主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
  • 作者(Author):彭苏萍毕银丽
    关键词(KeyWords):黄河流域煤矿区裂隙发育水资源保护生态环境修复

    摘要:针对黄河流域煤矿区所处的战略地位,剖析了该流域生态环境面临的主要问题,认为水资源短缺是该流域中上游生态环境治理的瓶颈,现有技术与方法还不能支撑黄河流域煤矿开采与生态环境的协调发展,理论与技术的创新将成为新的关注热点。分析了国内外煤矿开采的岩层结构及采动裂隙演化规律、地下水资源保护、煤炭开采对水和生态环境影响的研究现状,提出了黄河流域煤矿区生态环境修复应结合煤层赋存特点和煤层开采工艺技术,对上覆岩层产生的裂隙发育特征与展布格局,裂隙与地表水和矿井水的导通与耦合关系,裂隙对地表生态发育与退化作用,生态环境修复关键技术与方法等进行了系统描述。提出黄河流域中上游煤矿区生态环境修复关键是水的保护与利用,要采用四维综合监测方法,揭示采矿全周期的地下水、表层水运移及地表生态环境演变规律。要针对黄河流域不同煤矿区开发过程对水土资源受损的影响程度与范围,研究并形成黄河流域煤矿生态环境修复关键技术,构建黄河流域煤炭开发的生态安全评价体系及调控模式。要改变传统认为煤炭开采只是对生态环境破坏的旧观念,充分利用煤炭开采过程对上覆岩层产生裂隙这一类似“松土”的作用动力,减缓干旱半干旱地区极易形成的次生盐碱化现象,积极将人工修复技术和生态自修复作用相结合,实现从被动防治到主动治理,使煤矿区生态环境修复成为黄河流域生态治理的典范,并为其他行业应用提供借鉴。最后提出黄河流域煤矿区生态环境修复今后工作重点与发展模式,来实现生态环境修复可持续发展。
  • 作者(Author):武鹏吕元郭中山吕毅军吴雷徐炎华门卓武
    关键词(KeyWords):煤间接液化费托合成催化剂气固流化床活化浆态床反应器扩能国六汽柴油费托合成水

    摘要:煤间接液化技术可实现煤的清洁转化,并部分解决石油对外依存的问题,成为我国替代石油和煤炭清洁化利用的有效途径之一。根据工业示范和初步商业化运行暴露的问题以及国内外研究成果,认为制约煤间接液化技术发展的瓶颈主要为:催化剂活性和选择性与国外先进水平存在差异、稳定性亟待提高,单台反应器产能较低,汽柴油产品不合格,提取有机物后合成水变为含盐废水等。为解决上述问题,国家能源集团承担了国家重点研究计划项目—先进煤间接液化及产品加工成套技术开发。本文详细总结了项目研究进展,包括:① 通过对Co2C 介导的原位转晶技术、载体优化及工程放大研究,实现10 kg 级/批费托钴基催化剂中试规模的制备;在公斤级催化剂装量中试装置上C+5时空产率≥0.3 kg油/(kg催化剂·h),CO 转化率≥90%,催化剂单次再生寿命≥6 000 h,已具备工业试验的条件;② 采用原位/非原位技术系统研究了催化剂活性相生成机理,完成铁基催化剂的实验室定型、中试到1 t/d的规模化生产,并在百t油品/a中试装置运行时空产率≥1.0 kg油/(kg催化剂·h),吨油剂耗≤1.0 kg,正在进行工业应用试验;③ 采用气固流化床装置活化费托铁基催化剂,搭建了气固流化床还原平台,完成20 t/批气固流化床的基础设计;④ 采用基于EMMS理论建立二相相互作用模型,并进行了浆态床反应器反应性能和流体力学模拟,并建立CFD-PBM模型,确定了65万t/a扩能改造的技术方案;⑤ 建立费托渣蜡的磁分离的装置、方法,完成20 L/h磁分离研究,分离后铁含量接近0.02%;⑥ 实现了以费托合成蜡为原料采用流化催化裂化技术生产汽油的催化剂和工艺流程实验室定型;⑦ 采用百万吨级煤直接/间接液化工业装置生产的柴油组分进行5 L/批调和,得到满足需求的调和柴油组分;⑧ 完成了采用膜分离技术实现费托合成水脱酸的实验室研究,完成了费托合成水中醇的提取和分离中试试验,以及将提取醇后的费托合成水处理为锅炉用水,实现了费托合成的水资源化利用。突破上述关键技术的瓶颈,并对形成的解决方案进行中试验证,具备条件的进行商业化应用,最后与现有成熟技术集成,形成可生产国六汽柴油产品的先进煤间接液化和产品加工成套技术。
  • 作者(Author):李勇王延斌孟尚志吴翔陶传奇许卫凯
    关键词(KeyWords):煤系气煤系三气合采产层组合共采兼容性鄂尔多斯盆地

