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煤炭學報雜志

Journal of China Coal Society

主管單位:中國科學技術協會
主辦單位:中國煤炭學會
國際刊號:0253-9993
國內刊號:11-2190/TD
審稿時間:1-3個月
全年訂價:¥ 1560.00
創刊:1964年
類別:工程科技I
周期:月刊
發行:北京
語言:中文
起訂時間:
曾用名:煤炭學報
出版社:學會類
郵編:100013
主編:劉峰
庫存:200
礦業工程
煤炭學報雜志簡介
煤炭學報雜志簡介

《煤炭學報》于1964年創刊,為季刊。1966年停刊,1979年復刊,1993年改為雙月刊,1995年改為大16開本,并申辦創刊了《煤炭學報》英文版《JournalofCoalScience&Engineering(China)》,半年刊。

《煤炭學報》是中國煤炭學會主辦的煤炭系統最高水平的綜合性學術刊物,現為雙月刊,112頁。主要刊載與煤炭科學技術相關的基礎理論和重大工程研究的理論成果,包括煤田地質學、礦山巖體力學、采礦工程、煤礦安全、環境保護、煤礦機電一體化、煤的加工與利用、煤炭經濟研究等領域的學術論文。30多年來,為傳播煤炭科學技術起到了重要的作用。多年來,《煤炭學報》一直以“登一流文章,創一流期刊”為指導思想,培養了一支基礎理論知識扎實、專業水平高的穩定的編輯隊伍,使《煤炭學報》質量逐步提高。

《煤炭學報》在包括10名中國科學院、中國工程院院士的編委會領導下,每年都制定了明確的報道重點,使刊物能緊緊圍繞煤炭重大科技攻關項目發表相關的基礎理論論文。本刊發表的論文反映了煤炭科學技術的最新研究成果,起到了促進煤炭科學技術交流和發展的龍頭作用,為繁榮煤炭科學技術事業作出了重要貢獻。

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論文摘要盡量寫成報道性文摘,包括目的、方法、結果、結論4方面內容(100字左右),應具有獨立性與自含性,關鍵詞選擇貼近文義的規范性單詞或組合詞(3~5個)。文稿篇幅(含圖表)一般不超過5000字,一個版面2500字內。

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煤炭學報較新文章
  • 深部巖體力學與開采理論研究進展

    作者:謝和平 期刊:《煤炭學報》 2019年第05期

    隨著地球淺部礦物資源逐漸枯竭,深部礦產資源開采已然趨于常態。然而,由于深部巖體典型的“三高”賦存環境的本真屬性及資源開采“強擾動”和“強時效”的附加屬性,導致深部高能級、大體量的工程災害頻發,機理不清,難以預測和有效控制,傳統巖石力學和開采理論在深部適用性方面存在爭議。國家“十三五”重點研發計劃“深部巖體力學與開采理論”針對上述難題進行了系統研究,本文詳細總結了項目研究進展,包括:①初步形成了原位保真取芯、保真移位、保真測試的技術體系并開展不同深度原位恢復物理力學試驗;②系統探索了擾動條件下不同賦存深度巖體原位長期力學行為,構建了不同賦存應力環境的巖石動態本構模型;③提出了適用于復雜地質條件下深部非線性巖體平均應力與變形模量的關系式,開發了批數據處理網絡算法反演深部地應力場,系統研究了巖石破壞過程中的能量積聚、能量耗散特性;④提出了“強擾動”和“強時效”特征的判定依據,探索了深部開采強擾動應力路徑下煤體損傷規律及非連續支承壓力理論,研究了深部開采強擾動煤體損傷破裂、能量演化及滲透特性;⑤建立了巖體介質復雜孔隙結構的三維可視化模型,實現了裂紋動態擴展過程中應力場的可視化,研發了可視化物理模型的三維應力場的凍結實驗裝置;⑥開展了深部硬巖矩形隧洞圍巖板裂破壞的試驗模擬,提出了深部近采場區域應力平穩釋放理論與方法,研發并應用了深部硬巖高應力誘導與爆破耦合的破巖方法與技術;⑦概括了深部硬巖強卸荷下3種災害模式的破裂孕育分異演化機制,提出了基于物質點原理描述巖體連續-非連續計算分析新方法,創新了硐室穩定的裂化-抑制支護方法;⑧分析了深部煤炭安全綠色開采的主要影響因素,初步構建了“高保低損”型深部?

