孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷合理煤柱宽度确定

为了确定寺家庄煤矿15106孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱宽度,文章通过数值模拟与现场实测的方法,分析了不同窄煤柱留设宽度条件下窄煤柱的垂直应力特征及沿空巷道的围岩变形特征,最终确定了15106孤岛工作面区段煤柱的合理宽度,主要得到如下结论：随着窄煤柱宽度的增加,煤柱内部受到的垂直应力先增大后减小。当煤柱宽度为7m时,煤柱内部峰值垂直应力为50.23MPa,应力集中系数为3.52。窄煤柱宽度由7m增加至8m后,回采巷道顶板下沉量的变化差异不大,且煤柱帮移近量的变化幅度逐渐减小。最终确定15106孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱宽度为7m。经现场工程应用,巷道围岩变形较小,7m窄煤柱沿空掘巷工程取得成功。     

孤岛工作面沿空掘巷巷道位置及支护设计研究

针对孤岛工作面沿空掘巷巷道位置及支护问题,结合2302孤岛工作面工程实例,采用理论分析、FLAC~(3D)数值模拟和现场实测等方法研究孤岛工作面应力分布特征,分析留设不同宽度煤柱对巷道安全生产的影响,确定巷道最佳位置及支护方案。结果表明,受两侧采空区影响,孤岛工作面应力呈现马鞍形分布;FLAC~(3D)软件分别模拟不同煤柱下巷道开挖情况,分析煤柱内应力分布与巷道顶板位移情况,确定沿空掘巷合理留设煤柱宽度为6 m;通过数值模拟与现场实测,得出巷道采用设计的支护方案,变形得到有效控制。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究

针对塔山矿特厚煤层综放工作面与回采巷道对头施工过程中面临的区段煤柱合理宽度留设、回采动压影响范围确定等问题,采用理论分析、数值模拟及现场应力实测等手段对特厚煤层综放采场覆岩断裂结构、区段煤柱应力分布及区段煤柱合理宽度进行研究。采空区一侧煤体应力,应力剧烈影响范围30~35 m。煤柱应力现场实测表明,相邻工作面回采期间应力沿煤柱宽度大致呈单峰型、非对称分布,应力高峰区距8210回风巷21~30 m、距8208采空区8~17 m,采空区顶板运动稳定滞后距离120~130 m。结果表明,塔山矿特厚煤层综放面对头施工条件下留设38 m煤柱是安全的,从煤柱应力分布角度分析煤柱宽度可减小至30~32 m。     

弱胶结软岩沿空掘巷区段煤柱宽度优化研究

沿空掘巷为无煤柱护巷技术的重要组成，合理的煤柱宽度对巷道围岩控制非常关键。以弱胶结软岩沿空巷道区段煤柱为研究对象，采用理论计算与现场实测相结合的研究方法，设计确定小煤柱沿空掘巷区段煤柱宽度范围，并经模拟对煤柱宽度优化，得到最优的煤柱宽度。弹塑性理论与现场实测综合分析表明，工作面回采后侧向支承压力峰值距煤壁13.83 m,即塑性区宽度约14 m;通过数值模拟优化，确定该条件下小煤柱的宽度为5～8 m;考虑到小煤柱锚固支护和巷道掘进片帮等因素，确定小煤柱宽度为5.78～8.50 m。确定合理的煤柱尺寸可对煤柱与回采巷道变形实现有效控制，在安全生产前提下，提高煤炭资源的回采率。     

浅埋煤层综采面护巷煤柱尺寸和布置方案优化

根据浅埋薄基岩煤层顶板几乎沿采空区边缘垂直断裂,地表下沉速度快,采空区迅速压实等特点,运用理论分析、数值模拟和现场实测等研究方法,结合鄂尔多斯乌兰集团温家梁煤矿3-2煤层实际,得出了沿空掘巷合理护巷煤柱宽度为5m;滞后回采工作面50m左右,采空区基本处于稳定状态.在此基础上提出了在保证工作面顺序接替条件下的煤柱护巷与沿空掘巷相结合的回采巷道布置方案.现场应用表明:沿空掘进巷道和实体煤巷道在回采期间能保持较好的稳定性,使该矿工作面煤炭采出率提高了13%.     

