摘要：超大采高一次采全厚开采具有开采效率高、资源回收率高等特点。为探求超大采高综采技术进一步突破,分析其工作面围岩稳定性控制可行性,在调研超大采高综采发展历程的基础上,总结了超大采高综采工作面围矿压显现及煤壁片帮规律,分析了现有超大采高液压支架整体技术特征及其适用性能,并介绍了10 m超大采高工作面液压支架基本情况。通过分析发现:工作面矿压显现强度与采高基本呈现正相关关系,采高越大,工作面支护阻力越大,且煤壁片帮是困扰超大采高开采高效推进的主要因素之一,通过提高工作面液压支架的初撑能力能有效减小煤壁应力;液压支架随工作面采高增加,选型工作阻力增大,支架中心距加宽,大梯度过渡方式在提供可靠支护的同时,能有效提升端头区资源回收率;为适应大体量开采装备运输,超大采高工作面煤巷断面增加,超前支架工作阻力增大;工作面配套液压支架通过设计手段、整体结构、制造工艺等方面优化升级以提升可靠性及适应性;相对较低采高工作面支护,超大采高开采更注重支护过程中的安全技术需求,需要完善架前煤矸防护、架间防尘降尘、安全的后期维检等安全措施;工作面围岩稳定性控制及其配套装备是超大采高综采技术发展及推广的重点,从支护参数选择、支护结构设计到液压支架制造、后期维检的超大采高液压支架全寿命开发是支撑超大采高开采高效推进的基础。

摘要：建立了一种从定性地进行地质概念模式的类比到定量的利用统计学的算法对地质模型进行逐级检验的方法,形成多条件约束下的地质模型精度评价体系;结合露天煤矿矿床赋存条件及构造特点,提出了普适的矿床界面模型构模方法,研究了不同赋存条件下块体模型尺寸x、y、z值的设定方法。露天煤矿三维地质模型精度检验方法提高了地质模型精度和模型运算速率,为露天矿工程开采设计、生产和运维工作提供可靠的模型和数据支撑,为建设智慧化露天矿山提供“高品质”的模型底座。

摘要：利用固体废弃物制备充填材料充填采空区可有效控制煤层垮落及地表沉降,减少地表堆存及带来的环境问题。以郭家湾煤矿为背景,通过单因素分析方法研究了料浆质量浓度、水泥添加量及破碎方式对充填体强度的影响,同时通过响应面法与回归分析方法,研究了各因素的交互作用对强度的影响及其敏感性排序。结果表明,质量浓度与水泥添加量的提高均会导致充填体强度的提高,煤矸石选用80 mm双级破碎方式所得颗粒相较于全粒径单级破碎更细,在充填配比条件下有着更高的强度;交互作用的敏感性排序为:质量浓度×破碎方式>质量浓度×水泥添加量>水泥添加量×破碎方式。通过建立拟合回归方程,得出了因素交互作用下的回归方程,R2为0.9499,研究结果为充填体的设计和配比的优化提供了参考。

摘要：高速螺旋复合钻进技术是针对破碎松软复合煤体钻孔过程中出现的问题进行改进的一种方法。通过研究给进速度、压风风量以及钻具转速等关键参数,确定了合适的钻进参数;此外,设计了3种具有高强度、良好刚度和钻孔保直性较好的钻具组合,分别为?110/63.5 mm、?95/60.3 mm和?88/50 mm。通过优化钻杆材质,并选择了三角锥齿PDC钻头,提高了螺旋钻具的使用效果。同时,匹配了ZDY6000LR大功率钻机,增强了深孔成孔的能力和成孔率。在某煤矿4318工作面的现场工业性试验中,证明了高速螺旋复合钻进技术和配套的钻探装备与钻具组合可以有效解决施工过程中的排渣困难和喷孔顶钻等问题。钻孔成孔率得到了显著提高,百米以上的钻孔成孔率超过70%。

摘要：煤矿采动损害防治与沉陷区治理是我国煤矿区亟待解决的技术难题。客观评价了煤炭开采社会贡献和存在的采动负面效应;较全面地梳理总结了采煤沉陷区治理国家部委政策鼓励、资金支持和技术研发方面取得的进展;归纳了我国东北平原资源枯竭矿区、西部生态脆弱区、中东部平原高潜水位区和西南山区、丘陵岩溶区4种不同区域类型采煤沉陷区采动沉陷损害特征和存量、增量变化情况;提出存量科学治理和增量预防控制的采煤沉陷区防治重点;基于岩层移动控制关口前移、煤矿区采动沉陷预防与损害治理并重理念,提出实现绿色开采采动沉陷损害防治的采前优化设计、采中损害控制和采后科学治理三原则对策;针对采煤沉陷区存量与增量特征,提出东北、西部、中东部与西南采煤沉陷区存量治理关键技术和采煤沉陷区建筑复垦关键技术、增量控制关键技术共6方面治理关键技术发展方向;针对采煤沉陷区综合治理中的不足,提出开展全国范围采煤沉陷区现状调查评估和制定综合治理中长期专项规划,完善采煤沉陷区综合治理利用标准体系,构建新时期采煤沉陷区“源头防治-过程控制-综合利用-全程监测”一体化治理新模式,加大采煤沉陷区综合治理政策和资金支持力度等沉陷区综合治理建议,为我国煤矿采动沉陷损害防治和沉陷区治理技术提供参考。