  • 深部開采中的強擾動特性探討

    作者:彭瑞東; 薛東杰; 孫華飛; 周宏偉 期刊:《煤炭學報》 2019年第05期

    深部巖體具有高地應力、高地溫、高滲壓的獨特賦存環境,其采動影響遠較淺部復雜。通過將深部巖體的賦存環境和深部開采的擾動特征兩方面相結合,系統分析了深部巖體開采中的強擾動特性。首先對擾動激勵的動靜組合特點進行了分析。根據深部開采中的應力變化路徑,給出了不同深度類型下原巖應力狀態以及擾動應力狀態的分布區域,揭示了深部開采中應力變化更加復雜的必然性,并初步給出了考慮賦存深度、開采工藝、巖體重度、殘余應力以及采動速度影響的巖體卸荷速率計算公式。根據深部開采中的動力擾動類型和波動傳播規律,分析指出了深部巖體中的流體壓力傳播特征,揭示了深部動力擾動時間延長和擾動范圍擴大的特點。然后基于擾動狀態概念(DSC)對擾動影響水平進行了分析。通過對深部巖體能量蓄積、能量耗散以及釋放規律的分析,定義了基于能量特征的擾動函數,可以籍此構建基于DSC的深部巖體統一本構模型,并定量描述深部巖體擾動的大小。最后定性描述了深部巖體開采中開挖擾動區的分布特點以及相應的應力應變狀態,將其劃分為原巖彈性區、開挖損傷區(EDZ)以及開挖破碎區,其中開挖損傷區又可分為峰前損傷區、塑性流變區、外部損傷區。并初步給出了開挖損傷區大小的計算公式,討論了各項參數的意義及影響因素。研究表明,深部巖體的高應力狀態以及復雜的多場多相耦合環境使其在更大范圍內受到擾動的影響,EDZ的范圍將顯著增大,并表現出復雜的時空演化特征。利用擾動狀態概念(DSC)建立的擾動函數,以及基于能量分析建立的開挖損傷區(EDZ)大小計算公式,可以定量刻畫深部擾動的程度,分別反映了深部擾動激勵增大和擾動影響增大的特點。

  • 基于稀少樣本數據的地應力場反演重構方法

    作者:李飛; 周家興; 王金安 期刊:《煤炭學報》 2019年第05期

    地應力測量昂貴的成本限制了測點數量,稀少樣本實測數據難以對區域地應力場進行全面的描述與表達。如何依據稀少樣本地應力實測數據準確地構建地質體內部地應力場分布狀態,一直是巖土工程關心的重點問題,尤其隨著深部工程的建設,掌握地應力場的分布規律是進行工程安全設計和防災工作的基礎。提出的GMDH(批數據處理)神經網絡算法,結合地應力場分布隨埋深的非線性特征及局部地質構造處地應力場的非連續性特點,構建出形成復雜地質體地應力場的邊界條件模式,并基于現場的稀少樣本測點數據進行復雜邊界條件的生成,擬合出邊界載荷非線性表達式。通過Matlab編程構建GMDH神經網絡算法平臺,該平臺具有結構最優性和全局性等優勢,克服了傳統神經網絡方法假設過多(網絡結構假設)和網絡結構過于簡單等缺點,實現復雜地質體邊界載荷表達式與實測點應力值的非線性映射,從而獲取了較為合理的地應力場分布。為了驗證算法的有效性,構建二維急傾斜地層地質區域模型,分別選取15個、12個、9個及6個測點數據進行地應力場反演。結果表明:隨測點數量的減少,GMDH神經網絡算法反演精度均大于83%,特別是6個測點稀少樣本數據中,GMDH神經網絡算法反演精度為84%,BP神經網絡算法反演精度為76%,說明GMDH神經網絡算法在稀少樣本測點數據下具有較高的反演精度。另外,對稀少樣本測點數據下的杏山鐵礦地應力場進行反演和重構,結果顯示,GMDH神經網絡算法反演精度達到84%,絕大多數測點應力分量反演誤差小于10%。因此,GMDH神經網絡算法在稀少樣本測點數據的反演計算中,具有良好的泛化性和非線性數據預測性,可為今后日益復雜的工程設計和施工提供有效的理論依據。

