先,利用主成分分析与相关系数法,从海量运行数据中精准筛... 针对选煤厂重介浅槽分选机在实际生产中,因原煤性质波动与系统多参数强耦合所导致的调节依赖经验、精煤产率与能耗难以兼顾等问题,提出一种面向选煤厂实际应用的参数优化方法。首先,利用主成分分析与相关系数法,从海量运行数据中精准筛选出悬浮液密度、水平/上升流流量等关键可调参数,使其与精煤产率、产品灰分及吨煤电耗等核心生产目标强关联,完成参数聚焦;进而,引入天牛须搜索算法,通过其智能试探与方向寻优机制,动态调整上述参数,在复杂波动的入料条件下快速找到高效区;最终,构建一个综合能效与质量的评价函数,统筹解决提质与降耗的生产矛盾,直接输出一套兼顾分选效果与经济效益的最优操作方案。实验结果表明:优化后的分选机在分选效率、精煤产率及能耗控制方面均显著优于对比算法,尤其在高压分选工况下仍保持稳定性能,展现出良好的工程适用性与经济性。 展开更多
关键词 选煤厂 重介浅槽分选机 执行参数 参数多目标优化 天牛须搜索算法
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露天煤矿冻顶台阶加密空孔对爆炸应力波分布影响规律研究
5
作者 马力 王晓民 +9 位作者 金磊 李雁飞 张奇峰 张佩翼 张津鹏 李新鹏 张东旭 刘忠伟 李蒙博 马宁 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第1期188-197,共10页
为提高高寒地区露天煤矿岩石台阶深孔爆破效果,基于空孔对岩体中爆炸应力波传播导向及反射拉伸作用的假设,以加密孔夹角为影响因子,构建了加密孔条件下应力关系模型,提出了孔间加密与排间加密两种加密布孔方式,将数值模拟与现场试验相结... 为提高高寒地区露天煤矿岩石台阶深孔爆破效果,基于空孔对岩体中爆炸应力波传播导向及反射拉伸作用的假设,以加密孔夹角为影响因子,构建了加密孔条件下应力关系模型,提出了孔间加密与排间加密两种加密布孔方式,将数值模拟与现场试验相结合,探究了长加密孔应力波反射拉伸与损伤效果影响规律。结果表明:在相邻爆源作用影响下的最佳加密孔夹角为0°和45°;孔间长加密布孔对岩体爆破损伤的效果优于短加密孔;2 m排间加密方案中,加密孔附近未产生明显裂纹,主炮孔周围裂隙发育不明显,岩石平均大块率在4.32%左右;采用6 m孔间加密和6 m排间加密方案后,岩石平均大块率整体降为3.03%和2.34%,6 m孔间加密方案爆破破碎效果最佳。 展开更多
关键词 露天煤矿 深孔爆破 应力传播 加密布孔 岩石大块率
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煤炭产业共性技术发展预测与创新路径研究
6
作者 王国法 庞义辉 +6 位作者 任怀伟 张吉雄 孟令宇 丁华 尹希文 程健 孙海涛 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期1-19,共19页
煤炭共性技术是贯穿煤炭开采、加工、利用全产业链的“技术底座”,是支撑煤炭产业升级和高质量发展的基础性、通用性核心技术,对推动煤炭产业高端化、智能化、绿色化转型发展具有重要意义。本文分析了全球能源转型的大趋势、格局变化、... 煤炭共性技术是贯穿煤炭开采、加工、利用全产业链的“技术底座”,是支撑煤炭产业升级和高质量发展的基础性、通用性核心技术,对推动煤炭产业高端化、智能化、绿色化转型发展具有重要意义。本文分析了全球能源转型的大趋势、格局变化、中国能源生产和消费结构,提出了通过先进技术移植和共性技术创新实现煤炭产业转型与可持续高质量发展的技术路径;全面阐述了煤矿智能绿色高效开采与煤炭清洁高效低碳利用技术取得的重要进展,提出了煤-电-化-新多种能源耦合发展的创新技术路径,通过“新能源为煤炭开发降碳、煤炭为新能源兜底”的双向赋能,推动煤炭产业绿色转型升级。