“2022年煤炭科技发展前沿”特刊_中国煤炭行业知识服务平台

首页 > 专题

“2022年煤炭科技发展前沿”特刊

来源：煤炭科学技术

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 143个
关键词; 147位
专家; 33篇
论文; 18052IP
点击量; 39102次
下载量

煤矿巷道喷涂柔膜技术及适用性

作者(Author)：张农, 魏群, 吴建生

摘要：结合锚杆支护中常规金属网、喷射混凝土护表存在的问题，提出喷涂柔膜技术（简称喷膜）。总结了喷膜技术的发展过程和国内外研究现状。开展了喷膜在不同养护期的拉伸性能测试，分析了材料的拉伸应力－应变关系，揭示了喷膜材料承载响应快、变形能力大的力学特性，进而确定了一种适用于煤矿巷道的非反应型聚合物水泥基喷膜材料。通过直接拉拔法，测试了喷膜与红砂岩基体的法向黏结性能，结果显示破坏均发生于基体内部，表明喷膜与基体之间具有良好的黏结强度。开展了喷膜的块体承载能力测试，分析了喷膜承载的不同阶段，获得了被测喷膜的线性承载能力指标，基于所获得的指标对喷膜的块体承载能力进行了评估，认为喷膜理论上具有强大的块体承载能力。基于煤矿巷道工程特点，探讨了喷膜潜在的围岩封闭、金属支护构件封闭、注浆时壁面封闭等密闭作用，在承载及时性、承载能力、变形能力、与围岩表面贴合性、施工性能、结构性作用、密闭性能等方面，对喷膜与网、喷射混凝土开展了详细的对比分析，认为喷膜在大多数指标中表现优异，尤其在施工方面具有明显优势。进一步讨论了喷膜在煤矿巷道锚杆支护中应用的原则，分析了喷膜在锚杆支护中的功能定位和不能适用的３种典型工程条件，为喷膜在煤矿巷道锚杆支护中的应用提供了参考。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第01期

598

1105
全断面竖井掘进机凿井围岩分类指标体系与评价方法

作者(Author)：刘志强, 宋朝阳, 程守业, 荆国业

摘要：针对全断面竖井掘进机凿井过程中软弱或破碎围岩失稳坍塌、高硬度岩石难破碎、地层涌水、地层节理构造等一系列地层复杂性带来的工程难题，开展了适用全断面竖井掘进机凿井的围岩分类指标体系与评价方法研究，考虑了全断面竖井掘进机凿井“岩”与“机”互馈作用下各因素的独立性和相关性，构建了围岩分类指标体系与评价方法，提出了全断面竖井掘进机凿井地层适应性综合判识方法。首先基于全断面竖井掘进机凿井工艺特征，分析了竖井掘进机凿井面临的地质难题以及防控措施，围绕竖井掘进机凿井“岩-机”相互作用下围岩岩石力学特性、装备破岩能力、岩体构造特征、围岩与装备相互支撑、地层防治水等多因素的影响，提出了围岩分类指标选取原则，构建了岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性3个准则层指标，以及所属13个基础评价指标组成的评价指标体系框架；确定了围岩分类指标体系权重值，并采用模糊综合评价和百分制方法量化基础指标，构建了多维矩阵结构围岩分类评价数学模型，经计算和分析将岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性划分为有利、一般有利、适中、不利和很不利5类，进而根据计算结果将竖井掘进机凿井围岩条件分为Ⅰ~Ⅴ类，评判了全断面竖井掘进机凿井与地层之间的适应性，提出了竖井掘进机凿井围岩控制措施；以我国首台套导井式全断面竖井掘进机凿井工程为例，验证了围岩分类指标体系与评价方法的可行性和合理性。全断面竖井掘进机凿井围岩分类指标体系与评价方法对破岩掘进、灾害防控、围岩稳定控制等技术方案的制定和实施提供了科学依据。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第01期

