主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
  • 作者(Author):彭蘇萍畢銀麗
    關鍵詞(KeyWords):黃河流域煤礦區裂隙發育水資源保護生態環境修復

    摘要:針對黃河流域煤礦區所處的戰略地位,剖析了該流域生態環境面臨的主要問題,認為水資源短缺是該流域中上游生態環境治理的瓶頸,現有技術與方法還不能支撐黃河流域煤礦開采與生態環境的協調發展,理論與技術的創新將成為新的關注熱點。分析了國內外煤礦開采的巖層結構及采動裂隙演化規律、地下水資源保護、煤炭開采對水和生態環境影響的研究現狀,提出了黃河流域煤礦區生態環境修復應結合煤層賦存特點和煤層開采工藝技術,對上覆巖層產生的裂隙發育特征與展布格局,裂隙與地表水和礦井水的導通與耦合關系,裂隙對地表生態發育與退化作用,生態環境修復關鍵技術與方法等進行了系統描述。提出黃河流域中上游煤礦區生態環境修復關鍵是水的保護與利用,要采用四維綜合監測方法,揭示采礦全周期的地下水、表層水運移及地表生態環境演變規律。要針對黃河流域不同煤礦區開發過程對水土資源受損的影響程度與范圍,研究并形成黃河流域煤礦生態環境修復關鍵技術,構建黃河流域煤炭開發的生態安全評價體系及調控模式。要改變傳統認為煤炭開采只是對生態環境破壞的舊觀念,充分利用煤炭開采過程對上覆巖層產生裂隙這一類似“松土”的作用動力,減緩干旱半干旱地區極易形成的次生鹽堿化現象,積極將人工修復技術和生態自修復作用相結合,實現從被動防治到主動治理,使煤礦區生態環境修復成為黃河流域生態治理的典范,并為其他行業應用提供借鑒。最后提出黃河流域煤礦區生態環境修復今后工作重點與發展模式,來實現生態環境修復可持續發展。
  • 作者(Author):武鵬呂元郭中山呂毅軍吳雷徐炎華門卓武
    關鍵詞(KeyWords):煤間接液化費托合成催化劑氣固流化床活化漿態床反應器擴能國六汽柴油費托合成水

    摘要:煤間接液化技術可實現煤的清潔轉化,并部分解決石油對外依存的問題,成為我國替代石油和煤炭清潔化利用的有效途徑之一。根據工業示范和初步商業化運行暴露的問題以及國內外研究成果,認為制約煤間接液化技術發展的瓶頸主要為:催化劑活性和選擇性與國外先進水平存在差異、穩定性亟待提高,單臺反應器產能較低,汽柴油產品不合格,提取有機物后合成水變為含鹽廢水等。為解決上述問題,國家能源集團承擔了國家重點研究計劃項目—先進煤間接液化及產品加工成套技術開發。本文詳細總結了項目研究進展,包括:① 通過對Co2C 介導的原位轉晶技術、載體優化及工程放大研究,實現10 kg 級/批費托鈷基催化劑中試規模的制備;在公斤級催化劑裝量中試裝置上C+5時空產率≥0.3 kg油/(kg催化劑·h),CO 轉化率≥90%,催化劑單次再生壽命≥6 000 h,已具備工業試驗的條件;② 采用原位/非原位技術系統研究了催化劑活性相生成機理,完成鐵基催化劑的實驗室定型、中試到1 t/d的規模化生產,并在百t油品/a中試裝置運行時空產率≥1.0 kg油/(kg催化劑·h),噸油劑耗≤1.0 kg,正在進行工業應用試驗;③ 采用氣固流化床裝置活化費托鐵基催化劑,搭建了氣固流化床還原平臺,完成20 t/批氣固流化床的基礎設計;④ 采用基于EMMS理論建立二相相互作用模型,并進行了漿態床反應器反應性能和流體力學模擬,并建立CFD-PBM模型,確定了65萬t/a擴能改造的技術方案;⑤ 建立費托渣蠟的磁分離的裝置、方法,完成20 L/h磁分離研究,分離后鐵含量接近0.02%;⑥ 實現了以費托合成蠟為原料采用流化催化裂化技術生產汽油的催化劑和工藝流程實驗室定型;⑦ 采用百萬噸級煤直接/間接液化工業裝置生產的柴油組分進行5 L/批調和,得到滿足需求的調和柴油組分;⑧ 完成了采用膜分離技術實現費托合成水脫酸的實驗室研究,完成了費托合成水中醇的提取和分離中試試驗,以及將提取醇后的費托合成水處理為鍋爐用水,實現了費托合成的水資源化利用。突破上述關鍵技術的瓶頸,并對形成的解決方案進行中試驗證,具備條件的進行商業化應用,最后與現有成熟技術集成,形成可生產國六汽柴油產品的先進煤間接液化和產品加工成套技術。
  • 作者(Author):李勇王延斌孟尚志吳翔陶傳奇許衛凱
    關鍵詞(KeyWords):煤系氣煤系三氣合采產層組合共采兼容性鄂爾多斯盆地

