“厚煤层综放开采”高影响力论文推荐 |《煤炭科学技术》

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“厚煤层综放开采”高影响力论文推荐 |《煤炭科学技术》

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行业视野: 采矿
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专家; 20篇
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综放采动应力路径下单裂隙砂岩力学特性试验研究

作者(Author)：夏彬伟, 刘仕威, 欧昌楠, 高玉刚

摘要：综放开采会形成有别于常规三轴压缩的应力路径，为研究综放采动状态下顶板岩体的力学特性，针对特定长度和角度的单裂隙砂岩，进行恒定卸围压同时变速率加轴压的加卸载三轴试验，以模拟综放开采过程中的应力路径，分析单裂隙砂岩的破坏形式，并用超声波实时测试，探究超声波特性和应力应变的关系以及裂纹演化规律。试验结果表明：①常规三轴应力路径下，不同长度单裂隙砂岩试件的破坏形式基本为拉-剪复合型破坏，不同角度单裂隙砂岩试件破坏形式包含纯剪切破坏、拉伸破坏、拉-剪复合破坏和X型共轭剪切破坏。加卸载三轴应力路径下，随着裂隙长度增加，破坏形式表现为拉-剪复合型破坏—“X”型非共面剪切破坏—“X”型共面剪切破坏，拉伸裂纹会被次生共面裂纹所替代；裂隙角度是裂隙起裂的诱因，不同角度裂隙砂岩试件破坏形式包含拉-剪复合型破坏、单剪切破坏、“X”型非共面剪切破坏；②P波波速能有效反映试件应力水平和细观结构。相较于常规三轴应力路径下整体上P波速度随轴向应变的增大先增大后减少，在加卸载三轴应力路径下，整体上P波速度随轴向应变的增大而增大，但增速随着应力水平的增加而减小；在试件达到屈服点时，试件密度达到最大值，表现为P波波速达到最大值；在试件达到峰值强度附近时，试件内部裂纹交叉和相互联合的现象加剧，表现为P波波速出现明显波动；裂隙长度增大，波速稳定段逐渐减小，裂隙角度增大，波速稳定段先增大后减小；③根据波速反映的裂纹宽度变化，常规三轴应力路径下裂纹演化阶段可分为裂纹压密阶段、裂纹发展阶段、裂纹稳定阶段和破坏后失稳阶段4个阶段，加卸载三轴应力路径下则分为裂纹压密阶段、裂纹稳定阶段和裂纹扩展阶段3个阶段，裂纹稳定阶段随裂隙长度增加整体上呈现减小趋势，裂隙角度对裂纹稳定阶段基本没有影响。

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煤炭科学技术

2022年第02期

372

925
急倾斜煤层开采技术现状与流态化开采构想

作者(Author)：王家臣, 杨胜利, 刘淑琴, 刘金昌, 张锦旺

摘要：急倾斜煤层开采难度大，研发新的安全、高效、绿色开采方法迫切。总结分析了目前急倾斜厚煤层开采常用的水平分段综放、走向长壁综采和走向长壁综放三种技术现状，针对水平分段综放技术还需要在采放工艺、合理分段高度、顶煤冒放性与端头放煤、智能开采等几个方面进行深入研究，以进一步提高顶煤采出率和开采效率；走向长壁综采技术还需继续研究工作面布置、设备的防倒防滑与开采工艺等问题；走向长壁综放技术需要科学合理地利用放煤规律并制定合理的采放工艺，以提高工作面支架稳定性和顶煤采出率。根据急倾斜煤层的赋存特点，提出了现代煤炭地下气化开采技术、新式水力采煤技术两种流态化开采技术构想。以创造有效气流运动、理想反应强度及最高能量利用效率为思想，提出了针对急倾斜煤层的两种气化炉型：单气化面线性开采气化炉和双气化面U型地下气化炉，总结了急倾斜煤层气化开采仍需深入研究的关键技术，包括气化过程的控制与强化、气化反应空间管理、气化工作面探测技术、地下水污染防治与控制。针对煤层厚度较大但不能进行水平分段开采的急倾斜煤层，可尝试水力开采并提出了该种条件下水力机械化开采的巷道布置构想；在厚度较小的急倾斜煤层中，可探索类似于煤炭地下气化的流态化开采技术以实现不掘进巷道和井下无人的远程水力采煤，是未来难采急倾斜煤层流态化开采的重要研究方向。

