摘要：针对传统长压短抽通风系统在综掘工作面存在控尘效果不佳的问题,提出了基于分风装置的新型长压短抽通风除尘系统,该系统利用分风装置能量分配机制,构建了尾端正压-迎头负压的梯度压力场生成定向前进风流,突破传统压抽比限制,实现压抽比大于 1 工况下的高效控尘.通过构建三维巷道数值模型结合Fluent软件模拟与现场实测,系统分析分风装置对压力场分布及粉尘运移的影响机制.采用非均质欧拉多相流模型与Realizable k-ε湍流模型模拟气固耦合过程,建立包含修正伯努利方程的分流比数学模型,运用熵权法综合评价五种压抽比工况下的控尘效能.结果表明:新型系统使巷道后端粉尘浓度从 116.5 mg/m3 降至 8.3 mg/m3;压抽比 5∶4(压入700 m3/min/抽出560 m3/min)工况下除尘效率达 96.5%,司机位粉尘浓度降低 59.81%,熵权法评价权重最高达22.2%.压力场模拟证实该工况通过消除涡流与卡门涡街现象实现粉尘团聚抑制.

摘要：梅花井煤矿232206 工作面运输巷在断层附近布置回采巷道,在"采动应力+断层构造应力"作用下易发生变形破坏,各阶段围岩变形表现出明显差异,针对回采巷道变形破坏的问题,首先采用UDEC数值模拟方法研究合理断层保护煤柱宽度留设问题,获得了不同断层保护煤柱宽度下断层"活化"的特征和规律.由研究结果可知,断层保护煤柱小于 50 m时对 232206 工作面开采,断层会产生活化现象,得出随着断层煤柱宽度减小,断层附近的垂直位移逐渐增大,垂直位移范围降低,即断层随着断层煤柱宽度减小活化越明显,活化位置越低.发现 60 m断层保护煤柱比30 m断层保护煤柱下断层处垂直应力减小34.5%.然后,通过尖点突变理论揭示了断层保护煤柱塑性区与断层保护煤柱的关系,发现当煤柱宽度与煤柱单侧屈服带宽度之比 1.5 时为合理断层保护煤柱尺寸,根据现场数据计算出合理的断层保护煤柱尺寸为 51.66 m.最后,基于对不同断层煤柱尺寸下回采巷道的变形规律的研究,采用卸-支协同思想设计了 232206 工作面运输巷道控制技术方案.设置对照实验对控制技术进行验证,通过对试验段和对照段测点监测数据分析,巷道围岩变形控制效果明显,平均变形量减小58.55%.

摘要：为研究针膏体充填工作面沿空留巷围岩稳定性与控制技术,以鄂尔多斯矿区某矿CT301 充填工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场工业性实验等手段对沿空巷道围岩进行分析与研究.根据等价采高理论分析了膏体充填沿空留巷的覆岩运移特征,基于Winkler弹性地基梁假设建立顶板力学模型,明确充实率是影响顶板挠度的关键可控因素,提高充实率可有效增强充填体对覆岩的支撑作用.通过FLAC3D 数值模拟研究了膏体充填工作面沿空留巷围岩变形及矿压显现规律.提出"锚网索基本支护+门式支架局部协同加强支护"的综合控制技术体系,现场应用结果表明,该技术有效控制了巷道围岩变形,顶底板和两帮最大变形量分别稳定在 190、140 mm左右,留巷围岩控制效果显著.

摘要：深部煤巷掘进过程中受高地应力影响,易诱发煤炮、冒顶和片帮等灾害事故,其准确定位监测是灾害事故防治前提和基础.以赵庄煤矿深部掘进煤巷为工程背景,建立高灵敏度高频微震定位监测系统,并针对煤巷掘进诱发复杂微弱微震信号识别难题,引入基于无监督深度学习与注意力机制的降噪算法,实现了对宽频噪声的自适应抑制,并基于改进极限学习机(ELM)智能算法,实现了对微弱微震信号的准确高效识别.采用希尔伯特-黄变换(HHT)时频分析方法,深入解析了小能量、应力异常及煤炮等三类典型微震波形的时频特征.在此基础上,对应力异常诱发的煤炮事件进行震源定位及微震监测响应规律特征分析,揭示了"前兆性上升-峰值突变-衰减稳定"的微震监测响应特征与掘进过程中围岩"应力积累-煤炮发生-应力释放"动态演化过程的耦合规律.

