摘要：为改善稀缺炼焦煤泥的浮选效果,以新汶选煤厂 1/3 焦煤为研究对象,选取正己烷和环己烷作为浮选药剂,系统研究长链结构和环状结构对煤泥浮选性能的影响.通过浮选试验、包覆角测试、密度泛函理论(DFT)计算及分子动力学模拟,从宏观与微观角度揭示药剂分子结构对浮选性能的作用机制.研究结果表明,正己烷较环己烷具有更优的浮选效果:当捕收剂用量为 2000 g/t时,正己烷的可燃体回收率达到68.93%,而环己烷仅为64.79%.包覆角测试显示,正己烷处理的煤泥颗粒包覆角为178°,显著高于环己烷的152°.密度泛函理论(DFT)分析显示,正己烷的MPI值为 2.85 kcal/mol,较环己烷的 2.45 kcal/mol更具极性,表明其分子在煤泥表面具有更强的吸附能力.分子动力学模拟进一步验证了正己烷较环己烷在煤泥表面具有更好的铺展效果和更低的流动性.结果证明,长链结构的捕收剂在煤泥浮选过程中具有显著优势,为高性能煤泥浮选捕收剂的分子设计提供了理论依据.

摘要：水力压裂厚硬顶板的裂缝扩展效果,是评估该技术防冲性能的关键所在.以 20101 工作面厚硬岩层顶板水力压裂工程作为背景,运用地面微震监测技术以及最小体积覆盖椭圆球法,针对水力压裂过程中裂缝的扩展规律展开研究.结果表明:在总压裂长度为 1000 m的范围内,总共监测到1255 个微震事件;裂缝扩展范围与压裂液用量呈正相关,与压裂施工时间并无关联,且随着微震事件增加,厚硬岩层裂缝扩展范围增大;②以水平井为中心,水力压裂裂缝水平南北方向平均半径、水平东西方向平均宽度和垂直方向平均半径分别为127、71 和31 m,水力压裂后厚硬岩层裂缝扩展体积(SRV)为371.2×104 m3;③井下疏水孔钻场出水情况与地面微震监测裂缝扩展结果较为相符.研究结果表明地面微震监测技术能够用于水力压裂裂缝扩展效果的评估,可为该类条件下顶板水力压裂的裂缝评估以及防冲效果分析提供科学依据.

摘要：为全方位推动BIM技术在煤炭设计企业的应用,以笔者所在设计企业实践为基础,首先分析了该技术在企业推广过程中存在的各类问题,进而提出了一套企业级BIM技术应用体系建设路线,涵盖组织机构设置、技术队伍建设、软硬件配置、项目实施应用、企业族库及模型库、标准及导则、保障措施七大维度,明确以技术队伍建设为基础与重心、以项目实施为关键抓手.经过 4年的体系建设,目前已基本实现BIM技术在中青年设计员工中的全面普及,成功将该技术深度应用于矿井可行性研究、煤矿井下降温系统、储配煤基地等工程的设计及工程总承包工作,积累了丰富的专业族库资源,并将实践中的设计流程与经验整理为企业标准及导则,为企业内部全面推广BIM技术搭建了坚实、可行的应用平台.

摘要：研究压风取样下煤层瓦斯解吸规律并探索损失瓦斯量的确定方法,对提高煤层瓦斯含量测定结果的准确性具有重要意义.首先研制了模拟压风取样测定煤层瓦斯含量的瓦斯解吸实验装置;随后通过实验确定了煤样粒度与驱动风压的最佳实验参数,并系统探究了不同工况下压风取样测定煤层瓦斯含量的瓦斯解吸规律;最后分析了压风驱动促进煤样瓦斯解吸的内在机理,提出了压风取样损失瓦斯量推算值的修正方法,并将该方法应用于现场试验.研究结果表明:压风驱动对含瓦斯煤样会产生振动效应、破碎效应及稀释效应,三者协同作用可有效促进煤样瓦斯解吸;在前期压风驱动解吸与后续静态常压解吸的交界处,煤样瓦斯解吸曲线上升斜率存在明显拐点;依据后续静态常压瓦斯解吸规律确定的损失瓦斯量推算值与前期压风驱动阶段瓦斯解吸量实际值的相对误差为24.2%～61.8%;经修正方法修正后,该相对误差降至 1.5%～14.0%.现场试验表明煤层瓦斯含量测定结果较修正前提高了1.13%～6.86%.