    摘要:煤層氣、煤系頁巖氣和煤系致密氣在國內外多個盆地中同時賦存,分別實現了勘探開發,但是多層/多種非常規天然氣同井筒開發仍未系統實施。實現多氣協同開發,將大幅提高地下資源可動用率和開發經濟效益。本文系統總結國內外典型盆地煤系氣生烴演化、氣藏賦存、儲層物性和產出機理方面的進展和認識,以期為非常規天然氣多氣合采提供理論和方法借鑒。主要進展包括:① 煤系生烴超壓或微裂縫溝通是氣體運移、聚集的必要條件;② 煤系含氣系統呈現箱式封存、連續運聚、動態轉化、定向聚散的特點;③  巖層組合、應力場、溫度場、含氣性等靜態地質參數決定可采性,單層/多層相滲、儲層壓力、供液能力等動態參數決定產出效果;④ 物理實驗和數值分析可模擬理想地質條件下的合采干擾因素,儲層壓力和滲透率是影響排水期和氣水同產期滲流的主要因素;⑤ 合理的排水采氣工藝和科學控制采氣速度,可適當避免或控制層間和井筒內的干擾。后續研究的核心是“地質+工程”甜點區優選,需要解決的關鍵問題包括:① 疊置多類型氣藏在地質演化過程的動態運聚過程,優勢儲層的形成與界定準則;② 煤系內復雜的氣水分布關系和流體壓力系統,如何保證增產改造措施的有效性和科學監測;③ 多層合采排采控制制度及產能預測方法。在具體工作中查明“煤系沉積—儲層演化—生烴運聚—氣水賦存”的動態耦合過程,圍繞“開發地質選區—鉆完井與儲層保護—增產改造—合采制度及產能預測”進行攻關。根據不同地區煤系非常規天然氣的共生特點,選擇合適的技術實現同井筒合采,有助于提高經濟效益和資源動用率。
  • 作者(Author):王國法龐義輝劉峰劉見中范京道吳群英孟祥軍徐亞軍任懷偉杜毅博趙國瑞李明忠馬英張金虎
    關鍵詞(KeyWords):智能化煤礦技術要求指標體系分類評價分級評價

    摘要:針對我國智能化煤礦尚沒有統一標準,無法對煤礦智能化建設和發展水平進行科學合理定量評價的問題,開展了智能化煤礦生產技術條件分類與智能化程度分級評價指標體系研究,提出了煤礦智能化程度的定義及量化指標,結合不同區域、不同開采條件智能化煤礦建設實際,制定了智能化煤礦分類、分級評價指標體系與評價方法,開發了智能化煤礦分類、分級評價軟件系統。首先以煤礦所在區域、地質條件為基本指標,以礦井開采技術參數、開采效率、安全水平、建設基礎為參考要素,建立智能化煤礦分類評價指標體系,將煤礦分類評價條件分為良好、中等、復雜3類;然后,根據煤礦分類評價結果,對不同類別煤礦進行智能化程度的分級評價。基于智能化煤礦開拓、生產、運營等主要流程,將智能化煤礦巨系統細分為信息基礎設施、智能地質保障系統、智能綜采系統、智能掘進系統、智能主煤流運輸系統、智能輔助運輸系統、智能綜合保障系統、智能安全監控系統、智能分選系統、智能經營管理系統等10個主要智能化系統,提出了智能化煤礦10個主系統及相關子系統智能化程度評價指標體系。針對不同生產技術條件分類的煤礦,采用與之相適應的智能化評價指標體系,就可以對煤礦智能化程度進行定量評價。按照綜合評價結果,將智能化煤礦劃分為甲、乙、丙和不合格4個等級。以陜北某礦智能化建設工程為例證,進行了礦井生產技術條件分類與智能化程度分級評價分析,驗證了評價指標體系與評價方法的科學性與可靠性,評價結果不僅可以反映該礦井的智能化建設水平,也可以為新建智能化煤礦和生產煤礦的智能化建設與升級改造提供依據。
  • 作者(Author):張海波狄紅豐侯成巖鄭冬冬柴虎成劉浪管學茂
    關鍵詞(KeyWords):千米深井微納米無機注漿材料模擬注漿強度錨桿拉拔