摘要：针对高含铁酸性矿井水(AMD)常规石灰中和法处理成本高、污泥量大的问题,构建了基于固定化氧化亚铁硫杆菌的生物-化学协同资源化处理工艺,通过载体固定化技术强化生物氧化效率,在温度 30℃、气水比 150∶1、水力停留时间 3.5 h 的条件下,Fe2+氧化速率达250 mg/(L·h),氧化效率为99%,对进水Fe2+浓度797 mg/L实现稳定高效氧化.进而采用分步沉淀法选择性回收铁资源,通过 NaOH 调控 pH 值为 3.5～4.0,沉淀产物经 XRF 分析表明,其中Fe2 O3 质量占比达93%;残余污染物经二次中和沉淀后达标排放.该工艺通过耦合生物氧化与分步沉淀技术,形成污染治理与资源回收闭环,为高含铁AMD中铁资源的高效回收与绿色治理提供了可持续解决方案.

摘要：工作面回采过程中坚硬顶板破断产生的强动载和大埋深导致的高应力叠加是冲击地压的主要诱因,为探究充填开采对冲击地压动静载源头控制效应,通过理论计算和现场监测的方法,研究了工作面在不同充实率下顶板破断高度演化规律与支承压力分布特征,提出了针对充填开采的冲击地压分类防治技术,并在古城煤矿深部坚硬顶板工作面进行了应用,通过现场微震监测检验了防冲效果.研究结果表明:充填工作面存在最优充实率且达到最优充实率后,坚硬顶板运动模式由周期性破断转变为弯曲下沉使顶板破断动载大幅度减小,顶板破断高度降低使支承压力峰值减小.古城煤矿1123 工作面未达到最优充实率,采取坚硬顶板预裂爆破、顶煤支护、厚顶煤高压注浆和大直径钻孔措施;1#工作面达到最优充实率,取消爆破断顶卸压措施,仅采取煤体大直径钻孔及对特殊区域的卸压措施.两工作面采取卸压措施后,1123 工作面充实率由70%逐渐提高至90%,工作面顶板微震事件由"低频次、高能量"转变为"高频次、低能量";1#工作面顶板微震事件呈"低频次、低能量"特征.

摘要：为揭示矿震作用下巷道顶板的动力响应特性,建立了冲击扰动下的岩层-支护系统动力响应简化模型,研究不同位置岩层在不同情况下的动力响应规律.分析冲击扰动、分割岩层、不同位置刚度变化对常规支护下岩层动力响应的影响;讨论使用耗能支护以及阻尼变化后的岩层动力响应变化规律.结果表明:岩层响应的位移峰值与扰动能量成开方关系、与顶层初速度成线性关系;将煤层上方细砂岩块均分7块后,m1、ms的位移响应峰值分别下降32.3%、34.0%;将ki 增至原来的5 倍,ks 增至原来的25倍,m1、ms、m7 的位移峰值分别下降60.5%、68.4%、81.1%;使用cs=212.5×105 N/(m/s)的耗能支护,ci增至原来的5倍,岩层动力响应时间缩短至1.35 s.由研究结果可知,合理改变岩层结构、增加支护刚度、使用耗能支护,可有效降低矿震引起的岩层动力响应,增加岩层稳定性.

摘要：煤泥浮选尾矿的灰分检测是浮选智能化的重要环节.为了提升浮选尾矿灰分检测的准确性与稳定性,并解决复杂洗选工业现场基于尾矿表层矿浆图像的灰分预测方法易失效的问题,受现场操作员手部动作启发,设计了一种新型图像采集装置.该装置核心为双电机驱动的拟人运动模块,以材料力学第四强度理论和最大挠度作为强度和刚度的校核标准,采用五次多项式S曲线速度规划优化,确保满足力学性能以及操作平稳并减少冲击;同时配备使用CCD相机和滚珠丝杠进给系统的图像采集模块,以捕捉矿浆表面和沉积物图像.装置还包括输送管道以及去油膜模块、留样桶.去油膜模块通过矿浆与油膜密度不同进行初步去油膜,再通过气流吹走残余油膜.搭建实验平台进行验证,并与人工操作进行对比,实验表明该装置能够稳定采集尾矿浆表面及沉积物图像,结构设计合理且性能优于人工操作水平.

