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2021封面文章（《煤矿安全》）

来源：《煤矿安全》

《煤矿安全》（月刊）创刊于1970年，由煤科集团沈阳研究院有限公司主管主办。封面文章涵盖了煤矿安全方面的试验研究、技术创新、设计开发、应用实践、分析探讨、监察管理等。

行业视野: 封面文章
类别; 238个
关键词; 242位
专家; 50篇
论文; 14304IP
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含瓦斯煤体渗吸水变形特征实验研究

作者(Author)：张曦, 马衍坤, 高魁, 秦万里

摘要：为了研究含瓦斯煤体渗吸水变形特征,利用自主设计搭建的承压瓦斯自然吸水实验系统,开展煤体在0.5、1.0、1.5、2.0MPa瓦斯吸附平衡压力下的自然渗吸水实验。实验结果表明:气体吸附阶段,瓦斯压力越大,煤体横、纵变形量越大,纵向变形量约为横向变形量的2倍;自然渗吸阶段,煤体横、纵变形量均大于同一瓦斯压力下单纯气体吸附过程,实验系统环境压力值小幅升高,压力上升最大值为0.013MPa,表明水渗吸同时存在瓦斯解吸过程;卸压泄水阶段,不同瓦斯压力下煤体的含水率分别为0.98%、1.05%、1.51%、2.24%,体应变和初始瓦斯压力二次相关,煤体体应变残余变形值较大,表明水渗吸作用后含瓦斯煤体变形的不可逆性和破坏性。

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煤矿安全

2021年第08期

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预氧化对煤表面关键官能团影响的实验研究

作者(Author)：孙勇

摘要：为探讨氧化后煤表面关键官能团的演化规律,对六家褐煤、四台褐煤、同忻烟煤和白芨沟无烟煤进行了预氧化处理,预氧化温度为50、120、200℃,预氧化时间为6 h;采用傅里叶变换红外光谱仪对原始煤样和预氧化煤样进行红外光谱测试,获得氧化前后煤表面关键官能团的变化规律。结果表明:预氧化过程不会改变煤样官能团种类,只会改变其含量大小;预氧化温度越高,在初次氧化过程中参与反应的-OH官能团数量越多;200℃预氧化6 h后,六家褐煤预氧化煤样中-OH官能团含量较原始煤样下降51.43%,说明预氧化过程对变质程度低的煤种影响更大;同一煤种的各预氧化煤样,随着预氧化温度的升高-CH2-、-CH3和-C=O官能团数量较原始煤样都呈现出先升高后下降的趋势;其中,预氧化温度为50℃的预氧化煤样中-CH2-、-CH3和-C=O官能团数量较原始煤样升高,而预氧化120℃和200℃的预氧化煤样中-CH2-、-CH3和-C=O官能团数量较原始煤样降低;当再次发生氧化时,50℃预氧化煤样较原始煤样生成CO、CO2、C2H4和C2H6等气体初始温度更低、生成量更大,120℃和200℃预氧化煤样则相反。

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煤矿安全

2021年第08期

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侏罗纪浅埋煤层开采典型水害模式及分区

作者(Author)：苗彦平, 蔚波, 姬中奎, 陈小绳, 路波, 薛小渊

摘要：陕北煤炭基地侏罗纪浅部煤层开采面临多种水害威胁,传统煤矿水害危险性评价工作未充分结合研究区典型水害特点,在生产实际中的适用性不强。以红柳林煤矿3-1煤层为研究对象,系统分析煤层开采面临的典型水害特征,计算煤层开采的导水断裂带发育高度,并绘制导水裂隙带发育高度等值线图,利用主要含水层（体）与导水断裂带之间的相对距离关系,提出基于煤矿充水含水层（体）特征的水害模式划分方法,并在研究区内针对不同水害模式进行分区。结果表明:按照区域内充水含水层（体）的不同,研究区水害类型可划分为单一含水层水害模式和复合含水层水害模式和古直罗河水害模式3种主要水害模式;按照充水水源不同,单一含水层水害模式可划分为顶板烧变岩水害型、顶板风化基岩水害型;复合含水层水害模式可分为顶板烧变岩直接-松散层间接水害型、顶板风化基岩直接-松散层直接水害型、顶板烧变岩直接-松散层直接水害型以及顶板风化基岩直接-松散层间接水害型;单一含水层水害模式主要分布于导水断裂带波及顶板风化基岩含水层及开采煤层上方存在隐伏烧变岩含水层区域;复合型含水层水害模式分布于导水断裂带突破风化基岩含水层,直接或间接波及松散层含水层区域;古直罗河水害模式分布于古直罗河及古河流阶地发育之处;对不同水害模式下突水风险性进行分析,烧变岩水害型一般不对煤层开采构成较大威胁,突水风险性较小;顶板风化基岩水害型、顶板复合水害模式及古直罗河水害模式在部分区域为强富水性,且可能通过导水断裂带进入井下,均存在一定突水风险。