围绕煤炭开发基础科学难题、煤炭安全生产共性技术、煤炭智能化无人/少人开采技术难题、煤炭绿色开发共性技术难题、煤炭清洁高效利用、人工智能+资源+能源+生态智慧综合体等行业六大共性技术维度,全面梳理煤炭产业实现高质量发展面临的重大难题,提出共性技术突破方向、攻关重点和系统性解决方案。基于目前我国煤炭开采、加工、利用共性技术发展现状,提出了“十五五”期间煤炭共性技术发展预测:实现地质模型与矿井生产系统的全息交互与智能决策;突破煤矿多模态垂直大模型构建,推进工作面10 kV技术装备研发与工程示范,升级迭代惯性导航、人员精确定位等技术装备,开展薄及较薄煤层工作面常态化无人/少人开采示范、厚煤层500 m超长工作面年产20 Mt工程示范及深井复杂条件冲击地压煤层无人/少人智能开采工程示范,攻克露天煤矿连续开采工艺及成套装备、半连续开采智能化成套技术装备的难题;实现绿色开采技术推广应用和智能洗选装备全面升级。提出2030—2050年中长期煤炭共性技术发展预测:到21世纪中叶,逐步建成完善的智能绿色开发技术与装备体系,实现煤炭高端化转化利用技术新突破,推动煤炭智能绿色柔性开发供给体系高效运行,形成煤-电-化-新全面融合的新业态,煤炭产业高质量发展进入新阶段。提出了煤炭共性技术创新体系架构,通过建立“政策引导—资源供给—应用反馈—服务支撑”的闭环创新生态体系,推动煤炭产业实现高端化、智能化、绿色化转型发展,为煤炭产业可持续高质量发展提供共性技术供给和保障。 展开更多
关键词 煤炭共性技术 智能绿色开发 清洁高效利用 创新体系 煤-电-化-新耦合发展
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露天煤矿智能开采技术装备进展与展望
7
作者 王忠鑫 刘英璐 +7 位作者 孙鑫 丁小华 赵红泽 李来平 宋波 黄俊婷 李广贺 周游 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期424-444,共21页
为推动露天煤矿领域新质生产力发展,服务煤炭行业高质量转型升级,支撑国家“双碳”战略目标,系统梳理了我国露天煤矿智能开采技术与装备的最新进展,阐述了全生命周期设计、绿色高效开采、智能开采、安全开采等方向基础理论与应用技术的... 为推动露天煤矿领域新质生产力发展,服务煤炭行业高质量转型升级,支撑国家“双碳”战略目标,系统梳理了我国露天煤矿智能开采技术与装备的最新进展,阐述了全生命周期设计、绿色高效开采、智能开采、安全开采等方向基础理论与应用技术的创新成果,提出了无人智能航测、智能设计与管控一体化、智能穿爆与安防、无人化运输、设备远程智能操控、边坡工程地质灾害防控、人员-设备全域安全监管等7项智能化开采关键技术,解决了我国露天煤矿智能化建设面临的安全智能高效开采技术难题。系统总结了我国露天煤矿工艺技术创新与装备自主可控的发展进程,分析了大切割力轮斗挖掘机、大型矿卡动力传动系统等关键装备的突破,以及世界首台百吨级无驾驶室双向行驶纯电无人自卸车,纯电矿卡、换电矿卡、氢能矿卡等新能源装备的创新应用,构建了以连续化工艺创新应用、绿色动力系统升级、开采装备机器人化为标志的露天矿智能开采新模式。凝练了典型智能化露天煤矿建设成效与经验,研究表明未来露天煤矿智能化发展需深化“绿色、安全、高效”三大核心目标,突破高端装备及关键零部件自主可控“卡脖子”难题,积极应对柔性生产、双碳目标及无人矿山等挑战,推动构建AI大模型驱动的一体化智能决策新体系,为行业高质量发展提供理论支撑与技术路径。 展开更多
关键词 露天煤矿 智能采矿 无人化矿山 绿色开采 采矿装备
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深部复杂工作面围岩-支架动态耦合关系及智能调控策略
