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《露天采矿技术》“露天矿智能化建设创新技术与应用”专题

专题来自于《露天采矿技术》2024年05期，共10篇研究成果。

2024-11-19

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矿井断裂构造分形特征及其对冲击地压影响的研究

矿井断裂构造是诱发冲击地压的重要地质因素。为研究断裂构造对冲击地压的影响，以峻德井田为工程研究背景，采用地质动力区划法，将井田内的断裂构造按照不同长度等级划分为Ⅰ−Ⅴ级断块，利用分形理论中的盒维法计算了Ⅴ级断块分形维数，分析了断裂整体分形特征和断裂分区分形特征，探究了断裂构造分形维数与构造应力分布状态、冲击地压之间的耦合关系。结果表明：① 断裂整体分形维数与北西向断裂分形维数具有良好的一致性，北西向断裂对峻德井田冲击地压控制作用的程度较高，北东向断裂次之。② 不同走向断裂的分形维数不同，表明不同走向断裂在空间展布上表现出明显的差异性，反映了分形维数与断裂构造复杂程度呈正相关，即分形维数越大，断裂构造空间分布特征越复杂，越容易诱发冲击地压。③ 区域内的构造复杂程度越高，构造应力集中程度越高，煤层冲击地压主要发生在高应力区，表明构造复杂程度与构造应力集中程度一致性较高。研究成果从分形维数角度对断裂构造进行定量分析，为冲击地压危险性预测及防治提供了新思路。

2024-11-19

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深井高应力腐蚀环境下锚杆强度劣化机理及预测

煤矿深部开采除了面临“三高一扰动”之外，还面临井下腐蚀性大气和高应力、强扰动等因素共同形成的高应力腐蚀环境，井下大气腐蚀环境等级能达到CX(极高腐蚀)级。以山东巨野煤田深部矿井为工程背景，首先分析了深井开采高应力腐蚀特征及影响因素，对锚杆杆体材料开展实验和理论研究，揭示了高应力腐蚀环境下锚杆强度劣化机理，推导了杆体强度劣化理论模型。① 通过对杆体材料开展SEM、腐蚀SSRT和加速腐蚀实验发现：腐蚀会造成杆体材料的断后伸长率和断裂时间的衰减，相较于惰性条件分别减少了8.22%和8.34%；随腐蚀率增加，材料破坏形式由韧性破坏向脆性破坏转变，区域腐蚀类型逐渐由点蚀发展为均匀腐蚀。② 结合实验结果、电化学理论与非均匀腐蚀模型，引入Pruckenr温度影响因子，推导出杆体材料强度劣化时变模型。深入探究该模型中服役环境温度T、杆体截面半径R和杆体材料常温腐蚀速率Vh,298K对杆体服役寿命的影响发现，R与服役寿命呈线性正相关；T和Vh,298K与服役寿命的关系表现为服役寿命衰减程度随影响因素水平升高而减小。③ 结合实验结果与锚杆防冲吸能原理，对巷道锚杆支护极限抗冲能力进行计算分析。结果表明，随锚杆腐蚀率增加，锚杆吸能减少，可抵抗最大震级降低，巷道动力失稳灾害发生风险增加。

2024-11-19

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基于离散元模拟的受载裂隙岩体地震学声发射响应特征

为深入分析裂隙岩体受载时声发射震源响应机制，结合地震学中的矩张量理论，提出了从颗粒相对运动角度计算声发射特征的细观离散元模拟新方法。以含预制雁行裂纹岩体为研究对象，利用颗粒流（PFC）数值模拟软件再现了其裂纹扩展过程及力学−变形特征，基于新开发的声发射响应模拟方法计算得到了声发射事件空间演化、震级分布及矩张量取向特征。研究结果表明：单轴压缩条件下，预制雁行裂纹岩石应力在峰值后突降，裂纹迅速扩展形成宏观主破裂，声发射事件激增，峰后脆性破坏特征明显。由PFC软件获取的张拉、剪切裂纹个数在时间上呈相似增长趋势，但张拉裂纹数量远多于剪切裂纹。基于地震学计算得到的声发射矩震级主要集中在[−6.9, −5.9]，其分布的G-R统计关系斜率b为1.81。声发射矩张量空间取向与试样破裂张剪类型相吻合，表现在：在翼裂纹区域内声发射矩张量以横向为主，张拉破坏多于剪切破裂；而在主裂纹区域矩张量形态杂乱，张拉和剪切破坏占比接近。基于声发射矩张量T-k图和矩张量R值理论判定了不同加载阶段微裂纹张剪属性，其与PFC获取的张、剪裂纹占比变化趋势基本吻合，而两者对比结果表明选用−20<R<20作为张剪裂纹分区区间比Feignier等建议的[−30, 30]更为合理。研究成果为精确分析岩体破裂震源特征及张剪属性判识等提供了有益借鉴。

2024-11-19

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园子沟煤矿顶板离层突水机制及地面井下联合防治技术

园子沟煤矿隶属黄陇侏罗系煤田永陇矿区，地处鄂尔多斯盆地中南部，主要水害类型为离层突水。采用钻孔冲洗液漏失量和钻孔电视观测方法，通过设计采前和采后对比钻孔，确定了2号煤层综放开采工作面裂采比；为了确保1012102工作面的安全回采，根据采动覆岩破坏实测成果和岩层地质结构特征，基于关键层理论和薄板理论，评价离层发育层位、离层突水及溃泥溃砂的危险性；针对该类离层突水具有滞后性、周期性且伴随溃砂、顶板来压等次生灾害的特点，提出了基于地面直通式泄水孔和井下疏放水孔联合的离层水治理技术。研究结果表明：该地质和采矿条件下裂采比为23.68，在洛河组、宜君组及安定组均具备形成离层的条件，且离层空腔体积大，矿井主要受顶板离层水害的威胁，一旦发生突水将会携带泥沙；通过以地面泄水孔为主，井下泄水孔为辅，结合地面泄水孔风流、水位数据观测及回采过程中地面电法补充探测，实现了对覆岩离层水进行全方位监测，形成了离层水的预控技术体系，保证了矿井的安全回采。

2024-11-19

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煤矿掘进装备截割臂动力吸振器半主动振动控制方法研究

针对煤矿掘进装备截割臂由工作载荷引起的剧烈振动问题,提出一种变阻尼动力吸振器半主动振动控制方法。根据带耗散函数的拉格朗日动力学方程建立了截割臂-动力吸振器耦合动力学模型;根据动力学模型通过定点理论和迭代计算的方法分别计算了被动式动力吸振器和半主动动力吸振器的各项物理参数;设计了动力吸振器的标准地棚控制和开关地棚控制策略,实现了动力吸振器的半主动控制。仿真结果对比表明:动力吸振器标准地棚控制能够有效地降低截割臂的振动强度,显著降低了截割臂一阶模态角度响应与角加速度响应的峰值,具有最佳的控制效果。

2024-11-19

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中国煤科4家企业上榜2024煤炭行业信息技术企业20强

11月14日，中国煤炭工业协会2024煤炭行业两化深度融合推进现场会在榆林召开，会议正式公布了2024煤炭行业信息技术企业20强榜单，中国煤科4家企业上榜，其中信息公司、上海煤科所属

2024-11-18

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中国煤科5篇改革案例入选国务院国资委《千帆竞渡：基层国有企业改革深化提升行动案例集》

近日，国务院国资委正式发行《千帆竞渡：基层国有企业改革深化提升行动案例集》，中国煤科5篇典型改革案例入选。为聚焦广大基层国有企业改革新举措、新经验，呈现以务实改革举措促

2024-11-18

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