不同工况对含夹矸煤岩截齿磨损深度影响模拟研究 被引量：1

1

作者 任春平 李佰顺 马化凯 《中国矿业》 2023年第11期102-108,共7页

为了研究不同工况对截齿截割含夹矸煤岩的磨损深度影响规律,建立截齿-夹矸煤岩耦合的有限元模型,模拟含夹矸煤岩截齿截割过程,探究截齿应力分布、温度分布与磨损深度的关联程度,采用正交试验法分析转速、牵引速度和安装角对截齿磨损深... 为了研究不同工况对截齿截割含夹矸煤岩的磨损深度影响规律,建立截齿-夹矸煤岩耦合的有限元模型,模拟含夹矸煤岩截齿截割过程,探究截齿应力分布、温度分布与磨损深度的关联程度,采用正交试验法分析转速、牵引速度和安装角对截齿磨损深度的影响规律。研究结果表明:在模拟试验参数范围内,截齿应力分布和温度分布影响截齿磨损深度的大小,且截齿应力、温度与截齿磨损深度呈正相关性;相比于不含夹矸煤岩,含夹矸煤岩截齿应力、温度和磨损深度更大;随着截齿牵引速度的增加,截齿齿尖前刀面磨损深度呈增大趋势;随着截齿转速的增加,截齿齿尖前刀面磨损深度呈减小趋势;随着安装角的增大,磨损深度呈先减小后增大的趋势。研究结果可以有效提高采煤机截割性能及效率。 展开更多

关键词 煤岩截齿 夹矸煤岩 磨损深度 应力分布 温度分布

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工作面煤岩互层复合顶板深浅孔注浆加固技术研究 被引量：15

2

作者 郭相平 徐慧刚 付书俊 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第5期17-22,共6页

为了解决工作面煤岩互层复合顶板出现破碎松散、离层脱落、整体漏矸严重甚至大面积冒顶等难题,以新元煤矿9104工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析及数值模拟方法,研究了工作面煤岩互层复合顶板失稳破坏机理,划分了长度分别为3、25... 为了解决工作面煤岩互层复合顶板出现破碎松散、离层脱落、整体漏矸严重甚至大面积冒顶等难题,以新元煤矿9104工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析及数值模拟方法,研究了工作面煤岩互层复合顶板失稳破坏机理,划分了长度分别为3、25、23 m的基础治理区域、关键治理区域及重要治理区域,确定了工作面复合顶板分区、分重点加固的治理思路。基于此,提出了在回风巷进行"两深孔、一浅孔、两材料、三区域"的分区复合超前预注浆协同加固技术的方案,并依据现场工程实践、工程类比及理论计算公式确定了注浆材料及注浆关键参数。现场工程应用表明,该技术可有效解决工作面煤岩互层复合顶板破碎松软导致的大面积漏矸、冒顶及开采受阻等问题,确保工作面能以正常速度安全回采。 展开更多

关键词 煤岩互层 复合顶板 离层脱落 漏矸冒顶 分区注浆

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综放工作面巷旁充填沿空留巷支护技术研究 被引量：6

3

作者 李有春 《山西煤炭》 2018年第2期17-20,共4页

为解决矿井综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术,通过对工作面实际地质情况及现有巷道支护现状对留巷影响分析的基础上提出使用木垛+袋装矸石充填撕下帮沿空留巷方案,针对沿空留巷围岩控制难度大的问题,提出对于实体煤... 为解决矿井综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术,通过对工作面实际地质情况及现有巷道支护现状对留巷影响分析的基础上提出使用木垛+袋装矸石充填撕下帮沿空留巷方案,针对沿空留巷围岩控制难度大的问题,提出对于实体煤帮和顶板采取高强度高预应力锚索主动支护、充填体要支设及时等围岩控制对策,矿压观测结果表明:在工作面后方60m以外巷道围岩变形速度趋于稳定,围岩变形很小。 展开更多

关键词 沿空留巷 松软煤层 围岩控制 木垛+袋装矸石 矿压观测

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大倾角采场围岩应力分布及矸石充填特征的倾角效应研究 被引量：2

4

作者 高利军 晋发东 +3 位作者 梁东宇 杨文斌 汤业鹏 王同 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第3期142-150,共9页

