In order to make the anchor bolt support prestress field fully diffuse in the composite rock stratum, improve the overall bearing capacity of surrounding rock, and give full play to the role of active support of the anchor bolt, a self-made 1:1-scale composite rock stratum similarity simulation test bed was used to compare and analyze the distribution of the anchor bolt support prestress field using different anchoring surrounding rock lithology and anchorage lengths, and the principle for optimum selection of anchoring parameters of composite rock stratum was proposed based on the test results. Considered from the point of view of stress diffusion, the effect of prestress diffusion of end anchorage bolts is better than that of lengthening anchorage; at the same time, the anchorage section should be preferentially arranged in hard rock, and the area of anchorage section near the free section should avoid the structural plane of surrounding rock. In conclusion, an industrial test was carried out under the conditions of a deep composite roof of the 2# coal seam in Qinyuan Mining Area, which determined a reasonable anchoring method and position of the composite roof under different conditions and achieved good results.
A large number of goafs left by coal mining in Jilin province has caused serious surface subsidence, which has brought serious hidden dangers to the goafs land and the transformation and upgrading of economic structure. To fill the gap in the research on surface deformation of coal mine goaf in Jilin province, the SBAS-InSAR technology was used to quantitatively analyze the surface deformation from 2017 to 2021 (Sentinel-1B orbital drop data, 957 scenes). The reliability of the monitoring results of InSAR technology was verified through accuracy assessment and field investigation. The development trend of surface deformation in coal mine goaf in Jilin province was analyzed and discussed. The results show that significant surface subsidence occurred in 11 goaf areas such as Yingcheng, Yangcaogou, and Shuangyang. The surface landfilling uplift was caused by subsidence control in the goafs of Meihekou, Wanbao, and Hunchun Fuqiang. From 2017 to 2021, the total subsidence area of coal goaf in Jilin province is 71.47 km2, with the maximum subsidence rate of 243.16 mm/a and the maximum cumulative subsidence amount of 1104.3 mm. During the monitoring period, the overall surface subsidence of the coal goaf in Jilin province is relatively slow. The nine goafs with more than heavy subsidence, such as Yangcaogou, Hunjiang, and Jiangyuan, have serious subsidence in the central areas, among which the Yangcaogou goaf subsidence is the most serious. The surface subsidence of coal mine goaf in Jilin province is mainly caused by large-scale mining of underground coal resources, and the "activation" of shallow goaf is an important factor. The formation lithology and engineering geological characteristics of soft rocks also play a certain role in promoting it.
With the rapid development of coal chemical industries, the production of solid waste gasification slag is increasing year by year. How to efficiently utilize gasification slag has become an urgent problem to be solved. In this paper, residual carbon (RC) obtained from coal gasification fine slag was activated by KOH wet method under different temperatures. The effects of activation temperature on the structure and electrochemical performance of activated residual carbon materials (RC-X) have been systematically studied. Compared with the specific surface area of 286 m2/g for RC, the specific surface area of the optimal activated carbon (RC-150) is up to 787 m2/g. RC-150 exhibited a remarkable specific capacitance of 109 F/g at 0.5 A/g in a three-electrode system. A symmetric supercapacitor was fabricated with RC-150 electrolyte, delivering an energy density of 3.78 Wh/kg and a power density of 254 W/kg. The supercapacitor displayed excellent cycle stability, maintaining 103.81
通过梳理当前矿区绿色转型过程中的具体做法、进展与成效,围绕企业、政府、群众多主体分析了矿区绿色转型工作面临的挑战和问题,从乡村振兴的视角提出了持续推动三大产业多元融合发展、创新矿区绿色转型工作体制机制、增强群众参与矿区绿色转型内驱动力等解决对策,对破解矿区建设困境、改善矿区生态环境、转变矿业发展方式、助力乡村振兴战略实施、推动矿区可持续发展提供借鉴.