摘要：针对二次沿空掘巷条件下沿空掘巷技术合理选择煤柱宽度的问题,以钱营孜矿巷道布置和工程地质条件为背景,采用理论分析、数值模拟和现场工程实践的方法对沿空巷道展开研究,通过煤柱极限平衡理论计算得到煤柱理论宽度范围,结合数值模拟分析4～8 m煤柱宽度下沿空巷道围岩应力、位移等分布特征.研究表明:该地质条件下煤柱合理宽度为4～8 m;留设5～6 m煤柱尺寸时,煤柱受力得到改良,可以兼顾经济效益的同时保证巷道的稳定;综合各因素确定了E3215 回风巷沿空掘巷合理煤柱留设为6 m.在对小煤柱采用锚杆-锚索联合支护和滞后注浆后,E3215 回风巷顶底板及两帮的最大变形量分别为 154、196 mm,巷道整体变形处于可控范围内,6 m煤柱和沿空掘巷围岩控制技术可实现双巷煤柱稳定及围岩长期有效控制.

摘要：为满足井下生产需求,下料井与下料硐室已成为矿井物料供给的重要场所,而下料井及物料输送过程会显著影响井下硐室的风流-瓦斯运移,该问题在高瓦斯矿井中尤为突出.为明晰下料井建设及下料过程对下料硐室内风流-瓦斯分布特征的影响,通过组分输运模型引入瓦斯组分,构建风流-瓦斯耦合扩散物理模型,系统探究物料输送对下料硐室、下料井内风流-瓦斯分布特征的影响规律.研究结果表明:未设置下料井时,硐室内无明显气流流动,导致瓦斯局部富集;下料井投用后,在压差作用下,风流沿下料井流入硐室并形成涡流,有效降低硐室内整体瓦斯浓度,但硐室上隅角出现瓦斯积聚,其浓度超过0.09%;随着系统风流瓦斯浓度的升高,压差对硐室内瓦斯的驱散效能逐渐降低;相较于压差作用,增大系统风速可有效降低硐室上隅角瓦斯浓度,且风速越大,驱散效果越显著;此外,采用局部通风机强制通风,借助气流附壁效应增强上隅角风流流动性、优化硐室气流组织,可有效驱散该区域积聚的瓦斯.

摘要：为解决深埋倾斜煤层回采巷道半煤岩帮部在高应力与采动叠加作用下易发生失稳破坏的问题,以张集煤矿2301 工作面沿空留巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法,系统研究了半煤岩巷道围岩变形破坏机理,提出了"切顶卸压+穿层护表强支护"的协同控制方案.结果表明:煤体内部压剪破坏与煤岩交界面的剪切滑移是导致巷帮变形失稳的主要诱因;降低巷帮荷载、抑制煤岩交界面滑移是实现半煤岩巷帮稳定控制的有效手段;当穿层锚杆与煤岩交界面的夹角等于交界面内摩擦角时,锚杆(索)可提供最大附加抗压强度.数值模拟结果显示,采用"卸压-强支护"协同体系后,巷帮煤体变形量减小 26.1%,煤岩相对变形量降低 47.8%.现场试验监测表明,该方案可使半煤岩巷帮收敛量降低34.9%,有效控制了回采期间半煤岩巷帮的变形破坏,可为类似工程条件下的巷道围岩控制提供参考.

