采矿与井巷工程

• 厚煤层大断面沿空煤巷合理煤柱宽度及支护技术分析

  解鹏;

  合理的煤柱宽度对沿空巷道围岩控制至关重要，若煤柱宽度不合理会使巷道处于强采动影响范围内，导致巷道变形严重。为保证沿空煤巷安全，以燕子山煤矿8218工作面回风巷为例，对强动压影响下沿空煤巷围岩失稳机理及合理煤柱宽度进行了研究。结果表明：基于巷道掘进和回采过程中不同煤柱宽度下巷道围岩应力场演化规律，得出煤柱宽度为6 m最为合理；结合煤柱巷道围岩应力分布及塑性区范围，提出了“锚索+注浆+单体支柱”联合支护方案。现场观测发现，实施联合支护方案后巷道断面平整，变形量较小，保障了工作面的安全回采。

  2025年02期 v.45;No.250 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1769K]
  

• 煤矿采空区以孔代巷抽采工艺参数研究——以山西西铭矿为例

  李茂林;张兴华;张柏林;曹泽琨;

  针对岩层钻进过程中，经常遇到硬岩或软硬交错地层,导致钻进效率低、钻头寿命短、钻孔周期长、施工成本高，且钻孔容易产生偏斜等问题，以西铭矿成孔困难而造成的瓦斯治理问题为例，通过建立气体运移方程及利用钻孔护管力学分析，得到工作面上隅角瓦斯压力场分布及大直径钻孔以孔代巷施工参数。现场实施结果可知，工作面上隅角瓦斯浓度的最大值一般出现在新旧钻孔交替开闭时；钻孔与工作面水平距离最优距离为15～35 m；钻孔抽采流量最优为120 m~3/m；钻孔间距最优为20～30 m；钻孔数量最优为1个。钻孔抽采所产生的负压区改变上隅角风流场，有效阻止了上隅角附近瓦斯因涡流而不断积聚的现象，从根本上截断了由于工作面大量漏风而带来的上隅角瓦斯补给。

  2025年02期 v.45;No.250 7-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1829K]
  

• 极近距离煤层底板破坏特征及应力分布规律研究

  田洪志;张大明;李刚;

  针对白芦煤矿极近距离煤层条件下巷道围岩布置及控制难题，应用弹塑性理论和滑移线场理论计算开采引起的底板破坏深度，并采用数值模拟方法对白芦煤业不同采高、不同埋深、不同层间距、20 m煤柱和15 m煤柱条件下的4-1号煤开采留设煤柱对底板的破坏深度进行计算。结果表明：采高、埋深、上覆煤层煤柱尺寸是底板最大损伤深度的主要影响因素，层间距不是主要因素。通过对单侧采空和双侧采空时下部4-2号煤内垂直应力及集中系数分布研究，结果表明，4-1号煤埋深越大，垂直应力越大。煤柱宽度为15 m和20 m时，随着4-2号煤层煤柱宽度的增加，下部4-2号煤层煤柱中部应力逐渐减低。综合以上影响因素对白芦煤业4-2号煤层回采巷道布置方式的适用性分析，可以将巷道布置在4-1号煤层区段煤柱下方。

  2025年02期 v.45;No.250 15-23+49页 [查看摘要][在线阅读][下载 2387K]
  

• 深部高应力巷道变形机制与区域联合支护技术研究

  闫永兴;

  深部高应力巷道在煤炭开采过程中，受周围采空区、煤柱及回采工作面的影响，围岩常处于极为复杂的应力状态，导致巷道出现多种变形破坏特征。以铺龙湾煤矿8#煤层辅运大巷为研究对象，对采动下深部高应力巷道围岩的变形特征及其支护技术进行研究，由围岩变形观测、锚杆与锚索的受力监测等手段，剖析了采矿作业期间巷道所发生的变形及破坏模式，进一步将变形破坏区域细分为前方扰动变形区与后方持续变形区。基于不同区域的破坏形态，提出了分区联合支护方案：在前方扰动动压变形区则采用抗让结合的支护方案，在后方持续高压变形区实施“三锚”联合支护技术。经过实践应用与效果分析，表明该支护方案能有效控制巷道变形，显著提升巷道的稳定性和安全性。