为了解决目前带式输送机运行控制系统无法实现煤量运行匹配控制、无法进行故障自动诊断分析等不足,提出了一种新的煤矿井下主运带式输送机智能调控系统.通过智能控制模块、视频调速控制系统、高压变频控制方案实现了带式输送机系统根据煤量自动进行调整,通过故障预警模块实现了带式输送机系统运行状态的自动监测和诊断预警.实际应用表明,新的控制系统能够将带式输送机运行能耗降低 10.46%,将带式输送机运行故障率降低 77.6%,极大地提升了带式输送机系统的运行稳定性和可靠性.
为解决水文地质极复杂矿井探放水技术难题,以国能神东煤炭集团有限责任公司锦界煤矿为例,在分析了矿井地质及水文地质的基础上,从探放水技术、设备选型应用、设备改造、封孔工艺等方面展开研究.通过优化探放水技术、改造现有坑道钻机、加装自动行走履带,实现探放水钻机自动行走;通过定向钻变向至掘进巷道方向,达到超前探测的目的.最终形成了一套适用于水文地质类型极复杂类型大涌水量矿井的探放水成套技术,该技术可以极大地提高探放水施工效率,并降低生产成本和安全风险.
为准确预测矿井盘区涌水量,以国能神东煤炭集团有限责任公司锦界煤矿三盘区为例,通过分析三盘区充水水源、充水通道和充水强度,利用水文地质条件比拟法和大井法对三盘区涌水量进行了预测,并对三盘区首采工作面涌水量进行了预估.研究表明,三盘区上覆主要含水层为直罗组风化基岩含水层,其中风化基岩水为盘区和工作面的直接且主要的充水水源,水文地质比拟法得出三盘区预计涌水量开采期间正常涌水量 2 334 m3/h,最大涌水量 3 197m3/h,大井法得出正常涌水量为 2 661m3/h,最大涌水量为 4 336m3/h.
针对国能神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿 52507 大采高采煤工作面端头悬顶面积大、采空区漏风严重以及端头位置矿压显现异常等问题,依据现场情况提出采用水压预裂的方式弱化端头顶板,实现即时垮落.通过数值模拟分析发现,水压预裂可以取得较好效果,并依据水压预裂的技术方案对 52507 综采工作面进行施工.现场应用后,采面端头位置顶板可实现随采随垮,保证综采工作面的安全生产.
采煤机作为煤炭开采的关键核心装备之一,具有工作负荷高、工作时间长、传动结构复杂等特点,设计并应用采煤机油液在线监测系统,对保障设备的安全稳定运行,提高生产效率具有重要意义.以 JOY 7 LS6 C 型采煤机为例,从其结构出发,并结合现场需求,对采煤机油液在线监测系统设计中存在的传感器尺寸、元器件布局、油液吸空、油泵体积及设备防护等多方面问题进行了针对性地优化,对控制原理、结构原理、性能参数等进行了详细阐述,并预测了系统使用效果,分析了其未来的研发方向.
当前信息化发展背景下,城市建设和经济发展对煤矿资源提出了更高的需求,煤矿的智能化建设发展也成为大势所趋.详细阐述了煤矿智能化建设的必要性,并从理念、技术、人才等多个角度出发,分析了当前煤矿智能化发展的基本现状及问题,提出通过完善煤矿智能化标准体系建设、强化关键技术攻关、落实专业人才培养等方式,为煤矿智能化、现代化的建设助力.
注入泥浆防灭火技术以其适用性强、材料来源广泛、实施工艺简单成为最为常见的矿井防灭火技术.为了提高现有矿井注泥浆灭火技术的应用效果,基于优化传热系数影响水分散失改变泥浆黏度的设想,通过不同水土比分析了注泥浆技术对岩石裂隙充填效果,在确定最优水土比的基础上通过不同铜金属粉末添加量分析了优化传热性能对泥浆水分散失情况与沸腾作用的影响,模拟了不同传热性能泥浆浆体注入模型后的充填效果与物理模型降温效果,实验证明,提高泥浆浆体传热性能可以进一步改良浆体对火区裂隙的充填效果、增加火区温度下降速率,达到低黏度注入高黏度滞留、大幅度散热短时间降温的技术目的,从而实现改善现有注浆灭火技术的效果.