摘要：透明工作面模型是煤矿安全高效生产的核心前提,对实现煤炭精准开采及提升地质保障能力具有关键意义.本文以棋盘井煤矿I030903 回采工作面为例,围绕透明工作面模型构建系统及智能开采适配技术开展研究.首先,阐述自主研发的TIM-3D透明矿井三维地质建模系统,该系统依托真三维建模引擎,集成多源数据融合、离散光滑插值(DSI)、空间网格剖分等核心技术,具备复杂地质体快速建模、跨平台数据交互及与地理信息系统(GIS)无缝对接的能力.在此基础上,提出TIN-GTP算法与隐式迭代建模技术,有效解决逆断层精准建模中的高程冲突难题.基于上述技术,利用TIM-3D系统构建透明工作面模型,可清晰可视化 9 号煤层上下 30 m范围内地层、岩层、煤层及构造的空间形态和展布规律.该模型能够实现与"三机"的双向信息互馈,通过深度强化学习算法(DQN-NAF)生成并动态优化截割曲线,形成智能开采闭环管控流程,显著提升开采效率与安全性.未来将聚焦物联网实时监测、机器学习算法优化、智能决策支持平台构建等方向深化研究,进一步提升行业智能化水平.

摘要：针对松软煤层顺层抽采钻孔施工中存在的筛管全程下入困难、直径受限等问题,借鉴井巷工程反井施工工艺技术特点,结合回采工作面顺层钻孔施工作业条件,提出了回采工作面顺层抽采钻孔大直径反扩孔联合下筛管技术.根据大直径反扩孔联合下筛管技术特点,研发了相应的反扩孔钻头.在金岩煤矿20603 工作面进行了现场试验,成功施工了 2 个Φ250 mm大直径抽采钻孔,实现了Φ180 mm PVC大直径筛管在顺层钻孔的全程护孔作业.现场实践表明:回采工作面顺层抽采钻孔大直径反扩孔联合下筛管技术可以实现"大直径钻孔成孔和大直径筛管护孔"目标,能够有效提高顺层钻孔抽采效果.抽采钻孔大直径反扩孔联合下筛管技术为大直径抽采钻孔施工及护孔技术提供新的思路,为松软煤层回采工作面高效瓦斯抽采提供创新解决方案.

摘要：针对急倾斜煤层开采中巷道布置复杂、井巷工程量大、生产效率低等技术难题,以甘肃省白岩子矿井为工程背景,开展集约化开采设计研究.基于煤层赋存特征,遵循因地制宜原则,创新提出集约化巷道布局体系;通过优选工业场地、优化开拓方案、选用成熟综采工艺与配套装备,构建高效集约的开采系统;采用多方案比选与系统整合方法,降低井巷工程量与建设投资.矿井投产后呈现出"人员配置精简、生产效率突出、技术装备先进、经济效益显著"的现代化运行特征.该设计为急倾斜煤层安全高效开采提供了技术可行、经济合理的工程范式,可为同类条件煤层规模化开发提供重要参考.

摘要：为揭示复杂采动条件下煤体变形、渗流及电性响应的协同演化机制,采用高温高压三轴渗流试验系统,设计了轴压加载与围压卸载速率比值(简称加卸比)分别为 2.5∶2、3∶2、3.5∶2 的三种采动应力路径,探究三种路径下烟煤与无烟煤的变形、渗透率及电阻率动态演化规律.结果表明:①加卸比对煤体有效应力分布及裂隙扩展行为具有显著影响.烟煤因层状结构与开放孔隙特征,在低围压阶段应变增量达41.32%～52.08%,且应变峰值随加卸比增大而升高;无烟煤因高煤化程度的致密结构,在临界应力后脆性断裂被激活,应变突增速率较烟煤提升 16.24%,呈现非线性变形响应.②无烟煤渗透率对采动扰动敏感度更高,在高加卸比路径(3.5∶2)下,渗透率增幅达7.4 倍,显著高于烟煤的增幅,表明高加卸比通过加剧裂隙扩展与贯通,可显著改善无烟煤的渗流能力.③电阻率演化可敏感反映煤体损伤累积过程,两种煤样的电阻率在采动条件下均呈指数型演化趋势.其中,无烟煤破坏时电阻率突增幅度达510%,远超烟煤的113%,揭示了其脆性储能特性导致裂隙贯通能量突释的机制;而烟煤电阻率变化受孔隙连通性主导,在加卸比 3∶2 路径下增幅达110%,验证了其作为灾害前兆信息的有效性.研究结果揭示了采动条件下应力演化与煤种差异对煤体渗流-电性的协同作用机制,为矿井动力灾害预警、瓦斯抽采及煤层气开发提供了理论依据.

