采矿与井巷工程

• 高应力巷道围岩大变形控制技术研究与验证

  温江龙;

  针对高应力巷道围岩大变形控制难题，以登茂通煤业3~#煤三采区运输巷为研究对象，采用多元化研究方法，包括现场调研、理论分析以及现场试验，揭示了高应力巷道围岩的变形机制及支护结构的响应特性，提出了针对性的巷道围岩控制技术方案：以约束混凝土支架与注浆锚索为核心的注锚喷支联合控制技术。为验证新技术的有效性，在登茂通煤业3~#煤三采区运输巷现场实施工业实验，实验结果表明，所提出的注锚喷支联合控制技术能够有效保障高应力巷道围岩的长期稳定，顶底板移近量控制在70 mm内，两侧帮部的移近量未超过130 mm阈值。研究成果可为类似地质条件下的巷道围岩控制提供宝贵的实践经验与理论依据，具有较高的推广价值与参考意义。

  2025年04期 v.45;No.252 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 2005K]
  

• 孤岛面沿空巷道围岩稳定性分析及棚索耦合控制技术研究

  杨耀宗;

  为解决孤岛工作面回采中巷道围岩破碎变形、支护体过载失效等强矿压造成的巷道支护难题，以芦沟煤矿21采区煤柱回收工作面沿空巷道围岩控制为研究背景，采用理论分析、数值模拟、现场调研与实测等分析方法，对孤岛面上覆岩层断裂特征及巷道围岩应力分布进行研究。基于数值模拟分析结果可知，孤岛面沿空掘巷留设14 m煤柱可以远离老空区侧应力集中与围岩塑性破坏范围，最大程度提高煤炭回收率。研究提出：采用“高强柔性锚索+U型钢棚”组合支护，通过增强围岩自身承载能力限制初期变形，并在其受强采动影响时提供有效支撑力与可缩变形。现场实践表明：沿采空区侧留设14 m煤柱并实施主被动联合的高强柔性锚索棚支护控制技术，能够有效控制巷道围岩变形。

  2025年04期 v.45;No.252 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 2431K]
  

• 煤矿回采巷道锚固方案优化及应用研究

  阮丁彬;

  为解决煤矿回采巷道现有支护方案应力集中、巷道变形量大、支护效果差的问题，以西北某煤矿二水平22509工作面轨道巷为研究对象，通过现场数据实测及数值模拟，对比现有方案与优化后的锚固方案，并对后续巷道的变形情况进行跟踪监测。结果表明：现有锚固方案的最大水平应力为15.23 MPa，巷道顶板最大下沉位移为93.38 mm，巷道底鼓为7.19 mm，侧帮最大水平位移为46.99 mm；优化后的锚固方案最大水平应力为4.94 MPa，巷道顶板最大下沉位移为45.0 mm，巷道底鼓为6.98 mm，侧帮最大水平位移为22.3 mm；较现有方案分别下降67.6%、51.8%、3.0%、52.5%；在考虑后期巷道维护成本的前提下，优化锚固方案较初始锚固方案成本降低了87元/m。通过现场监测发现，工程实践中巷道变形数据与数值模拟基本吻合，同时变形数据较已回采巷道大幅缩减，优化锚固方案有效降低了应力集中，减少了巷道围岩变形，保证了安全快速回采。

  2025年04期 v.45;No.252 15-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1953K]
  

• 朱家店煤矿沿空留巷巷旁支护参数改进研究

  张正辉;

  巷旁支护是决定沿空留巷能否成功的关键因素。为了深入探究煤矿沿空留巷巷旁支护混凝土支柱直径对围岩破坏特征的影响，以朱家店煤矿为地质背景，通过ANSYS数值模拟软件研究不同直径混凝土支柱下围岩的变形破坏特征，并与现场实测相结合，验证了数值模拟分析的合理支护参数的可行性。研究结果表明：随着直径的不断增大，混凝土支柱变形量占比呈现出快速下降的趋势，最终优选出0.8 m直径的支柱在塑性变形阶段能够承受更大的载荷，具有更强的承载能力和更好的塑性变形稳定性。通过现场验证发现，在优化后的支柱支护下，留巷顶板最大下沉38 mm，顶底板最大移近40 mm，最大底鼓4 mm，围岩位移处于安全可控范围。研究结果为优化沿空留巷巷旁支护设计提供了重要依据。