摘要：以孔代巷技术因其能够有效增加地层中裂隙连通,增大瓦斯涌出通道面积,进而提高瓦斯抽采效率,逐步在煤矿采空区瓦斯抽采施工中推广应用.基于现有大直径近水平高位钻孔定向钻进施工需求,文章采用螺旋线布齿原理,优化刀翼周向布置,提高钻头对近水平钻孔的适应性;优化钻头剖面,提高钻头导向性能;调整水路结构,保证钻头冲洗效果;并优选表面增材技术,对钻头进行表面硬化.采用新研制的钻头在淮南某煤矿以孔代巷高位钻孔施工中进行了现场试验.结果表明,钻进煤层顶板砂岩、粉砂岩底层时,2 只钻头平均寿命达到1898.5 m,与传统PDC钻头相比,新型钻头在寿命、钻进效率、导向精度等方面有较大幅度提升.钻进过程中钻头能够跟随预设轨迹进行钻进,钻进压力平稳,无涡动、偏磨、崩齿,排渣顺畅,无憋泵,提钻后钻头无泥包,水眼无堵塞,验证了钻头布齿与水路设计合理.钻头体表面无磨损、无裂纹、无脱落,表明钻头增材工艺合理,满足了以孔代巷大直径定向钻进要求,为大直径定向钻头设计与制造提供了新的解决思路.

摘要：针对矿用振动筛激振器斜齿轮容易磨损,以致严重影响煤炭洗选工艺进程的问题,文章建立了激振器斜齿轮-转子耦合系统动力学数值仿真模型,利用四阶龙格库塔法求解得出齿轮时变啮合力.根据混合弹流润滑特点,探索对比了主、从动轴的时变磨损系数、粗糙载荷比和油膜亏损系数在啮合过程中的动态变化特征,进而得到混合弹流润滑下主、从动齿轮磨损的深度以及磨损后的时变啮合刚度和时变齿侧间隙.通过将两者联合得到发生齿面磨损故障后激振器斜齿轮系统的振动响应,获得磨损故障导致x向、y向、z向上的振动响应规律,发现除系统非线性振动增强之外,x向、z向和扭转方向均对齿轮磨损响应敏感,该结论可为振动筛激振器齿轮磨损故障诊断提供理论依据.

摘要：针对煤矿"三违"文本分类数据存在专业性强、语义易混淆、样本比例失衡 3 种问题,提出cBert-GCN煤矿"三违"文本分类模型.考虑到存在除专业领域信息外,煤矿"三违"文本数据简短,同时具有上下文关联紧密以及固有二义性,引入拼音、字形向量以增强表达煤矿"三违"文本数据.文章将GCN用于煤矿"三违"文本分类中,构建文本共现图以捕获文本中的结构信息和依赖关系,采用中文预训练模型和图卷积神经网络结合的方式进行特征学习,融合字符级和词级,设置二者权重以实现对煤矿"三违"数据的准确分类.结果表明:cBert-GCN模型在训练样本上的准确率高于其他模型达到97.03%,且在测试样本中准确率达到 93.17%,具备良好泛化能力.因此,cBert-GCN模型在煤矿"三违"文本数据方面具有比较明显的应用优势.

摘要：神府矿区地表沟壑交错纵横、高差大,在开采扰动和地表形态共同作用下,工作面过沟谷区域时矿压显现规律复杂,同时上部煤层采用房柱式开采,遗留煤柱对下煤层开采的顶板稳定性造成一定影响.针对此问题,以郭家湾煤矿 51208 工作面为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场监测等方法,研究沟谷地形下工作面过房柱式采空区的矿压显现规律.结果表明:沟谷区房柱式煤柱应力向坡顶延伸段增大,最大影响位置向坡中段偏移呈现"坡上增大、坡底减小,台阶分布、向心偏移"的特点;沟谷地形主导下层工作面矿压显现,实体煤下开采对比房柱式采空区下开采工作面顶板应力差值仅为 1%;现场监测矿压显现规律与模拟应力特征相似,坡底区域周期来压步距约7.45 m,上坡段周期来压步距为 9.54～11.74 m,坡顶及稳定回采段平均周期来压步距为10.0 m,整体矿压呈现"坡底短并小、坡中乱且大、坡顶稳而广"的分区特征和"初期单侧集中、中期异步波动、后期全域稳定"的规律.

