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牛艳奇研究员 | 基于双量化评价指标的千米深井大采高液压支架适应性分析

针对液压支架的适应性评价缺乏量化指标的问题, 以淮南矿区口孜东煤矿的千米深井软岩大采高俯斜采煤工作面的地质条件为研究对象, 建立了四柱和两柱支架的“支架–推移千斤顶”承载稳定性力学模型, 得到了两种架型临界载荷的一般形式及推移千斤顶参与支架力学平衡的判定准则。提出了衡量液压支架与顶板和底板适应性的双量化评价指标, 指导研制了适用于该煤矿的ZZ18000/33/72D型大采高四柱液压支架, 采用理论分析和数值计算对比了两种架型的适应性, 并进行了现场试验。结果表明: 支架与顶板的适应性指标越大及支架与底板的适应性指标越小, 则支架的适应性越强; 指导研制的ZZ18000/33/72D型大采高四柱支架对顶板适应性、底板比压及对安全阀的控制性等方面明显优于两柱支架, 临界载荷曲线更适应该场景的顶板载荷特征。该支架与顶板和底板的适应性良好, 未出现影响工作面安全和正常回采的大面积片帮及冒顶, 底座也未发生陷入底板的现象。研究结果可为液压支架的适应性设计和评价提供量化参考。

2024-12-02

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《煤炭科学技术》“矿山智能化与人工智能”专题

专题来自于《煤炭科学技术》2024年11期，共20篇研究成果。

2024-12-02

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Hakan Kutoglu：基于InSAR的矿山安全开采技术

Hakan KutogluProfessor &Vice-President, ZonguldakBulent Ecevit University基于 InSAR 的矿山安全开采技术Safe Mining Through InSAR

2024-12-02

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富水环境对水泥基抗分散注浆材料水化产物黏附体系的影响

在煤炭开采过程中，矿井巷道在穿过富水且构造发育的地层时，容易揭露导水通道进而引发突水事故。为提升水泥基注浆材料在富水环境中的工作性能，使用聚丙烯酰胺(PAM)与水玻璃作为外加剂对普通硅酸盐水泥进行改性。并采用分子动力学模拟的方法，构建水泥与外加剂混合产物的界面模型，通过调整层间水分子数量用以模拟水化产物所处的不同含水量环境。进一步地，采用多种微观表征实验对模拟结果进行了论证。结果表明：PAM–水玻璃结构展现出良好的亲水性，较强的亲水性使其与C–S–H的结合具有较强的黏附性，能够更好的适应富水环境；水泥−水−PAM−水玻璃界面脱黏功的变化具有无规律性，在含水量为6%时，水泥−水−PAM−水玻璃界面脱黏功达到最大临界点为37 465.715 mJ/m2，在更高含水量下，水分子透过孔隙结构与材料内部发生更深层次的水合反应，增强了界面稳定性；XRD图谱中的衍射峰与计算模拟中预测的C–S–H和PAM–水玻璃的存在形式相吻合，证实了聚丙烯酰胺和水玻璃会与水泥水化过程中产生的Ca2+和Si4+发生反应；SEM图像显示，水泥–聚丙烯酰胺和水玻璃界面上存在大量水化颗粒和微孔隙，包括针状和球状结晶，这些水化颗粒可能是聚丙烯酰胺和水玻璃参与水泥水化过程形成的增强界面黏附性的水化产物，而微孔隙的存在是导致模拟中出现相互作用能和脱黏功的变化主要原因。通过分子动力学模拟与实验结果的可以证明PAM与水玻璃形成的絮体结构具有良好的亲水性。相较于传统水泥注浆材料，PAM–水玻璃改性水泥浆液中絮体结构与水泥水化产物C–S–H的黏附性能更强，这有效锁住了水化产物层间水分，从而提高了富水环境中浆液的稳定性。

2024-12-02

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引领煤机装备制造数智化转型——煤机装备智能制造柔性生产线创新团队

为积极落实《中国制造2025》战略,推动我国煤机装备制造过程转型升级,践行无人化智能开采使命,北京天玛智控科技股份有限公司(简称天玛智控)于2017 年3 月成立煤机装备智能制造柔性生产线创新团队(简称团队)。团队以天玛智控高级技术专家谢赛为带头人,聚焦煤机装备生产制造过程自动化、数字化及智能化升级改造需求,专注开展柔性自动化生产线、智能物流、车间信息化系统、视觉技术等智能制造细分方向攻关,经过7 年孜孜不倦探索,研发了行业首个涵盖自零件加工、装配、检验到仓储物流的矿用电液阀全工艺流程智能制造工厂,加快了我国电液阀从进口、合资到自主创新、超越领先的创新变革,为无人化智能开采提供了有力支撑,促进了煤炭行业技术进步。团队现有成员18 名,核心成员毕业于哥伦比亚大学、墨尔本大学、清华大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、北京理工大学等知名高校,硕士及以上学历占比达83.33%,涵盖机械设计、电气设计、机器人控制技术、机械加工工艺技术、信息化技术及质量管理等多个专业,多人具有从事智能工厂及自动化生产线设计15年以上经验,1人为煤炭行业技能大师。团队已自主研发加工类、装配类、检测类柔性生产线9 条,承担国家及省部级项目、集团公司科研项目达20 余项,7 项智能制造成果获省部级以上奖励,发表科技论文30 余篇,申请专利60 余项,软件著作权12 项,团队成员研发的4 项成果鉴定为国内领先及以上水平,其中电磁先导阀智能装配生产线被中国煤炭工业协会鉴定为国际领先水平,荣获“2022 年度中国煤炭科工集团工人先锋号”“2023年度全国煤矿智能化卓越团队”等称号,并推动天玛智控获批“北京市智能工厂”及“工信部智能制造试点示范项目”,提升了我国高端煤机装备在国际上的竞争力和影响力,树立了煤炭行业智能制造典型示范标杆。

