综述

  • 大采高综采智能化工作面开采关键技术研究

    黄乐亭;黄曾华;张科学;

    大采高综采智能化工作面开采是采用综采智能化成套装备一次开采全厚达3.5~8.8m厚煤层的开采技术,其具有生产过程复杂、设备种类众多、矿压显现剧烈等特点。研究指出,矿压显现特征是围岩破坏强度明显增大、支承压力与峰值明显增大和煤壁极易发生片帮冒顶等,分析了其存在的问题并提出解决思路;提出大采高综采智能开采系统是一个复杂的系统工程,其关键控制技术是工作面总控制网络技术、围岩支架耦合控制技术、高清可视化技术、快速移架控制技术和设备三维虚拟现实技术。现场工程实践的应用是对大采高综采智能化工作面开采的一次有益探索。

    2016年01期 v.21;No.128 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1112K]
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基础研究

  • 在相似模拟试验中利用超声波检测技术探测底板破坏深度

    许延春;谢小锋;董检平;曹凯;

    随着矿井开采深度的增加,工作面底板承压含水层水压也逐渐升高。为了更深入研究承压开采工作面底板破坏规律,以赵固二矿11050工作面为原型,进行了相似模拟试验,以石膏块模拟底板L_8灰岩,监测底板应力和位移。将超声波检测技术应用于底板岩层结构破坏分析上,探测回采前后物性变化,并结合岩体内部波速与力学特征的关系,给出底板岩体破坏的判断标准。结果表明:随着工作面推进,底板裂隙逐渐发育,在工作面后方20m范围内,底鼓量最大,且位移曲线与应力曲线基本吻合;超声波探测最终确定底板破坏深度为28~32m,与现场实测结果一致。

    2016年01期 v.21;No.128 7-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 762K]
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  • 饱水花岗岩巷道岩爆声发射时序特性实验研究

    王亚东;张艳博;田宝柱;张再道;

    为了探讨水对岩石岩爆性能的影响,采用双轴微机控制伺服压力系统及PCI-2声发射监测系统对干燥及饱水花岗岩进行了室内岩爆模拟声发射试验。研究结果表明:水对花岗岩的强度、变形特征有较大影响。饱水使花岗岩峰值强度下降了12.69%,变形模量下降了8.24%;水在一定程度上抑制了花岗岩内部原生裂纹的孕育进度,降低了岩爆过程中声发射的活跃程度。水平卸荷后,干燥花岗岩累积振铃计数近似直线增长,饱水花岗岩则呈"台阶"状上升;干燥花岗岩岩爆过程中b值历经孕育区、发展区、下降区;饱水花岗岩b值第三阶段则为群聚区,意味着水可以软化岩样,降低岩爆烈度;水改变了花岗岩岩爆过程中内部裂纹的破坏机制,饱水花岗岩水平卸荷后的Ra值呈束状分布,内部裂纹以拉—剪—拉共存的形式破坏,而干燥花岗岩则呈张拉破裂为主,剪切为辅的破坏形式。

    2016年01期 v.21;No.128 12-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 2430K]
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  • 提高浅埋坚硬特厚煤层顶煤冒放性技术研究

    韩哲;赵铁林;解兴智;

    为了深入分析浅埋坚硬顶煤破断、垮落的运动特征,以千树塔煤矿11301综放工作面作为研究背景,采用数值模拟和现场试验的方法对坚硬顶煤破断特征、垮落结构进行了研究。结果表明:正常推进阶段,靠近工作面两端头位置,坚硬顶煤容易形成"悬臂"结构,破断的坚硬顶煤块体垮落容易形成挤压平衡"拱"结构。本文提出以深孔爆破方式弱化坚硬顶煤,减小坚硬顶煤悬臂长度;以放煤工艺优化方式降低坚硬顶煤块体垮落成拱几率,并在现场得到了成功应用。

    2016年01期 v.21;No.128 18-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 687K]
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地质与勘测

  • 龙口矿区软岩煤系断裂构造地震地质特征研究

    邹云超;