    摘要:煤层气、煤系页岩气和煤系致密气在国内外多个盆地中同时赋存,分别实现了勘探开发,但是多层/多种非常规天然气同井筒开发仍未系统实施。实现多气协同开发,将大幅提高地下资源可动用率和开发经济效益。本文系统总结国内外典型盆地煤系气生烃演化、气藏赋存、储层物性和产出机理方面的进展和认识,以期为非常规天然气多气合采提供理论和方法借鉴。主要进展包括:① 煤系生烃超压或微裂缝沟通是气体运移、聚集的必要条件;② 煤系含气系统呈现箱式封存、连续运聚、动态转化、定向聚散的特点;③  岩层组合、应力场、温度场、含气性等静态地质参数决定可采性,单层/多层相渗、储层压力、供液能力等动态参数决定产出效果;④ 物理实验和数值分析可模拟理想地质条件下的合采干扰因素,储层压力和渗透率是影响排水期和气水同产期渗流的主要因素;⑤ 合理的排水采气工艺和科学控制采气速度,可适当避免或控制层间和井筒内的干扰。后续研究的核心是“地质+工程”甜点区优选,需要解决的关键问题包括:① 叠置多类型气藏在地质演化过程的动态运聚过程,优势储层的形成与界定准则;② 煤系内复杂的气水分布关系和流体压力系统,如何保证增产改造措施的有效性和科学监测;③ 多层合采排采控制制度及产能预测方法。在具体工作中查明“煤系沉积—储层演化—生烃运聚—气水赋存”的动态耦合过程,围绕“开发地质选区—钻完井与储层保护—增产改造—合采制度及产能预测”进行攻关。根据不同地区煤系非常规天然气的共生特点,选择合适的技术实现同井筒合采,有助于提高经济效益和资源动用率。
  • 作者(Author):王国法庞义辉刘峰刘见中范京道吴群英孟祥军徐亚军任怀伟杜毅博赵国瑞李明忠马英张金虎
    关键词(KeyWords):智能化煤矿技术要求指标体系分类评价分级评价

    摘要:针对我国智能化煤矿尚没有统一标准,无法对煤矿智能化建设和发展水平进行科学合理定量评价的问题,开展了智能化煤矿生产技术条件分类与智能化程度分级评价指标体系研究,提出了煤矿智能化程度的定义及量化指标,结合不同区域、不同开采条件智能化煤矿建设实际,制定了智能化煤矿分类、分级评价指标体系与评价方法,开发了智能化煤矿分类、分级评价软件系统。首先以煤矿所在区域、地质条件为基本指标,以矿井开采技术参数、开采效率、安全水平、建设基础为参考要素,建立智能化煤矿分类评价指标体系,将煤矿分类评价条件分为良好、中等、复杂3类;然后,根据煤矿分类评价结果,对不同类别煤矿进行智能化程度的分级评价。基于智能化煤矿开拓、生产、运营等主要流程,将智能化煤矿巨系统细分为信息基础设施、智能地质保障系统、智能综采系统、智能掘进系统、智能主煤流运输系统、智能辅助运输系统、智能综合保障系统、智能安全监控系统、智能分选系统、智能经营管理系统等10个主要智能化系统,提出了智能化煤矿10个主系统及相关子系统智能化程度评价指标体系。针对不同生产技术条件分类的煤矿,采用与之相适应的智能化评价指标体系,就可以对煤矿智能化程度进行定量评价。按照综合评价结果,将智能化煤矿划分为甲、乙、丙和不合格4个等级。以陕北某矿智能化建设工程为例证,进行了矿井生产技术条件分类与智能化程度分级评价分析,验证了评价指标体系与评价方法的科学性与可靠性,评价结果不仅可以反映该矿井的智能化建设水平,也可以为新建智能化煤矿和生产煤矿的智能化建设与升级改造提供依据。
  • 作者(Author):张海波狄红丰侯成岩郑冬冬柴虎成刘浪管学茂
    关键词(KeyWords):千米深井微纳米无机注浆材料模拟注浆强度锚杆拉拔