摘要：露天煤矿边坡岩体长期经受冻融循环和循环加卸载的协同作用.为了从能量分析的角度进一步揭示冻融风化对砂岩损伤的影响,对经受0、20、40 和60 次冻融循环的红砂岩试件进行了分级循环加卸载试验,利用波速下降率和孔隙率增长率量化了试件的冻融循环损伤,然后计算并分析了循环加卸载试验下每个循环的能量密度以及声发射能量.结果表明:①红砂岩的损伤随冻融循环次数的增大而更加严重,经过 60 次冻融循环后,波速降低 50.83%,孔隙率提高 34.75%.②红砂岩试件的疲劳应力-应变曲线呈"稀疏—紧密—稀疏"趋势,红砂岩的疲劳强度从未冻融状态下的80 MPa降低至60 次冻融循环后的 40 MPa.③红砂岩试件的总能量密度和弹性能量密度随着循环加卸载级数的增加呈"阶梯式"增加,在达到疲劳破坏之前,大部分输入能转化为弹性能,而耗散能的波动范围较小.④声发射能量时间序列特征可以有效地表征红砂岩在冻融循环和循环加卸载协同作用下的破坏过程,声发射能量的整体水平在红砂岩失稳破坏发生之前急剧增加.⑤冻融循环处理产生的预损伤会加剧红砂岩试件在循环加卸载初期的微裂纹扩展,使得损伤更容易积累.研究结果可为寒冷地区露天煤矿红砂岩边坡的长期稳定性评估与防控提供理论依据.

摘要：针对煤矿井下因环境噪声、目标尺度多变及遮挡等复杂因素导致的检测性能与实时性难以平衡的问题,文章提出一种基于改进YOLOv11 的轻量高精度井下输送带异物检测方法.首先,在YOLOv11 基础上引入融合多路径通道注意力的动态卷积模块(DCNv2-Dynamic),替换骨干网络中C3k2 的常规卷积,增强复杂场景下关键特征的捕捉;其次,增加 160×160 检测层以强化小目标感知,同时移除冗余的20×20 输出层以降低计算量;进一步,在检测头中嵌入分离与增强注意力模块(SEAM),缓解遮挡导致的信息丢失问题.实验结果表明,改进模型在计算量和体积分别降低26.2%和21.8%的同时,实现了mAP50 与mAP50:95 分别提升3.7%与10.8%的性能飞跃,为煤矿输送带异物检测提供了高效可靠的解决方案.

摘要：在工作面末采阶段,综采工作面前方超前支承压力将对前方集中大巷持续产生不利影响,引起大巷围岩应力集中,甚至增加大巷围岩失稳风险.因此,以山西崖坪煤矿 22104 工作面为工程背景,首先基于关键层理论,分析了顶板破断距及覆岩结构特征;同时利用FLAC3D 模拟了工作面采动渐进影响下集中大巷围岩变形破坏过程,将保护煤柱宽度降低至 55 m左右.为了提供足够的安全冗余,提出了一种由"另掘卸压巷、两翼预注浆加固"组成的卸-注联合加固技术,同时实现卸压巷卸压与煤岩体强化控压,改善大巷所处应力环境.模拟了"卸压""卸-注"两种情况下的大巷变形破坏情况,结果表明,该加固技术能够有效降低大巷围岩失稳风险.同时将该方案进行了现场应用,在工作面停采3 月后,大巷仍能保持自身稳定,应用效果良好.

摘要：水害事故是煤矿安全生产中的主要灾害类型之一,当前煤矿水害防治虽积累了一定的知识与技术,但在数据深度挖掘、经验系统化应用及智能决策支撑方面仍存在不足.为保障煤矿安全生产,提升煤矿水害事故预防、治理及救援的信息化与智能化水平,本文系统梳理了基于知识图谱的煤矿水害智能预警技术架构与决策支持系统体系.煤矿水害知识图谱的构建主要包括基于BiLSTM-CRF模型的本体与关系抽取、图数据库搭建两大核心环节;在图数据库基础上,设计了基于朴素贝叶斯问句分类、问句解析及图数据库查询的智能问答系统,实现了煤矿水害事故案例的实时高效检索.同时,构建了包含物理层、传输层、数据处理层与应用层的煤矿水害智能预警平台框架,深入分析了知识图谱与文本库、模型库及现场监测数据的融合方法,形成了涵盖数据获取与分析、决策支持方案生成、应急处置方案实时生成的完整决策支持体系.研究成果可为进一步提升煤矿水害预防、治理与应急救援的信息化、智能化水平提供理论参考与借鉴.