8
作者 任怀伟 巩师鑫 +2 位作者 刘凯 韩哲 张帅 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期187-201,共15页
深部复杂条件煤层开采地应力高,围岩变形破坏严重,走向和倾向倾角起伏变化大。工作面不同位置的围岩压力、空间形态差异显著,支护技术条件复杂。现有工作面支护装备多为单一、固定功能参数设计,对围岩动态变化的适应能力不足,难以满足... 深部复杂条件煤层开采地应力高,围岩变形破坏严重,走向和倾向倾角起伏变化大。工作面不同位置的围岩压力、空间形态差异显著,支护技术条件复杂。现有工作面支护装备多为单一、固定功能参数设计,对围岩动态变化的适应能力不足,难以满足复杂条件煤层智能化开采需求。以淮南矿区某示范煤矿千米深井厚煤层超长工作面为例,提出了工作面围岩-支架力耦合(大小、方向和作用点)分析和空间态势、位移耦合分析方法,揭示深部超长工作面覆岩分区破断、压力动态迁移时空演化特征及规律,构建了基于深度学习神经网络的“压力-位姿”融合预测模型,提前预测和判断工作面围岩和装备的力位状态;基于非参数聚类算法提出了液压支架工作阻力和位姿分区准则,建立了不同分区的支护和位姿控制方法;研发了复杂条件工作面“三测两控一平台”智能分析决策系统,实现围岩状态、装备压力和空间信息的综合感知及决策控制,大幅提升装备适应煤层条件渐变或突变扰动的能力。示范工作面应用结果表明:系统有效提升复杂条件工作面支护装备的适应性和灵活性。在采用超长工作面布置,采高范围5.0~6.2 m、倾向平均倾角14°、走向最大倾角17°条件下,平均每天割煤5刀,开采速度提升38.29%。示范应用3个月,推进210.2 m,采煤总量近60万t,实现了淮南地区深部“三软”煤层大采高安全高效开采。本研究提出了适应深部复杂煤层特征的智能化开采方法,为深部煤炭资源的安全高效开采提供了技术支撑。 展开更多
关键词 千米深井 智能开采 液压支架群组 数据分析 分区协同
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煤矿水力压裂岩层控制技术及应用
9
作者 康红普 冯彦军 赵凯凯 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期27-60,共34页
随着煤矿开采深度与强度不断增加,岩层控制难题日益凸显,工作面强矿压、巷道围岩大变形、冲击地压及矿震等灾害日趋严重。水力压裂技术通过在岩层中产生人工裂缝,主动调控岩层结构与围岩应力场,达到弱化岩层和围岩卸压的目的,在解决岩... 随着煤矿开采深度与强度不断增加,岩层控制难题日益凸显,工作面强矿压、巷道围岩大变形、冲击地压及矿震等灾害日趋严重。水力压裂技术通过在岩层中产生人工裂缝,主动调控岩层结构与围岩应力场,达到弱化岩层和围岩卸压的目的,在解决岩层控制难题方面展现出巨大潜力和广阔前景。本文回顾了煤矿水力压裂岩层控制技术的发展历史,从理论分析、实验室试验及数值模拟角度介绍了水力压裂裂缝在岩层中扩展的研究成果,阐述了水力压裂裂缝扩展形态、特征、规律及主要影响因素;将煤矿岩层水力压裂技术分为3种,分别为井下压裂、地面压裂及井上下协同压裂,并对比分析了各种方法的特点、优势及适用条件;介绍了煤矿井下局部水力压裂、区域压裂、地面压裂工艺及成套装备,包括压裂泵组、工具串、切槽(缝)和射孔装置、监测系统等特性及主要技术参数。论述了水力压裂在巷道围岩卸压、工作面岩层控制及冲击地压防治的机理,揭示了水力压裂“岩层结构改造-岩层能量释放-围岩应力调控”的核心力学机制,并介绍了典型工程应用实例,展示千米深井软岩巷道卸压、10 m超大采高综采工作面强矿压控制、冲击地压与矿震灾害防治等工程的应用情况和显著效果。最后,分析了水力压裂目前存在的问题,展望了水力压裂岩层控制技术的发展方向:压裂理念向超前主动、区域化、一体化发展;压裂设计向定量化、可视化、动态化发展;压裂工艺与装备向精准化、自动化、智能化发展;压裂监测向多源化、精确化、实时化发展。最终,形成“精细探测—定量设计—智能施工—实时监测—全面评价—动态反馈”的水力压裂岩层控制技术体系,为煤矿安全高效开采提供技术支撑。 展开更多
