检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭与化工 2025年第1期48卷 1-5,58页

作者：周金艳杨洪增赵广淼杨波河北煤炭科学研究院有限公司河北邢台054000 矿井水害探测与防控国家矿山安全监察局重点实验室河北邢台054000 河北省矿井微震重点实验室河北邢台054000 国家能源充填采煤技术重点实验室河北邢台054000 河北充填采矿技术有限公司河北邢台054000

在煤矿工作面回采过程中,背向斜构造的出现极易影响工作面安全。基于赵固一矿16091工作面微震监测数据,对通过背斜前期、中期、后期三阶段时空、能量动态演化特征进行总结。研究表明,上分层回采遇背斜构造时,微震事件频次呈现W型变化趋... 详细信息

在煤矿工作面回采过程中,背向斜构造的出现极易影响工作面安全。基于赵固一矿16091工作面微震监测数据,对通过背斜前期、中期、后期三阶段时空、能量动态演化特征进行总结。研究表明,上分层回采遇背斜构造时,微震事件频次呈现W型变化趋势;顶底板比例变化明显,由推采至背斜轴部中间位置之后,顶板事件占比大;通过背斜过程中,底板事件分布呈“单峰偏态”分布向“单支双曲线”型分布转化;通过背斜前期底板事件密度大,底板扰动深度较其他阶段要深,能量指数高,对应的涌水量高,呈现“前段危险”现象,结合微震、水位观测等做好预警工作,以保障工作面的回采安全。

关键词：背斜微震监测底板扰动深度前段危险

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厚煤层分层开采矸石充填液压支架研究与应用

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中国煤炭 2025年第1期51卷 51-56页

作者：刘建功张定堂牛旭军李帅赵家巍河北工程大学河北省邯郸市056038 国家能源充填采煤技术重点实验室河北省邢台市054000 河北省煤矿生态保护开采产业技术研究院河北省邯郸市056038 郑州煤矿机械集团股份有限公司河南省郑州市450000 山西华晟荣煤矿有限公司山西省长治市046000

根据山西华晟荣煤矿有限公司3100工作面赋存条件,结合厚煤层分层矸石充填开采工艺特点,设计了一种四柱支撑掩护式矸石充填液压支架。根据实际生产条件,分别对直接顶载荷、基本顶载荷以及上分层充填体载荷进行了分析计算,得出支架支护强... 详细信息

根据山西华晟荣煤矿有限公司3100工作面赋存条件,结合厚煤层分层矸石充填开采工艺特点,设计了一种四柱支撑掩护式矸石充填液压支架。根据实际生产条件,分别对直接顶载荷、基本顶载荷以及上分层充填体载荷进行了分析计算,得出支架支护强度应大于0.424 MPa,最终确定充填液压支架型号为ZC5000/19/34D,支架伸缩比为1.8。介绍了矸石充填液压支架结构组成和主要技术参数,并对夯实机构结构和功能以及后部刮板输送机吊挂机构进行了详细阐述,优化设计后的后部刮板输送机吊挂机构能够有效缩短后顶梁设计长度,提高后部支护强度6%以上,有效预防充填前顶板下沉。通过实际应用表明,矸石充填液压支架夯实机构可以覆盖后部采空区,通过推压密实保证充填体的密实度,能够有效支撑上覆岩层,达到控制顶板、减少地表下沉的效果。

关键词：液压支架分层开采矸石充填夯实机构

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专题策划语

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中国煤炭 2025年第1期51卷 1-1页

作者：刘建功河北工程大学国家能源充填采煤技术重点实验室矿井水害探测与防控国家矿山安全监察局重点实验室中国煤炭学会河北省矿业协会

煤炭是我国的主体能源,在能源供应中发挥“压舱石”和“稳定器”作用.基于“双碳”目标、能源保供和矿区生态环境保护需求,我国煤矿建设将坚定不移地向绿色化、低碳化、低损害全面转型.煤矿充填开采技术是我国煤炭绿色开采战略和生态矿... 详细信息

煤炭是我国的主体能源,在能源供应中发挥“压舱石”和“稳定器”作用.基于“双碳”目标、能源保供和矿区生态环境保护需求,我国煤矿建设将坚定不移地向绿色化、低碳化、低损害全面转型.煤矿充填开采技术是我国煤炭绿色开采战略和生态矿山建设的重要技术支撑,也是解决“三下”压煤困境、大宗固废排放以及矿区生态保护的理想选择.近年来建立了“源头规划和过程控制”的理念,进行采前统一规划、采矿过程同步治理和保护,加强资源开采与过程修复的耦合与优化调整机制,在煤矿生态建设过程中将地面生态环境与井下开采作为一个整体系统进行统一规划、保护和重构,从而达到资源开发与生态环境保护相协调的目标,实现煤矿区立体生态保护、系统修复和综合治理.