    摘要:隨著煤礦開采深度的增加,千米深井巷道圍巖大變形控制難題急需解決,提出了支護-改性-卸壓“三位一體”協同控制技術,其中注漿“改性”環節要求注漿材料具有高滲透性和早強性。以硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏、石灰為主要原料,通過優化配比和超細粉磨方法研發了具有早強、高滲透性的微納米無機注漿材料,測試了材料粒徑、比表面積、抗壓強度、泌水率和凝結時間;采用自制的注漿模擬系統測試了微納米無機注漿材料注漿加固煤體效果;在中煤新集口孜東礦進行了現場應用。材料性能實驗結果表明,硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏、石灰三者最優質量比為10∶8∶2,經超細化加工,材料粒徑達到6.7 μm,比表面積為1 200 m2/kg,達到微納米級別;水灰比為1.0時,6 h抗壓強度達到6.8 MPa,泌水率低至2.8%,初凝時間為10 min。煤體注漿加固模擬實驗結果表明,注漿前后煤樣強度提高24.4%;現場工程應用結果表明,注漿前后錨桿拉拔力提高了81.3%,漿液大量填充煤體裂隙,提高了煤體完整性,掃描電鏡觀察說明漿液可以通過10 μm裂隙,滲透性良好。與傳統水泥基注漿材料相比,微納米無機注漿材料具有更高的滲透性和早期強度;與有機化學注漿材料相比,微納米無機注漿材料為無機礦物材料,不燃,具有更低的成本和使用安全性。
  • 作者(Author):黃炳香張農靖洪文闞甲廣孟波李楠謝文兵焦金寶
    關鍵詞(KeyWords):深部開采采動巷道強采動大變形流變結構失穩

    摘要:與淺部相比,深部巷道,特別是千米深井采動巷道,地應力高、采動影響強烈,導致巷道圍巖變形大、持續時間長、破壞嚴重,目前的理論不能科學解釋深井采動巷道的圍巖劣化、大變形與破壞機理。深部開采條件下的巷道圍巖大變形破壞理論已經成為煤炭深部開采面臨的重大課題之一。為此,采用現場調研與試驗、實驗室實驗、數值模擬和理論分析等方法,從應力強度比出發,并考慮偏應力和梯度應力,提出了采動系數的概念;從力學本質和工程應用的角度明確了巷道強采動和大變形的概念,探討了其科學內涵,并初步提出確定了強采動和大變形的量化的評價方法;在此基礎上,基于深井強采動巷道圍巖所處應力環境及其大變形特征,初步提出了深部采動巷道圍巖流變和結構失穩大變形理論框架。其核心思想是巷道圍巖結構運動、圍巖劣化、梯度應力和偏應力誘導圍巖裂隙擴展、軟巖流變與結構性流變大變形、破裂巖體長時擴容;基本問題包括深井采動巷道圍巖應力路徑、考慮應力路徑的偏應力和梯度應力對巷道圍巖的作用機理、巷道圍巖錨固承載結構流變大變形、巷道圍巖結構失穩大變形等。偏應力和梯度應力導致巷道淺部圍巖張拉劈裂擴容和承載區圍巖剪切滑動,且承載區圍巖剪切滑動對淺部張拉劈裂圍巖產生向巷道內的推力,擴容與推力導致淺部錨固體出現結構體滑移流變和整體性的擠入。由傳統的軟巖流變上升至軟巖流變與錨固體結構性流變大變形。巷道圍巖結構失穩大變形包括上覆巖層大結構失穩導致的整體移動大變形和松動圈內破裂巖體運動失穩大變形。提出的深部采動巷道圍巖流變和結構失穩大變形理論從深部環境、深部巖體及強烈施工擾動相互作用出發,揭示深部巷道圍巖應力場時空演變規律和大變形與破壞機理。
  • 作者(Author):趙光明許文松孟祥瑞劉崇巖
    關鍵詞(KeyWords):單面卸荷擾動動靜組合失穩機制

    摘要:地下開挖過程中高應力區域圍巖易發生動力破壞,對地下工程施工人員及施工設備構成了重大威脅。采用真三軸卸荷擾動巖石測試系統對砂巖進行單面卸荷擾動試驗,研究高應力巖體開挖單面卸荷圍巖漸進性破壞規律,分析不同初始應力、不同擾動振幅、不同擾動頻率靜動組合條件下高應力巖體單面卸荷力學、破壞特征。結果表明:① 單面瞬時卸荷時,軸向應變存在瞬時回彈-壓縮流變現象,軸向應力越大,回彈量越小,壓縮量越大;② 隨著第二主應力的增大,破壞強度呈現一個先升高后降低的一個過程,第二主應力為20 MPa處是破壞強度的轉折點;③ 高應力巖體單面卸荷破壞為拉伸-劈裂-剪切復合破壞,第二主應力對卸荷破壞的最終形態呈現著關鍵因素,在第二主應力為10 MPa時,試樣出現拉伸-劈裂-剪切裂紋,隨著第二主應力的增加,試樣內部剪切現象逐漸消失,出現的劈裂裂紋增加,在第二主應力為20 MPa時,試樣內部基本全部處于劈裂破壞;④ 動靜組合作用下,靜載的大小與巖樣的強度是決定破壞的主要因素,同等擾動條件下,當靜載為破壞強度的80%時,破壞強度為148.6 MPa,靜載為破壞值的90%時,巖樣的整體破壞強度為142.4 MPa,靜載越大巖體破壞所需的觸發能量越小破壞值越低,靜載相同時,隨著擾動振幅、頻率的增加,巖體的破壞強度越低,對高應力巖體開挖卸荷圍巖支護理論起到了重要的作用。
  • 作者(Author):管學茂張海波楊政鵬李海艷路建軍狄紅豐帥波徐馳王國普
    關鍵詞(KeyWords):千米深井微納米注漿材料納米增強有機調節劑黏結強度