    摘要:随着煤矿开采深度的增加,千米深井巷道围岩大变形控制难题急需解决,提出了支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术,其中注浆“改性”环节要求注浆材料具有高渗透性和早强性。以硫铝酸盐水泥熟料、石膏、石灰为主要原料,通过优化配比和超细粉磨方法研发了具有早强、高渗透性的微纳米无机注浆材料,测试了材料粒径、比表面积、抗压强度、泌水率和凝结时间;采用自制的注浆模拟系统测试了微纳米无机注浆材料注浆加固煤体效果;在中煤新集口孜东矿进行了现场应用。材料性能实验结果表明,硫铝酸盐水泥熟料、石膏、石灰三者最优质量比为10∶8∶2,经超细化加工,材料粒径达到6.7 μm,比表面积为1 200 m2/kg,达到微纳米级别;水灰比为1.0时,6 h抗压强度达到6.8 MPa,泌水率低至2.8%,初凝时间为10 min。煤体注浆加固模拟实验结果表明,注浆前后煤样强度提高24.4%;现场工程应用结果表明,注浆前后锚杆拉拔力提高了81.3%,浆液大量填充煤体裂隙,提高了煤体完整性,扫描电镜观察说明浆液可以通过10 μm裂隙,渗透性良好。与传统水泥基注浆材料相比,微纳米无机注浆材料具有更高的渗透性和早期强度;与有机化学注浆材料相比,微纳米无机注浆材料为无机矿物材料,不燃,具有更低的成本和使用安全性。
  • 作者(Author):黄炳香张农靖洪文阚甲广孟波李楠谢文兵焦金宝
    关键词(KeyWords):深部开采采动巷道强采动大变形流变结构失稳

    摘要:与浅部相比,深部巷道,特别是千米深井采动巷道,地应力高、采动影响强烈,导致巷道围岩变形大、持续时间长、破坏严重,目前的理论不能科学解释深井采动巷道的围岩劣化、大变形与破坏机理。深部开采条件下的巷道围岩大变形破坏理论已经成为煤炭深部开采面临的重大课题之一。为此,采用现场调研与试验、实验室实验、数值模拟和理论分析等方法,从应力强度比出发,并考虑偏应力和梯度应力,提出了采动系数的概念;从力学本质和工程应用的角度明确了巷道强采动和大变形的概念,探讨了其科学内涵,并初步提出确定了强采动和大变形的量化的评价方法;在此基础上,基于深井强采动巷道围岩所处应力环境及其大变形特征,初步提出了深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论框架。其核心思想是巷道围岩结构运动、围岩劣化、梯度应力和偏应力诱导围岩裂隙扩展、软岩流变与结构性流变大变形、破裂岩体长时扩容;基本问题包括深井采动巷道围岩应力路径、考虑应力路径的偏应力和梯度应力对巷道围岩的作用机理、巷道围岩锚固承载结构流变大变形、巷道围岩结构失稳大变形等。偏应力和梯度应力导致巷道浅部围岩张拉劈裂扩容和承载区围岩剪切滑动,且承载区围岩剪切滑动对浅部张拉劈裂围岩产生向巷道内的推力,扩容与推力导致浅部锚固体出现结构体滑移流变和整体性的挤入。由传统的软岩流变上升至软岩流变与锚固体结构性流变大变形。巷道围岩结构失稳大变形包括上覆岩层大结构失稳导致的整体移动大变形和松动圈内破裂岩体运动失稳大变形。提出的深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论从深部环境、深部岩体及强烈施工扰动相互作用出发,揭示深部巷道围岩应力场时空演变规律和大变形与破坏机理。
  • 作者(Author):赵光明许文松孟祥瑞刘崇岩
    关键词(KeyWords):单面卸荷扰动动静组合失稳机制