摘要：针对混凝土巷旁充填沿空留巷围岩控制问题,通过实验室试验的方法测试了不同养护龄期条件下混凝土充填体的单轴抗压强度,获得了混凝土强度-养护龄期关系曲线及其峰值抗压强度;通过钻孔窥视的方法获得了巷道不同位置围岩松动破坏范围,基于此确定了沿空留巷顶板锚索长度不小于4.90 m、两帮不小于3.70 m;通过数值模拟的方法获得了工作面超前采动影响范围及不同位置围岩的扰动影响程度,确定了超前加强支护的合理距离为不小于 19.08 m.基于此,提出了混凝土巷旁充填沿空留巷围岩分区域非对称控制技术方案,通过充填体内部围岩压力、顶板离层、围岩移近量等指标分析了分区非对称控制技术的可行性,验证了研究成果的合理性.

摘要：为了解决特厚煤层综放工作面末采阶段停放顶煤和支护参数不合理导致的回撤通道撤架期间矿压显现严重的难题,采用现场调研,理论分析,数值模拟等手段对回撤通道合理位置、顶煤停放参数以及围岩控制措施展开研究,结果表明:末采阶段停放顶煤可以显著减弱工作面矿压显现强度,基本顶断裂线位于采空区上方形成的覆岩结构对回撤通道围岩稳定最有利;合理的停放距离为20 m,可以保证采空区的有效充填以及基本顶的及时断裂卸压;回撤通道分区锚杆索非对称支护系统(支护方案Ⅵ)实现了回撤通道煤壁和顶板预应力场的联通,达到了基于强弱支护需求差异化原则针对性控制回撤通道围岩的目的;现场实践表明合理停放距离搭配科学支护后的回撤通道围岩控制效果显著,减少了煤炭资源的浪费以及遗煤自燃发火的安全隐患.

摘要：针对矿井井下传统排水泵房存在结构复杂、施工难度大、施工周期长、作业环境恶劣等缺点,提出无巷配水排水泵房的设计理念和设计方案.该方案采用通长布置的吸水井代替传统的配水巷、配水井、吸水井和吸水井壁龛,具有设计结构简单、施工机械化程度高、劳动强度低、建设工期短、后期运行维护简单等特点.与传统方案相比,无巷配水排水泵房设计方案能够使排水泵房施工工期缩短1.5 个月,概算投资减少71.1 万元,降低了 9.7%.该方案在煤矿和非煤矿山具有普遍的实用性和可推广性.

摘要：针对矿井突发事故应急避难需求,旨在设计一款具备快速响应、灵活部署能力的可移动式避难硐室.通过整合层次分析法(AHP)、功能—行为—结构模型(FBS)与发明问题解决理论(TRIZ),构建了一套系统化、创新驱动的设计方法.首先运用AHP 识别并量化矿工应急需求,确定关键功能指标;继而通过FBS模型实现从功能到结构的映射,明确设计路径;最后借助TRIZ工具解决设计矛盾,提升方案创新性与可靠性.基于该方法完成了避难硐室装置设计,并利用人机工效学分析软件Jack进行数字仿真验证.结果表明,所提出的AHP-FBS-TRIZ集成设计模式能有效引导设计重点,显著提升装置的设计效率与综合性能,为实现可靠、高效、快速的矿井应急避险提供了可行方案,对提高矿难救援效率具有实际意义.

摘要：为研究三轴连续加载条件下岩石应力场-渗流场耦合作用机制,开展了不同孔隙水压红砂岩渗流试验,分析流固耦合作用下红砂岩的力学响应和渗流特性,并采用颗粒流数值模拟与Fipy耦合方法进行试验验证和细观解释,揭示了流固耦合作用下岩石裂纹发育、扩展及渗流演化规律,阐明了有效围压对体积应变、细观破裂与渗流影响机制.结果表明:根据裂纹体积应变,将孔隙水压力作用下红砂岩全应力-渗透系数-应变曲线划分为4 个阶段;在有效围压作用下,岩石试件上端有效围压的降低会促使力链断裂和微裂纹萌生,从而进一步增大渗流速度和渗流量,同时导致下端应力集中和裂纹局部化发育,最终诱发宏观破裂;孔隙和裂纹作为渗流的主要通道,渗流在应力作用下会因岩石内部新生孔隙和裂纹的生成而演化,同时由于不同区域的孔隙结构和裂纹分布存在非均匀性,导致渗透系数呈现空间差异性;在岩石破裂过程中渗流通道由分散的微观孔隙网络逐渐向集中的宏观破裂面转变,导致渗透性能显著增强,并在破裂面中形成了一个连续且相对稳定的渗流路径.