羊东矿8263工作面沿空掘巷窄煤柱宽度优化研究

窄煤柱宽度是沿空掘巷顺利实施的关键因素。以羊东矿深部8263工作面沿空掘巷窄煤柱宽度合理留设为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究采空区边缘煤体应力分布,分析不同宽度煤柱的稳定性。结果表明:采空区边缘煤体应力具有分区特性,可分为卸载破裂区、极限塑性区、弹性应变区及原岩应力区,卸载破裂区和极限塑性区宽度分别为5.2和8.7m。通过对比分析不同宽度煤柱的应力分布、围岩破坏和巷道变形情况,确定留设5m宽的窄煤柱能够保证巷道稳定。现场矿压监测表明,留设5m宽的窄煤柱,沿空掘巷可有效保证巷道在服务期内的正常使用。     

同忻矿特厚煤层小煤柱 沿空掘巷分段支护设计研究

为确定同忻矿特厚煤层大采高综放面沿空掘巷巷道合理支护方案,达到改善回采巷道压力显现和提高资源回收率的目的,采用理论计算、数值模拟、工程类比及现场监测等方法进行综合研究.通过理论计算确定煤柱采空区侧应力降低区宽度和沿空掘巷小煤柱宽度;通过数值模拟得出侏罗系遗留煤柱垂直应力对5205巷的影响,从而将5205巷煤柱上方分为采空区和煤柱影响区,在这两个区分别进行锚杆索及组合锚索的相关方案设计;通过现场实测来验证支护设计的合理性.为今后同忻矿乃至其它类似条件生产矿井的小煤柱合理支护提供有效参考.     

特厚煤层综放工作面小煤柱沿空掘巷技术应用

东周窑矿8#煤层二采区原采用30 m大煤柱沿空掘巷,为提高资源利用率,以8203工作面为背景,综合运用数值模拟、理论分析计算、工程类比等方法,分析采空区边缘煤柱内支承压力分布规律,研究不同宽度煤柱对沿空巷道稳定性影响,确定采空区边缘应力降低区范围为5.62～8.91 m,最佳煤柱宽度为6 m,沿空巷道采用锚网索梁联合支护,煤柱内裂隙发育程度较高,通过注浆技术进行加固,工程实践表明,沿空巷道围岩及煤柱稳定性良好,取得较好的安全和经济效益。     

沿空掘巷煤柱合理宽度及支护技术研究

针对某矿2205皮带顺槽沿空掘巷煤柱留设及支护技术问题,采用数值模拟的方法计算得出相邻工作面回采后采空区侧向支承应力分布规律以及沿采空区掘巷后区段煤柱内应力重新分布规律,通过比较不同宽度煤柱巷道维护效果,确定出合理的煤柱宽度,把巷道布置在应力降低区,不仅提高了煤炭采出率,而且减小了巷道围岩压力,改善了巷道维护状况。同时针对沿空掘巷,提出了围岩强化控制技术思路。即加强顶板控制,减弱顶板压力对帮部的传递;同时加强对沿空侧帮部的加固;提高初期支护强度,采用高强锚杆、高预应力锚索,在巷道开掘初期提供较高的预应力,控制巷道初期变形。工业性试验表明,某矿2205皮带顺槽在开掘与回采期间,变形趋于稳定,巷道控制效果良好。     