    摘要:地下开挖过程中高应力区域围岩易发生动力破坏,对地下工程施工人员及施工设备构成了重大威胁。采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对砂岩进行单面卸荷扰动试验,研究高应力岩体开挖单面卸荷围岩渐进性破坏规律,分析不同初始应力、不同扰动振幅、不同扰动频率静动组合条件下高应力岩体单面卸荷力学、破坏特征。结果表明:① 单面瞬时卸荷时,轴向应变存在瞬时回弹-压缩流变现象,轴向应力越大,回弹量越小,压缩量越大;② 随着第二主应力的增大,破坏强度呈现一个先升高后降低的一个过程,第二主应力为20 MPa处是破坏强度的转折点;③ 高应力岩体单面卸荷破坏为拉伸-劈裂-剪切复合破坏,第二主应力对卸荷破坏的最终形态呈现着关键因素,在第二主应力为10 MPa时,试样出现拉伸-劈裂-剪切裂纹,随着第二主应力的增加,试样内部剪切现象逐渐消失,出现的劈裂裂纹增加,在第二主应力为20 MPa时,试样内部基本全部处于劈裂破坏;④ 动静组合作用下,静载的大小与岩样的强度是决定破坏的主要因素,同等扰动条件下,当静载为破坏强度的80%时,破坏强度为148.6 MPa,静载为破坏值的90%时,岩样的整体破坏强度为142.4 MPa,静载越大岩体破坏所需的触发能量越小破坏值越低,静载相同时,随着扰动振幅、频率的增加,岩体的破坏强度越低,对高应力岩体开挖卸荷围岩支护理论起到了重要的作用。
  • 作者(Author):管学茂张海波杨政鹏李海艳路建军狄红丰帅波徐驰王国普
    关键词(KeyWords):千米深井微纳米注浆材料纳米增强有机调节剂黏结强度

    摘要:针对千米深井巷道围岩大变形控制难题,提出了支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术,其中要求注浆改性材料具有“高渗透、高强度、高黏结”性能。“高渗透”可以通过减小粒度、增加界面润湿性来实现;“高强度”可以通过优选快速水化矿物,添加纳米增强材料来实现;“高黏结”可以通过添加有机调节剂,增加界面润湿并形成强化学键来实现。本文以超细化的硫铝酸盐水泥熟料、石膏、石灰为主要原料,通过优化配比研发了无机注浆材料,材料粒径D95<7.0 μm,最佳配比为硫铝酸盐水泥熟料、石膏、石灰质量比5∶4∶1;合成了纳米锂铝类水滑石增强材料,具有锂离子增强和纳米晶核诱导结晶双重协同增强作用,当掺量为无机注浆材料质量的2%时,抗压强度提高145%,达到12.3 MPa;采用“一锅法”合成了两亲性有机调节剂,掺量为无机注浆材料质量的3%时,可以将水与煤表面接触角从72.80°减小到19.23°,并在注浆材料与裂隙表面间形成氢键作用,显著改善界面润湿性,增加界面黏接强度。以无机注浆材料、纳米锂铝类水滑石、有机调节剂按95%,2%,3%的质量百分比混合制备了微纳米注浆材料,材料初、终凝时间分别为2.5,6.9 min,2 h抗压强度为12.5 MPa,煤的黏结强度大于煤自身拉伸断裂强度。微纳米注浆材料在口孜东矿进行了超前注浆应用,可以良好注入10 μm开度的裂隙,与裂隙表面结合紧密,锚杆拉拔力由注浆加固前的80 kN提高到注浆后的140 kN。
  • 作者(Author):刘崇岩赵光明许文松孟祥瑞
    关键词(KeyWords):岩爆时空演化声发射热成像

    摘要:为了研究岩爆灾害的发生过程及其时空演化规律,通过含圆孔花岗岩试件进行不同侧向载荷下的岩爆模拟试验,利用微型摄像机、声发射(AE)系统和红外热像仪等监测系统,分析岩爆过程中的声发射时序、时频、时空特征及热成像温度运移规律。研究结果表明:孔洞的岩爆可分为平静期、颗粒弹射期、稳定破坏期、全面崩塌期4个阶段,岩爆试验演化过程及结果与工程现场相符,围岩曲屈破坏时σθmax≈(1.38~1.85)σc;随着侧向载荷的升高,孔洞在平静期积累的弹性应变能增加,颗粒弹射期能量释放率增大,岩爆进程加快,稳定破坏期持续时间先增加后减小,侧向载荷的增大对孔洞的承载能力起到先增强后弱化的效果;声发射振铃计数率的平静期可作为孔洞全面崩塌的前兆信号,围岩屈曲破坏前定位点开始局部集中,孔洞坍塌后定位点集中条带与试件主破裂面基本吻合,形成以圆孔为中心的“X”型共轭剪切破裂,稳定破坏期较颗粒弹射期低频比例增加,高频比例降低,低侧向载荷时破坏以中高频为主,高侧向载荷时破坏以中频为主;应力集中促使围岩红外温度场整体温度逐渐升高,呈现高温区嵌套低温条带的特点,岩爆时高温区由表面浅部向深部运移,在孔洞整体失稳坍塌前,岩爆坑温度急剧上升。
  • 作者(Author):董书宁柳昭星郑士田王皓石志远尚宏波赵春虎郑立才
    关键词(KeyWords):显微CT技术大型注浆帷幕帷幕墙体选址注浆参数注浆效果检验

