山西煤炭产业千人智库专栏

• 无煤柱自成巷开采顶板“三带”发育规律研究

  乔斐斐;

  针对无煤柱自成巷工作面开采过程中顶板“三带”发育规律，以某矿10105无煤柱自成巷工作面为工程背景，采用力学理论分析、数值模拟及现场实测等方法，分析10105工作面开采顶板运移规律，探讨了10105工作面“三带”高度。结果表明：10105工作面在切顶下，理论计算垮落带高度10.13 m，导水裂隙带高度为40.98 m；模拟分析垮落带高度12.16 m，导水裂隙带45.75 m；通过现场使用导高观测仪等方法测出10105工作面垮落带高度最大12.8 m，导水裂隙带最大47.1 m，表明垮落带高度预计结果偏低，垮落带实际发育高度大于切顶高度；导水裂隙带发育高度预计结果偏低，导水裂隙带发育实测高度大于预计值。本结果可为无煤柱自成巷工作面研究顶板“三带”规律和评估顶板“三带”高度时提供参考价值与借鉴。

  2025年03期 v.45;No.251 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1970K]
  

• 榆树坡矿5107厚煤层综放工作面煤岩物理力学特性测试及巷道围岩损伤量化表征

  王强;屈少波;

  针对榆树坡矿厚煤层综放工作面巷道围岩损伤难以定量表征的问题，本文以5107工作面为研究对象，开展了围岩力学特性测试与裂隙结构精细化分析。通过现场采样与室内试验，获取了煤体及顶板泥岩、砂质泥岩的力学参数：煤体单轴抗压强度均值为9.60 MPa，顶板泥岩最小为21.89 MPa，砂质泥岩最大达55.23 MPa，围岩整体强度偏低、稳定性较差。结合钻孔窥视图像，采用图像二值化处理、裂隙连通性及空间结构分析、三维裂隙分布识别与神经网络建模等方法，构建了裂隙定量识别与参数提取模块，实现了对倾角、走向、长度、宽度、面积和周长等几何特征的精准表征。研究表明，5107工作面围岩裂隙发育密集、交叉性强，小尺度裂隙丰富，所构建方法可为稳定性评价与支护优化提供有效技术支撑。

  2025年03期 v.45;No.251 10-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1802K]
  

• 150110工作面静态胀裂切顶卸压方案设计与效果分析

  李肖潞;

  针对井下沿空留巷巷道受相邻工作面采动影响，导致矿压显现强烈、围岩变形较大的问题，同时考虑工作面端头悬顶现象，以和顺一缘煤业有限公司一采区150110综放工作面为工程背景，采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法，对静态胀裂切顶卸压的关键技术参数进行了系统研究，并制定了配套技术方案。现场应用结果表明：静态胀裂切顶技术可精准控制顶板沿预裂线垮落，促进采空区充填，并促使煤柱侧悬顶及时垮落，有效提升巷道围岩稳定性。监测数据显示，锚杆（索）应力及围岩变形量均处于合理控制范围内，验证了该技术的可行性与有效性。

  2025年03期 v.45;No.251 24-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1869K]
  

采矿与井巷工程

• 高应力松散软弱煤巷小煤柱宽度优化研究

  崔晓剑;

  为解决高应力松散软弱煤层回采过程中窄煤柱留设宽度难以确定的问题，基于内外应力场理论和极限平衡理论，分析了不同煤柱尺寸在扰动下的应力重新分布情况，计算出了煤柱宽度理论范围为4.76～8.36 m；通过数值模拟，对不同煤柱宽度进行计算，分析不同煤柱宽度对巷道整体稳定性以及塑性区发育情况的影响。结果表明：煤柱宽度为7 m时，煤柱内部应力峰值为13 MPa，围岩的变形量整体可控。

  2025年03期 v.45;No.251 35-40+55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1615K]
  

• 坚硬顶板条件下全采场无煤柱自成巷技术研究与应用

  杨勇勇;