  2025年04期 v.45;No.252 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1959K]
  

煤矿安全与灾害防治

• 煤层底板奥灰突水危险性等级评价方法与工程实践研究

  关继超;韩璐;李国勇;赵飞;王泽唐;王超勇;

  以平朔矿区23个陷落柱或断层工程治理案例为基础，开展突水危险性等级评价，将危险性等级评价指标划分为：(1)构造与导水通道；(2)底板隔水层结构；(3)水源；(4)奥灰岩溶程度等4个大类以及17个单因素指标。利用层次分析法计算出构造与导水通道权重为0.495 9，底板隔水层结构权重为0.273 1，水源权重为0.108 9，奥灰岩溶程度权重为0.122 1；同时对单指标进行归一化处理并计算次一级权重，最后计算危险性指数，把危险性指数I_A≥0.6,I_A=0.6～0.3,I_A≤0.3划分为危险性大，中等与小3个等级；利用该方法对矿区案例进行危险性等级评价。结果表明，国强矿XLZ1、麻家梁矿突水点危险性评价指数分别为0.95、0.63，危险性评价等级为大；东坡矿的突水点危险性评价指数为0.47，危险性评价等级为中等；井工一矿109工作面与担水沟矿涌水点区危险性评价指数为0.29与0.15，危险性评价等级为小。根据危险性等级大小采用不同的治理方案，可以达到工程科学、经济合理、快速高效的目标。

  2025年04期 v.45;No.252 32-39+46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1560K]
  

• 凝胶流变形态对管路输送特性的影响研究

  王冬刚;梁太强;王涛;张玉龙;张宇龙;

  在煤矿井下环境中，通过管道深部注入凝胶较为困难，影响凝胶的防灭火效果。为了降低复合凝胶在管道中的黏滞性，通过羧甲基纤维素钠（CMC）/柠檬酸锆（ZrCit）/葡萄糖酸内酯（GDL）凝胶体系，制备质量分数，剪切速率和屈服应力更适合管道注入的复合凝胶。结果发现：随着CMC和ZrCit两者质量分数的增加，体系黏度呈现上升趋势且凝胶形成速度加快。相较而言，GDL对黏度参数的影响程度低于另外两种组分。当CMC添加量增加时，体系的稠度系数K逐步提升，表明CMC组分对体系黏弹特性具有增强效应。同时，流动特征指数则呈现反向变化趋势，数值从0.581下降至0.459。最终优选出CMC/ZrCit/GDL溶液质量分数分别为1.5%,20%,2%的复合凝胶，该配比的凝胶能够显著促进凝胶的管道流通性能，进一步实现良好的矿井深部防灭火效果。

  2025年04期 v.45;No.252 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1895K]
  

• 突出煤层低透气性区域钻孔瓦斯有效抽采半径研究与应用

  郝凯;张治雄;王嘉印;

  有效抽采半径的准确测定对于瓦斯灾害治理至关重要。本研究以坪上煤业3号煤层为研究对象，结合抽采量法和数值模拟法，分析有效抽采半径的变化规律。通过现场测试，建立了瓦斯流量衰减的负指数方程，考察区段1、2、3的方程分别为q(t)=109.29e~(-0.001 3t)、q(t)=107.61e~(-0.015t)和q(t)=110.69e~(-0.021t)，拟合度R2均高于0.97，表明数据相关性良好。采用COMSOL Multiphysics仿真平台，建立煤层瓦斯流动数值模型，探究抽采时长变化对瓦斯压力场空间演化的影响规律，结果表明，随着抽采时间的增加，抽采半径逐渐增大，抽采量法和数值模拟法测得的结果具有较好的一致性，相对误差率在1.47%到4.17%之间，平均相对误差率为3.02%。研究结果为突出煤层低透气性区域瓦斯抽采提供了科学依据，有助于优化抽采方案，提高瓦斯抽采效率，保障煤矿安全生产。