关键词：生态环境保护过程同步专题策划资源开采能源供应井下开采生态建设煤矿区

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我国煤矿充填开采应用现状与发展

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煤炭学报 2020年第1期45卷 141-150页

作者：刘建功李新旺何团河北工程大学河北邯郸056038 国家能源充填采煤技术重点实验室河北邢台054000

为全面了解煤矿充填开采可行性,国家煤监局组织对我国充填开采技术应用现状进行系统调研,获取了我国不同区域、不同井型煤矿各种方法充填开采的详细资料。充填矿井生产实践表明:实施充填开采,消除了矸石山对生态环境的污染,有效遏制了... 详细信息

为全面了解煤矿充填开采可行性,国家煤监局组织对我国充填开采技术应用现状进行系统调研,获取了我国不同区域、不同井型煤矿各种方法充填开采的详细资料。充填矿井生产实践表明:实施充填开采,消除了矸石山对生态环境的污染,有效遏制了地表沉陷,保护地表和地下水资源,避免了地面基础设施和建筑物损毁和村庄搬迁,减少了井下采空区涌水、降低采空区瓦斯积聚、浮煤自燃等事故发生可能性,取得良好的生态和社会效益。调研发现,我国仍有很多矿井面临生态环境破坏问题,有的可以通过充填开采予以解决,但真正选择通过充填开采解决实际问题和坚持长期充填开采的煤矿占比很小,通过深度调研了解了充填开采实施过程中存在的问题,分析了充填开采初期建设投资大、周期长、充填成本高、充填物料短缺、充填能力没有很好的发挥和缺乏政策激励等制约我国充填开采发展的主要因素。利用调研结果,探讨了区域经济、地质、生态、资源禀赋、产业特点、产业政策对充填开采的需求程度,以及不同地区、不同井型矿山对充填开采方式的优先选择原则,并对充填材料来源和充填重点区域进行了分析,研究了我国充填开采技术与装备的发展前景,提出了利用精准充填建设全过程生态矿山和井下“采选充留”技术路线。

关键词：充填开采充填材料精准充填采选充留

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煤矿立体生态矿山建设技术研究

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中国煤炭 2025年第1期51卷 2-11页

作者：刘建功张党育谢国强卢新明刘扬杨军辉赵家巍河北工程大学机械与装备工程学院河北省邯郸市056038 冀中能源集团有限责任公司河北省邢台市054000 冀中能源股份有限公司河北省邢台市054000 山东蓝光软件有限公司山东省泰安市271000 中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京市海淀区100083 国家能源充填采煤技术重点实验室河北省邢台市054000 河北工程大学土木工程学院河北省邯郸市056038 河北省煤矿生态保护开采产业技术研究院河北省邯郸市056038

从我国煤炭行业的绿色发展现状出发,分析了煤矿生态建设过程中地面治理与井下开采未能有效融合的问题,提出了立体生态保护与环境重塑的理论框架,将地面生态环境与井下开采作为一个整体系统进行统一规划、保护和重构,研究各生态要素间的... 详细信息

从我国煤炭行业的绿色发展现状出发,分析了煤矿生态建设过程中地面治理与井下开采未能有效融合的问题,提出了立体生态保护与环境重塑的理论框架,将地面生态环境与井下开采作为一个整体系统进行统一规划、保护和重构,研究各生态要素间的相互作用关系,揭示系统的动态秩序规则和结构演化机理,构建立体生态聚类决策模型。基于“源头规划和过程控制”的理念,强调在采前统一规划、采中同步治理和修复,加强资源开采与过程修复的耦合与优化调整机制,推动新材料、新技术和新方法与生态修复技术的融合,实现立体保护、系统修复和综合治理。以邢东矿区为例,根据井下地质构造分布及地表生态功能进行融合划分,每个采区对应不同的地表生态保护对象,采取针对性的工艺设计模式,如“全区连续充填开采”“协调开采+地面修复”“开采充填开采”的间隔采充工艺模式等,经过持续的科技创新,形成了矿井立体生态生产模式,最大限度地减少了对生态环境的干扰,增加了煤矸石固废的回收复用,实现了煤矿区立体生态建设的集群式效应。