关键词 煤矿 岩层控制 水力压裂 裂缝扩展 应力调控 围岩卸压
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半干旱煤矿区蓝绿空间构建
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作者 武书军 谢松岩 +6 位作者 张锁 王林 赵剑 潘慧 胡炳南 白国良 陈永福 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期192-199,共8页
新街台格庙矿区位于毛乌素沙地东北缘,受气候变化与人类活动双重影响,区域水资源短缺、生态承载力已接近上限,而大量煤矿排水却难以有效利用。针对上述问题,分析了水资源均衡配置在半干旱区蓝绿空间融合的重要性,结合区域地质历史环境... 新街台格庙矿区位于毛乌素沙地东北缘,受气候变化与人类活动双重影响,区域水资源短缺、生态承载力已接近上限,而大量煤矿排水却难以有效利用。针对上述问题,分析了水资源均衡配置在半干旱区蓝绿空间融合的重要性,结合区域地质历史环境变迁、自然地理现状和矿区开发沉陷预期,提出了区域蓝绿空间构建的基本框架。同时,通过遥感影像分析、年鉴统计数据等综合研究,系统分析了区域沙地-湖泊-草原景观格局下的蓝绿空间要素及属性特征,并重点围绕矿井水量质特征及其综合利用潜力,提出了区域蓝绿空间供需平衡和生态系统稳定提升的蓝绿协同融合策略及空间格局分区优化建议,以期逐步实现自然资源保护利用、城乡人居环境质量提升和区域生态格局安全稳定,从而探索形成矿地融合发展的半干旱煤矿区生态综合治理和资源综合利用新模式。 展开更多
关键词 矿区生态格局 生态修复 蓝绿空间 矿井水利用 半干旱区
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水文地质复杂矿井无巷配水排水泵房设计
11
作者 陈进朝 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期12-17,共6页
针对矿井井下传统排水泵房存在结构复杂、施工难度大、施工周期长、作业环境恶劣等缺点,提出无巷配水排水泵房的设计理念和设计方案。该方案采用通长布置的吸水井代替传统的配水巷、配水井、吸水井和吸水井壁龛,具有设计结构简单、施工... 针对矿井井下传统排水泵房存在结构复杂、施工难度大、施工周期长、作业环境恶劣等缺点,提出无巷配水排水泵房的设计理念和设计方案。该方案采用通长布置的吸水井代替传统的配水巷、配水井、吸水井和吸水井壁龛,具有设计结构简单、施工机械化程度高、劳动强度低、建设工期短、后期运行维护简单等特点。与传统方案相比,无巷配水排水泵房设计方案能够使排水泵房施工工期缩短1.5个月,概算投资减少71.1万元,降低了9.7%。该方案在煤矿和非煤矿山具有普遍的实用性和可推广性。 展开更多
关键词 排水泵房 配水巷 吸水井 无巷配水 水泵房设计
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高矿化度矿井水深部存储技术研究进展与展望
12
作者 薛建坤 王双明 +6 位作者 张平松 王晓东 周振方 王甜甜 张全 许时昂 王治宙 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期124-135,共12页