    摘要:針對千米深井巷道圍巖大變形控制難題,提出了支護-改性-卸壓“三位一體”協同控制技術,其中要求注漿改性材料具有“高滲透、高強度、高黏結”性能。“高滲透”可以通過減小粒度、增加界面潤濕性來實現;“高強度”可以通過優選快速水化礦物,添加納米增強材料來實現;“高黏結”可以通過添加有機調節劑,增加界面潤濕并形成強化學鍵來實現。本文以超細化的硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏、石灰為主要原料,通過優化配比研發了無機注漿材料,材料粒徑D95<7.0 μm,最佳配比為硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏、石灰質量比5∶4∶1;合成了納米鋰鋁類水滑石增強材料,具有鋰離子增強和納米晶核誘導結晶雙重協同增強作用,當摻量為無機注漿材料質量的2%時,抗壓強度提高145%,達到12.3 MPa;采用“一鍋法”合成了兩親性有機調節劑,摻量為無機注漿材料質量的3%時,可以將水與煤表面接觸角從72.80°減小到19.23°,并在注漿材料與裂隙表面間形成氫鍵作用,顯著改善界面潤濕性,增加界面黏接強度。以無機注漿材料、納米鋰鋁類水滑石、有機調節劑按95%,2%,3%的質量百分比混合制備了微納米注漿材料,材料初、終凝時間分別為2.5,6.9 min,2 h抗壓強度為12.5 MPa,煤的黏結強度大于煤自身拉伸斷裂強度。微納米注漿材料在口孜東礦進行了超前注漿應用,可以良好注入10 μm開度的裂隙,與裂隙表面結合緊密,錨桿拉拔力由注漿加固前的80 kN提高到注漿后的140 kN。
  • 作者(Author):劉崇巖趙光明許文松孟祥瑞
    關鍵詞(KeyWords):巖爆時空演化聲發射熱成像

    摘要:為了研究巖爆災害的發生過程及其時空演化規律,通過含圓孔花崗巖試件進行不同側向載荷下的巖爆模擬試驗,利用微型攝像機、聲發射(AE)系統和紅外熱像儀等監測系統,分析巖爆過程中的聲發射時序、時頻、時空特征及熱成像溫度運移規律。研究結果表明:孔洞的巖爆可分為平靜期、顆粒彈射期、穩定破壞期、全面崩塌期4個階段,巖爆試驗演化過程及結果與工程現場相符,圍巖曲屈破壞時σθmax≈(1.38~1.85)σc;隨著側向載荷的升高,孔洞在平靜期積累的彈性應變能增加,顆粒彈射期能量釋放率增大,巖爆進程加快,穩定破壞期持續時間先增加后減小,側向載荷的增大對孔洞的承載能力起到先增強后弱化的效果;聲發射振鈴計數率的平靜期可作為孔洞全面崩塌的前兆信號,圍巖屈曲破壞前定位點開始局部集中,孔洞坍塌后定位點集中條帶與試件主破裂面基本吻合,形成以圓孔為中心的“X”型共軛剪切破裂,穩定破壞期較顆粒彈射期低頻比例增加,高頻比例降低,低側向載荷時破壞以中高頻為主,高側向載荷時破壞以中頻為主;應力集中促使圍巖紅外溫度場整體溫度逐漸升高,呈現高溫區嵌套低溫條帶的特點,巖爆時高溫區由表面淺部向深部運移,在孔洞整體失穩坍塌前,巖爆坑溫度急劇上升。
  • 作者(Author):董書寧柳昭星鄭士田王皓石志遠尚宏波趙春虎鄭立才
    關鍵詞(KeyWords):顯微CT技術大型注漿帷幕帷幕墻體選址注漿參數注漿效果檢驗