2024-12-02

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低速冲击载荷扰动煤体破裂动力学特征与能量耗散规律研究

为了探究不同冲击载荷作用下煤体破裂失稳动力学特征与能量耗散规律，采用改进的霍普金森压杆（SHPB）试验系统，分别开展了一维冲击载荷、冲击载荷与轴向静载耦合作用动力学试验，研究了不同冲击速度和轴向静载下煤样动力学特性，分析煤样宏观破裂形态和孔隙演化规律，并从能量耗散角度剖析煤岩破裂失稳机制。研究结果表明：不同冲击载荷扰动下煤样应力−应变曲线均包含线弹性、塑性和塑性软化3个阶段。一维冲击载荷作用下煤样峰值强度和峰值应变具有明显的应变率效应，随着应变率的增加，煤样峰值强度、峰值应变逐渐增大；筛分统计破裂碎块不同粒径的质量分布，随应变率的增大，较大粒径质量减少、小粒径质量增加；煤样的入射能、反射能和耗散能均随冲击载荷的增大而逐渐增加，能量耗散密度呈指数增长；在冲击载荷与轴向静载耦合作用下，设定5.54 m/s的低速冲击载荷，随着轴向静载递增，峰值强度持续提升，峰值应变线性减弱；基于核磁共振（NMR）测试表征孔隙结构，煤样内部微孔随轴向静载的增大不断发育，裂隙沿轴向扩张趋势增加；煤样入射能随轴向静载的不断增加基本保持稳定，反射能不断减小，耗散能逐渐增大，能量耗散密度呈线性关系增大。根据煤岩能量耗散机制，孔隙萌生、扩展和贯通诱导煤体产生破裂失稳；轴向静载作用初期更多耗散能被用于内部微孔发育和裂隙扩张，随轴向静载的增大，裂隙不断扩展、滑移衍生出更多潜在破裂面；冲击载荷瞬时扰动下会诱导煤体形成宏观破裂面，产生大范围破裂失稳现象。

2024-12-02

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煤掺氨燃烧中Na对氨/焦还原NO的机理

燃煤锅炉掺烧低碳氨燃料可以实现大幅碳减排,煤掺氨燃烧中的NO生成与排放问题十分关键。煤中含有Ca、Fe、K、Na等多种典型矿物元素,其对煤燃烧以及掺氨燃烧过程中NO生成与排放影响不尽相同。前人对Ca、Fe、K等矿物元素在煤掺氨燃烧中对NO的生成与还原进行了研究,但是矿物元素Na在煤与富氮燃料氨混合燃烧中NO生成与还原的作用仍不明晰。为了研究煤掺氨燃烧过程中高温贫氧区的NO还原机制以及矿物元素Na的作用机制,采用密度泛函理论进行了模拟计算。首先,利用典型Zigzag模型构建了不同位置吸附Na的焦炭模型,计算结果表明Na原子更易吸附于焦炭边缘未饱和碳上,而不是平行于焦炭吸附。其次,针对NO和NH的不同吸附顺序进行了吸附能计算,结果表明NO和NH分别吸附于Na原子两侧的结构更为稳定,比无Na参与的吸附能最大增加−49.31kJ/mol。然后,探究了6种反应物构型的反应详细步骤,其中H原子迁移至焦炭表面后形成N2分子的限速步能垒明显更低。同时,结果表明Na的参与明显降低了反应限速步的能垒,减少了77.12kJ/mol(路径5相比于路径2)。最后,对6条路径的限速步进行了动力学计算,结果表明Na的存在促进了反应的进行,且在低温下更为明显(路径5相比于路径2加快了4259倍),同时也降低了反应对温度的依赖性。

2024-12-02

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上新 |《煤炭经济研究》 2024年第11期

　　《煤炭经济研究》，月刊，创刊于1981年，是由国家煤矿安全监察局主管、煤炭科学研究总院和中国煤炭经济研究会共同主办，面向国内外公开发行的经济管理类权威杂志，是中国煤炭经济研究会会刊，被中国学术期刊网络出版总库全文收录。　　

2024-11-29

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