  2025年04期 v.45;No.252 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1875K]
  

• 非离子表面活性剂对烟煤的润湿性作用机制研究

  黄金山;

  为了研究不同结构非离子表面活性剂对烟煤的微观润湿机理，通过润湿实验、分子模拟和量子力学相结合的方法，探究异构十醇聚氧乙烯醚（XP-80）、烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和癸基葡糖苷（APG）对烟煤润湿性能的作用机制。实验结果表明：高质量分数下XP-80的表面张力为26.66 mN/m，沉降时间为6 s，接触角为23.2°，润湿效果最优；表面活性剂润湿性能排序为XP-80>APG>OP-10，但OP-10在低含量时润湿效果较好。模拟结果显示：体系内的吸附反应为自发过程，其中范德华能的贡献占比超过75%，起主导作用；XP-80体系的扩散系数为1.155 8 cm~2/s，吸附层厚度为2.542 nm，这是因为XP-80的异构烷基能够扩展水分子迁移通道，使水分子运动更加剧烈,同时，XP-80的聚氧乙烯醚链与煤中含氧官能团可以形成强氢键和偶极相互作用；OP-10的苯环结构能够跟煤分子中的芳香结构形成共轭π-π键，从而增强了范德华力，所以OP-10的范德华能是最大的，达到了-445.475 kJ/mol;APG因直链烷基结构导致分子排列紧密，水分子扩散系数较小，仅为0.726 6 cm~2/s，但糖苷基团与煤表面极性基团同样可以形成氢键。表面活性剂分子的表面静电势极值一般大于水分子，所以能够有效破坏水分子间作用力，从而降低溶液体系的表面张力。

  2025年04期 v.45;No.252 55-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 2393K]
  

• 深部厚煤层留底煤区域应力演化规律及防治研究

  屈振祖;田强;郑宏宇;王成玮;

  针对深部厚煤层开采中留底煤区域冲击地压频发的问题，以万福煤矿1305工作面为研究对象，采用数值模拟与理论分析相结合的方法，系统探究留底煤区域应力动态演化特征及冲击失稳机制。结果表明：巷道开挖后底板水平应力集中是冲击地压的主控因素，数值模拟显示底煤区域最大水平应力达42 MPa，垂直位移量0.50 m，弹性能显著积聚。基于此，提出钻屑法与应力在线进行现场监测，结合大直径钻孔与定向爆破实现主动卸压。现场应用表明，上述措施可使该区域的冲击危险性降低，为深部矿井灾害防控提供了技术参考。

  2025年04期 v.45;No.252 64-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1976K]
  

• 华亭煤矿250108-1采空区上隅角埋管瓦斯抽采参数优化数值模拟研究

  完颜晓亮;朱辉;吕仲波;陈金云;

  采用Fluent数值模拟软件探究了华亭某工作面埋管瓦斯抽采在不同埋管长度（20 m、30 m、40 m）、不同埋管管径（0.2 m、0.3 m、0.4 m）以及不同抽采流量（60 m~3/min、80 m~3/min、100 m~3/min）条件下的采空区瓦斯分布规律。结果表明：在华亭矿区中随着埋管长度的增加，瓦斯向进风侧迁移，上隅角瓦斯体积分数在30 m时达到最低；随着埋管管径的增加，深部进风侧瓦斯体积分数与上隅角瓦斯体积分数均降低，0.3 m时采空区中部瓦斯体积分数达到最低；随着抽采流量的增大，整体采空区的体积分数呈下降趋势，流量为80 m~3/min时，上隅角体积分数最低，采空区中部进/回风侧体积分数均衡。经过优化分析，确定了埋管抽采的最佳布置参数组合：埋管长度为30 m，管径为0.3 m，同时抽采流量设定为80 m~3/min。在此参数配置下，上隅角的瓦斯体积分数可有效降低至0.41%，该数值符合国家安全生产标准的要求。

  2025年04期 v.45;No.252 70-79+86页 [查看摘要][在线阅读][下载 2600K]
  

• 煤矿粉尘运移规律及通风除尘效果研究

  王剑亮;