提出了 1 套高效的卫星和无人机遥感煤火快速探测方法,以陕蒙交界煤炭资源开发强度最大的国能神东煤炭集团有限责任公司石圪台煤矿为研究区,采用卫星热红外大范围圈定煤火靶区,通过无人机高分辨率热红外和光学遥感精细探测煤火的具体位置和温度,并分析其存在的问题和提出改进措施.研究发现,利用卫星热红外遥感反演地表温度来进行煤火识别的准确性不够,因卫星数据分辨率较低,各种因素影响导致温度计算误差较大,反演温度普遍偏低,但能够将卫星反演数据作为研究靶区圈定的依据;无人机热红外探测地表分辨率达厘米级,可以准确探测煤火发生的具体位置、范围以及温度,获得了煤火燃烧顶点温度326.2℃,超过 300℃的有 9 处,其他高温火区也符合矿区采掘和煤火发育规律;卫星和无人机结合的煤火探测模式充分发挥了各自的优势,能够做到高效、便捷、准确地识别煤火信息,结合多源数据的综合解译能够为小尺度矿区煤火探测形成一套完整的操作技术流程.
为探究综采工作面采空区自燃"三带"数值模拟的准确性及不同导风帘长度下自燃"三带"变化特点,以榆家梁煤矿 52306 工作面为研究对象,利用ANSYS Fluent软件对基于实测数据建立的 3D模型进行仿真模拟.通过进回风巷预埋束管监测采空区氧气浓度变化,利用监测数据验证仿真结果的准确性.在接近实际矿井的仿真模型进风隅角布置不同长度的导风帘,探究采空区"三带"区域的变动情况,掌握导风帘对采空区"三带"分布的影响规律.研究发现,仿真模拟结果与实测数据基本吻合,确定实际矿井采空区中部氧化带的大致范围 45～95 m,限定工作面回采过程中最小推进速度为 2.14 m/d;随着风帘长度增加,采空区散热带逐渐接近工作面,采空区氧化带整体区域减小,窒息带宽度增加,有利于井下工作人员对自然发火区域的监测和管理.
以榆家梁矿井 42307 工作面发生的压架事故为工程背景,采用 UDEC 离散元数值模拟方法,探究了工作面"过煤柱前-过煤柱时-发生压架事故"全过程的煤岩层破坏与应力演化特征,揭示了工作面推进采出煤柱过程中煤岩体裂隙演化过程及失稳压架机理,并提出了工作面采出遗留煤柱防治顶板动压灾害的"定向长孔高压水力压裂+地面深孔爆破"技术措施.现场实施效果表明,顶板动压灾害防治技术措施使得工作面出煤柱前支架压力峰值减少 34.5%,支柱最大下沉量减少 83.3%,工作面巷道顶板下沉量减少 75.0%,工作面出煤柱无明显来压,有效避免了工作面采出遗留煤柱时剧烈动压灾害事故的发生.
以基于记忆切割法的滚筒采煤机的调高系统为研究对象,建立了调高系统的数学模型,并通过AMESim软件对滚筒重载时上升和下降的时间及不同行走速度时调高系统目标追踪的阶跃响应进行了研究,结果发现调高系统的自动化性能受滚筒升降的时间影响较小,但随着采煤机速度的增加,目标追踪精度下降,得出自动化性能最优区间为10～13 m/s.
针对现有监测系统监测到的故障次数与实际设备出现故障次数相差较大等问题,研究引入RFID技术提高煤矿机电设备运行监测系统的监测精度.按照设备层、网络层、信息层的设计思路,确定监测系统框架结构;对系统硬件选型,确定监测所需 RFID阅读器、路由、通信等设备;利用RFID技术提取设备运行信号,选择射频标签;对煤矿机电设备监测,并在监测中完成对故障设备维护等级的判定.通过实验证明,基于 RFID技术的煤矿机电设备运行监测系统具备更高监测精度.