    由于新生界煤田软岩地层地震地质构造特征与中生—古生代煤田地震地质特征的典型差异,根据龙口矿区北皂煤矿海域及临近采区三维地震勘探结果,分析总结了龙口矿区早第三纪软岩煤系断裂构造地震地质特征及规律。

    2016年01期 v.21;No.128 21-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2245K]
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  • 井间地震层析成像技术在采空区及其覆岩结构探测中的应用

    甘志超;韩科明;

    查清采空区及其覆岩现状是对采空区进行稳定性评估和治理的基础和关键的工作。以淮北某矿老采空区为例,应用井间地震对拟建场地的采空区及其覆岩现状进行探测,根据探测结果分析了采空区及其覆岩结构类型,基本查明了完整岩层、破碎岩层和较完整岩层的层位和范围,为采空区稳定性评估和治理提供了基础资料和依据。

    2016年01期 v.21;No.128 25-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1311K]
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开采技术与装备

  • 浅埋深近距离煤层上行安全开采技术研究

    何团;薛吉胜;

    丁家梁煤矿进行Ⅲ-2号煤长壁开采,其埋藏深度50m,下部35m位置处为Ⅳ-2号煤房柱式采空区,结合其具体开采技术条件,分析Ⅲ-2号煤为浅埋深、近距离煤层房柱式采空区复杂组合地质条件下上行开采。针对这一特殊地质条件下上行开采技术进行研究,理论计算静载条件下采空区煤柱载荷、煤柱强度,运用FLAC数值模拟软件研究煤柱在上行开采动力扰动作用下失稳破坏机理,运用UDEC数值模拟软件研究采动影响下煤柱稳定性及层间岩层承载变形特性。结果表明:高初始应力条件下,动力扰动易导致煤柱失稳;在采动影响下,煤柱变形可控,并未发生压裂式破坏,最终进入稳定流变变形阶段,房柱式采空区煤柱不会出现大面积失稳或压垮现象;层间岩层能够稳定承载,且层间岩层同步稳定下沉,不可能发生"整体切落"。针对上行开采风险因素,提出砌筑封堵矿井飓风灾害的密闭墙、加强地质保障工作、缩短Ⅳ-2号煤长壁工作面长度的针对性措施,确保了上行安全开采。

    2016年01期 v.21;No.128 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1362K]
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  • 易自燃煤层沿空掘巷留小煤柱合理宽度研究

    张航;戴广龙;

    为了防止因易自燃煤层沿空掘进留设小煤柱护巷而导致工作面采空区遗煤自燃等灾害的发生,基于谢桥煤矿1221(1)工作面的实际情况,首先根据极限平衡理论计算出煤柱的预留宽度,采用FLAC~(3D)数值模拟软件分别模拟了5m,6m,7m和8m共4种不同宽度小煤柱的垂直应力场分布情况;依据小煤柱细观结构损伤与其防漏风能力关系,并结合岩体损伤过程中的渗流特性得到小煤柱漏风距离,以修正小煤柱的留设宽度。最终得出谢桥煤矿易自燃煤层1222(1)工作面应留设煤柱宽度为7~8m,并通过现场实践检验了小煤柱宽度留设的合理性。

    2016年01期 v.21;No.128 33-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1040K]
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  • 浅埋深千万吨综采工作面快速回撤管理实践

    张科利;

    预掘回撤通道搬家技术对回撤通道支护、顶板来压控制、回撤工作组织等提出了较高的要求,通过柠条塔煤矿多个工作面回撤的组织管理分析研究,从回撤设备管理、组织管理、回撤通道支护技术、回撤工作组织等方面进行了经验总结和技术分析,提出通过合理的组织和管理能够大大提高工作面回撤搬家效率。

    2016年01期 v.21;No.128 37-39+24页 [查看摘要][在线阅读][下载 763K]
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  • 大采高工作面支架稳定性及控制技术

    李朋迪;张博;郑伟;