关键词：绿色开采立体生态环境重塑井上下协同设计智能化充填

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基于充填采煤的保水开采理论与实践应用

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煤炭学报 2014年第8期39卷 1545-1551页

作者：刘建功赵利涛冀中能源集团有限责任公司河北邢台054000 河北煤炭科学研究院河北邢台054000 国家能源充填采煤技术重点实验室河北邢台054000

针对煤矿开采导致矿区水资源环境破坏的严重问题,根据矿区顶板含水层赋存特征,提出基于充填采煤的保水开采理论和技术。运用充填采煤顶板运移规律和控制机理,构建了充填采煤顶板含水层稳定性的力学模型,并得出了顶板含水层稳定性的边界... 详细信息

针对煤矿开采导致矿区水资源环境破坏的严重问题,根据矿区顶板含水层赋存特征,提出基于充填采煤的保水开采理论和技术。运用充填采煤顶板运移规律和控制机理,构建了充填采煤顶板含水层稳定性的力学模型,并得出了顶板含水层稳定性的边界条件,运用相似模拟试验分析验证了充填采煤对顶板含水层的保护机理及作用。研究结果表明:顶板稳定隔水层下沉量包括充前顶板下沉量、充后顶板下沉量和直接顶岩体特性下沉量,其破断的边界条件为hb≤Hb;随着密实充填率的增大,顶板稳定隔水层下沉量减小。通过对邢台煤矿充填工作面现场实测进行分析,发现应将充填体的密实充填率提高到68%以上,才能保证顶板含水层的完整性。

关键词：保水开采充填采煤含水层密实充填率

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煤矿充填开采连续曲形梁形成与岩层控制理论

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煤炭学报 2016年第2期41卷 383-391页

作者：刘建功赵家巍李蒙蒙左建平冀中能源集团有限责任公司河北邢台054000 国家能源充填采煤技术重点实验室河北邢台054000 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

在充填开采大量工程实践和物理相似试验基础上,提出了充填开采上覆岩层连续曲形梁理论模型,当密实充填率达到一定条件时,顶板不会产生断裂,仅发生弯曲变形,形成连续的曲形梁,能有效地控制关键层的沉降变形。阐述了连续曲形梁的几何特征... 详细信息

在充填开采大量工程实践和物理相似试验基础上,提出了充填开采上覆岩层连续曲形梁理论模型,当密实充填率达到一定条件时,顶板不会产生断裂,仅发生弯曲变形,形成连续的曲形梁,能有效地控制关键层的沉降变形。阐述了连续曲形梁的几何特征和力学特征,指出了顶板形成连续曲形梁的条件。通过建立力学模型,计算得出了连续曲形梁变形的理论解和便于工程应用的工程解,进一步分析得到连续曲形梁与关键层的量化关系,为密实充填率的设计提供了理论依据。此外,对连续曲形梁的三维模型及其理论解和数值解做了一些有益的分析和探索,揭示了充填开采对岩层变形的控制机理。

关键词：连续曲形梁充填开采岩层控制弯曲变形

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煤矿不等长工作面微震事件空间分布特征及其影响因素

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煤田地质与勘探 2024年第6期52卷 128-136页

作者：周金艳杨洪增高杰涛河北煤炭科学研究院有限公司河北邢台054000 矿井水害探测与防控国家矿山安全监察局重点实验室河北邢台054000 河北省矿井微震重点实验室河北邢台054000 国家能源充填采煤技术重点实验室河北邢台054000 河北充填采矿技术有限公司河北邢台054000

【目的】煤矿工作面倾斜长度变化或者调采是增大工作面突水风险的重要因素之一,探究不等长布置方式给工作面回采带来的危险及影响因素,是深化煤矿水害防治研究、保障工作面安全回采的关键问题之一。【方法】以冀中能源峰峰集团九龙煤矿1... 详细信息

【目的】煤矿工作面倾斜长度变化或者调采是增大工作面突水风险的重要因素之一,探究不等长布置方式给工作面回采带来的危险及影响因素,是深化煤矿水害防治研究、保障工作面安全回采的关键问题之一。【方法】以冀中能源峰峰集团九龙煤矿15240工作面为工程背景,依据大量微震监测数据,基于STA/LTA模型识别微震事件并进行可视化输出,依据频次变化、平面分布范围、垂向分布特征等多维信息,深入分析了不同阶段的微震活动性和空间分布特点。【结果和结论】结果表明:不等长工作面回采过程中,微震事件呈现显著的时空分布阶段性特征。窄面阶段,处于采动初期,微震主要集中于宽面端附近前阶段窄面区域边缘;宽面阶段,处于采动中期,微震活动向后方宽面区域内部蔓延;进入斜面阶段后,微震则集中分布于巷道转弯处及物探异常区附近。由窄变宽区域、调采区域,呈现底板事件活动性增强、扰动深度增大的特点,是加强水文地质观测的重点区域。回采扰动与上覆煤层抬升引起的应力重新分布、巷道围岩卸压失稳,以及两者的耦合作用是导致不同阶段微震事件产生和分布差异的根本原因。研究揭示了不等长工作面回采引发微震活动的基本规律,为类似工作面矿压监测、底板破坏深度、微震监测水害动态预警等提供了新的理论指导和数据支持,为增强煤矿安全生产能力提供重要的技术支撑。