    摘要:在地下水徑流通道處建造帷幕注漿墻體是礦產資源開發與地下水資源保護的重要平衡手段,而隨著礦產資源開發強度和深度的增大,建造大型帷幕墻體面臨鉆探成本高、墻體內外水壓差大、墻體截流率低等問題,針對上述問題采用受注介質宏細觀特征分析的方法,宏觀上研究受注介質發育特征及水文地質條件,細觀上基于顯微CT分析研究受注介質空隙發育特征和幾何參數,宏細觀結合綜合分析大型帷幕墻體建造科學位置、鉆探工藝、注漿材料和適用性配比選取、注漿壓力等問題,并利用放水試驗、鉆孔取芯、鉆屑組分判斷等手段對帷幕注漿效果進行分析評價。研究結果表明:對于開度較小的裂隙,須采用純水泥漿液進行升壓注漿充填,對于含有較大空洞巖溶地層,可在水泥漿液中摻入粉煤灰進行無壓充填灌注;水固比為0.6,0.7,0.8,0.9的水泥漿液,水固比為2.0,1.0,0.8,0.6和對應粉煤灰摻量20%,20%,20%,20%和30%的水泥-粉煤灰漿液結石體的物理力學性質均能夠滿足帷幕墻體建造要求;帷幕墻體建造最小安全厚度為7.84 m,滿足漿液擴散范圍和建造效率的注漿壓力為4~6 MPa。經檢查孔檢驗,大空洞充填灌注采取的漿液結石體試樣飽和抗壓強度為11.2 MPa,完全滿足墻體強度要求;放水試驗中,墻體內外水位差7 d達到140 m、截流率在86.51%以上,墻體截流效果顯著,達到設計目標和要求。
  • 作者(Author):徐華龍
    關鍵詞(KeyWords):煤層氣抽采煤層氣與煤炭協調開發動態模擬晉城模式三維可視化動畫推演

    摘要:針對傳統方法難以展現煤層氣與煤炭協調開發流程的問題,提出了一種新的三維動態模擬思路,采用三維可視化和動畫推演的方法展示煤層氣與煤炭協調開發模式。以“晉城模式”為背景,基于數字礦山三維平臺MineSystem,采用井上下三維一體化快速建模、協調開發三維可視化動態編輯、三區聯動立體抽采動畫推演等關鍵技術,完成了三區聯動井上下整體抽采煤層氣開發模式的動態模擬,實現了生產規劃區、開拓準備區、煤炭生產區三維一體化整體展示,為促進煤層氣與煤炭協調開發利用工藝的推廣應用提供了技術支撐。
  • 作者(Author):張朝崔豫泓劉羽王鵬濤
    關鍵詞(KeyWords):多相流模型兩相流風粉混合器數值計算

    摘要:煤粉工業鍋爐系統中風粉混合器是實現煤粉與一次風快速均勻混合的關鍵設備,測量及計算風粉混合器內煤粉、一次風氣固兩相流流場,對于優化風粉混合器結構,強化風粉混合效率及提高一次風粉的均勻穩定供給具有重要意義。筆者針對豎直結構及傾斜結構的2種風粉混合器,開展了數值計算及現場工程試驗研究。基于幾何拓撲學知識,采用ICEM軟件針對2種風粉混合器劃分了合適的三維網格;多相流理論模型中,多相連續介質模型中的雙流體模型各相視為相互滲透、耦合但又保持各自運動特征的連續介質,相比于單流體模型,雙流體模型考慮了固相的湍流輸運以及氣固兩相間相互滑移引起的阻力,使得計算結果更接近實際情況;冷態雙流體模型基本方程由守恒方程、相間耦合方程以及封閉方程構成,其中相間耦合方程用于表征氣固相動量之間的耦合;為了探究不同停留時間下風粉混合器內氣固兩相的流場特征,采用非穩態數值計算方法,利用Fluent軟件開展數值計算。基于兩相流模型及Schilller-Naumann曵力系數模型研究了不同結構下風粉混合器內煤粉濃度分布隨停留時間變化特征,采用德圖testo425熱敏風速儀測量了不同煤粉落料量下風粉混合器內負壓變化規律。結果表明,豎直結構的風粉混合器內停留時間由0.25s增至1s時,混合器底部顆粒沉積的現象一直存在,即存在較長時間的顆粒流動死角區域;而對于傾斜結構的風粉混合器,當停留時間大于0.3s,混合器內顆粒濃度基本降為0,較好避免了顆粒在混合器底部的沉積,該結構對于強化混合器內風粉混合及降低供料波動具有重要意義。不同落料量下的現場工程試驗結果表明,高落料量下豎直結構的風粉混合器內平均負壓偏小,幾乎接近正壓,且存在間斷正壓噴粉的現象,故該風粉混合器在高落料量下負壓不足,易造成供料波動較大;高落料量下傾斜風粉混合器負壓平均值仍大于-1000Pa,且無噴粉現象。相比于豎直結構,傾斜風粉混合器具有穩定且較寬的負壓變化范圍,能較好地克服供料波動大的現象。
  • 作者(Author):鄭慶樂榮相楊帆李瑞
    關鍵詞(KeyWords):煤礦低壓電網 漏電保護 故障選線 單相接地故障 零序電抗器