煤层倾角是造成大倾角采场采动力学行为呈现复杂性、特殊性,诱发众多灾害事故的重要因素之一,为揭示煤层倾角对大倾角采场围岩控制及矿压显现特征的影响规律,采用物理相似模拟和数值计算相结合的研究方法,在综合分析了大倾角工作面顶板... 煤层倾角是造成大倾角采场采动力学行为呈现复杂性、特殊性,诱发众多灾害事故的重要因素之一,为揭示煤层倾角对大倾角采场围岩控制及矿压显现特征的影响规律,采用物理相似模拟和数值计算相结合的研究方法,在综合分析了大倾角工作面顶板破断运移及矸石滑滚充填特征的基础上,利用有限元−离散元(FLAC2DPFC2D)耦合算法建立了不同倾角的大倾角采场耦合数值模型,研究了大倾角采场围岩应力分布及矸石充填特征的倾角效应。结果表明:①采动作用下,大倾角采场顶底板内围岩应力均呈非对称拱形分布,随着煤层倾角增大,拱形垂直应力释放区范围和向上部偏移程度逐渐增大,但水平应力释放区范围和应力值逐渐减小,无论是垂直应力还是水平应力都易在工作面上下端头顶板处出现应力集中,但最大集中应力会随煤层倾角的增大而减小;大倾角工作面顶底板内应力大小和传递方向均存在非对称特征,随着煤层倾角增大,工作面顶底板应力拱高逐渐降低,围岩应力的传递方向以围岩涌向采出空间为主,由初始近似竖直方向逐渐偏转趋于工作面垂向。②工作面顶板破断及矸石的滑滚充填具有时序性和分区演化特性,并随煤层倾角的改变而呈现一定的倾角效应。随着煤层倾角增大,直接顶的初次破断位置将逐渐向工作面倾向上部区域转移,同时由于重力沿工作面倾向的分力变大,矸石沿倾向的充填程度更为密实,但充填长度减小,工作面中上部区域高位岩层的破碎程度和空洞范围增大。③采空区内矸石对围岩的作用机制主要体现在提供侧向应力和竖向支撑2个方面,且受矸石重力作用影响较大,会随煤层倾角改变呈现较强的倾角效应。 展开更多

关键词 大倾角煤层 围岩应力 矸石充填 倾角效应 采动应力 顶板破断

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基于单截齿的液压冲击与截割联合破煤岩过程研究 被引量：5

5

作者 贺安民 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第8期119-124,共6页

针对煤岩截割过程中存在的截齿磨损严重、截割结构失效等普遍问题,采用预裂与截割联合破煤岩原理,设计了一种液压冲击与截割联合的截齿,并采用EDEM离散元软件模拟截齿液压冲击与截割联合破煤岩的过程,分析有无冲击预裂的破煤岩性能,研... 针对煤岩截割过程中存在的截齿磨损严重、截割结构失效等普遍问题,采用预裂与截割联合破煤岩原理,设计了一种液压冲击与截割联合的截齿,并采用EDEM离散元软件模拟截齿液压冲击与截割联合破煤岩的过程,分析有无冲击预裂的破煤岩性能,研究结果表明:煤岩普氏系数的增加均会使2种截割方式的截割效率降低,煤岩普氏系数越大,2种截割方式的截割效率差距就越大,且有冲击作用方式的截齿可以输出更大的截割力;截齿在有冲击作用下的截割效率相比无冲击作用下的截割效率最高提升了15%以上,在截割力输出性能最大提升20%以上,因此,该冲击预裂方式有助于破碎煤岩。 展开更多

关键词 液压冲击 联合破煤 夹矸煤岩 截割性能 离散元法

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不同运动参数对截齿截割含夹矸煤岩性能影响模拟研究 被引量：1

6

作者 任春平 张训洪 赵中旭 《中国矿业》 北大核心 2024年第6期148-157,共10页

我国薄煤层资源储量丰富,但其煤层赋含夹矸,截齿截割含夹矸煤岩时载荷波动比较剧烈,夹矸的存在使煤矿开采难度增大,也很大程度上影响着截齿的截割性能。为研究截齿截割含夹矸煤岩的截割性能,利用Pro/E构建截齿三维模型,运用有限元软件AB... 我国薄煤层资源储量丰富,但其煤层赋含夹矸,截齿截割含夹矸煤岩时载荷波动比较剧烈,夹矸的存在使煤矿开采难度增大,也很大程度上影响着截齿的截割性能。为研究截齿截割含夹矸煤岩的截割性能,利用Pro/E构建截齿三维模型,运用有限元软件ABAQUS确定含夹矸模拟煤岩,建立截齿截割含夹矸煤岩的有限元模型,采用单因素研究方法,研究不同牵引速度、滚筒转速对截齿截割力均值、截割力峰值均值、单位时间落煤质量、载荷波动系数和比能耗的影响规律,分析煤层破碎的动态过程,研究不同运动参数下截齿截割性能。研究结果表明:随着牵引速度的增大,截齿截割力均值、截割力峰值均值和单位时间落煤质量呈增大趋势,比能耗呈减小趋势,载荷波动系数基本不变;随滚筒转速的增加,截齿截割力均值、截割力峰值均值和单位时间落煤质量呈减小趋势,比能耗呈增大趋势,载荷波动系数基本不变。该研究为提高复杂条件下采煤机截割破碎性能和研制截割复杂煤层的强力滚筒奠定了基础。 展开更多