  煤矿生产中，掘进效率常常受到瓦斯赋存条件的制约。为进一步减少瓦斯对矿井生产的影响，充分释放矿井产能，以吕梁某矿井8#煤层为研究背景，采用双留巷无煤柱自成巷技术，通过矿物X射线衍射技术对8~#煤层顶底板的强度进行分析，确定了双向预裂爆破切顶的参数、留巷超前补强支护强度和滞后临时支护方式。同时在研究了通风系统及工作面布置后，设计了切眼留巷技术方案，实现了三个回采工作面4条巷道的工作面布置。采用该技术方案在1采区8102工作面取得了良好的应用效果；形成了一套包含留巷特殊地段处理方案在内的安全可靠，并达到工业化生产要求的适合该矿无煤柱自成巷的技术工艺，该工艺具有施工简单、围岩变形小、经济效益明显的特点，可在该矿以及周边类似条件下的矿井进行推广应用。

  2025年03期 v.45;No.251 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1755K]
  

• 煤巷掘进顶板合理空顶距确定与掘进效率提升技术研究

  王宝琳;

  针对煤巷快速掘进过程中顶板稳定性多因素耦合作用机制不明，及临时支护距工作面距离设计欠优导致的掘进效率低下问题，基于响应面试验和三维数值仿真技术，揭示了巷道开挖扰动区顶板三维应力场演化特征与位移响应规律，探讨了多参数交互效应对顶板结构稳定性的影响机制。研究结果表明：顶板力学响应呈现显著的时空演化特性，在迎头前方约6 m（等效洞径D=6 m）区域开始出现应力重分布现象，至后方6 m处完成主应力场重构；顶板位移场稳定阈值出现在后方12 m区域，其位移收敛速率衰减至初始值的15%以下。通过构建特定地质条件下最优空顶距求解方程，为豹子沟煤矿10121综放工作面确定了2 m临时支护距离，并将支护能级提升至0.25 MPa。工程验证表明，该优化方案实施后顶板最大离层量控制在32 mm以内，月进尺由160 m提升至332 m，掘进效率增幅达95.1%。

  2025年03期 v.45;No.251 49-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1634K]
  

• 多重强扰动巷道围岩稳定性控制研究

  宋晓杰;

  为解决多重扰动强采动影响巷道围岩稳定性差、支护困难的问题，本文以实验矿井3318材料巷为研究对象，采用数值模拟和现场监测相结合的方法，优化了强扰动巷道围岩支护方案。数值模拟表明，“螺纹钢锚杆+W钢带+六边形网+锚索”联合支护方案能够有效抑制围岩变形。现场应用后对巷道变形与锚杆索支护阻力进行监测，结果表明能够有效控制围岩变形，减小两帮移近量、底鼓量及顶板下沉量，确保巷道的稳定性和安全性。

  2025年03期 v.45;No.251 56-62+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1882K]
  

煤矿安全与灾害防治

• Y型通风工作面漏风规律及采空区自燃“三带”分布特征研究

  李峰;韩关桥;陈永富;徐海兵;赵伟健;

  为了研究段王煤矿090515“两进一回”Y型通风工作面漏风规律及采空区自燃“三带”分布特征，利用示踪技术对段王煤矿090515工作面采空区的漏风情况进行了监测和分析，在皮带巷、沿空留巷侧埋设束管对采空区内部氧气浓度变化规律进行现场实测。研究表明：初采期间工作面漏风形式为连续正压漏风，工作面皮带巷侧隅角区域为重点漏风区域，漏风率为12.4%；初采期间沿空留巷漏风形式为连续负压漏风，距切眼10～70 m范围为重点漏风区域，巷道漏风率为15.9%；采空区内平均直线漏风速率为0.118 m/s；开采中期工作面漏风率为11.0%，沿空留巷漏风率为11.8%，采空区直线漏风率为0.032 7～0.114 0 m/s。090515工作面采空区自燃“三带”范围：在皮带巷一侧，散热带为0～25.3 m，氧化带为25.3～145.9 m，窒息带大于145.9 m；在工作面靠留巷侧，散热带为0～45.1 m，氧化带为45.1～173.4 m，窒息带大于173.4 m；在留巷一侧，散热带为0～50.3 m，氧化带大于50.3 m；工作面最小推进速度为62.5 m/月。研究结果可为段王煤矿090515工作面后续防灭火工作提供理论指导。

  2025年03期 v.45;No.251 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1649K]
  

• 基于强化学习的煤矿澡堂防灭火大模型研究

  胡双虎;