600

806
综采工作面覆岩压实区裂隙动态演化规律影响因素分析

作者(Author)：李树刚, 刘李东, 赵鹏翔, 林海飞, 徐培耘, 卓日升

摘要：为研究综采工作面采动覆岩压实区演化综合因素影响效应，运用物理相似模拟试验及理论分析相结合的研究方法，开展不同采高（2m<4m<6m）、不同推进速度（3m/d<5m/d<7m/d）以及不同煤层倾角（0°<15°<30°）条件下的采动覆岩压实区裂隙演化规律的研究，得到了压实整体形态随工作面采高、推进速度以及煤层倾角变化的演化规律。结果表明：采空区覆岩“三带”高度随着工作面采高的增大、推进速度的减小以及煤层倾角的增大呈线性增大趋势。采空区上覆岩层离煤层顶板越远，其贯通度数值越小，并在达到一定高度后，出现迅速减小的现象。受更高层位岩层的挤压以及两侧煤壁的支撑作用，覆岩离层率呈现两侧高于中部的“马鞍形”。构建出以覆岩贯通度突减、覆岩离层率突增以及裂隙带发育高度为依据的综采工作面覆岩压实区边界判定准则，得到了不同开采条件下覆岩压实区整体发育形态，进而发现工作面采高对压实区影响主要表现在高度方面，煤层倾角对压实区宽度和对称度的影响较大，推进速度对压实区的高度与宽度都有较为明显的影响。基于采动裂隙椭抛带理论，结合物理相似模拟试验结果，构建了多因素影响下的采动裂隙椭抛带压实区演化综合效应模型，并结合工程实践，有效提高了现场瓦斯治理效果，保证了工作面的安全回采。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第01期

508

1462
重复采动覆岩裂隙率空间分布相似模拟研究 ———以陕北矿区为例

作者(Author)：吴群英, 郭重威, 翟鸿良, 王建文, 张铭杰, 迟宝锁, 王二云, 郭书全

摘要：由于水资源短缺，陕北矿区利用采空区储存矿井水进行再利用，采空区储水量与采动裂隙空间分布密切相关，为准确预测采空区储水量，基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果，确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与断裂带的裂隙空间，建立了采动覆岩裂隙率空间分布的计算方法，采用相似模拟试验得出了柠条塔矿1-2煤和2-2煤重复采动后上覆岩层的下沉曲线，计算出重复采动覆岩裂隙率在垂直和水平方向的空间分布情况。结果表明：沿垂直方向，随着高度增加，覆岩裂隙率逐渐减小，1-2煤开采后岩层裂隙率由1.87％逐渐下降为1.18％，2-2煤开采后，裂隙率由12.85％下降为4.11％；沿水平方向，垮落带、断裂带和弯曲下沉带的裂隙率在采空区边缘附近都会产生2个峰值，并且峰值位置逐渐向采空区中央移动，1-2煤开采后，中间压实区的最大裂隙率为1.21％，两边离层区的最大裂隙率为2.19％，2-2煤开采后，压实区和离层区最大裂隙率分别为16.1％和6.54％；重复开采后，上覆岩层的裂隙率显著增加，有利于地下水库储存更多的矿井水，煤层重复开采后，离层区裂隙率最大值由2.19％上升到16.1％，中间压实区最大裂隙率由1.21％上升到6.54％，分别增长了约6.4倍和4.4倍，重复采动覆岩的裂隙率显著增加，增加了储水能力，故下部煤层开采后的采空区能储存更多的矿井水。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第01期

231

585
裂隙岩体注浆理论研究进展及展望

作者(Author)：胡少银, 刘泉声, 桑昊旻

摘要：开挖卸荷作用下，岩体内部节理、裂隙易发生扩展贯通，极易发生失稳破坏，从而影响工程岩体稳定性。工程实践证明，注浆是修复裂隙岩体、提高围岩稳定性重要的手段。在收集整理国内外研究资料的基础上，对裂隙岩体注浆领域的研究现状进行了全面的归纳和总结，得到了以下关键结论：数十年来，裂隙岩体浆液扩散运移规律取得了较大进展，离散裂隙网络介质理论已成为研究的主流方向，浆液在裂隙内流动的本质是多相流作用下的应力-渗流耦合动态响应与反馈的过程；注浆通过浆液与破碎岩体形成的固结体，显著改善裂隙岩体的物理力学特性，增加整体强度，达到胶结加固的目的；采用离散单元法对裂隙岩体注浆进行数值模拟，能够更好的反应浆液在裂隙中流动扩散的本质。同时，目前关于裂隙岩体注浆问题的研究尚未成熟，现有理论落后于工程实践，其成果大多对实际注浆工程的指导价值有限。因此，结合已有的裂隙岩体注浆理论，运用合理的数值模拟方法，采用适当的模拟试验对岩体注浆关键问题进行深入研究，进而指导现场注浆工艺具有重大意义。对裂隙岩体注浆的发展趋势进行预测，认为以下3个方向是今后研究的重点：(1)建立应力-渗流耦合控制方程，并实现这一动态过程的模拟仿真；(2)建立裂隙岩体工程的锚固注浆联合作用理论；(3)建立适用于深部裂隙岩体注浆的理论体系。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第01期