关键词 截齿 夹矸煤岩 牵引速度 滚筒转速 截割性能

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复杂夹矸煤层三维孪生模型的构建与修正

7

作者 张美晨 赵丽娟 +1 位作者 王雅东 张凯 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期40-53,共14页

【目的】复杂夹矸三维孪生煤层要实现对物理煤层的信息化描述,真实映射物理煤层的虚拟形态,构建模型是研究智能化采煤机高效截割的必要前提,同时也为实现“无人化”开采提供有效的数据保障。【方法】以山东兖矿能源集团股份有限公司17... 【目的】复杂夹矸三维孪生煤层要实现对物理煤层的信息化描述,真实映射物理煤层的虚拟形态,构建模型是研究智能化采煤机高效截割的必要前提,同时也为实现“无人化”开采提供有效的数据保障。【方法】以山东兖矿能源集团股份有限公司17层工作面采样数据为基础,研究了融合更多煤层地质结构条件信息的方法。采用不规则颗粒建模技术,孪生硫化铁结核;优化煤岩层颗粒填充技术;建立自定义接触模型模拟煤岩颗粒表面的粗糙度。以所构建的煤层三维孪生初始静态模型为基础,完成煤层应用插件的编译,根据地质特征为煤岩颗粒及结构体添加新属性实现孪生模型结构的修正;开展采煤机截割实验验证孪生模型的可行性。【结果和结论】结果显示:(1)实现了硫化铁结核、断层、顶底板构造的添加,完成煤层工作面三维孪生初始静态模型构建。(2)获得了可实现修正替换颗粒集的动态复杂夹矸煤层三维孪生模型。(3)采煤机截割实验的开展验证了其物理性能与实际煤岩的接近程度,截割复杂夹矸煤层三维孪生模型过程滚筒受载与实际煤岩之间的误差更小。(4)该模型在煤岩截割双向耦合试验中投入应用后,其优化后的重构煤层工作面三维孪生模型真实地反映了工作面煤层的形态,具有修正替换颗粒集功能的动态复杂夹矸煤层三维孪生模型可更准确快速地表达真实工作面的各种地质结构信息,提升煤岩截割数据信息获取的有效性。 展开更多

关键词 三维孪生模型 颗粒集的修正替换 虚拟映射 煤岩截割信息 离散元 复杂夹矸煤层

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特厚顶煤单双夹矸层巷道开挖围岩变形破坏特征研究

8

作者 武东雷 《山西焦煤科技》 CAS 2024年第2期24-28,共5页

针对特厚顶煤巷道开挖掘进时,单双夹矸层巷道围岩变形破坏特征不明晰的问题,以山西某矿13103工作面进回风巷道为工程背景,运用数值模拟的方法对巷道开挖过程中围岩变形破坏特征进行研究。研究结果表明,应力集中于巷道顶角上部并呈椭圆... 针对特厚顶煤巷道开挖掘进时,单双夹矸层巷道围岩变形破坏特征不明晰的问题,以山西某矿13103工作面进回风巷道为工程背景,运用数值模拟的方法对巷道开挖过程中围岩变形破坏特征进行研究。研究结果表明,应力集中于巷道顶角上部并呈椭圆状分布,顶板最大下沉量出现在巷道中部且随掘进长度呈指数增长;单夹矸层巷道相比双夹矸层巷道应力集中幅度更高,应变更大,顶板破碎更严重。通过对单夹矸层巷道部分锚杆锚索倾斜打设并加长锚索后巷道变形控制效果显著提升,围岩强度得到明显增强,能够保证巷道稳定。 展开更多

关键词 特厚顶煤巷道 围岩变形 单双夹矸层 加强支护

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松软煤层综放面沿空留巷围岩控制技术研究 被引量：4

9

作者 张玉龙 《江西煤炭科技》 2018年第1期7-11,共5页

为解决矿井综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术。在对工作面地质情况及现有巷道支护现状对留巷影响分析的基础上,提出使用木垛+袋装矸石充填、撕下帮沿空留巷方案;针对沿空留巷围岩控制难度大的难题,提出对实体煤帮、... 为解决矿井综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术。在对工作面地质情况及现有巷道支护现状对留巷影响分析的基础上,提出使用木垛+袋装矸石充填、撕下帮沿空留巷方案;针对沿空留巷围岩控制难度大的难题,提出对实体煤帮、顶板采取高强度、高预应力锚索主动支护、及时支设充填体等围岩控制对策。矿压观测结果表明,在工作面后方60 m以外巷道围岩变形速度趋于稳定,围岩变形很小。 展开更多