  2025年02期 v.45;No.250 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1818K]
  

煤矿安全与灾害防治

• 浅埋煤层工作面遗煤自燃及防控技术研究

  崔海峰;曲柱;王辉;

  为有效防治朱家峁煤矿1309-2工作面地表裂隙漏风及遗煤自燃，采用理论分析、现场实测和实验室实验相结合的方法，分析研究采空区遗煤二次氧化自燃规律。地表裂隙检测结果表明：1309-2工作面回采期间地表发育的裂隙普遍存在漏风现象，漏风速度可达0.8 m/s。绝热氧化实验结果表明：回采过程中已发生初次氧化的遗煤，其二次氧化过程中放热速率和放热强度增大，下限氧浓度降低，更可能在采空区原有的惰气氛围中发生自燃反应。在此基础上，提出以双液注浆模式为基础的地表裂隙防治技术，并开展现场应用和效果评价。现场试验表明：地表裂隙封堵技术可有效阻止采空区漏风，保证采空区的惰气氛围，防止遗煤自然发火。

  2025年02期 v.45;No.250 31-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1580K]
  

• 基于加权综合指数法的新阳煤矿二采区采煤塌陷地治理效果评价分析

  孔凡东;

  煤矿开采会造成大范围的地表沉陷，导致耕地作物出现大面积减产，需要对采煤塌陷地开展治理工作。以新阳煤矿二采区采煤塌陷地治理项目为研究对象，分析了地下煤炭开采造成的地表损毁情况，针对治理后的塌陷地，从土壤物理、化学性质和社会管理情况等方面选取了9个评价指标，构建了治理效果评价体系，对该塌陷地治理效果进行评价分析。结果表明，新阳煤矿二采区采后地面大部分处于轻度和中度损毁，经过治理后，塌陷地治理效果整体较好，但土壤有机质含量整体偏低，需采取措施以增加土壤有机质含量。

  2025年02期 v.45;No.250 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K]
  

• 特厚煤层开采覆岩裂隙分布及其对近地表含水层的影响研究

  邢生生;

  为分析特厚煤层开采覆岩裂隙分布规律及其对近地表含水层的影响，实现近地表水资源保护，基于采动覆岩破坏理论，以海天煤业为例，结合有限元与离散元方法（CFE-DEM），对特厚煤层上覆岩层导水裂隙带发育形态和高度进行了研究，阐述了特厚煤层开采对近地表含水层的影响范围。结果表明：特厚煤层上覆岩层导水裂隙带呈梯形延伸至工作面前方，与推进方向夹角为62°～75°，模拟结果计算导水裂隙带高度范围为209～230 m。现场实测导水裂隙带的高度为224 m，未对距煤层252 m的富水含水层产生影响，验证了模拟结果的准确性。研究成果对保障特厚煤层区煤炭开采安全和维持地表含水层生态可持续发展具有重要意义。

  2025年02期 v.45;No.250 43-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1835K]
  

• 煤矸石胶结充填料浆的接顶试验研究

  姚海;朱阳亚;黄振华;

  针对煤矸石充填接顶效果差的问题，利用煤矸石制备充填料浆，通过充填配比及接顶试验，对充填料的骨料粒级分布、充填料浆的沉缩性能、流动性能进行分析，得出以下结论：(1)利用粒径80 mm以上的煤矸石作为骨料，矸石粒级分布连续性较好；4.75 mm以上质量分数为13.6%，级配良好，骨料细度模数为2.83，可以使料浆有较好工作性能。(2)随着料浆质量分数升高，浆体沉缩率呈负相关趋势；同时，矸石掺量的增加，沉缩率也逐渐下降，矸石掺量为0.906 t/m~3时，沉缩率为2.7%；矸石掺量到达1.012 t/m~3时，沉降率减至1.41%，抑制料浆沉缩性能，但有益于充填接顶，增强其接顶效果。(3)充填料浆的流动性能随着扩散度的增大而变差，料浆质量分数升高，流动性变差，76%的煤矸石充填料浆更利于充填接顶。(4)本次煤矸石胶结充填料浆接顶试验，充填完成后接顶率达82%，达到采空区接顶条件，充填效果较好。