【背景】高矿化度矿井水在我国西部矿区分布较为普遍,其排放与处理对生态环境和资源利用构成严峻挑战;深部存储技术作为一种环境友好、资源节约的矿井水处置方法,近年来受到广泛关注。【进展】围绕高矿化度矿井水的基本特征,系统梳理了... 【背景】高矿化度矿井水在我国西部矿区分布较为普遍,其排放与处理对生态环境和资源利用构成严峻挑战;深部存储技术作为一种环境友好、资源节约的矿井水处置方法,近年来受到广泛关注。【进展】围绕高矿化度矿井水的基本特征,系统梳理了深部存储的关键科学问题与技术瓶颈,重点探讨深部存储技术的原理、技术分类及工程应用;全面评述深部存储技术的适用边界,包括地质条件评价、注水井设计、水质预处理、过程监测及存储稳定性评价等核心环节。围绕区域构造、基础地质、储盖层物性及水文地质4方面特征提出深部存储层位选择方法,综合考虑安全环保、注入效率及经济合理3方面因素明确注水井结构设计原则,阐明矿井水预处理技术优缺点及注水水质控制要求,在此基础上构建回注全过程动态监测体系,并形成基于多物理场耦合的矿井水存储稳定性评价方法。进一步总结了现有技术的局限性,如结垢腐蚀、地质扰动及潜在环境风险等。【展望】提出未来发展应聚焦于高效低耗水质处理技术、结垢与腐蚀防控体系、地质环境影响评估及政策法规完善等,为构建矿井水低碳处理新范式提供科学依据。高矿化度矿井水深部存储技术在解决矿井水排放问题的同时,能够实现水资源循环利用,兼具显著的环境与经济效益。随着高效低耗处理技术和新型功能材料的不断突破,该技术将朝着标准化、智能化和绿色化方向发展。 展开更多
关键词 矿井水 高矿化度 深部存储技术 地质条件评价 动态监测 发展趋势
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随钻工程参数对钻头磨损影响规律的试验研究
13
作者 鲁飞飞 沈显鸿 +1 位作者 熊诗伦 吴川 《石油机械》 北大核心 2026年第2期14-19,59,共7页
针对传统钻头磨损评估方法存在的局限性,以及对钻头磨损程度监测手段较少的现状,提出了一种基于随钻工程参数(转速、扭矩、钻速)的钻头磨损评价方法。通过模拟不同岩性(玄武岩、花岗岩、石灰岩、片麻岩、砂岩)的钻探过程,系统研究了随... 针对传统钻头磨损评估方法存在的局限性,以及对钻头磨损程度监测手段较少的现状,提出了一种基于随钻工程参数(转速、扭矩、钻速)的钻头磨损评价方法。通过模拟不同岩性(玄武岩、花岗岩、石灰岩、片麻岩、砂岩)的钻探过程,系统研究了随钻工程参数与钻头磨损等级之间的关系。研究结果表明:岩石强度是影响钻头磨损程度的首要因素,钻头磨损程度在一定范围内与转速正相关,但当转速达到1800 r/min后,磨损等级不再显著变化;扭矩对钻头磨损等级的影响最为显著,只有当扭矩小于7.8 N·m时才会出现4级磨损,并且78%的4级磨损发生在转速为2400 r/min的工况下;而钻速对磨损的影响相对较小。研究成果可为优化钻探参数、提高钻探效率并降低成本提供理论依据。 展开更多
关键词 钻头磨损 随钻测量 工程参数 评价方法 岩性 岩石强度
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面向矿山的确定性承载网技术及应用
14
作者 赵宇 顾义东 +2 位作者 黄金波 梁宏 李烨 《工矿自动化》 北大核心 2026年第1期87-95,共9页