  煤矿职工澡堂用电环境复杂，电气设备密集，且长期处于高湿状态，火灾隐患突出。传统火灾监测系统依赖单一参数监测，难以精准捕捉电气故障早期特征信号，导致预警滞后。本文利用大模型的强大数据处理和模式识别能力，对煤矿职工澡堂中的火灾隐患进行排查，并给出火灾应急策略；结合基于人类反馈的强化学习（RLHF）技术,使用直接偏好优化算法（DPO）优化模型性能，提高其在实际应用场景中的适应性和准确性；同时，设计并实现了面向煤矿职工澡堂智能防灭辅助决策系统，具备实时交互、历史记录回溯、智能引导等功能，为煤矿职工澡堂的消防安全提供更加有力的保障。

  2025年03期 v.45;No.251 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1761K]
  

• 顶板弱化技术在孤岛工作面矿压控制中的应用研究

  刘占军;

  为应对麻家梁煤矿14206孤岛工作面复杂矿压显现的挑战，提出了顶板条带弱化技术，并在工作面推进中对两条巷道实施了监测分析。结果表明，应用顶板弱化技术后顶板下沉量减少了26.75%，底鼓量降低了36.19%，两帮移近量减少了27.63%；运输巷一侧的煤柱应力随着距煤柱边缘距离的增大而增大，应力水平为回风巷对应位置的58%；运输巷侧的支架在承受峰值工作阻力时，相较于回风巷侧降低了13.30%；回风巷高达62%的微震事件主要集中于顶板上方0～20 m的范围内，运输巷中68%的微震事件主要分布在顶板的高位岩层（大于20 m），表明顶板弱化技术能促使微震活动向更高层位的岩层转移，降低了对工作面直接顶板的威胁。

  2025年03期 v.45;No.251 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1558K]
  

• 高湿环境煤矿除尘新型复合滤料的研发与模拟研究

  李欢;

  研发了一种新型复合滤料，该滤料由聚四氟乙烯（PTFE）不粘涂料与石英纤维基布有效复合而成，具备良好透气性、高强度及耐磨损特性，特别适用于高温高湿等恶劣环境；搭建了由滤膜夹测试腔、压差表、全自动撒粉机、水雾机及流量计等组成的实验平台，对比分析普通纤维滤料、金属纤维滤料与新型复合滤料的过滤效果及过滤阻力。结果表明，新型复合滤料展现出最优过滤效果，且透气性优于普通纤维滤料。数值模拟分析进一步揭示复合滤料滤尘器内部气流流动规律，为滤尘器设计优化提供理论指导。新型复合滤料应用于潞安某矿，其除尘效率达96%以上，可见度明显提高。该滤料在高湿度作业环境下具有良好的应用前景，可有效提升矿井的安全生产水平。

  2025年03期 v.45;No.251 84-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2130K]
  

• 大倾角厚煤层沿空掘巷围岩稳定性控制技术研究

  张超;

  针对大倾角厚煤层沿空掘巷围岩稳定性控制难题，以马道头井田5209运输巷道为研究区，基于地质力学原位测试与岩石力学理论，开展不同煤柱宽度下巷道围岩力学响应机制研究，通过构建三维弹塑性数值模型，对比分析4 m与7 m护巷煤柱条件下围岩应力重分布特征及非对称变形演化规律。结果表明，沿空巷道受采动应力叠加效应影响，围岩呈现显著空间异质性变形，在窄煤柱侧巷帮及顶板隅角区形成高应力梯度带；基于损伤力学与协同支护理论，创新性提出“深部锚固强化-浅部应力调控-表面柔性约束”三位一体控制体系，构建预应力锚索协同支护方案，优化方案实施后塑性区范围缩减了61.8%以上，提高了围岩的完整性和承载能力，有效解决了深部开采条件下的动力失稳问题。

  2025年03期 v.45;No.251 95-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K]
  

• 高瓦斯矿井多孔径封孔工艺掘进应用效果研究

  崔晓伟;