530

1072
不同应力状态下底板岩体渗流特性分析研究

作者(Author)：张培森, 侯季群, 赵成业, 李腾辉

摘要：为研究煤层开采过程中底板渗透性变化规律，利用Rock Top 多场耦合试验仪，采用稳态和瞬态2 种方法测得不同应力作用下红砂岩渗透率，对红砂岩加载过程中内部裂纹发展变化规律及渗流特性进行分析，结果表明：对岩样进行应力差20 MPa 等梯度加载，全应力-应变曲线呈台阶状，根据裂纹体积应变法确定应力-应变各阶段的应变阈值，可将其划分为5 个阶段：压密闭合阶段—线弹性阶段—裂纹稳定扩展阶段—裂纹非稳定扩展阶段—峰后应变与破坏阶段;利用渗流进、出水口双泵设计，在5 个渗透压差下利用稳态法测试不同应力作用下岩石渗透率，结果表明在不同渗透压差下岩石渗透率均经历缓慢下降—缓慢增加—快速增长3 个阶段，与全应力-应变-渗流曲线规律一致，并与试件内部裂纹发展规律相对应;采用瞬态法测试得不同应力差下渗透率变化规律，与稳态法-渗流规律相一致，由于测试方法不同，瞬态法比稳态法测得岩样渗透率高出1～2 个量级，均表明红砂岩属于低渗类岩石;通过对完整岩样施加不同应力差模拟底板岩体状态，发现煤层底板压缩区渗透性减小，膨胀区渗透性增大，随着工作面推进，底板渗透性呈现先减小后增大的趋势，试验结果进一步揭示了随工作面推进底板岩体的渗流特性，为底板突水防治提供了重要的理论依据。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第01期

346

456
地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系构建

作者(Author)：齐庆杰, 刘文岗, 王安虎, 王伟, 王海燕, 孙祚, 白金燕, 赵尤信

摘要：矿山安全工作较少考虑地震灾害的影响，不能满足国家新时代新形势对矿山安全提出的新要求。研究了煤矿遭受地震灾害典型案例，探讨了煤矿生产事故与地震灾害之间的关系，并针对地震诱发煤矿次生灾害防治存在的主要问题，研究了以煤矿生命线系统为主的承灾体隐患类型，揭示了承灾体隐患与震后煤矿次生灾害类型之间的关系;在此基础之上，研究提出了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查方法，构建了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查指标体系。研究结果表明：煤矿抵抗地震诱发次生灾害的承灾体隐患类型较多，地震可能诱发的煤矿次生灾害类型包含次生矿井水害、次生瓦斯灾害、次生冲击地压灾害、次生机电事故、次生运输提升事故、井巷工程破坏、人员伤亡和设备受损等;以煤矿生命线系统为主线构建的地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系，包含煤矿地震灾害防治基础信息、地面工程排查、矿井工程排查等三大类型32 项基础信息24 项排查指标，能够全面覆盖煤矿主要地震承灾体，具有较强的针对性和可操作性，这对全面排查煤矿地震次生灾害隐患，精准提升煤矿抗震设防水平和抗震能力具有重要意义。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第01期

347

441
煤矿瓦斯灾害风险隐患大数据监测预警云平台与应用

作者(Author)：王恩元, 李忠辉, 李保林, 覃奔, 徐剑坤, 李楠, 夏宏宇, 张国锐, 李阳, 冯小军, 刘晓斐

摘要：瓦斯灾害仍然是我国深部煤矿开采的主要灾害，随着采深及开采强度的加大，危险性日趋严重。瓦斯灾害影响因素及耦合关系非常复杂，灾害事故时有发生。基于安全监测大数据进行瓦斯灾害和风险隐患一体化分析预警已成为煤矿安全管理、监管和监察的迫切需求。分析了瓦斯灾害与风险隐患的大数据特征，提出了基于安全监测大数据的瓦斯灾害风险隐患识别与突出危险性预警方法，研发了煤矿瓦斯灾害风险隐患大数据监测预警云平台，实现了动态信息资源“一张图”，并进行验证和应用。通过集成和挖掘分析所有相关实时数据、变化趋势及耦合关系实现了煤矿瓦斯灾害风险隐患大数据监测、自动识别、预警和结果分级推送等。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第01期

529

1244