摘要：为构建中厚煤层超长工作面"三机"设备的高效配套体系,以小保当二号煤矿132202工作面为工程背景,综合考虑 2～3 m煤层赋存条件与综采工艺要求,提出适用于 450 m超长工作面的千万吨级机械化开采配套方案.通过对采煤机、刮板输送机、液压支架的功率匹配性、运输能力及空间尺寸等参数进行系统性核算,确定了设备选型方案.井下运行结果表明:该配套方案合理,设备运行稳定性良好,实现了年产千万吨的预期目标.该配套方案为相似地质条件下中厚煤层超长工作面的机械化开采提供了参数设计依据与工程实践经验,对推动超长工作面开采技术的推广应用具有重要参考价值.

摘要：针对含煤废水传统处理工艺中存在的固液分离效率低、化学药剂依赖性高及再生水回用率不足等问题,以选煤厂废水为研究对象,创新构建碳化硅陶瓷膜分离系统,通过表面改性及动态过滤方式强化陶瓷膜界面吸附-筛分协同作用机制,优化关键参数及工艺流程,耦合在线气水脉冲反冲技术,实现高效短流程废水资源化.工程实践表明:在进水COD、浊度、油类物质含量较大波动的工况下,系统稳定实现主要污染物SS、石油类、COD去除率大于 97.5%,再生水回用率提升至97.6%,吨水运行成本降低61.8%.研究针对废水特点,提出基于陶瓷膜技术的高效短流程处理工艺,为废水资源化及工业近零排放提供新的技术路径.

摘要：新街台格庙矿区位于毛乌素沙地东北缘,受气候变化与人类活动双重影响,区域水资源短缺、生态承载力已接近上限,而大量煤矿排水却难以有效利用.针对上述问题,分析了水资源均衡配置在半干旱区蓝绿空间融合的重要性,结合区域地质历史环境变迁、自然地理现状和矿区开发沉陷预期,提出了区域蓝绿空间构建的基本框架.同时,通过遥感影像分析、年鉴统计数据等综合研究,系统分析了区域沙地-湖泊-草原景观格局下的蓝绿空间要素及属性特征,并重点围绕矿井水量质特征及其综合利用潜力,提出了区域蓝绿空间供需平衡和生态系统稳定提升的蓝绿协同融合策略及空间格局分区优化建议,以期逐步实现自然资源保护利用、城乡人居环境质量提升和区域生态格局安全稳定,从而探索形成矿地融合发展的半干旱煤矿区生态综合治理和资源综合利用新模式.

摘要：为解决迎采动压大高度巷道围岩控制难题,以寨崖底煤矿 3924 回风巷为研究背景,采用数值模拟方法分析了该巷道迎采掘巷动压影响范围、不同采掘阶段巷道围岩塑性区及最大剪切应变分布特征;基于巷帮煤体剪切滑块理论,构建了力学模型并推导巷帮煤体安全系数计算表达式,代入实际参数后系统分析了巷道稳定性影响因素,结合数值模拟与理论分析结果设计了迎采段围岩支护参数并开展现场工业试验.结果表明,受采动应力影响范围为采掘间距 40～-60 m,围岩塑性区与最大剪切应变分布范围高度吻合;巷帮肩角、底角为剪切破坏起始区域,受采掘叠加应力作用,迎采段煤柱帮形成X型剪切滑移带,将煤体分割为不稳定三角块,该三角块在动压与自重共同作用下滑移引发片帮,而动压是激活煤柱侧剪切滑移面的直接诱因;巷道高度与巷帮稳定性呈负相关,煤体强度、支护力与巷帮稳定性呈正相关.现场监测数据表明,实施该支护方案后,迎采段巷道围岩变形量较小,整体支护效果良好,可为同类条件巷道围岩控制提供参考.