    摘要:在地下水径流通道处建造帷幕注浆墙体是矿产资源开发与地下水资源保护的重要平衡手段,而随着矿产资源开发强度和深度的增大,建造大型帷幕墙体面临钻探成本高、墙体内外水压差大、墙体截流率低等问题,针对上述问题采用受注介质宏细观特征分析的方法,宏观上研究受注介质发育特征及水文地质条件,细观上基于显微CT分析研究受注介质空隙发育特征和几何参数,宏细观结合综合分析大型帷幕墙体建造科学位置、钻探工艺、注浆材料和适用性配比选取、注浆压力等问题,并利用放水试验、钻孔取芯、钻屑组分判断等手段对帷幕注浆效果进行分析评价。研究结果表明:对于开度较小的裂隙,须采用纯水泥浆液进行升压注浆充填,对于含有较大空洞岩溶地层,可在水泥浆液中掺入粉煤灰进行无压充填灌注;水固比为0.6,0.7,0.8,0.9的水泥浆液,水固比为2.0,1.0,0.8,0.6和对应粉煤灰掺量20%,20%,20%,20%和30%的水泥-粉煤灰浆液结石体的物理力学性质均能够满足帷幕墙体建造要求;帷幕墙体建造最小安全厚度为7.84 m,满足浆液扩散范围和建造效率的注浆压力为4~6 MPa。经检查孔检验,大空洞充填灌注采取的浆液结石体试样饱和抗压强度为11.2 MPa,完全满足墙体强度要求;放水试验中,墙体内外水位差7 d达到140 m、截流率在86.51%以上,墙体截流效果显著,达到设计目标和要求。
  • 作者(Author):徐华龙
    关键词(KeyWords):煤层气抽采煤层气与煤炭协调开发动态模拟晋城模式三维可视化动画推演

    摘要:针对传统方法难以展现煤层气与煤炭协调开发流程的问题,提出了一种新的三维动态模拟思路,采用三维可视化和动画推演的方法展示煤层气与煤炭协调开发模式。以“晋城模式”为背景,基于数字矿山三维平台MineSystem,采用井上下三维一体化快速建模、协调开发三维可视化动态编辑、三区联动立体抽采动画推演等关键技术,完成了三区联动井上下整体抽采煤层气开发模式的动态模拟,实现了生产规划区、开拓准备区、煤炭生产区三维一体化整体展示,为促进煤层气与煤炭协调开发利用工艺的推广应用提供了技术支撑。
  • 作者(Author):张朝崔豫泓刘羽王鹏涛
    关键词(KeyWords):多相流模型两相流风粉混合器数值计算

    摘要:煤粉工业锅炉系统中风粉混合器是实现煤粉与一次风快速均匀混合的关键设备,测量及计算风粉混合器内煤粉、一次风气固两相流流场,对于优化风粉混合器结构,强化风粉混合效率及提高一次风粉的均匀稳定供给具有重要意义。笔者针对竖直结构及倾斜结构的2种风粉混合器,开展了数值计算及现场工程试验研究。基于几何拓扑学知识,采用ICEM软件针对2种风粉混合器划分了合适的三维网格;多相流理论模型中,多相连续介质模型中的双流体模型各相视为相互渗透、耦合但又保持各自运动特征的连续介质,相比于单流体模型,双流体模型考虑了固相的湍流输运以及气固两相间相互滑移引起的阻力,使得计算结果更接近实际情况;冷态双流体模型基本方程由守恒方程、相间耦合方程以及封闭方程构成,其中相间耦合方程用于表征气固相动量之间的耦合;为了探究不同停留时间下风粉混合器内气固两相的流场特征,采用非稳态数值计算方法,利用Fluent软件开展数值计算。基于两相流模型及Schilller-Naumann曵力系数模型研究了不同结构下风粉混合器内煤粉浓度分布随停留时间变化特征,采用德图testo425热敏风速仪测量了不同煤粉落料量下风粉混合器内负压变化规律。结果表明,竖直结构的风粉混合器内停留时间由0.25s增至1s时,混合器底部颗粒沉积的现象一直存在,即存在较长时间的颗粒流动死角区域;而对于倾斜结构的风粉混合器,当停留时间大于0.3s,混合器内颗粒浓度基本降为0,较好避免了颗粒在混合器底部的沉积,该结构对于强化混合器内风粉混合及降低供料波动具有重要意义。不同落料量下的现场工程试验结果表明,高落料量下竖直结构的风粉混合器内平均负压偏小,几乎接近正压,且存在间断正压喷粉的现象,故该风粉混合器在高落料量下负压不足,易造成供料波动较大;高落料量下倾斜风粉混合器负压平均值仍大于-1000Pa,且无喷粉现象。相比于竖直结构,倾斜风粉混合器具有稳定且较宽的负压变化范围,能较好地克服供料波动大的现象。
  • 作者(Author):郑庆乐荣相杨帆李瑞
    关键词(KeyWords):煤矿低压电网 漏电保护 故障选线 单相接地故障 零序电抗器