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煤炭科学技术

2022年第01期

767

1899
我国综合机械化开采50年发展历程与展望

作者(Author)：闫少宏, 徐刚, 范志忠

摘要：分析了我国综合机械化的发展历程，总结了在机械化开采方面从引进、消化、吸收再到发展创新的成功经验，认为：①我国煤矿机械化开采历经50 a发展，大体可分为3个阶段，即探索阶段(20世纪70—80年代)、大发展阶段(20世纪90年代)和全面突破阶段(21世纪初至今)；②在工作面煤机装备发展理念方面，20世纪80,90年代总体是突出经济实用型，21世纪初至“十二五”末期，煤机装备突出重型化和高可靠性，以达到装备效益的最大化，“十三五”至今，煤机装备向智能化、无人化方向发展，以实现工作面设备集群的智能感知和协同控制；③采煤方法与工艺依然是煤矿机械化发展的基础，任何采煤方法或工艺的变革都会促进煤机装备产业的升级换代，甚至脱胎换骨的进步，而煤机装备是采煤方法与工艺的载体，因此采煤方法与工艺研究依然是煤矿开采的基础和根本；④尽管我国煤机装备的整体水平有了巨大提高，但在关键元部件、材料、工艺、整机可靠性方面，与国际先进国家依然存在一定的差距；⑤煤矿智能化是煤炭行业发展的必然趋势，是煤炭科技工作者的理想和努力方向，但其前提必须是装备要具有高可靠性，而且采煤工艺的可操作性与岩层控制的定量化理论也是智能化实现的基础；我国煤矿机械化的发展历程表明，煤机装备的研发和应用应立足于采煤方法与工艺的不断创新，适合煤炭赋存特点的多样化机械化开采模式也是我国煤炭科技发展的必由之路。

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煤炭科学技术

2021年第11期

849

3374
大采高综放动压巷道窄煤柱沿空掘巷围岩控制

作者(Author)：彭林军, 宋振骐, 周光华, 侯树宏, 何维胜, 郝建, 李安

摘要：为研究大采高综放工作面窄煤柱沿空掘巷动压巷道矿压控制问题，以宁煤集团羊场湾煤矿2-2特厚煤层130205大采高综放工作面回风巷为工程背景，在原巷道留设35 m护巷煤柱全断面锚索支护已无法维护采掘巷道断面条件下进行窄煤柱研究。采用现场实测、数值模拟和理论预测3者相结合的研究方法，建立了巷道围岩内、外应力场力学结构模型，运用FLAC3D模拟回风巷道5、6、8、10、15 m不同宽度煤柱围岩应力分布规律。理论计算内应力场为9.5～10.3 m，窄煤柱合理宽度为5.14～5.56 m；数值模拟显示0～10 m为低应力区，10～14 m为应力峰值区，14～45 m为应力高值区、缓降区，超过45 m后逐渐趋于原岩应力，煤柱内的支承压力呈单峰分布，通过研究确定护巷煤柱尺寸为6 m。经现场应用得出，6 m窄煤柱回风巷道回采期间两帮最大变形量为241 mm，顶底板最大变形量为92 mm，巷道支护设计合理，窄煤柱注浆效果显著，窄煤柱巷道回采期间整体满足生产要求。

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煤炭科学技术

2021年第10期

809

1535
综放开采智能化控制系统研发与应用

作者(Author)：李伟

摘要：为推动智能化综放开采技术的发展和应用，全面提升智能采煤的技术水平，针对自动放煤和工作面设备自动协调运行等行业共性难题，在放顶煤开采技术实践的基础上，开发了以“装备自动控制、数据自动采集、岗位无人值守”为目标的智能化综放控制系统，提出了综放开采智能化控制系统的技术路径和总体架构，配置了MG750/1860-WD采煤机、ZF12000/22/42D液压支架、SGZ1000/2400刮板输送机、BRW630/37.5乳化液泵站和DSJ140/260/3×500带式输送机等高可靠性综放开采成套装备，研发了液压支架记忆放煤、采煤机记忆截割、三角煤截割工艺、输送系统联动运行、泵站自动控制、手持终端等关键技术和控制系统，建设了“地面总监控调度-巷道区域控制-子系统”的三级控制体系。在鲍店煤矿7302工作面（平均厚度9.04 m）开展了工业性试验，实践中解决了工作面端头自动截割复杂作业工序、智能时序放煤参数优化等难题，并通过关键环节管控、智能开采工艺优化、重要岗位作业标准建立等手段，以保障常态化智能运行。结果表明：智能化综放系统实现了“采-放-运”的自动、协调运行，时序自动放煤率达70%以上，记忆截割开机率达到85%以上，工作面工作人数减少近60%，开采能效大幅提升，达到了年产千万吨的能力，实现了“自动控制为主，人工干预为辅”的智能综放生产模式。