现有矿用确定性承载网研究对时间敏感网络(TSN)和切片分组网络(SPN)的适用边界、协同可能及技术融合路径缺乏深入探讨,未能结合矿山多业务、多层次、高动态的网络承载现实,给出具有指导意义的技术选型与融合组网方案。针对该问题,系统... 现有矿用确定性承载网研究对时间敏感网络(TSN)和切片分组网络(SPN)的适用边界、协同可能及技术融合路径缺乏深入探讨,未能结合矿山多业务、多层次、高动态的网络承载现实,给出具有指导意义的技术选型与融合组网方案。针对该问题,系统分析了在智能化矿山背景下,工业以太网及面向矿山垂直行业的5G无线接入网对确定性承载网的迫切需求,重点研究了TSN和SPN技术的基本原理与性能特征,TSN关键技术包括业务流量监管、业务确定性调度技术、集中管控技术,SPN关键技术包括切片以太网技术、小颗粒切片技术、分组转发技术。结合矿山生产环境中工业环网的实际组网架构与业务类型,进一步探讨了TSN与SPN在井下通信、远程控制、视频监控及传感器数据传输等典型场景中的适用性与技术局限性。研究表明,SPN凭借其硬隔离能力、灵活业务调度和面向垂直行业的切片特性,更契合矿山工业环网对多业务统一承载和确定性性能保障的要求。最后,论证了SPN作为矿山智能化建设中确定性网络演进的重要技术路径,并为矿山工业环网的升级部署提出了建议。 展开更多
关键词 矿用工业环网 确定性承载网 5G无线接入网 时间敏感网络 切片分组网 硬切片网络
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煤矿井下自动钻机可拆卸式主动钻杆研制及应用
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作者 蒋威 张溟晨 +3 位作者 史书翰 王清峰 闫保永 万园 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期233-240,共8页
针对传统整体式主动钻杆存在的装拆复杂、更换效率低、磨损后需整体更换以及更换成本高的技术问题,研制了一种可拆卸式主动钻杆。通过深入剖析可拆卸式主动钻杆的基本需求,提出了分体式结构设计的技术解决方案,并提供了一种确定螺纹锁... 针对传统整体式主动钻杆存在的装拆复杂、更换效率低、磨损后需整体更换以及更换成本高的技术问题,研制了一种可拆卸式主动钻杆。通过深入剖析可拆卸式主动钻杆的基本需求,提出了分体式结构设计的技术解决方案,并提供了一种确定螺纹锁固剂最优填充量的方法;通过对螺纹锁固剂失效参数进行数值模拟,探明了施加扭矩、最大接触压力以及最大接触扭矩三者之间的影响关系,得到了螺纹锁固剂失效的施加扭矩值,为减少实验测试次数和降低实验成本提供了数据参考;最后,开展了可拆卸式主动钻杆的实验测试、实钻实验和井下试验。井下试验结果表明:该主动钻杆在打钻过程中连续、稳定,无脱扣、卡扣、变形断裂等不安全现象的发生,且满足井下应用的适用性、安全性、强度以及稳定性要求;磨损部件可实现单一更换,无需整体性更换,且装拆方便、更换高效,能够有效降低更换成本和时间。 展开更多
关键词 煤矿井下 自动钻机 主动钻杆 螺纹锁固剂 分体式结构
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“十四五”时期煤矿水害防治技术新进展及战略思考 被引量：1
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作者 靳德武 周振方 +11 位作者 李鹏 张雁 刘基 姬中奎 范涛 王保利 王昱同 樊娟 许峰 赵春虎 王甜甜 方刚 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期257-269,共13页