    为解决长平矿大采高一次采全高工作面煤层软、倾角大、顶底板赋存不稳定、支架倾倒等难题,基于支架-围岩关系理论,通过理论分析、现场试验等方法分别从围岩、设备稳定性两方面入手,采用超前移架、煤壁注浆、调斜、人工靠架、控制底板等具体措施,有效保证了工作面在推进过程中支架的稳定性,实现了复杂条件下缓斜煤层大采高工作面的安全高效回采。

    2016年01期 v.21;No.128 40-42+6页 [查看摘要][在线阅读][下载 203K]
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  • 回撤通道沿空留巷技术初探

    王建利;冯业文;郭普;徐营;

    为了最大限度地采出煤炭资源和延长矿井服务年限,将回撤通道沿空留巷应用于一些老矿区。以南屯矿73上27工作面为工程背景,通过工作面顶板破断力学分析和留巷期间围岩应力分布和变形规律数值模拟,对回撤通道沿空留巷技术进行初步研究。研究结果表明,把沿空留巷应用于回撤通道是可行的。最终提出的回撤通道沿空留巷施工工艺对现场实践具有一定的指导意义。

    2016年01期 v.21;No.128 43-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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  • 综采工作面自动化放煤控制技术研究

    马英;

    针对放顶煤过程中出现"过放"状况和"欠放"问题,以随机介质放矿理论为基础,建立了基于果蝇优化算法和RBF混合算子的放顶煤时间预测方法。采用径向神经网络建立以顶煤高度、煤层强度、顶煤节理裂隙、夹矸层厚度等因素作为输入变量,以散体流动参数为输出的神经网络模型,对放顶煤时间建立预测模型,实现了放顶煤时间变化的自适应,进而实现了放顶煤过程的自动化。

    2016年01期 v.21;No.128 47-49+27页 [查看摘要][在线阅读][下载 566K]
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  • 急倾斜厚煤层水平分段放顶煤开采液压支架选型

    刘文郁;

    针对阿刀亥煤矿Cu_2煤层为急倾斜厚煤层的实际情况,采取了水平分段综合机械化放顶煤开采工艺,通过估算法和数值模拟法对液压支架选型进行了对比分析,得出阿刀亥煤矿Cu_2煤层合理支护强度为0.7MPa;经过研究决定,工作面中部支架选型定为ZF3800/17/28支撑掩护式放顶煤液压支架,放顶煤过渡支架选型定为ZFG3800/17/28H型。结果表明:架型参数合理,满足了工作面回采需要。

    2016年01期 v.21;No.128 50-52+36页 [查看摘要][在线阅读][下载 673K]
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  • 浅埋深软岩大断面切眼扩宽及大吨位液压支架整体安装实践

    续文峰;张京超;

    新疆伊宁矿区伊北煤田大型矿井综采放顶煤工作面,在工作面埋深浅,且顶板均为软质岩类条件下,大断面切眼采用综掘机一次扩宽技术和无轨胶轮车整架运输及整体安装技术,实现了工作面安全、快速安装。介绍了综掘机扩宽切眼作业过程、切眼扩宽支护以及支架整体运输与安装的技术措施,对类似条件工作面安装具有指导意义。

    2016年01期 v.21;No.128 53-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 336K]
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巷道支护理论与技术

  • 深部破碎岩层巷道支护技术研究

    董尹庚;

    针对深部破碎岩层巷道支护困难的问题,探讨了深部围岩耦合支护机理:二次承载圈通过一次支护锚杆锚固端为一次承载圈提供力源;一次承载圈对二次承载圈的变形进行约束,阻止二次承载圈内围岩进一步破坏;一次承载圈和二次承载圈的协调变形能够压实、强化一次承载圈,释放二次承载圈的部分变形能。通过数值模拟对巷道支护合理性进行验证,结果表明:巷道两帮应力集中现象明显降低、屈服范围大大减小,顶底板和两帮移近量得到了有效控制。

    2016年01期 v.21;No.128 56-58+17页 [查看摘要][在线阅读][下载 846K]
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  • 综放沿空掘巷顶煤稳定性及不对称支护

    梅星;何富连;