关键词 松软煤层 沿空留巷 围岩控制木垛+袋装矸石 矿压观测

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基于离散元方法及矿压显现监测的顶煤冒放效果评价 被引量：3

10

作者 邢鲁义 段会强 王胜 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第21期8-12,共5页

顶煤冒放性是决定综放工作面放煤成败的重要因素。根据高家堡煤矿101综放工作面的地质条件,借助离散元的二维颗粒流程序(PFC2D软件)对不同的放煤步距进行数值模拟。结果表明,其最佳的开采形式为"一采一放",即合理的放煤步距为... 顶煤冒放性是决定综放工作面放煤成败的重要因素。根据高家堡煤矿101综放工作面的地质条件,借助离散元的二维颗粒流程序(PFC2D软件)对不同的放煤步距进行数值模拟。结果表明,其最佳的开采形式为"一采一放",即合理的放煤步距为0.8 m。由工作面回采期间液压支架工作阻力实测结果可以推断,在"一采一放"开采条件下,采场是在大厚度坚硬细粒砂岩垮落后形成的半拱状的"岩-矸"结构掩护下推进,没有出现基本顶周期性运动形成的周期来压现象。顶板运动总体较为稳定,保证了井下的生产安全,这为其他矿区类似条件下的开采提供了宝贵经验。 展开更多

关键词 采矿工程 顶煤冒放效果 离散元方法 放煤步距 “岩-矸”结构

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松软煤层沿空留巷围岩稳定性控制技术 被引量：2

11

作者 孟强 《山西焦煤科技》 2018年第1期27-31,45,共6页

为解决白坪煤矿21001、21021综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术,在对工作面实际地质情况及现有巷道支护对留巷影响分析的基础上,提出使用木垛+袋装矸石充填撕下帮沿空留巷方案,针对沿空留巷围岩控制难度大的难题,提出... 为解决白坪煤矿21001、21021综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术,在对工作面实际地质情况及现有巷道支护对留巷影响分析的基础上,提出使用木垛+袋装矸石充填撕下帮沿空留巷方案,针对沿空留巷围岩控制难度大的难题,提出对于实体煤帮、顶板采取高强度、高预应力锚索主动支护、充填体要支设及时等围岩控制对策,通过矿压观测结果表明:在工作面后方60 m以外巷道围岩变形速度趋于稳定,围岩变形很小。 展开更多

关键词 空留巷 松软煤层 围岩控制 木垛+袋装矸石 矿压观测

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含夹矸煤岩截齿安装角对截割力的影响研究 被引量：1

12

作者 任春平 张训洪 赵中旭 《煤》 2023年第9期6-9,共4页

为研究含夹矸煤岩截齿安装角度对截割力影响,运用Pro/E构建镐型截齿和含夹矸煤岩的三维模型,采用ABAQUS有限元软件对截齿截割含夹矸煤岩动态过程进行数值模拟,分析不同截齿安装角度下的应力云图与载荷曲线。结果表明:截齿最大截割力出... 为研究含夹矸煤岩截齿安装角度对截割力影响,运用Pro/E构建镐型截齿和含夹矸煤岩的三维模型,采用ABAQUS有限元软件对截齿截割含夹矸煤岩动态过程进行数值模拟,分析不同截齿安装角度下的应力云图与载荷曲线。结果表明:截齿最大截割力出现在最大切削厚度处附近,改变截齿安装角度,对截齿截割力影响较小;随着截齿安装角的增大,截割力均值和截割力峰值均值呈现先减小后增大的趋势。随牵引速度增大,截齿截割力均值、截割力峰值均值呈增加趋势,该研究为调整截齿安装角来提高截齿破碎性能奠定基础。 展开更多

关键词 截齿 安装角 夹矸煤岩 数值模拟 截割力

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浅谈半煤岩巷道的“煤矸分离”

13

作者 许锡军 《山西焦煤科技》 2014年第7期38-40,共3页

为提高煤炭品质及煤炭利用率,在半煤岩掘进工程中,既要实现煤矸分离,又要保证不降低掘进效率。坪上煤业公司结合井下半煤岩巷道实际情况,对半煤岩巷的施工工艺进行改进。通过结合铺设卧底溜、改装道岔、安装抬头溜等方法,采用分层掘进... 为提高煤炭品质及煤炭利用率,在半煤岩掘进工程中,既要实现煤矸分离,又要保证不降低掘进效率。坪上煤业公司结合井下半煤岩巷道实际情况,对半煤岩巷的施工工艺进行改进。通过结合铺设卧底溜、改装道岔、安装抬头溜等方法,采用分层掘进、分装分运的方式实现了"煤矸分离",经济效益显著。 展开更多

关键词 半煤岩巷 分层掘进 分装分运

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