摘要：工业互联网是工业系统与新一代信息通信系统深度融合的新型应用模式,是新基建的重要组成部分和促进两化融合的抓手。为推进煤矿智能化改造和升级,探索通过煤炭工业互联网平台的建设,充分利用物联网、大数据、人工智能等先进技术手段,对煤矿企业生产各环节产生的数据进行采集、存储、加工处理和分析利用,打通信息和系统孤岛,实现数据融合和共享,为安全高效生产提供分析和决策支持。首先基于工业互联网产业联盟发布的工业互联网平台整体框架,结合业界应用实践,围绕煤炭行业特殊应用场景,研究适合于矿井的工业互联网平台解决方案。同时通过分析研究煤炭行业业务数据特征,根据不同层级工业互联网平台的定位,尝试给出了工业互联网平台在煤炭行业落地部署时矿井级、集团级、行业级等不同层次工业互联网平台的功能和协同关系。然后进一步深入设计了一种适用于矿井的云边端一体工业互联网平台技术方案,满足矿井智能化生产过程管控需求,并重点对工业互联网平台的核心支撑大数据平台技术体系进行研究,以数据为导向,设计了大数据平台整体功能架构和技术架构。针对大数据平台的核心技术组件选型,搭建试验环境,利用在某矿井综采工作面实际采集的数据进行试验验证,证明整体架构和技术路线可行,大数据平台的数据存储、访问、计算等关键性能指标符合预期。

摘要：随着煤矿智能化建设进程的推进,制约行业发展的一些问题也逐渐凸显,例如“信息孤岛”现象尚未彻底解决,大量基础条件较差的矿井仍未打通子系统之间的数据流通壁垒,先进矿井的数据平台也主要停留在数据集成阶段,尚未实现数据的跨系统融合,无法实现业务协同;煤矿企业管理信息化水平相对于其他先进行业有较大差距,横向和纵向的管理模式仍较为落后,大多仍停留在传统的非信息化或半信息化模式,缺乏一体化、协同化的管理体系;共享平台缺失,重复开发了众多功能相对单一的同质化软件,无法实现优质软件的复用和技术积累的共享;设备通信接口不统一、数据协议标准不一致,系统集成难度大,协同控制水平低等问题。因此,建设矿井一体化管控平台,融合井上、井下各自动化子系统数据,实现统一监控、统一调度和统一决策已经成为了煤矿行业的迫切需求。参照国家及行业相关标准,明确了矿井一体化管控平台的内涵,并对照智能化煤矿的三级评价体系,结合智能化建设目标,分别梳理了初级、中级、高级矿井一体化管控平台的建设要求。并据此完成了矿井一体化管控平台的总体架构设计,确定了各个部分的功能划分和技术实现方式。随后具体阐述了矿井一体化管控平台应用的统一EIP协议、大数据融合平台、容器化平台、数据交换共享以及主数据管理等关键技术。最后介绍了系统平台在实际应用中的部署架构和协同方式,通过试运行系统验证了矿井智能一体化管控平台的数据融合能力和综合管控能力,该平台可以有效支撑煤矿的生产、安全、管理需求,加强纵向联动和横向协同,推进矿井的安全、高效、精细化运营,实现降本增效。

摘要：CT扫描技术为观测煤岩内部裂隙提供了重要手段,然而由于煤岩CT扫描裂隙场的高度复杂性,对其精确定量描述一直是行业内十分困难的问题。通过CT扫描发现,煤岩内部裂隙结构以面裂隙为主,因此针对CT扫描获得的煤岩面裂隙结构,提出了一种基于椭球模型的解决方案:首先将煤岩CT扫描获得的面裂隙结构离散为三角形面网格,在Geomagic Wrap软件中对三角形面网格进行简化和修复,得到一系列三角形裂隙面代替原有的裂隙结构;然后采用一种特殊的面椭球,即旋转扁椭球,拟合每一个三角形面裂隙,据此实现对整个裂隙结构的椭球模型重构,详细给出了二维空间和三维空间中面椭球重构的控制方程及求解策略,并验证了求解策略的可行性,给出了椭球模型重构CT扫描裂隙场的精度分析;最后利用重构的椭球形裂隙场,分别设计面裂隙方向张量与面裂隙组构张量,定量表征煤岩CT扫描面裂隙结构,同时给出了针对面裂隙方向张量与组构张量的简便计算方法。对于裂隙张量表征理论的应用,选取了简单面裂隙结构、CT扫描获得的真实复杂裂隙结构、真实裂隙场的演化过程等3个具体案例,验证了裂隙张量理论对煤岩复杂裂隙结构的描述能力,并阐明了其与孔隙率、分形维数描述方法之间的异同。关于椭球模型重构方法的应用,除了有助于裂隙结构的定量表征,还介绍了其在裂隙煤岩等效弹性模量预测理论方面的应用前景,并通过数值模拟分析初步验证了理论公式的适用性。