    摘要:针对基于零序功率方向选线原理的煤矿低压电网漏电保护装置可靠性不高的问题,给出了一种矿用低压漏电保护装置软硬件设计方案。该装置根据零序电抗器并联电阻接地系统发生单相接地故障时零序电流与零序电压相位差在非故障支路与故障支路中的差异性实现故障选线。仿真及试验结果表明,该装置不受电网中零序电抗器补偿的影响,发生单相接地故障时能够快速、可靠动作。
  • 作者(Author):王清峰陈 航
    关键词(KeyWords):自动钻机钻杆自动输送输送路径路径规划升降输送路径机械手大容量钻杆箱

    摘要:针对现有煤矿钻机钻杆自动输送系统容量小,需要人工频繁补充钻杆的问题,开发了大容量钻杆自动输送系统。以钻杆一般输送路径规划和多列多层钻杆起点归一化方法为基础,结合ZYWL全方位型自动钻机总体结构方案,利用钻杆箱侧下方的空间,设计了升降输送路径方案,降低了钻机整体高度。基于路径方案设计了钻杆箱、转运器、主机械手和副机械手等执行机构,并根据具体结构对输送路径进行了适应性调整,避免了输送装置与钻机主机结构发生运动干涉。理论验算与样机试验表明,大容量钻杆自动输送系统路径设置合理,可准确实现钻杆的自动输送。
  • 作者(Author):王凯郝海清蒋曙光吴征艳邵昊
    关键词(KeyWords):矿井火灾矿井通风应急救援火灾风烟流区域联动风量调控可视化调控

    摘要:针对矿井通风异常情况下应急决策与智能调控水平不高、无法实现风烟流远程控制的现状,设计了矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统;结合通风网络结构,分析了火灾时期风烟流区域联动控制机理,即通过设置烟雾传感器、可调风门等通风设施及远程调控,实现火灾时期烟流区和非烟流区2个并联分支的风量按需分配;研究了矿井火灾风烟流智能调控的影响因素,通过分析矿井火灾前后通风网络结构,构建了火灾风烟流智能调控模型,并介绍了可视化功能实现算法。该系统根据火灾时期火区风阻、通风网络结构、主要通风机运行参数等得出各分支实时风量,通过模拟火灾过程计算关键巷道理想风量并设置阈值,当实际风量与阈值误差超过10%时远程调控风门开度,以实现最佳风量分配。应用结果表明,系统对巷道风量的模拟计算结果、可视化界面显示结果与现场测定结果具有很好的耦合性。
  • 作者(Author):付翔王然风赵阳升
    关键词(KeyWords):液压支架稳压供液供液流量压力特性

    摘要:为提高工作面支架对采煤机的跟随特性,以支架运行过程不同动作供液需求特征为研究起点,基于工作面支架系统的液压原理,利用AMESim建立了支架液压系统的数学仿真模型。通过仿真液压支架动作的供液过程,分析总结了供液流量对支架动作速度和过程压力的作用规律,并提出了适应支架动作的稳压供液理念。通过理论分析稳压供液过程特性,推导出适应支架动作的稳压供液流量的数学计算公式,该公式表明:同一支架液压系统下,稳压供液流量主要由支架动作类型、动作行程、动作数量、卸载阀压力设定等因素决定。最后,在仿真模型中验证稳压供液技术,对比液压支架运行过程的额定供液与稳压供液方案效果,结果表明:稳压供液技术不仅保证了支架动作快速执行,同时减少了系统压力波动,减缓了支架液压系统的压力冲击。
  • 作者(Author):张永将孟贤正季飞
    关键词(KeyWords):瓦斯抽采超高压水力割缝钻割一体化割缝工艺煤层透气性卸压增透