    针对综放沿空掘巷顶煤稳定性差这一问题,建立了顶煤稳定性力学模型,研究了巷道顶煤破裂的判别条件及巷道上覆岩层的运动规律,在此基础上提出了综放沿空掘巷不对称支护的理念,结果表明:综放沿空掘巷巷道顶煤稳定性存在3种类型:即顶煤几乎不开裂、开裂比较频繁和开裂频率很高。顶煤开裂位置在巷道顶板中心偏煤柱侧,裂缝处的巷道顶板经历着"冒漏-回转挤压-冒漏"的往复过程,巷道顶板的支护设计应是适当靠近煤柱侧的偏心设计。工业性试验表明不对称支护对综放沿空掘巷有较好的控制效果。

    2016年01期 v.21;No.128 59-62+32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1061K]
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  • 叠加应力影响下大巷加固技术研究

    李建忠;王子越;陈金宇;任硕;

    针对寺河矿二号井15号煤层大巷受叠加应力影响导致巷道围岩变得极为破碎、变形量大的特点,在地质力学测试的基础上,结合巷道变形破坏情况对其破坏机理进行分析。通过UDEC数值模拟论证了注浆对破碎围岩的加固作用,最终确定对寺河二号矿15号煤层3条大巷两帮和底板采用先注浆后打锚索的注浆加固技术方案。矿压监测结果表明,该方案可有效地控制大巷变形,为类似条件下的破碎巷道加固技术提供了参考。

    2016年01期 v.21;No.128 63-66+46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K]
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  • 采动影响下松软煤层巷道支护技术研究

    刘新民;谢建厚;

    针对桑树坪煤矿邻近工作面采动影响下4316工作面进风巷的支护难题,利用FLAC2D模拟及现场实测,分析了邻近松软煤层巷道在上工作面侧向残余支承压力作用下的围岩变形规律,提出了U型钢支架+全长自攻锚杆补强技术。研究结果表明:4317工作面回采以后,侧向残余支承压力在距离煤壁12m处达到峰值,最大应力集中系数1.89,4316工作面进风巷处在较高的应力集中区,应力集中系数1.59;在上工作面侧向残余支承压力作用下,巷道围岩的非均匀性变形是其失稳破坏的关键因素。

    2016年01期 v.21;No.128 67-69+100页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K]
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  • 大断面弱结构硐室施工工艺与支护研究

    赵长红;吕兆海;岳晓军;

    针对金家渠煤矿绞车硐室大断面(宽11.5m,高7.45m,断面积71.5m2)支护系统薄弱、顶板围岩弱结构体特征,采用台阶法分块段施工工艺(上部台阶分为右上第Ⅰ块段(高4.0m)、左上第Ⅱ块段(高4.0m)、下部台阶第Ⅲ块段(高3.45m));通过分析弱结构硐室控制机理,依据克斯特纳方程,确定极限平衡区范围Rp为6.54m,提出柔性支护、补强支护、刚性支护方案,即一次支护采用"锚网喷+锚索"柔性支护,理论分析锚杆长度2.4m,间排距0.8m,锚索长度7.0m,锚索预紧力为锚杆预紧力的4.7倍,达到最佳耦合强度。在顶板喷层开裂范围内采用8组桁架锚索进行不均匀补强支护,采用"钢筋混凝土"刚性支护进一步限制围岩蠕变,浇筑混凝土厚度450mm,钢筋保护层厚度>50mm,强度等级>C30。工程实践证明该技术不仅保证了硐室的安全施工,也实现了支护体与围岩在刚度、强度和结构上的耦合,有效解决了硐室变形、失稳问题。

    2016年01期 v.21;No.128 70-72+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 892K]
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特殊采煤与矿区环境治理

  • 王台铺煤矿高水材料旺格维利充填开采技术研究与实践

    黄晋兵;田锦州;张占涛;颜丙双;