2026年是“十五五”开局之年,继往开来做好煤矿防治水工作是实现煤炭工业高质量发展的一项重要任务。在对“十四五”时期煤矿典型水害事故统计分析的基础上,重点回顾了在涌水量预测、水害探查及治理等方面取得的主要技术进展,对未来一... 2026年是“十五五”开局之年,继往开来做好煤矿防治水工作是实现煤炭工业高质量发展的一项重要任务。在对“十四五”时期煤矿典型水害事故统计分析的基础上,重点回顾了在涌水量预测、水害探查及治理等方面取得的主要技术进展,对未来一段时期内的技术发展方向进行了深度思考和展望。“十四五”时期主要取得了如下进展:(1)开发了采煤工作面涌水量随采动态预测方法;(2)高位离层水害精准防控技术和工程实践取得了可供借鉴的经验及做法;(3)源头主动减水技术和方法呈现多样性发展态势;(4)孔中、孔间物探技术及随采/随掘地震探测技术呈现方兴未艾的发展势头;(5)透明地质日益渗透到水害防治领域,革新了防治水理念及水害评价手段;(6)防治水管理理念不断提升,煤矿技术管理和政府监管执法对煤矿防治水工作的要求更加具体、全面。在回顾总结“十四五”水害防治技术6个方面新进展的基础上,梳理总结了煤矿水害防治工作当前面临的困难和问题,从“十五五”时期防治水技术需求出发,提出了矿井水源头保护、水害智能防控、复合灾害协同防控、水害治理技术标准体系构建等4个技术方向的思考及建议。 展开更多
关键词 “十四五”时期 涌水量动态预测 高位离层水 减水开采 钻孔物探 防治水管理
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多层厚硬顶板大采高综放面强矿压特征及防控技术
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作者 张震 《中国煤炭》 北大核心 2026年第1期22-35,共14页
为解决榆神矿区多层厚硬顶板大采高综放面开采期间强矿压带来的支架压架、立柱受冲击严重损坏的难题,采用压力传感器和位移传感器对曹家滩煤矿122108大采高综放开采面进行系统性监测,明确了多层厚硬顶板大采高综放面矿压显现宏观特征,... 为解决榆神矿区多层厚硬顶板大采高综放面开采期间强矿压带来的支架压架、立柱受冲击严重损坏的难题,采用压力传感器和位移传感器对曹家滩煤矿122108大采高综放开采面进行系统性监测,明确了多层厚硬顶板大采高综放面矿压显现宏观特征,分析了多层厚硬顶板覆岩破断动载冲击特征,明确了矿压作用机理,提出了以弱化中低层位岩层、增大充填空间、缩小高层位顶板的活动空间为目标的井下水力区域压裂顶板弱化技术。研究结果表明,多层厚硬顶板大采高综放面矿压显现异常强烈,表现为来压步距大、持续时间长、动载系数高、支架大幅下缩的特点,工作面平均周期来压步距18.4 m,来压持续距离11.5 m,来压平均动载系数1.45,支架下缩量聚集于0.4~1.0 m;多层厚硬顶板大采高综放面来压呈现出强动载来压期间多次连续性或短距间断性大周期来压的新特征,煤层上覆100 m范围内中高位厚硬岩层破断失稳对工作面具有较强的冲击作用,随厚硬岩层距煤层距离继续增加,其周期破断不再对工作面产生矿压作用,下位厚硬岩层的破断一定程度上加速了上位顶板断裂;井下水力区域压裂顶板弱化技术有效减缓了工作面的强矿压显现,压裂后周期来压步距最大值由64 m降至35 m,工作面平均周期来压持续距离由11.5 m降至8.4 m,来压动载系数1.4以上的比例由85.27%降至9.80%,能量104 J以上微震事件个数下降54.02%。 展开更多
关键词 多层厚硬顶板 矿压显现特征 水力区域压裂顶板弱化技术 矿压作用机理 围岩控制
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煤矿用等壁厚定子气动螺杆钻具的研究及应用
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作者 李浩 张杰 《煤矿机械》 2026年第3期160-164,共5页