    摘要:为解决低渗透性中硬煤层顺层钻孔抽采半径影响范围较小、抽采效果较差等问题,研究了工作面顺层长钻孔超高压水力割缝技术。通过应力波效应研究了水射流破煤机理,分析了超高压水力割缝卸压增透原理,研制出工作压力达100 MPa 的超高压水力割缝成套装置,实现了超高压状态下不退出钻杆的钻割一体化工艺和远程操作功能,考察了超高压水力割缝参数,形成了顺层钻孔超高压水力割缝工艺技术。现场试验得出:割缝钻孔平均单刀出煤量为0.32 t,等效割缝半径达1.51 ~2.08 m;割缝后钻孔瓦斯抽采浓度同比提高了1.44 倍,瓦斯抽采纯流量提高了3 倍,有效抽采半径为对比普通钻孔的3.6 倍,钻孔施工时间缩短约30%,抽采达标时间缩短40%左右。应用表明,采用超高压水力割缝增透技术后,煤层的透气性明显改善,达到了快速卸压增透的目的。
  • 作者(Author):马力强孙先凤黄根于跃先
    关键词(KeyWords):煤泥调浆调浆机理发展历程工业应用

    摘要:调浆是浮选前必不可少的环节。为全面了解煤泥调浆工艺,论述了我国煤泥调浆设备的发展历程,详细阐述了煤泥调浆机理,并通过实验室试验和BGT表面改质调浆机工业应用试验分析了煤泥调浆效果。药剂分散、煤粒与药剂有效碰撞及煤粒表面擦洗是煤泥调浆的主要机理。我国煤泥调浆设备的发展经历了从简单的搅拌桶,到调浆效果得到进一步提升的矿浆准备器、矿浆预处理器,再到矿化效果更佳的表面改质机的发展历程。实验室试验及工业试验结果表明,加强调浆环节可有效改善煤泥浮选效果,浮选前充分调浆是改善后续浮选效果的关键。
  • 作者(Author):朱金波韩有理费之奎王超周伟朱宏政王海楠张勇冯岸岸
    关键词(KeyWords):喷射吸气搅拌吸气浮选喷嘴吸气方式

    摘要:泡沫浮选是分选细粒矿物的有效方法。以浮选设备低能量损耗、高能量转化率为原则,结合喷射式浮选机与机械搅拌式浮选机的优点,与射流技术的有机耦合,设计了Ⅰ型、Ⅱ型2种新型浮选装置,介绍了2种装置的结构和工作原理,探讨了喷射吸气与搅拌吸气方式对气泡粒径分布、气泡矿化及流场均匀性的影响。Ⅰ型结合喷射吸气与搅拌吸气2种方式,能够实现浮选装置大吸气量、气泡粒径分布均匀、流场稳定。Ⅱ型喷射吸气搅拌型浮选机能在较低能耗、较低转速下得到较大吸气量,获得均匀的气液固三相流场。喷嘴的工况参数(入流压力、气液比等)、结构参数(喷嘴距、截面比等)是影响能量转化、浮选效果优劣的关键因素。本装置能同时对矿浆进行预处理和浮选。
  • 作者(Author):郭春平
    关键词(KeyWords):抗违章保护抗违章短板违章过渡过程违章红线带电作业瓦斯爆炸三大保护

    摘要:为防治违章带电作业及瓦斯爆炸,分析研究了有关资料及设备特点,发现约65%违章带电作业事故发生在电气设备接线空腔(盒)。造成违章的间接原因是存在抗违章短板,如违章带电开盖太方便,用时最多的仅需2 min 40 s,因此提出应用抗违章保护预控违章作业,简述了抗违章保护技术原理及其应用实例,并与短路、漏电和接地“三大保护”进行了分析对比研究,结果表明:在违章带电作业的过渡过程中,在还没有违章松动紧固螺栓或接近带电体而触碰到违章红线前,就将作业人员的行为信号转换为电信号,实现报警或断电或闭锁,确保“想违章违不成,即使违章也造不成事故”,可为国内外预控井下违章带电作业、大幅降低瓦斯爆炸事故提供技术支撑。
  • 作者(Author):王国法李希勇张传昌任怀伟
    关键词(KeyWords):8m大采高综采成套装备超大采高液压支架重型刮板输送机