  为实现高瓦斯矿井中巷道安全高效掘进作业，以山西省高瓦斯三元煤矿为例，采用孔径差异化策略对“两堵一注”封孔工艺进行优化，通过调配不同孔径的封堵材料，并依据煤层中的瓦斯含量实施了煤巷瓦斯的分级治理策略。结果表明，多孔径“两堵一注”封孔工艺在30 d的监测周期内，平均单孔的瓦斯抽采体积分数高达78.5%，相较于常规的边掘边抽钻孔技术，实现了370%的显著提升；平均瓦斯抽采纯量达0.62 m~3/min，与常规技术相比增幅达1 220%。采用该技术的巷道内瓦斯体积分数被有效控制在0.31%～0.50%的安全范围内，巷道的月掘进进尺达450 m，大幅超出了传统掘进的效率，充分验证了该技术在促进巷道安全快速掘进方面的卓越性能。

  2025年03期 v.45;No.251 101-105+113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1498K]
  

矿山机电智能化与数字化矿山

• 煤矿悬臂式掘进机关键部件寿命监测系统设计与研究

  宋波;

  鉴于当前悬臂式掘进机在作业过程中面临的数据可视化效果不佳及系统可靠性不足的问题，提出了一种多传感分布式多信息监测体系，该系统充分利用了多传感器融合技术，实现了对掘进机工作状态的全面、精准监测。其中，根据指数退化模型开发了针对截割部轴承的剩余使用寿命预测模型，并将其无缝集成至监测系统中。结果表明，该系统能够实时展示掘进机各核心部件的性能变化曲线，实现了对关键组件寿命状态的连续、动态监测；基于多传感器分布布局策略捕获信号并用多信息融合技术进行处理，通过TCP协议与PLC网络接口，实现了对包括温度、压力、振动等关键参数的远程实时采集，可实现可视化界面及深入的故障趋势分析，形成了涵盖掘进机寿命预测的综合监测系统。为掘进机向智能化转型奠定了坚实的理论基础，也提供了强有力的技术保障与实现路径。

  2025年03期 v.45;No.251 106-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1677K]
  

• 综采工作面液压支架自适应跟机控制技术研究

  马宇坤;

  针对煤矿综采工作面液压支架传统跟机控制存在效率较低、压力波动明显、压力输出特性复杂等问题，对煤矿综采工作面液压支架自适应跟机控制技术进行研究，搭建了液压支架跟机运行模型，设计了液压支架自适应跟机控制供液系统；采用数值模拟分析法搭建MBS模型，采用Simulation X对智能供液系统进行仿真分析。结果表明：在不同供液工况下，液压支架输出压力特性稳定，压力值始终在可控范围内，系统可对输出压力值进行自动调节，压力波动小，几乎无超调。在稳定供液工况下输出压力值随时间均匀变化，初始状态时的压力值为28.7 MPa，在不同时间段内的平均压力值基本恒定在32.6 MPa，有效保证了液压支架的跟机速度，验证了智能供液系统的优势和效果。研究结果为后期实现液压支架智能高精度控制提供了参考。

  2025年03期 v.45;No.251 114-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1650K]
  

• 基于虚拟现实技术的矿用采煤机姿态仿真与试验研究

  李义军;

  针对山西寿阳潞阳祥升煤业公司使用的采煤机位姿传统监测方式存在位置偏差大、场景交互性差、可视化不足等问题，在分析了采煤机结构组成和工作原理的基础上，利用虚拟现实技术，构建出采煤机位置姿态虚拟映射数学模型，结合虚拟现实技术和智能化控制技术实现对采煤机姿态的远程监控；在虚拟现实交互网络背景下对采煤机姿态进行仿真。结果表明，采煤机虚拟样机动作与现实姿态完全重合，倾斜角的变化趋势与空间仿真结果一致，倾斜角波动小。经在山西寿阳潞阳祥升煤业公司进行现场安装和调试后表明，利用虚拟现实技术还原了采煤机3D视角，实现了动态实时渲染和模型网络重建，其温度和压力关键参数随动性好，真实还原现场实际，实现了采煤机远程虚拟可视化和在线监控，大大提高了采煤机的场景交互性，取得了满意的应用效果。

  2025年03期 v.45;No.251 120-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1750K]
  

• 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。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1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。学校人选全国“三全育人”综合改革试点高校和创新创业50强高校,荣膺首批“全国文明校园”称号。

  2025年03期 v.45;No.251 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 629K]
  

• 《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03期 v.45;No.251 129页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
  
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