关键词：微震监测空间分布特征倾斜长度变化采动影响

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超高水材料在煤矿的系列应用技术

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煤炭科学技术 2017年第8期45卷 42-47页

作者：孙春东刘树轮李继升冀中能源邯郸矿业集团有限公司河北邯郸056008 国家能源充填采煤技术重点实验室河北邢台056004

基于超高水材料速凝早强、强度可调、再胶结等基本特性,针对煤炭开采过程中遇到的实际问题,制定了超高水材料制浆输送工艺流程,发明了超高水材料充填液压支架,并将超高水材料应用于充填采煤、沿空留巷、采空区地面注浆加固、采空区防灭... 详细信息

基于超高水材料速凝早强、强度可调、再胶结等基本特性,针对煤炭开采过程中遇到的实际问题,制定了超高水材料制浆输送工艺流程,发明了超高水材料充填液压支架,并将超高水材料应用于充填采煤、沿空留巷、采空区地面注浆加固、采空区防灭火技术、"两步法"注浆改造奥灰含水层等领域。结果表明:在对采空区实施充填开采后,采空区上覆岩层活动较为平稳,没有出现明显的周期来压现象,其充填效果较好;将超高水材料用于采空区灭火,不仅起到隔绝空气的作用,同时也阻止了有害气体的挥发,降低了空气中有毒有害物质浓度,减少了材料用量,降低了充填成本。超高水材料作为一种新型矿山充填材料在煤矿多个领域中的应用技术已基本成熟。

关键词：超高水材料充填采煤注浆加固沿空留巷防灭火

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邯邢矿区承压水上充填采煤底板渗流规律研究

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煤炭科学技术 2023年第4期51卷 140-148页

作者：王春娟刘建功王金喜赵家巍王毅颖史艳楠闫善飞河北工程大学河北邯郸056038 国家能源充填采煤技术重点实验室河北邢台054000 河北省煤矿生态保护开采产业技术研究院河北邯郸056038 中国矿业大学(北京) 北京100083

为了掌握开采参数和充填参数对承压水上采煤工作面底板渗透破坏的影响机制,针对邯邢矿区承压水上安全采煤问题开展研究,基于典型矿井煤层地质赋存特征,建立了承压水上开采水岩耦合概化地质模型,分析了承压水上采场底板力学行为。根据半... 详细信息

为了掌握开采参数和充填参数对承压水上采煤工作面底板渗透破坏的影响机制,针对邯邢矿区承压水上安全采煤问题开展研究,基于典型矿井煤层地质赋存特征,建立了承压水上开采水岩耦合概化地质模型,分析了承压水上采场底板力学行为。根据半无限板集中荷载和均布条形荷载传播的求解方法及弹性力学叠加原理,获得了采动与水压共同作用下底板应力分布表达式。进而借助MATLAB计算程序,以邯邢矿区开采条件及实测数据为例,得到了有无水压条件下底板应力分布规律,采动应力等值线与奥灰水压力等值线相互交织、互相影响,加剧了对底板变形破坏的影响。进一步计算出了水岩共同作用下底板应力分布和主应力差分布,揭示了承压水上采场底板破坏与充填控制机理。通过散体矸石固体改性试验,得出了掺入自主研发的胶结料后改性充填材料力学性质,其弹性模量范围为30~50 MPa。岩石破裂数值模拟结果显示,当充填体弹性模量增加至50 MPa时声发射事件和累积释放能量明显减少,且采煤工作面底板仅出现少量裂隙并最终被控制在局部范围,不会出现失稳性扩展,充填体的抑制作用与承压水的破坏作用达到平衡状态。研究结果为邯邢矿区准备开展的30 m以内隔水层间距煤层开采提供了前瞻性理论基础。

关键词：邯邢矿区承压水底板破坏充填开采突水

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