    摘要:针对8 m大采高工作面围岩控制、液压支架可靠性保证、超大煤量自适应连续运行、工作面配套存在的问题进行研究,建立液压支架与围岩的耦合力学模型,采用"双因素控制法"确定超大采高液压支架合理工作阻力,设计伸缩梁与护帮板分离的三级协动护帮装置、大缸径抗冲击双伸缩立柱,有效控制片帮及顶板压力;采用高强度结构钢及智能焊接新工艺提高8.2 m大采高液压支架可靠性;基于无极软启动、超大规格链条及传动系统和电直驱齿辊式连续破碎装置,研制超大煤量自适应刮板输送机;综合对采煤机行走传动、带式输送机可折叠机身、超前液压支护等多个方面进行研究,研发了首套8 m大采高综采成套装备,并在兖矿集团金鸡滩煤矿108工作面进行工业性试验。试验表明:成套装备能有效地控制顶板和煤壁,具备良好的稳定性及可靠性,煤流运输顺畅,无大块煤堵塞,试验期间工作面最高日产5.7万t,月产达到150万t以上。
  • 作者(Author):杨俊哲
    关键词(KeyWords):8m大采高厚煤层安全高效开采一次采全高

    摘要:为解决8 m厚煤层安全高效开采的问题,以补连塔煤矿首个8 m大采高为研究对象,通过联合技术攻关,形成了一批具有神东自主知识产权的关键技术。重型设备配套总功率达到13 009.4k W,装备技术水平得到进一步提升;在围岩控制方面,形成了大断面巷道支护技术、高压水致裂初次放顶技术、超强大阻力支架支护技术,总结出了超大采高矿压规律;在回采方面,形成了双支架垂直过渡工艺,提高了资源回采率;在信息化技术方面,形成了设备动态监测、数据采集等多种技术。通过一系列关键技术的应用,实现日产4.48万t,具备年产达1 550万t以上的生产能力,回采率达98.12%,为类似条件下8 m厚煤层开采提供技术指导和借鉴。
  • 作者(Author):高有进
    关键词(KeyWords):8.8m液压支架制造工艺大缸径立柱高强钢材料

    摘要:针对8.8 m大采高液压支架大缸径立柱材料空白,现有加工制造装备等难以满足用户要求的现状,在架型设计、支架中心距确定、立柱缸径选定与制造、高强钢材料开发与焊接工艺研究等方面进行研究,最终确定了ZY26000/40/88D架型,支架中心距达到2.4 m,立柱缸径φ600 mm,并形成了优选的加工制造工艺,有效保证了产品品质,与钢厂合作开发了ZMJ06高强钢材料,屈服强度达到890MPa,有效减小了支架质量,整架质量控制在100 t以内。目前8.8 m液压支架已经顺利通过了国家实验室型式试验检测,效果良好,为下一步批量生产做好了技术储备。
  • 作者(Author):凡东常江华王贺剑田宏亮
    关键词(KeyWords):车载钻机全液压动力头地面煤层气抽采

    摘要:为解决车载钻机以往主要依赖进口,使用和维护成本高的问题,亟需研制高性价比且适宜于煤层气钻孔施工的国产车载钻机。在分析地面煤层气开发方式的基础上,总结出钻机应具备2 000 m深的钻进能力,在直井施工时应通过提高工艺适应性来提高钻进效率,定向井应满足孔底钻具角度的精确控制。在此基础上研发了ZMK5530TZJ100型车载钻机,将柴油机动力系统、电液控制系统和钻进系统等集成于车辆底盘之上,结构紧凑;设计了主轴制动功能,实现孔底钻具角度的精确控制;采用伸缩式桅杆结构的给进机构,结构紧凑,行程长;设计了具有多种电液联动保护功能,系统冷却采用恒温闭式控制。ZMK5530TZJ100型车载钻机在晋城寺河矿进行工业性试验结果表明,最大钻孔深度1 675 m,钻机具有较好的工艺适应性和可靠性。
  • 作者(Author):袁亮
    关键词(KeyWords):煤炭精准开采透明地球互联网+科学开采

    摘要:新世纪互联网+及智能化发展势头强劲,在总结煤炭开采历史及科技发展趋势的基础上,思考了煤炭开采如何应对新一轮科技创新的到来,针对我国煤炭开采面临的挑战和机遇,提出了煤炭精准开采的科学构想。煤炭精准开采是基于透明空间地球物理和多物理场耦合,以智能感知、智能控制、物联网、大数据云计算等作支撑,将不同地质条件的煤炭开采扰动影响、致灾因素、开采引发生态环境破坏等统筹考虑,时空上准确高效的煤炭少人(无人)智能开采与灾害防控一体化的未来采矿新模式。煤炭精准开采可显著提高煤炭安全开采自动化、智能化、信息化水平,实现煤炭工业由劳动密集型向具有高科技特点的技术密集型转变。本文凝练了煤炭精准开采的7个关键科学问题和八个主要研究方向,为实现互联网+科学开采的未来少人(无人)采矿提出了技术路径。

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