    根据王台铺煤矿深埋浅、采动影响剧烈的具体条件,首次试验应用了高水材料旺格维利充填采煤法,利用数值模拟手段研究了旺格维利充填开采煤岩体应力场演变机理,并在XV2317(南)工作面进行了高水材料旺格维利充填开采工业试验。试验结果表明,该种充填采煤工艺系统简单,投资少,资源回收率高,地表减沉效果好,适用于"三下"压煤不规则块段的资源回收。

    2016年01期 v.21;No.128 73-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 2422K]
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  • 煤矿开采及疏排水与村庄房屋损害关系的分析

    邹友平;张华兴;

    以贵州省某村庄房屋损害为例,依据了解的地质资料与开采范围,应用开采沉陷学和水体下采煤理论,对煤矿的开采、井下爆破及疏排水对地面的影响进行了计算、分析,并将计算结果与现场调查结果进行了对比分析,最终找出村庄房屋损害的原因。

    2016年01期 v.21;No.128 77-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 144K]
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  • 基于Mathematica的顾及地形的开采沉陷三维可视化

    蔡音飞;李晓静;邓伟男;

    利用Mathematica软件,考虑原始地表数据和由顾及地形的开采沉陷预计方法计算得到的沉陷数据,实现了原始地表、沉陷和受沉陷影响的地表的三维可视化。顾及地表的开采沉陷预计需使用2个偏斜影响函数分别描述单元开采的下沉和水平移动,进而按经典方法进行积分。应用Mathematica的插值函数和绘图函数,绘制所需的各种三维图形,可直观反映沉陷后的地表形态。

    2016年01期 v.21;No.128 80-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 743K]
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矿山压力与灾害控制

  • 崔木煤矿特厚煤层综放开采覆岩破断结构分析

    王之永;李正杰;李根;王涛;王振栋;

    为了探究崔木煤矿综放开采出水压架的机理,以该矿两个综放工作面为研究对象,通过综放工作面覆岩关键层理论分析以及来压出水耦合关系,得出了覆岩中存在"两个亚关键层,一个主关键层"、工作面来压大小周期特征、洛河组底部离层蓄水空间发育以及来压、水位变化和出水的时间耦合关系等结论,得到特厚煤层综放开采的覆岩破断结构,并根据来压大小周期分别构建了覆岩破断的力学分析模型,力学解析得出了对应状态下综放支架工作阻力的理论计算公式。通过工作面矿压显现特征及覆岩破坏发育特征的实测分析,验证了覆岩结构分析的正确性,为工作面压架防治提供理论基础和依据。

    2016年01期 v.21;No.128 84-88+76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1022K]
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  • 埋深超千米近距离煤层上行开采防冲技术研究

    田厚强;成云海;颜磊;

    孙村煤矿已进入-1100m(埋深1280m)水平开采,在高地应力、无上保护层的情况下,常规下行开采冲击地压难以防治。通过反程序上行开采设计,根据工作面工程地质条件,利用微地震监测反演岩层运动特征,采用冲击地压应力在线监测采动应力场分布,结合钻屑量监测验证,对反程序上行开采的可行程度及下保护层的卸压效应从现场实测结果中进行合理分析。结果表明:经过下保护层采动过程中引发的裂隙卸压作用,二层工作面的采动应力降低幅度较大,微地震能量释放较为平稳,均低于10~4J(大于10~5J时,发生冲击危险的机率增大),并根据钻屑法监测结果可以判定工作面无冲击危险。试验验证了反程序上行开采消除了大埋深、无上保护层、强冲击倾向煤层采场的冲击地压危险。

    2016年01期 v.21;No.128 89-92+79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1005K]
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  • 巷道底板冲击地压卸支耦合防治技术研究

    史庆稳;于海湧;蓝航;

    通过分析煤矿巷道底板冲击地压的破坏特点及其影响因素,提出基于卸支耦合原理的深孔区间爆破+底板锚注的底板冲击地压防治技术,利用有限差分软件FLAC~(3D)对比分析了底板无支护、底板锚注和深孔区间爆破+底板锚注时的巷道围岩应力分布及变形特征,并通过现场试验论证了深孔区间爆破+底板锚注的卸支耦合防治技术对治理底板冲击地压的可行性。结果显示,深孔区间爆破+底板锚注的卸支耦合防治技术可避免高水平应力导致底板浅部围岩能量集聚,并能有效地控制底板和两帮变形,从而防止煤矿巷道底板冲击地压的发生。