  2025年02期 v.45;No.250 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1434K]
  

• 桑树坪矿240工作面过构造巷道预注浆加固技术

  张志强;朱明涛;郭守坤;王小彬;秦荣;

  针对韩城桑树坪煤矿面临的因复杂地质构造引发的巷道围岩高度破碎、顶部裂隙密布、难以构筑稳固的整体结构，以及频繁的垮落现象，深入剖析了地质构造破碎带中岩体注浆加固的内在机理，并以此为基础，设计了一套针对穿越构造复杂区域的巷道超前注浆加固方案。为验证此策略的实际效用，进行了一系列材料加固效果的验证实验。通过实验，筛选出了适用于桑树坪煤矿破碎带加固的注浆材料，确保其能够满足特定环境下的加固需求。在成功实施超前注浆加固措施后，通过窥视对加固效果进行了全面验证。证明注浆加固后的围岩体已显著增强了整体性，形成了稳固的结构体系。这一转变不仅有效降低了支护成本，还大幅度提升了巷道掘进的支护效率。更为重要的是，它从根本上增强了巷道的稳定性，为施工人员的安全提供了更为坚实的保障。

  2025年02期 v.45;No.250 56-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
  

矿山机电智能化与数字化矿山

• 基于PFC模拟采场覆岩破坏特征及裂隙分布规律研究

  刘彦伟;

  针对综采工作面上覆岩层受采动影响导致瓦斯富集以及抽采难度大等问题，以同德煤矿某工作面为研究背景，采用理论分析、PFC数值模拟相结合的方法，对上覆岩层垮落特征和裂隙分布规律进行分析研究。结果表明：随着工作面推进，覆岩周期性垮落和断裂的形态呈现“梯形状态”，覆岩裂隙发育特征呈现“M”型分布；采空区上覆岩层产生明显分区现象，采空区中部裂隙发育稀疏为中部压实区，采空区四周裂隙发育密集为四周裂隙发育区；切顶后大部分裂隙为破断裂隙，离层裂隙占比较少，未切顶条件下则离层裂隙和破断裂隙共同发育，两者占比相差不大；而在切顶范围外，切顶后的采空区离层裂隙发育程度总体高于传统未切顶开采。相关研究成果可为同类型矿井安全开采提供一定参考。

  2025年02期 v.45;No.250 62-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 2744K]
  

• 基于小波分析的矿山高陡边坡变形监测数据降噪方法研究

  王海兵;

  针对矿山高陡边坡变形监测数据中存在各种噪声信息影响变形监测分析的问题，开展了基于小波分析的降噪方法研究，通过小波变换对变形信号进行多分辨率分解，结合软阈值和硬阈值降噪策略，对噪声特征进行有效识别与滤除，并重构降噪后信号，以提高监测数据的精度。通过仿真数据对比分析了Visu Shrink、SURE Shrink、Bayes Shrink三种阈值选择方法的均方误差和信噪比。试验结果表明，三种阈值计算方法都对高频噪声有很好的抑制作用，其中Bayes Shrink阈值选择方法降噪效果最好。同时，也对某矿山高陡边坡实测监测数据进行了小波降噪分析，降噪后的监测数据能够更好地保留原始信号特征，为后续的变形趋势分析和边坡稳定性研究提供更加可靠的数据支撑。

  2025年02期 v.45;No.250 68-72+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1558K]
  

• 基于蜣螂优化算法优化二维变分模态分解的煤矸图像降噪新方法

  王辉;

  在煤矿生产过程中，由于环境复杂采集到的煤矸图像往往伴随噪声和模糊现象，亟需高效的降噪方法加以解决。本文提出了一种融合蜣螂优化算法(Dung Beetle Optimize, DBO)与二维变分模态分解(Two-Dimensional Variational Mode Decomposition, 2D-VMD)的新型图像降噪方法，通过DBO对2D-VMD的分解参数(分层数K和惩罚系数α)进行优化，实现了参数的自适应选取。实验以红树梁煤矿采集的煤矸石图像样本为对象，使用本方法降噪后，峰值信噪比提高，结构相似性指数接近于1，均方误差降低。在有效去除噪声的同时，很好地保留图像的结构特征。研究表明，基于DBO优化2D-VMD的新型图像降噪方法适用于复杂工业场景中的图像降噪任务，为煤矸石图像的高精度识别提供了技术支持。