    摘要:針對基于零序功率方向選線原理的煤礦低壓電網漏電保護裝置可靠性不高的問題,給出了一種礦用低壓漏電保護裝置軟硬件設計方案。該裝置根據零序電抗器并聯電阻接地系統發生單相接地故障時零序電流與零序電壓相位差在非故障支路與故障支路中的差異性實現故障選線。仿真及試驗結果表明,該裝置不受電網中零序電抗器補償的影響,發生單相接地故障時能夠快速、可靠動作。
  • 作者(Author):王清峰陳 航
    關鍵詞(KeyWords):自動鉆機鉆桿自動輸送輸送路徑路徑規劃升降輸送路徑機械手大容量鉆桿箱

    摘要:針對現有煤礦鉆機鉆桿自動輸送系統容量小,需要人工頻繁補充鉆桿的問題,開發了大容量鉆桿自動輸送系統。以鉆桿一般輸送路徑規劃和多列多層鉆桿起點歸一化方法為基礎,結合ZYWL全方位型自動鉆機總體結構方案,利用鉆桿箱側下方的空間,設計了升降輸送路徑方案,降低了鉆機整體高度。基于路徑方案設計了鉆桿箱、轉運器、主機械手和副機械手等執行機構,并根據具體結構對輸送路徑進行了適應性調整,避免了輸送裝置與鉆機主機結構發生運動干涉。理論驗算與樣機試驗表明,大容量鉆桿自動輸送系統路徑設置合理,可準確實現鉆桿的自動輸送。
  • 作者(Author):王凱郝海清蔣曙光吳征艷邵昊
    關鍵詞(KeyWords):礦井火災礦井通風應急救援火災風煙流區域聯動風量調控可視化調控

    摘要:針對礦井通風異常情況下應急決策與智能調控水平不高、無法實現風煙流遠程控制的現狀,設計了礦井火災風煙流區域聯動與智能調控系統;結合通風網絡結構,分析了火災時期風煙流區域聯動控制機理,即通過設置煙霧傳感器、可調風門等通風設施及遠程調控,實現火災時期煙流區和非煙流區2個并聯分支的風量按需分配;研究了礦井火災風煙流智能調控的影響因素,通過分析礦井火災前后通風網絡結構,構建了火災風煙流智能調控模型,并介紹了可視化功能實現算法。該系統根據火災時期火區風阻、通風網絡結構、主要通風機運行參數等得出各分支實時風量,通過模擬火災過程計算關鍵巷道理想風量并設置閾值,當實際風量與閾值誤差超過10%時遠程調控風門開度,以實現最佳風量分配。應用結果表明,系統對巷道風量的模擬計算結果、可視化界面顯示結果與現場測定結果具有很好的耦合性。
  • 作者(Author):付翔王然風趙陽升
    關鍵詞(KeyWords):液壓支架穩壓供液供液流量壓力特性

    摘要:為提高工作面支架對采煤機的跟隨特性,以支架運行過程不同動作供液需求特征為研究起點,基于工作面支架系統的液壓原理,利用AMESim建立了支架液壓系統的數學仿真模型。通過仿真液壓支架動作的供液過程,分析總結了供液流量對支架動作速度和過程壓力的作用規律,并提出了適應支架動作的穩壓供液理念。通過理論分析穩壓供液過程特性,推導出適應支架動作的穩壓供液流量的數學計算公式,該公式表明:同一支架液壓系統下,穩壓供液流量主要由支架動作類型、動作行程、動作數量、卸載閥壓力設定等因素決定。最后,在仿真模型中驗證穩壓供液技術,對比液壓支架運行過程的額定供液與穩壓供液方案效果,結果表明:穩壓供液技術不僅保證了支架動作快速執行,同時減少了系統壓力波動,減緩了支架液壓系統的壓力沖擊。
  • 作者(Author):張永將孟賢正季飛
    關鍵詞(KeyWords):瓦斯抽采超高壓水力割縫鉆割一體化割縫工藝煤層透氣性卸壓增透