    2016年01期 v.21;No.128 93-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1176K]
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  • 深部异形煤柱区冲击地压成因及防治技术研究

    孟鑫;张金魁;

    以唐口煤业公司3303工作面为工程背景,通过分析该工作面形成冲击危险的主要影响因素,根据巷道两帮耦合结构"两阶段"防冲原理,建立了相适应的支护和卸压围岩结构,确定了爆破卸压参数,从而有效地将冲击危险性降低到可控程度。

    2016年01期 v.21;No.128 97-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 487K]
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  • 全煤巷道顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究

    黄致鹏;魏国营;

    为了提高亭南矿顺层钻孔抽采瓦斯的效率,基于合理封孔深度的重要性,采用FLAC~(3D)模拟煤巷开挖后围岩塑性区、垂直应力分布情况,并用Tecplot软件提取巷帮煤岩垂直应力数值,拟合后得到距巷帮不同深度的应力分布曲线。根据钻屑法、钻屑瓦斯解吸指标法现场实测数据,确定出全煤巷道3个应力分区的范围。通过抽采效果验证,证明顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度是应该超出巷帮的卸压带或塑性区范围,但同时又应小于应力峰值点的深度。最终确定亭南矿顺层瓦斯抽采钻孔的合理封孔深度为9m。

    2016年01期 v.21;No.128 101-104+100页 [查看摘要][在线阅读][下载 531K]
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  • 特厚易自燃煤层综放工作面自燃“三带”划分及防灭火技术

    周瑜苍;郭璋;李朝辉;

    根据酸刺沟煤矿6上111综放工作面的实际情况,采用在采空区埋设束管观测的方法监测采空区氧气浓度变化,分析监测结果得出该工作面采空区自燃"三带"范围和工作面的最低推进速度。根据监测结果采取注浆、注氮、注阻化剂、改变密闭构筑方式和合理配风等措施,综合防治采空区自燃。一氧化碳浓度变化检验结果表明,综放工作面采空区防灭火治理措施取得了良好的效果。

    2016年01期 v.21;No.128 105-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 215K]
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青年论坛

  • 回风巷老空水突水LR型脆弱性指数预测

    周禹良;袁东锋;贺文;

    为了对碾子沟煤矿1301回风巷老空水突水危险性进行评估,构建了煤巷老空水突水LR型脆弱性指数预测模型。基于罗吉斯回归基本原理并利用样本数据,得到了脆弱性指数与老空水突水主控因素之间的回归方程。运用突水LR型脆弱性指数预测模型对1301回风巷老空水突水危险进行预测,得到了突水脆弱性指数沿回风巷长度方向的变化情况,取突水危险阈值为0.5,得到回风巷存在两段突水危险区,为回风巷安全掘进提供参考。

    2016年01期 v.21;No.128 108-110+79页 [查看摘要][在线阅读][下载 650K]
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  • 全国90家大型煤企利润同比减少500亿元

    <正>中国煤炭工业协会统计的全国90家大型煤炭企业的利润总量仅51.3亿元,比2014年同期减少500亿元,下降90.7%。中国煤炭工业协会副会长姜志敏表示,这90家大型煤企的煤炭产量占全国的69.4%。整体行业的亏损面已经达到了95%。截至2015年11月,全国规模以上煤炭企业的主营业务收入同比下降了14.6%,企业利润同比下降了61.2%,降幅比2014年同期扩大了16.8%。造成煤企利润大幅减少的直接原因是煤炭价格的大幅下滑。2015年末,中国煤炭价格指数为125.1点,比年初下降12.7点,秦皇岛5500kcal/kg动力煤平仓价已降到约370元/t,比年初的525元/t下降了29.5%,已经降到2004年的煤价水平。

    2016年01期 v.21;No.128 55页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K]
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