深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定

针对深部煤层群沿空掘巷具体生产地质条件,采用理论分析、数值计算及现场试验相结合的方法,得出深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和煤柱应力分布、巷道围岩应力分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及护巷煤柱宽度的理论计算5个方面综合考虑护巷煤柱的宽度,尤其充分考虑了下层煤回采对上层煤沿空掘巷护巷煤柱宽度大小留设的影响。现场试验结果表明：该方法确定的煤柱宽度科学、可靠,为深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定提供了科学依据,改善了深部巷道维护困难的局面和提高了煤炭资源采出率。     

露天矿山无人驾驶技术及系统架构研究

结合我国露天矿山无人驾驶卡车系统开发及应用现状,梳理了露天矿山无人驾驶场景、技术及系统架构。分析了露天矿山协同作业场景,包括3种道路形态及6种露天矿设备协同作业场景。总结了无人驾驶定位、感知及路径模型算法技术及无人驾驶系统平台架构和作业流程。无人驾驶系统的开发建设投入应用,是大型露天矿山实现智能化的一个重要组成部分。     

我国露天煤矿无人驾驶及新能源卡车发展现状与关键技术

针对我国露天煤矿受外包运营模式影响而存在的由半连续、连续工艺向间断工艺倒退、由大型化设备向小型化设备倒退的趋势,提出采用无人驾驶矿用卡车、新能源卡车可以实现露天煤矿安全高效、节能环保运输。鉴于我国无人驾驶矿用卡车正处于试验测试阶段,适应恶劣天气及矿山恶劣环境能力差,以及我国新能源矿用卡车研发处在产业化前期,受电池重量、循环寿命、充电速度及电池性能等因素制约的现状,认为,无人驾驶矿用卡车应注重研发非结构化道路无人驾驶感知融合技术、规模化运营智能调度技术及智能协同控制技术、露天矿山时变场景匹配关键技术、高可靠性、高算力无人驾驶计算平台、大型矿用卡车关键部件、基于数字孪生的设备健康管理技术等;大型矿用新能源卡车应致力于高电量、大功率、长寿命动力电池研发关键技术、极端天气下纯电动矿用卡车研发及应用关键技术、载重100 t以上纯电动矿用卡车研发关键技术等。     

哈尔乌素露天矿无人驾驶方案研究

为适应当前露天矿无人驾驶发展趋势,将现代智能控制和通讯技术应用到露天采矿作业过程中,以哈尔乌素露天矿为研究对象,结合现阶段无人驾驶系统的作业组织模型,采用文献研究、定性分析等方法,分析了无人驾驶系统研究的必要性及重要意义,研究了哈尔乌素露天矿无人驾驶建设内容及无人驾驶技术方案.结合现阶段露天矿无人驾驶研究情况及哈尔乌素...     

露天矿无人驾驶自卸卡车发展综述

露天开采是矿产资源开发的重要方式,针对其运输成本高、车队协调性差、驾驶员流动性大等问题,文章结合其作业环境人流少、运输路线固定等场景特殊性,分析露天矿无人驾驶系统建设的实际需求,综述了国内外无人驾驶自卸卡车的发展及其系统的技术特点,并总结了其关键技术,包括定位、感知、决策和规划等,分析了发展趋势。     

数字化转型背景下典型新兴前沿技术在矿业行业中的应用

数字化转型作为矿业行业高质量、可持续发展的必由之路,有望使矿业企业的技术发展方向及生产经营模式发生颠覆性变革。本文重点围绕具有代表性的人工智能在矿产勘查数据处理中的应用、露天矿山无人驾驶运输系统、地下矿山自主装载-运输-卸载系统、矿山5G通信技术,从矿业行业需求、技术产业发展与行业应用、未来发展所面临瓶颈三个方面进行了分析,并对后疫情时代矿业行业数字化转型中前沿技术发展进行了展望。阐述了数字化转型对企业在生产能力、盈利能力、效率、安全性及应对突发事件等方面的积极影响,主要体现在以下四个方面：①先进传感器;②高质量数据的处理、分析和解释;③数字通信网络的建设;④生产运营流程的自动化。分析结果对于进一步推进我国矿山数字化建设有一定的参考价值。     