煤矿综采工作面智能化开采建设的目的是为了实现综采作业的无人、智能、高效作业,由于煤矿综采地质赋存的多样性、复杂性以及采煤工艺与综采装备群的融合度差等问题,目前我国综采智能化高级阶段的发展较为缓慢,因此对煤矿综采无人化智能开采相关领域的研究进展进行了研究,对国家能源集团关于井工煤矿智能采煤"530"建设模式(初级阶段综采工作面 5 人作业,中级阶段综采工作面 3 人作业,高级阶段综采工作面 0 人作业)进行阐述,探讨了实现智能化高级阶段的主要技术需求,提出基于统一数据融合基础的超前地质环境信息智能感知与分析技术,通过自主规划手段高效完成采煤机截割控制,为工作面可持续推进提供必要的技术支撑,以提高综采工作面煤层赋存信息化水平,为环境判识、智能决策提供信息基础;研发实现采煤工艺与综采装备群强耦合的协同一体化控制技术与装备,进一步减少综采工作面作业人员;建立地面控制中心开采决策中枢,通过设备间互联互通的自决策、互通讯与指令传输,实现综采成套装备的协同联动.最后,以国能神东煤炭集团有限责任公司榆家梁煤矿 43207 智能化综采工作面为典型案例,进一步阐述智能化高级阶段的多个关键技术问题和实现途径.
我国煤矿掘进工作面综合机械化水平显著提高,正逐步向智能化、无人化迈进,这对巷道掘进过程中支护方案的选取提出了新的要求.以国能神东煤炭集团有限责任公司锦界煤矿(以下简称"锦界煤矿")31414 运输掘进工作面为研究对象,提出了"树脂锚杆+冷拔丝网片+锚索"联合支护技术思路;从理论分析到数值模拟验证该支护方案的技术可行性.工程应用结果表明,巷道顶板最大移近量为 40 mm,两帮最大变形量为 60 mm,深部位移变化最大值为 16 mm,锚索受力最大值为 180 kN;联合支护方案可明显增加围岩结构的完整性,保证锦界煤矿 31414 运输掘进期间安全,并对类似大断面巷道掘进支护方案的选择提供参考依据.
针对矿井部分煤层瓦斯含量较低,采用整体预抽瓦斯增加了生产成本,但部分区域煤层瓦斯含量又高的情况,提出了瓦斯预抽必要性论证方法.鉴于乌兰木伦煤矿 22 号煤层尚未开展煤层瓦斯参数测定,瓦斯赋存情况不清,且该煤层在巷道准备过程中局部出现瓦斯涌出增大现象,为实现 22 号煤层 22201 工作面开采期间瓦斯超前预防和治理,有必要在测定 22 号煤层瓦斯参数的基础上,对工作面瓦斯抽采的必要性进行论证,结果表明:22201 工作面无需开展煤层瓦斯预抽和采空区卸压瓦斯抽采,此方法有效缓解了矿井接替紧张问题,同时节约了生产成本.
针对沿空留巷现场施工过程中存在的柔模砼墙凝固时间不够、强度不足等问题,以榆家梁煤矿沿空留巷综采工作面为案例,采用矿压分析手段,横向对比了柔模砼墙成型和矿压显现的关系,分析认为沿空留巷柔模支护滞后工作面临时加强支护范围应不小于柔模成型期间工作面推进最大距离乘以相对安全系数.根据分析结果提出了"改性剂加快柔模成型+设备配套加快柔模浇筑"的方式,同时结合漏风问题的喷浆堵漏整改措施,于榆家梁煤矿 52306 工作面进行了试验研究,并对改进后的巷道进行了定期矿压观测,试验结果表明,"改性剂加快柔模成型+设备配套加快柔模浇筑"能够保证柔模墙体的强度达标,达到沿空留巷巷道所需墙体强度,实现沿空留巷快速成巷.