摘要：为解决采煤机减速器油液维护依赖人工经验、难以量化评估多特征数据的问题,构建一种多特征数据驱动的油液维护决策系统.系统基于油液温度、理化指标及铁谱检测数据,提取 14个特征参数,提出了三项关键技术:基于循环神经网络(RNN)的磨损趋势识别方法,利用滑动窗口捕捉时序依赖关系;基于双向门控循环单元(Bi-GRU)的磨损阶段分类方法,学习特征双向时序关系;结合三级量化标度与分级逻辑推理进行故障分析与建议,建立劣化参数与维护建议的关联.测试集表明,RNN磨损趋势识别准确率达 90.7%,Bi-GRU磨损阶段分类准确率为 91.49%;现场验证结果与专家意见一致.同时通过实验室试验验证证明了该系统的泛化性.所建系统有效融合多源异构数据,实现采煤机减速器磨损状态的智能识别、故障分析与建议,显著降低人工经验依赖,提升维护决策的客观性与可靠性.

摘要：煤直接液化沥青是煤通过加氢液化后的固体产物,其芳香度高、碳含量高、易发生聚合或交联反应,具有应用场景广、经济价值高的优势,是制备各类高附加值碳材料的优良前驱体.本文介绍了煤直接液化沥青来源、化学组成与大分子结构的特征,对比了与煤焦油沥青的区别,介绍了煤直接液化沥青的精制和多种改性方法.系统阐述了煤直接液化沥青改性沥青、碳纤维、针状焦、多孔碳材料、储能材料等广义碳材料方面的研究进展,进一步阐述了其应用关键指标和制约因素,并展望了煤直接液化沥青的应用前景.

摘要：随着我国煤炭资源开采深度的增加,传统竖井施工方法在效率与安全性方面的局限日益凸显.以截削式竖井掘进机为研究对象,基于有限元动态仿真方法,系统分析了截割滚筒转速、牵引速度及铣挖深度对截割载荷、功率及比能耗的影响规律,并对比分析了截齿与贝壳刀在硬岩孤石地层的破岩特性.研究结果表明:截割滚筒水平载荷和垂直载荷随转速升高呈下降趋势,而截割功率与比能耗显著增加;牵引速度增大导致载荷与功率线性增长,但比能耗在牵引速度为 23 mm/s时达到峰值;铣挖深度增加可降低比能耗,但需权衡载荷波动对设备寿命的影响.因此适量降低滚筒转速、减小牵引速度及增大铣挖深度可显著优化比能耗.在硬岩孤石地层中,贝壳刀可有效分离孤石并减少载荷冲击,而在纯硬岩地层中,普通截齿刀具效率更高.

摘要：当前以硬件检测设备和被动防御机制为核心的传统防护方案,存在侵入性强、响应滞后、溯源能力不足等显著局限,难以满足煤矿工控系统对高实时性与高稳定性的双重安全需求.为突破传统防护技术的瓶颈,文章探索了数字孪生技术在煤矿工控网络安全领域的应用.首先,系统梳理煤矿工控网络的安全现状,结合数字孪生模型的研究进展,分析该技术在工控网络安全中的适用性与潜在优势;其次,基于OpenPLC平台搭建实验环境,针对Modbus协议的安全缺陷,在攻防对抗场景下进行实证测试,以验证数字孪生技术的实际防护效能;最后,结合实验数据与煤矿工业现场实际情况,深入探讨数字孪生技术在落地应用中面临的主要挑战,并明确其未来的发展路径.本研究不仅验证了数字孪生技术在煤矿工控网络安全攻防场景中的有效性与实用价值,同时系统识别了该技术在煤矿现场部署中的关键问题,指明了后续研发的核心方向,从而为数字孪生技术在煤矿工控网络安全领域的工程化应用与推广提供了可借鉴的技术路径.