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煤炭科学技术

2021年第10期

651

1133
特厚煤层分组间隔放煤顶煤运移规律研究

作者(Author)：王伸, 黄贞宇, 李东印, 张伟宇, 王祖洸, 李化敏

摘要：综采放顶煤采煤法已成为我国特厚煤层主流的高产高效开采方法，但当前仍面临煤炭采出率低、含矸率较高的问题。塔山矿8222工作面顶煤平均厚度12 m，采用放顶煤开采，生产过程中尝试采用“大中小微”分组间隔放煤方式。为研究该放煤方式的原理及提高其放煤效率，并为开发智能放煤控制程序提供依据，采用CDEM颗粒离散元软件模拟分析了塔山矿开采条件下间隔放煤分组方法、顶煤运移规律、煤岩分界面特征以及顶煤放出率等，在此基础上揭示了组内支架数量对顶煤放出体形态的影响机制。数值模拟结果表明，顶煤厚度为12 m及见矸关门条件下，组内支架数量为9架是最优的分组间隔放煤方式；工业性试验表明，组内支架为9架的分组间隔“大中小微”放煤方式条件下的顶煤放出率为80.53%，含矸率4.00%，煤炭采出率高达85.31%。此外，组内支架数量对放煤漏斗形态影响较大；组内支架较少时，第1级放煤过程中相邻放煤口之间影响较大，中间形成畸形顶煤形态的可能性较大，在下一级放煤时容易出现混矸，导致架间残留煤量增加。分组间隔放煤的最佳支架间隔数量与煤厚密切相关；对于特厚煤层，合理增加间隔数可有效减少架间顶煤的遗留量，提高顶煤放出率。研究结果可为特厚煤层综放开采放煤工艺和参数合理确定提供参考。

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煤炭科学技术

2021年第09期

417

1579
仰斜综放开采煤层仰角对顶煤放出规律的影响研究

作者(Author)：何欣, 刘长友, 吴锋锋, 彭可平, 杨敬轩

摘要：为了深入研究仰斜综放条件下煤层仰斜角对顶煤运移的动态变化规律及顶煤损失、冒矸混入的影响机制，以平朔集团井工三号矿34201工作面为研究背景，结合现场的地质及生产技术条件，用数值模拟软件PFC2D 建立了仰斜角分别为0°、13°、23°、33°的数值模型，分析研究了不同条件下的顶煤位移场、接触应力场、煤矸分界面、顶煤位移始动点，并利用fish语言编程记录颗粒编号并反演出顶煤放出体形态，得出顶煤损失空间占位的分布规律，最后结合现场模拟了不同放煤步距下的顶煤流动规律及采出情况。研究结果表明：仰斜角加大了顶煤向采空区一侧的运移，使得煤矸分界面凸向采空区，顶煤放出体超前发育至支架顶梁上方，顶煤位移始动点前移，且随仰角增加位移范围增大；放煤口附近应力链稀疏区呈半圆拱状，随仰角在一定范围内增大，呈扩展趋势，放煤口附近煤体冒放性增强，有利于顶煤采出；仰角过大时顶煤放出困难，顶煤损失加大，损失范围主要位于煤层中上部；相对于其他角度，仰斜角为13°时的顶煤的采出率最高，为83.6%，这与上述结论吻合；统计模拟数据表明当前地质条件下采用两采一放时的顶煤采出率最佳，并在现场应用得到了验证。研究结果为现场仰斜综放开采合理参数确定及提高顶煤采出率提供了依据。

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煤炭科学技术

2021年第09期

353

1126
我国煤矿综放开采40年：理论与技术装备研究进展

作者(Author)：宋选民, 朱德福, 王仲伦, 霍昱名, 刘一扬, 刘国方, 曹健洁, 李昊城

摘要：综采放顶煤开采技术作为我国开采厚及特厚煤层的主要方法之一，其引入我国近40年来，放顶煤开采理论与技术实践在我国均取得了长足发展与进步。系统回顾与总结了我国在放顶煤技术领域所取得的标志性成就，结合综放工作面技术特征、理论演化逻辑与资源开采新理念，将其发展历程分为初期试验、发展成熟以及智能化无人开采3个阶段。主要针对综放采场支架与围岩关系以及顶板（煤）结构与稳定性、顶煤破碎运移放出规律、以及综放“三机”装备的进展4个方面核心内容，对我国综放技术的发展进行了总结；围绕综放采场支架与围岩关系以及顶板（煤）结构与稳定性问题，依据机采高度的变化描绘了我国学者关于该问题研究的基本历程；从顶煤破碎机理、综放采场顶煤冒放性分类评价以及顶煤放出规律理论3个方面，阐述了我国关于顶煤破碎运移放出规律的发展道路；放顶煤开采工艺研究方面，则从常规的综放工艺、特殊地质条件下综放工艺以及综放工序的时空配合关系展开，再现了我国学者的研究路线；同时简要阐述了综放“三机”装备的发展进程与最新成果。明晰了我国放顶煤技术的发展脉络与研究思路，分析并探讨了现阶段放顶煤开采理论与技术发展前沿的相关难题，为我国综采放顶煤技术的进一步发展提供了研究基础与思维启迪。

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煤炭科学技术

2021年第03期

1502

1504