    摘要:為解決低滲透性中硬煤層順層鉆孔抽采半徑影響范圍較小、抽采效果較差等問題,研究了工作面順層長鉆孔超高壓水力割縫技術。通過應力波效應研究了水射流破煤機理,分析了超高壓水力割縫卸壓增透原理,研制出工作壓力達100 MPa 的超高壓水力割縫成套裝置,實現了超高壓狀態下不退出鉆桿的鉆割一體化工藝和遠程操作功能,考察了超高壓水力割縫參數,形成了順層鉆孔超高壓水力割縫工藝技術。現場試驗得出:割縫鉆孔平均單刀出煤量為0.32 t,等效割縫半徑達1.51 ~2.08 m;割縫后鉆孔瓦斯抽采濃度同比提高了1.44 倍,瓦斯抽采純流量提高了3 倍,有效抽采半徑為對比普通鉆孔的3.6 倍,鉆孔施工時間縮短約30%,抽采達標時間縮短40%左右。應用表明,采用超高壓水力割縫增透技術后,煤層的透氣性明顯改善,達到了快速卸壓增透的目的。
  • 作者(Author):馬力強孫先鳳黃根于躍先
    關鍵詞(KeyWords):煤泥調漿調漿機理發展歷程工業應用

    摘要:調漿是浮選前必不可少的環節。為全面了解煤泥調漿工藝,論述了我國煤泥調漿設備的發展歷程,詳細闡述了煤泥調漿機理,并通過實驗室試驗和BGT表面改質調漿機工業應用試驗分析了煤泥調漿效果。藥劑分散、煤粒與藥劑有效碰撞及煤粒表面擦洗是煤泥調漿的主要機理。我國煤泥調漿設備的發展經歷了從簡單的攪拌桶,到調漿效果得到進一步提升的礦漿準備器、礦漿預處理器,再到礦化效果更佳的表面改質機的發展歷程。實驗室試驗及工業試驗結果表明,加強調漿環節可有效改善煤泥浮選效果,浮選前充分調漿是改善后續浮選效果的關鍵。
  • 作者(Author):朱金波韓有理費之奎王超周偉朱宏政王海楠張勇馮岸岸
    關鍵詞(KeyWords):噴射吸氣攪拌吸氣浮選噴嘴吸氣方式

    摘要:泡沫浮選是分選細粒礦物的有效方法。以浮選設備低能量損耗、高能量轉化率為原則,結合噴射式浮選機與機械攪拌式浮選機的優點,與射流技術的有機耦合,設計了Ⅰ型、Ⅱ型2種新型浮選裝置,介紹了2種裝置的結構和工作原理,探討了噴射吸氣與攪拌吸氣方式對氣泡粒徑分布、氣泡礦化及流場均勻性的影響。Ⅰ型結合噴射吸氣與攪拌吸氣2種方式,能夠實現浮選裝置大吸氣量、氣泡粒徑分布均勻、流場穩定。Ⅱ型噴射吸氣攪拌型浮選機能在較低能耗、較低轉速下得到較大吸氣量,獲得均勻的氣液固三相流場。噴嘴的工況參數(入流壓力、氣液比等)、結構參數(噴嘴距、截面比等)是影響能量轉化、浮選效果優劣的關鍵因素。本裝置能同時對礦漿進行預處理和浮選。
  • 作者(Author):郭春平
    關鍵詞(KeyWords):抗違章保護抗違章短板違章過渡過程違章紅線帶電作業瓦斯爆炸三大保護

    摘要:為防治違章帶電作業及瓦斯爆炸,分析研究了有關資料及設備特點,發現約65%違章帶電作業事故發生在電氣設備接線空腔(盒)。造成違章的間接原因是存在抗違章短板,如違章帶電開蓋太方便,用時最多的僅需2 min 40 s,因此提出應用抗違章保護預控違章作業,簡述了抗違章保護技術原理及其應用實例,并與短路、漏電和接地“三大保護”進行了分析對比研究,結果表明:在違章帶電作業的過渡過程中,在還沒有違章松動緊固螺栓或接近帶電體而觸碰到違章紅線前,就將作業人員的行為信號轉換為電信號,實現報警或斷電或閉鎖,確保“想違章違不成,即使違章也造不成事故”,可為國內外預控井下違章帶電作業、大幅降低瓦斯爆炸事故提供技術支撐。
  • 作者(Author):王國法李希勇張傳昌任懷偉
    關鍵詞(KeyWords):8m大采高綜采成套裝備超大采高液壓支架重型刮板輸送機