  2025年02期 v.45;No.250 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K]
  

• 煤矿中央水泵房无人值守监测技术研究及应用

  王瑜;

  针对目前煤矿井下中央水泵房半自动化监控方式存在的效率低、运行不稳定、劳动强度大的问题，提出了一种基于PLC与智能传感器融合的无人值守监测方案。该系统以PLC为核心，通过多种智能传感器实时采集水仓液位、水泵压力、流量等关键参数，并通过通信网络将数据传输至地面调度中心，实现远程实时监控、数据分析、故障报警等功能。该方案有效实现了中央水泵房的无人值守，极大提升了泵房设备的运行效率。经实际测试，系统表现良好，能够提供可靠的技术支持，显著优化了井下水泵房的运行及管理水平。

  2025年02期 v.45;No.250 81-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K]
  

• 基于SimulationX的提升机钢丝绳更换装置液压系统设计与仿真

  武彦生;

  为解决矿井提升机钢丝绳传统更换方式存在效率较低、工人劳动强度大、人员受伤风险较大等问题，对矿井提升机钢丝绳更换方式进行研究，提出了一种提升机钢丝绳高效快速更换装置。利用三维建模软件设计了钢丝绳高效更换装置结构方案，并设计了配套液压控制系统回路。对液压控制系统原理进行分析，采用机电液联合仿真软件SimulationX中搭建了液压系统控制回路，设定仿真时间为15 s，对不同的履带负载工况进行仿真。仿真结果表明，换绳装置液压系统能自动适配不同负载，到达最大位移值仅需要2.8 s，位移变化平稳，冲击较小，速度波动小，运行平稳。表明液压控制系统稳定且不会出现较大的冲击，液压系统设计合理，能满足现场要求。

  2025年02期 v.45;No.250 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1695K]
  

• 基于SVM的厚煤层综放工作面煤矸图像识别方法

  张建;

  机器学习方法因资源消耗少和训练速度高等优点在煤矸图像识别中具有重要价值。提出了一种基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的煤矸图像识别方法，以红树梁煤矿的煤矸图像为实验数据集，采用线性核函数SVM进行煤与矸石的自动识别。首先通过图像预处理步骤，包括灰度转换和尺寸调整，优化图像质量；然后，提取图像的灰度特征，并进行标准化处理，使用交叉验证优化训练模型，最终构建出一个高效的SVM分类模型。实验结果表明，所提方法在测试集上的分类准确率达到88%，并在现场应用中展示了良好的性能。该方法为煤矸石的智能化分拣提供了有效解决方案，具有较高的应用前景。

  2025年02期 v.45;No.250 95-101+109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1718K]
  

• 基于COMSOL模拟的煤与瓦斯流固耦合模型及抽采参数优化设计

  张宇;尹海;李红岩;郭锦远;张永;赵建明;李志军;张旭文;

  瓦斯抽采效果受抽采时间、钻孔孔径、钻孔间距、抽采负压等因素影响。为探究不同抽采参数对抽采效果的影响，本文将煤与瓦斯流固耦合模型嵌合进COMSOL数值模拟软件中，采用控制变量法，探究不同抽采参数对抽采效果的影响。结果表明：抽采效率随时间延长而增加；钻孔孔径增大，抽采半径变大，但过大时易出现塌孔现象；间距过小不利于抽采，间距过大抽采效果不佳；当其他参数一定时，负压增大抽采速度加快，但安全区并不会扩展。基于上述研究，确定瓦斯抽采最优方案为：抽采时间180 d，钻孔孔径113 mm，钻孔间距6 m，抽采负压30 kPa。本研究成果能够为瓦斯抽采工程实践提供一定的理论参考。