摘要：甲醇是重要的基础化工原料之一,为了实现合成气制甲醇的高效利用,采用流程模拟软件Aspen Plus建立年产100万t甲醇模型。首先,在一定假设条件下,采用Aspen Plus建立基于平衡反应器的甲醇合成反应器模型,合成气采用粉煤加压气流床气化炉产生的煤气,对国内某年产100万t甲醇厂进行模拟,结果显示模拟结果与实际运行数据基本吻合,原料气与驰放气组成的设计值与实际模拟值组分绝对偏差在±2%以内,达到工业化模拟精度要求。在此模型基础上,探究了BGL气化炉所产生的合成气、固态排渣碎煤加压气化炉所产生的合成气在甲醇合成过程中循环比对甲醇产率的影响。结果表明,原料气H/C比均为2.05,BGL气化、固态排渣碎煤加压气化所产生的甲醇合成原料气吨甲醇有效气(CO+H_(2))消耗分别为2247 Nm^(3)和2461 Nm^(3)。2种原料气随着甲烷含量升高,原料气中的H_(2)、CO、CO_(2)的转化率降低,甲醇产率降低。在操作条件不变的情况下,随着循环比从1.5上升至5.0,甲醇产量呈现抛物线上升趋势,BGL气化原料气、固态排渣碎煤加压原料气在甲醇合成中只有循环比分别不低于2.00和4.93时,甲醇年产量才能达到100万t,压缩机功耗随着循环比提高而呈现线性上升的趋势。

摘要：为保持露天煤矿区域地下水系统平衡,避免由疏干造成的水资源破坏及不良环境影响产生,缓解露天煤矿疏干和排水之间的矛盾,尝试在降落漏斗范围内同层回灌露天煤矿疏干水。在保障采矿安全的前提下,通过短路径“疏干-回灌”地下水循环,实现疏干水零排放。以水均衡为理论基础,依据短路径地下水循环疏干理论,以露天煤矿为研究对象,采用FEFLOW地下水数值模拟软件,构建疏干-回灌协同开采地质模型,对露天煤矿疏干和回灌同时运行条件下的地下水流进行模拟。分析疏干井和回灌井的井数、井距、流量与疏干效果的关系。对比分析降水孔疏干法和短路径地下水循环疏干法的疏干效果,验证短路径地下水循环疏干法。通过数学模型得出回灌完全补给疏干时,形成短路径地下水循环。给出疏干与回灌同步、疏干流量稳定、回灌量尽量接近疏干量、回灌井与疏干井距离短4个关键问题。模拟计算出形成短路径地下水循环的回灌井布设数量与疏干井为1∶1;回灌井距降水中心的最优距离段是2000~3000 m,并且距离越大疏干流量降幅越大,距离越短达到最大回灌流量的时间越短。突破地下水同层回灌以疏干降落漏斗为界限的限制条件,定义短路径地下水循环疏干;提出临时利用含水空间和水在含水层中循环的时间,换取采煤工作区安全开采的疏干思路,得出短路径地下水循环疏干理论。研究以露天煤矿地下水实现疏干目标为前提,模拟短路径“疏干-回灌”水循环疏干过程。得出单环型等距布设回灌井时,回灌与疏干井数相等;循环较好的回灌井与降水中心距离段;通过分析疏干流量、回灌流量、回灌井距离降水中心距离和疏干时间之间的关系,推算出距离降水中心最近的回灌井布设距离计算公式,并给出了该方法用于露天煤矿疏干排水的应用步骤。结合某矿疏干实例,在达到与降水孔疏干法相同的疏干效果时,短路径地下水循环疏干还具有保持疏干系统流量稳定、使疏干设备高效能稳定效率工作等优势,并可通过调整回灌井布设位置和调节回灌井井内水位,控制区域降落漏斗的范围和形态。通过实例模拟计算对比2种疏干方法,短路径“疏干-回灌”水循环使疏干井日出水量稳定在最大出水能力的82.5%以上,降低了疏干水外排量33%~98%。