    摘要:針對8 m大采高工作面圍巖控制、液壓支架可靠性保證、超大煤量自適應連續運行、工作面配套存在的問題進行研究,建立液壓支架與圍巖的耦合力學模型,采用"雙因素控制法"確定超大采高液壓支架合理工作阻力,設計伸縮梁與護幫板分離的三級協動護幫裝置、大缸徑抗沖擊雙伸縮立柱,有效控制片幫及頂板壓力;采用高強度結構鋼及智能焊接新工藝提高8.2 m大采高液壓支架可靠性;基于無極軟啟動、超大規格鏈條及傳動系統和電直驅齒輥式連續破碎裝置,研制超大煤量自適應刮板輸送機;綜合對采煤機行走傳動、帶式輸送機可折疊機身、超前液壓支護等多個方面進行研究,研發了首套8 m大采高綜采成套裝備,并在兗礦集團金雞灘煤礦108工作面進行工業性試驗。試驗表明:成套裝備能有效地控制頂板和煤壁,具備良好的穩定性及可靠性,煤流運輸順暢,無大塊煤堵塞,試驗期間工作面最高日產5.7萬t,月產達到150萬t以上。
  • 作者(Author):楊俊哲
    關鍵詞(KeyWords):8m大采高厚煤層安全高效開采一次采全高

    摘要:為解決8 m厚煤層安全高效開采的問題,以補連塔煤礦首個8 m大采高為研究對象,通過聯合技術攻關,形成了一批具有神東自主知識產權的關鍵技術。重型設備配套總功率達到13 009.4k W,裝備技術水平得到進一步提升;在圍巖控制方面,形成了大斷面巷道支護技術、高壓水致裂初次放頂技術、超強大阻力支架支護技術,總結出了超大采高礦壓規律;在回采方面,形成了雙支架垂直過渡工藝,提高了資源回采率;在信息化技術方面,形成了設備動態監測、數據采集等多種技術。通過一系列關鍵技術的應用,實現日產4.48萬t,具備年產達1 550萬t以上的生產能力,回采率達98.12%,為類似條件下8 m厚煤層開采提供技術指導和借鑒。
  • 作者(Author):高有進
    關鍵詞(KeyWords):8.8m液壓支架制造工藝大缸徑立柱高強鋼材料

    摘要:針對8.8 m大采高液壓支架大缸徑立柱材料空白,現有加工制造裝備等難以滿足用戶要求的現狀,在架型設計、支架中心距確定、立柱缸徑選定與制造、高強鋼材料開發與焊接工藝研究等方面進行研究,最終確定了ZY26000/40/88D架型,支架中心距達到2.4 m,立柱缸徑φ600 mm,并形成了優選的加工制造工藝,有效保證了產品品質,與鋼廠合作開發了ZMJ06高強鋼材料,屈服強度達到890MPa,有效減小了支架質量,整架質量控制在100 t以內。目前8.8 m液壓支架已經順利通過了國家實驗室型式試驗檢測,效果良好,為下一步批量生產做好了技術儲備。
  • 作者(Author):凡東常江華王賀劍田宏亮
    關鍵詞(KeyWords):車載鉆機全液壓動力頭地面煤層氣抽采

    摘要:為解決車載鉆機以往主要依賴進口,使用和維護成本高的問題,亟需研制高性價比且適宜于煤層氣鉆孔施工的國產車載鉆機。在分析地面煤層氣開發方式的基礎上,總結出鉆機應具備2 000 m深的鉆進能力,在直井施工時應通過提高工藝適應性來提高鉆進效率,定向井應滿足孔底鉆具角度的精確控制。在此基礎上研發了ZMK5530TZJ100型車載鉆機,將柴油機動力系統、電液控制系統和鉆進系統等集成于車輛底盤之上,結構緊湊;設計了主軸制動功能,實現孔底鉆具角度的精確控制;采用伸縮式桅桿結構的給進機構,結構緊湊,行程長;設計了具有多種電液聯動保護功能,系統冷卻采用恒溫閉式控制。ZMK5530TZJ100型車載鉆機在晉城寺河礦進行工業性試驗結果表明,最大鉆孔深度1 675 m,鉆機具有較好的工藝適應性和可靠性。
  • 作者(Author):袁亮
    關鍵詞(KeyWords):煤炭精準開采透明地球互聯網+科學開采

    摘要:新世紀互聯網+及智能化發展勢頭強勁,在總結煤炭開采歷史及科技發展趨勢的基礎上,思考了煤炭開采如何應對新一輪科技創新的到來,針對我國煤炭開采面臨的挑戰和機遇,提出了煤炭精準開采的科學構想。煤炭精準開采是基于透明空間地球物理和多物理場耦合,以智能感知、智能控制、物聯網、大數據云計算等作支撐,將不同地質條件的煤炭開采擾動影響、致災因素、開采引發生態環境破壞等統籌考慮,時空上準確高效的煤炭少人(無人)智能開采與災害防控一體化的未來采礦新模式。煤炭精準開采可顯著提高煤炭安全開采自動化、智能化、信息化水平,實現煤炭工業由勞動密集型向具有高科技特點的技術密集型轉變。本文凝練了煤炭精準開采的7個關鍵科學問題和八個主要研究方向,為實現互聯網+科學開采的未來少人(無人)采礦提出了技術路徑。

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