针对煤矿井下气动定向钻孔施工过程中钻遇顶底板岩层时钻进效率低、螺杆钻具振动导致寿命低等问题,在分析气动螺杆钻具工作特性的基础上,开发了等壁厚定子和中空转子结构的气动螺杆钻具,改善了螺杆钻具输出性能,减少了横向振动,提升了... 针对煤矿井下气动定向钻孔施工过程中钻遇顶底板岩层时钻进效率低、螺杆钻具振动导致寿命低等问题,在分析气动螺杆钻具工作特性的基础上,开发了等壁厚定子和中空转子结构的气动螺杆钻具,改善了螺杆钻具输出性能,减少了横向振动,提升了岩孔钻进效率和使用寿命。进行了室内性能测试和现场试验,结果表明:等壁厚定子气动螺杆钻具输出扭矩相比常规螺杆钻具提高了50%以上,在岩孔中的钻速提高了2.0~3.5倍;中空转子结构有效降低了脱扣掉钻事故的发生。 展开更多
关键词 等壁厚定子螺杆钻具 碎软煤层 气动定向钻孔 减振结构
原文传递
瓦斯抽采孔孔口降尘剂的制备与性能评价
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作者 任妮 韩子辰 +3 位作者 张杰 蔡记华 杨现禹 杨琴 《钻探工程》 2026年第1期91-98,共8页
本文针对深部煤矿瓦斯抽采钻孔过程中孔口煤尘危害严重且传统除尘技术效率低的问题,旨在研发一种具有协同抑尘机制的高效环保降尘剂。以海藻酸钠、聚乙烯醇和丙烯酰胺为原料,通过接枝共聚法制备了接枝共聚物PSA,并复配表面活性剂APG0810... 本文针对深部煤矿瓦斯抽采钻孔过程中孔口煤尘危害严重且传统除尘技术效率低的问题,旨在研发一种具有协同抑尘机制的高效环保降尘剂。以海藻酸钠、聚乙烯醇和丙烯酰胺为原料,通过接枝共聚法制备了接枝共聚物PSA,并复配表面活性剂APG0810,制备出新型复合降尘剂PSAA。采用红外光谱、热重分析表征PSA的结构与热稳定性,并通过沉降实验、接触角测试、抗蒸发与抗风蚀实验对PSAA的抑尘性能进行评价。结果表明,PSA热稳定性良好;PSAA溶液与煤样的接触角低至24°,较清水降低61.9%,润湿性优异;在50℃环境下保水效果良好;在9 m/s强风侵蚀下,抗风蚀率仍达81.73%。扫描电镜证实,PSAA能在煤尘表面形成致密固化层,实现“润湿-黏结-固化”协同抑尘。该降尘剂制备简单、性能优良,为瓦斯抽采孔口煤尘的高效控制提供了新的技术思路与解决方案。 展开更多
关键词 复合降尘剂 瓦斯抽采孔 煤尘控制 接枝共聚 润湿性能 抗风蚀 协同机理
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基于摩擦纳米发电机的井下振动传感器的研制
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作者 刘江斌 任建超 +2 位作者 吴川 刘茂福 陈驰 《传感器与微系统》 北大核心 2026年第1期67-71,共5页
井下钻具的异常振动会影响钻进效率,甚至造成井下事故,因此有必要依靠振动传感器进行实时监测。传统的井下振动传感器需外接电源,影响效率增加成本,因此,基于摩擦纳米发电机原理研制了一种自供电振动传感器,以实现对钻柱纵向及横向振动... 井下钻具的异常振动会影响钻进效率,甚至造成井下事故,因此有必要依靠振动传感器进行实时监测。传统的井下振动传感器需外接电源,影响效率增加成本,因此,基于摩擦纳米发电机原理研制了一种自供电振动传感器,以实现对钻柱纵向及横向振动的测量。实验结果表明:传感器的工作温度范围为0~100℃,纵向及横向振动频率的测量范围均为1~15 Hz,且测量误差均不超过4%。单只传感器的输出功率最高可达12×10^(-5)W,能够实时点亮15个LED灯泡。设计的传感器在自发电的情况下可同时监测纵向及横向振动,且多只传感器并联可提升发电量,有望减轻井下供电压力或替代电池进行实时供电。 展开更多
关键词 振动传感器 自供电 摩擦纳米发电机 随钻测量 横向振动 纵向振动
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