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2021年第08期

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回采工作面煤层三维建模技术及其在智能开采中的应用

作者(Author)：李鹏, 程建远

摘要：提出了回采工作面地质模型的3层构建框架,阐述了回采工作面煤层模型的构建过程;采用综合动态解释技术对地质、钻探、物探数据进行数据融合;采用多级多属性三维动态地质模型构建技术建立回采工作面煤层模型,根据采煤机截割参数和煤层三维地质模型生成采煤机截割曲线供采煤机进行割煤作业。在试验工作面进行了应用,对巷道测量、切眼测量、钻孔伽玛、钻孔雷达探测、槽波探测数据进行综合解释,构建了工作面的三维地质模型,依据采煤机截割参数生成截割曲线并通过集控系统下发给采煤机,指导采煤机基于煤层模型进行割煤工作。

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煤矿安全

2021年第08期

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2008-2019年我国煤矿水害事故统计及演变趋势分析

作者(Author)：张培森, 朱慧聪, 李复兴, 牛辉

摘要：为深入探究我国煤矿水害事故发生规律及特点,揭示事故演变趋势,更新事故统计和分析情况,确保相关研究的时效性,对国家煤矿安全监察局、中国煤矿安全网、各省(自治区、直辖市)煤监局等网站公布的关于2008—2019年间我国发生的煤矿水害事故信息进行汇总,利用数理统计的方法从空间、时间、突水水源、矿井类型4个维度进行研究。经分析可知:山西、贵州、黑龙江3省份为水害事故集群性发生区域;每年3—8月为水害事故多发时段,每日3:00-5:00、9:00-11:00、16:00-18:00、22:00-24:00等时段发生事故比较集中;老空(窑)水为水害事故的主要突水水源;将统计年限内的事故起数和死亡人数变化趋势划分为峰前递增阶段、峰后前期递减阶段和峰后后期平缓下降阶段。

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煤矿安全

2021年第08期

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鄂尔多斯煤田火区磁异常随深度变化规律研究

作者(Author)：张辛亥, 程望收, 李勋广, 苗于惠, 窦凯, 朱辉, 赵斌, 陈飞, 杨少雄

摘要：通过对鄂尔多斯煤岩在常温下和升温过程中磁化率变化规律的对比，发现煤岩随温度的升高，磁化率也随之升高，通过X-射线衍射仪对加热前后煤岩的成分对比分析发现引起这种变化规律的主要原因是煤岩在升温过程中其铁磁性矿物成分在发生变化；以此做为引起煤田火区磁异常变化的依据，根据经典点的引力位场和磁位场的理论，以煤层火区为判定典型物理模型，利用泊松公式法根据引力位和磁位之间的泊松关系推导出长方体引力位的二阶导数，积分得到煤田火区磁异常正演关系式，利用Matlab对其进行计算仿真出煤层火区模型的磁异常特征。结果表明：随着埋深的增大，目标体表现出来的磁场强度的极值在不断地减小；而且到接近异常体的范围时强度的突变率也在不断的减小；随着煤田火区埋藏深度的增加，磁异常突变的程度也不断扩大到周围地区。

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2021年第07期

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张家峁煤矿回风巷道智能巡检机器人系统

作者(Author)：毛浩, 薛忠新, 范生军, 赵红菊

摘要：为解决张家峁煤矿回风巷道现阶段仍然采用人工巡检问题，设计一款具有设备设施巡检、环境探测等功能的回风巷道智能巡检机器人系统。通过对该系统中的巡检机器人、驱动执行、风门控制、通讯网络搭建以及能源供给等子系统的详细研究与设计，使其具备煤矿复杂非结构化环境内自主行走、精确定位，且通过搭载多种传感器，实时采集巡检现场的图像、声音和环境参数等信息，实现巷道内部设备运行工况检测、巷道变形检测、气体浓度等环境感知、数据处理与预警以及人机交互等功能。实际应用结果表明：巡检机器人系统能够代替人工巡检实现对回风巷道的检测、预警、判断及分析，降低了巡检人员的工作负担和安全风险，简化了巡检任务的复杂度、减少了巡检人员的数量，切实做到“减人增效”。

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煤矿安全

2021年第07期

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急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击机理及防治

作者(Author)：王正义, 窦林名, 何江, 曹晋荣

摘要：为了防治急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压灾害，以甘肃窑街三矿为工程背景，提出了急倾斜特厚煤层工作面冲击地压的动静载叠加诱发机理以及针对性的防治对策。结果表明：由采动应力非对称分布引起的夹持煤体高集中应力是急倾斜煤层冲击的静载力源，而覆岩破断及结构失稳所形成的强动载是冲击的主要动载力源；在动静载叠加作用下，当应力达到急倾斜煤岩大范围失稳临近载荷则诱发冲击灾害。基于急倾斜煤层开采诱发冲击的动静载力源特征，建立了综合采用顶板深孔预裂爆破控动载、巷帮与底煤爆破或大直径钻孔卸静载的三位一体冲击地压防治技术体系，并成功应用于窑街三矿五采区工作面。

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煤矿安全

2021年第07期

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