  为降低煤矿粉尘，本文基于Eulere-Euler模型分析了综掘工作面混合通风时粉尘运移和分布变化规律，阐述了复杂风流作用下粉尘颗粒扩散、沉降和积聚的运动特性。结果表明，粉尘颗粒在巷道中分布不均匀，大量的颗粒集中在掘进工作面，长压短抽通风系统的除尘效果较好。研究成果有助于理解井下粉尘的气流运动，为粉尘控制原理和通风技术提供理论依据。

  2025年04期 v.45;No.252 80-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 2542K]
  

• 煤层强化增透措施对瓦斯抽采效果影响研究

  汪开旺;

  为了提高羊东矿煤层瓦斯抽采效果，利用液态CO_2爆破和水力冲孔技术对煤体进行破坏，使煤体产生纵横交错的裂隙网络，从而有效地增加煤层透气性。阐述了液态CO_2爆破和水力冲孔技术的工作原理和装备，测试了两种强化增透技术的现场应用效果。现场试验表明：液态CO_2爆破和水力冲孔技术煤体增透效果明显，可有效增大煤层透气性系数；采用液态CO_2爆破增透措施和水力冲孔增透措施后，钻孔瓦斯抽采体积分数分别提高5～6倍和2～3倍，钻孔瓦斯抽采纯量分别提高1倍和4倍，在较短的抽采时间内钻孔有效抽采半径大幅增加，极大地降低了煤层瓦斯抽采治理时间成本和工程成本。通过实践，总结出了使用液态CO_2爆破技术和水力冲孔技术时的工艺参数，为后续的大范围现场应用提供了技术参考。

  2025年04期 v.45;No.252 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K]
  

矿山机电智能化与数字化矿山

• 矿用绞车牵引钢丝绳视觉监测算法与试验研究

  付伟;

  针对矿用绞车牵引钢丝绳传感器监测方法存在效率较低、误差较大、监测过程受环境影响等问题，对矿用绞车结构组成及传统钢丝绳接触式监测方法进行分析。利用机器视觉监测技术提出了绞车牵引钢丝绳新型视觉监测方法，对钢丝绳识别算法进行研究，建立了单目视觉采集与矩阵求解程序，实现相机标定并编写了钢丝绳后续图像处理算法，对采集到的钢丝绳图像进行智能处理和边缘提取。经在镇城底矿井下绞车现场应用后表明：矿用绞车牵引钢丝绳视觉监测算法可准确提取钢丝绳边缘，实现动态采集钢丝绳数据；对比传统接触式监测和视觉监测效果，视觉监测结果对钢丝绳的振动幅值最大误差仅为2.4 mm。

  2025年04期 v.45;No.252 93-98+105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1989K]
  

• 新型矿用综合智能监测装置的设计

  宫殿强;于敏业;宫殿武;

  针对传统继电保护装置短时失电无法工作的问题，设计了一种新型矿用综合智能监测装置。它由采样系统、温度检测、处理器、通信系统和人机交互系统组成。该监控装置成本低，维护容易，受干扰影响小；在有保护动作时，具有失压延时功能，能及时向煤矿电网安全监控系统和地面调度指挥中心传递井下电气设备失压后的故障运行信息；对地面调度指挥中心下达的指令，也能做到随到随接。该监测装置具有精度高、速度快等优点，可以有效预测煤矿井下供电系统的事故，为煤矿的安全生产提供可靠保障。

  2025年04期 v.45;No.252 99-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1714K]
  

• 液压支架支撑力自适应控制研究

  刘建伟;王浩;苏经纬;

  针对井工煤矿地应力扰动导致顶板压力变化并造成综采工作面失稳的问题，分析了由顶板-液压支架-底板所构成的围岩刚度耦合系统，推导了支架合理支撑力的计算方法与带压移架过程中支架残余支撑力的计算方法。根据支撑力计算方法，提出了一种支架支撑力自动适应顶板压力变化的控制方法，并用AMESim软件搭建了仿真模型。结果表明，所提出的支架支撑力控制方法使支架能较好地适应顶板压力变化，有效支护了顶板，降低了倒架事故的发生概率。研究结果能为支架支撑力自适应控制提供一种新的思路。