  2025年02期 v.45;No.250 102-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1769K]
  

煤田地质勘探与矿山环境

• 不同层理倾角砂质泥岩巴西劈裂试验及数值模拟研究

  史沁彬;弓伟;

  层理倾角对层状岩石的抗拉强度具有较大影响。以煤矿典型顶板砂质泥岩为研究对象，制取了轴向垂直于层理方向的圆柱试件，并开展了巴西劈裂试验和相应的离散元数值模拟研究，以探讨层理倾角对抗拉强度的影响以及不同倾角下岩样的破裂模式。结果表明：试件的抗拉强度各向异性明显，通过平面应力解析解得到修正系数，进而对抗拉强度进行了修正；随着倾角增加，修正后的抗拉强度逐渐减小；数值模拟结果与室内试验数据吻合程度较高，试件的破裂模式可划分为切层式、复合交叉式和顺层式3种类型。不同层理倾角下砂质泥岩的变化规律及其破裂模式能够为相关顶板岩层稳定控制及相应的工程设计提供参考。

  2025年02期 v.45;No.250 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1781K]
  

• 基于MICP技术的新型微生物抑尘剂性能研究

  田敏;李治刚;茹海丰;

  为了有效控制煤尘污染，减少煤尘对人员及设备的损伤，本文基于微生物诱导碳酸钙沉淀技术（MICP）研发出一种绿色环保、无毒无害的新型微生物抑尘剂（Microbial dust suppressants,MDS）。抑尘剂由胶质芽孢杆菌、1 mol/L氯化钙、1 mol/L碳酸氢钠以3∶1∶1的体积比混合制成。对MDS的抑尘性能进行研究，结果表明：MDS使用后，与煤样的接触角为38.15°，可以有效改善与煤尘的润湿性；MDS具有良好的抑尘效果，3 m/s风速下抗风蚀速率为93.88%,9 m/s风速下抗风蚀速率达到86.98%，可以有效固结煤尘；MDS具有一定的保水性，抑尘剂使用后煤样蒸发速率为0.66%，抗蒸发性较好；同时，MDS具有良好的耐腐蚀性，实际使用时不会对设备造成损坏，使用后也不会影响到煤炭的品质。

  2025年02期 v.45;No.250 117-122+128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K]
  

• 煤柱形状对工作面稳定性影响的模拟与力学特性分析

  张高鉴;

  为确保在煤炭开采中采空区顶部岩层的结构稳定，在矿井内部设置煤柱进行支撑，其尺寸、径高比对工作面的稳定性具有显著影响。采用数值模拟技术，对不同径高比下的单一煤体、煤岩石复合材料进行单轴压缩实验模拟，分析了煤体及其复合材料的力学性质、断裂演变特征，并探讨了不同径高比煤柱预留方案对工作面稳定性的影响。结果表明：随着径高比的逐步增加，煤体与煤岩复合体的极限强度均呈增长趋势，煤体的力学特性由脆性向韧性过渡，随后恢复到脆性状态，煤岩复合体同样由脆性向韧性破坏转变，但其韧性降低；随着径高比的不断增大，煤体及煤岩复合体的主导破坏形式为劈裂，且煤体内裂纹的延伸具有多变特性，煤岩复合体的破坏随煤体劈裂破坏的发生而发生。

  2025年02期 v.45;No.250 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K]
  

• 太原理工大学介绍

  <正>太原理工大学是一所历史悠久、底蕴深厚、特色鲜明的世纪学府，坐落于具有2 500多年建城史的国家历史文化名城——太原。其前身是创立于1902年的山西大学堂西学专斋，为中国创办最早的三所国立大学堂之一。

  2025年02期 v.45;No.250 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 816K]
  

• 《山西煤炭》投稿须知

  <正>《山西煤炭》是由太原理工大学和山西省煤炭学会共同主办的煤炭行业学术期刊。创刊于1981年，目前为季刊，季末出刊，国内统一连续出版物号CN14-1096/TD，国际标准连续性出版物号ISSN1672-5050。

  2025年02期 v.45;No.250 129页 [查看摘要][在线阅读][下载 816K]
  
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