地下矿山有轨运输非接触式动态轨距检测系统设计与实现

随着无人驾驶、人工智能等技术的发展,无人驾驶电机车有轨运输系统已在矿山广泛应用。地下矿山无人驾驶有轨运输系统的成熟应用解决了传统矿山运输环节长期存在的管理难度大、运输效率低、安全性能差等问题。但无人驾驶运输系统的高效运行会加速运输轨道的变形、松动。因此,本文针对此类问题,根据地下矿山的特殊环境,利用二维激光测量原理,设计了一套地下矿山有轨运输轨道检测系统,实现了矿山运输轨道轨距非接触式的动态检测,对轨距检测系统进行了现场测试。测试结果表明,地下矿山有轨运输非接触式动态轨距检测系统能够适应地下矿山环境,且精度较高,能够提高矿山轨道检测效率,满足无人驾驶运输系统对轨道检测的要求,可为地下矿山无人驾有轨运输系统保驾护航。     

基于“互联网+”智慧露天煤矿建设发展新构想

智慧露天煤矿建设不是各种信息化系统的简单堆砌,而是通过将物联网、大数据、云计算、人工智能、移动互联网、无人机、三维激光扫描等技术和装备与露天矿山开采有机结合,形成露天矿山互联、感知、分析、自学习、预测、决策、控制的完整的具有符合露天矿智能开采的“智慧大脑”系统。通过对露天矿山“智慧大脑”的构建,从无人机测量、智能调度及物料流规划、违章行为智能识别以及多源数据融合等角度出发,最终实现露天矿采掘、运输、排土、洗选、物流、风险预警、生态保护、安全管理等各个生产环节的智能化、开采资源利用的最大化、生态开采扰动的最小化、生态恢复的最优化、职业卫生危害的降低和矿山生产的无人化,实现“互联网+”的露天矿山智慧化生产、精细化开采,对我国金属、非金属露天矿山智能化建设同样具有重要借鉴。     

综放沿空掘巷护巷窄煤柱留设宽度优化设计研究

护巷窄煤柱的合理留设是综放沿空掘巷技术成功实施的关键问题。基于采空侧煤体倾向支承压力分布特征以及护巷煤柱体的极限平衡理论,确定了护巷窄煤柱合理留设宽度的上、下限值解析表达式,结合山东某矿3309综放工作面的采矿地质条件,认为护巷窄煤柱合理留设宽度范围为4.1~7.2 m。为了进一步优化设计护巷窄煤柱的留设宽度,采用数值模拟方法对合理取值范围内的护巷窄煤柱留设宽度进行对比分析,认为3309综放工作面护巷窄煤柱的最优留设宽度为5m。将上述研究成果成功运用于工程实践,现场实测数据表明,结合理论分析和数值计算综合确定的护巷窄煤柱最优留设宽度可以有效控制沿空巷道围岩变形量,有利于维护综放沿空巷道的整体稳定性。     

孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷围岩控制技术探讨

以正利煤业14-1105孤岛工作面为工程实例;针对沿空巷道变形严重等问题,采用理论分析及工程经验等研究手段,探讨分析了沿空掘巷支护与窄煤柱的稳定性,选定最佳煤柱宽度宜为5～6 m;对顶板实施纵向预裂卸压,拟定了预裂卸压具体技术参数;通过井下工作面应用实践,该技术方案能够有效保障巷道的安全稳定.     

无煤柱开采技术研究与应用

无煤柱开采是提升矿井采掘效率、提高煤炭资源采出率的重要途径。以山西某矿W1319工作面巷道布置为例,提出了留煤柱护巷、无煤柱护巷、工作面过空巷3种巷道布置方式,通过现场调研、理论分析、工程实践论证了无煤柱护巷的可行性,对山西某矿或其他类似条件下矿井进行无煤柱护巷具有良好的指导和借鉴意义。