  2025年04期 v.45;No.252 106-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1847K]
  

• 基于卧槽型钢结构的软弱底板改造装置研制及快速撤架技术研究

  王小朋;张建荣;朱明;张正;

  矿井软弱底板条件下液压支架的高效、安全撤离是综采工作面收尾阶段的关键难题。针对王庄煤矿7106外工作面回撤通道底板破坏深度过大，传统支护及硬化底板方法难以满足回撤需求等问题，系统分析了底板改造与支架撤离的耦合机制，重点关注支架撤离工装的创新设计与应用，创新性地设计了一种利用组合轨道快速回撤的软弱底板改造装置。现场试验表明，采用基于卧槽型钢结构的软弱底板改造装置的快速回撤技术应用效果远高于传统加固底板回撤技术。研究成果可为相似条件下工作面安全快速回撤提供一定参考。

  2025年04期 v.45;No.252 113-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2635K]
  

煤田地质勘探与矿山环境

• 中煤塔山煤矿综放工作面“双系”及近距离煤层组导水裂隙带发育规律研究

  李鸿艳;孟德龙;

  为了研究中煤塔山煤矿30515综放工作面在侏罗-石炭“双系”及近距离煤层组开采条件下的导水裂隙带发育规律，利用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法，系统揭示了复杂采动应力环境下的覆岩破坏特征及导水裂隙带演化机制。研究结果表明，传统经验公式在近距离煤层组开采条件下存在显著偏差，其根源在于未考虑煤层间距与开采顺序对覆岩破坏的叠加效应。提出了基于等价采高修正的导水裂隙带预测模型，建立了适用于极近距离煤层组的综合采厚计算方法，并通过FLAC3D数值模拟验证了多煤层开采对覆岩应力场、位移场及塑性破坏区的协同影响规律。模拟显示，多煤层依次开采时，导水裂隙带高度较单一煤层开采增加51.2%（达379 m），且采动应力向深部转移，支承压力峰值区扩大至煤壁前方11～15 m；确定了30515工作面开采后导水裂隙带高度为257.9 m，较数值模拟结果低18.3%，表明采动裂隙弥合效应及重复扰动弱面显著抑制了导高发育。研究进一步发现，硬岩层界面是导水裂隙带发育的主控边界，提出以硬岩层底界为导高上限的预测准则，为复杂采空区条件下的水害防治提供了理论依据。本成果揭示了“双系”煤层开采覆岩破坏的时空演化规律，为复杂采空区条件下导水裂隙带高度的预计及顶板水害防治优化提供了理论依据。

  2025年04期 v.45;No.252 122-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 2935K]
  

• 太原理工大學

  <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。学校以工为主、理工结合、多学科协调发展,涵盖理学、工学、经济学、法学、教育学、文学、管理学、艺术学等8个门类,设有24个专业学院、1个中外合作办学学院(筹);现有明向、迎西、虎峪、柏林等四个校区,占地面积213万平方米,校舍总建筑面积169万平方米;现有中国科学院院士2名,中国工程院院士3名,双聘院士10名,教育部“长江学者奖励计划”特聘(讲座)教授8名,国家杰出青年科学基金获得者9名,“新世纪百千万人才工程”国家级人选17名。

  2025年04期 v.45;No.252 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 627K]
  

• 山西煤炭 2025年 第45卷 总目次

  <正>~~

  2025年04期 v.45;No.252 133-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 714K]
  

• 《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。1办刊宗旨及刊登范围《山西煤炭》集中展示与煤炭相关的行业科研成果、煤炭产业的技术革新和应用、煤炭能源经济管理,以及煤炭综合利用的最新进展,促进煤炭行业学术交流,推动煤炭行业发展。本刊主要栏目:(1)煤炭资源清洁利用与转化;(2)采矿与井巷工程;(3)煤矿安全与灾害防治;(4)矿山机电智能化与数字化矿山;(5)煤田地质勘探与矿山环境;(6)煤炭经济管理。

  2025年04期 v.45;No.252 137页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
  
下载本期数据