  • 上保護層開采下煤巖強擾動力學行為與滲透特性

    作者:任偉光; 周宏偉; 薛東杰; 王路軍; 榮騰龍; 劉建鋒 期刊:《煤炭學報》 2019年第05期

    保護層開采在低滲透高瓦斯近距離煤層中得到廣泛應用,研究保護層開采擾動下的煤巖強擾動力學行為與滲透特性為進一步更加高效安全的開采被保護層煤層提供了理論支持。選取平煤集團十二礦上保護層己14煤層工作面己14-31010和被保護層己15煤層工作面己15-31030為研究對象,進行相似模擬試驗和保護層開采過后被保護煤層受力分析。通過相似材料模擬試驗獲取保護層開采方式下被保護層的受力情況,上保護層開采過程中,煤層壓力先增大后減小,采空區重新壓實穩定后,應力狀態近似恢復到原巖應力狀態。通過對保護層開采后的被保護煤層受力分析獲取煤層變形后的應力狀態,上保護層開采過后,被保護層煤層產生變形,煤層上部分膨脹變形,應力小于原巖應力;下部分煤層壓縮,應力大于原巖應力。結合二者的結果獲取保護層開采方式下室內試驗中被保護層煤層應力加載路徑。依據被保護層煤層應力加載路徑,設計進行采動耦合應力路徑下的煤樣滲流試驗。試驗結果表明:上保護層煤層開采過程中,同等試驗條件下,被保護層煤層可承受的上保護層開采擾動應力越大,被保護層煤層開采過程中的煤體破壞應力峰值越大,體積應變越大;被保護層煤層開采過程中,M組煤樣和N組煤樣應力應變曲線與常規保護層卸荷三軸試驗相比,擴容點出現位置明顯提前;同等應力狀態下,水壓越大,煤樣的體積應變越大;被保護層煤層開采過程中,M組煤樣初始圍壓為35MPa,圍壓對滲透率的影響大于軸壓的影響,N組煤樣初始圍壓為20MPa,圍壓、軸壓交替對滲透率產生主要影響,滲透率曲線呈現“W”型。兩組試驗中,擾動應力最大的試樣破壞前的滲透率普遍大于其他試樣的滲透率。

  • 煤巖塑性軟化及擴容特性對鉆孔密封性的影響

    作者:郝晉偉; 齊慶新; 舒龍勇; 霍中剛; 張浪 期刊:《煤炭學報》 2019年第05期

    鉆孔密封性是鉆孔瓦斯抽采的關鍵基礎之一,而煤巖力學特性對鉆孔密封參數的選擇及密封效果具有重要影響作用。因此,為準確認識鉆孔圍巖密封環境并深入分析煤巖塑性軟化及擴容特性對鉆孔密封性的控制作用,進而為鉆孔密封參數的合理選擇提供可靠的依據。基于煤巖全應力應變曲線及煤層力學參數,通過引入煤層軟化系數k及擴容系數η1和η2,在構建煤巖線彈塑性力學軟化“三折線”模型的基礎上,依據線性Mohr-Coulomb屈服準則,對鉆孔圍巖彈性區、塑性軟化區及塑性流動區半徑、鉆孔圍巖徑向位移以及鉆孔圍巖理論密封半徑等參數進行理論數值解析計算,并對相應解析結果進行對比分析。同時結合鉆孔成像技術及鉆孔瓦斯抽采濃度數據監測等手段,綜合分析塑性軟化及擴容特性對煤層鉆孔密封性的影響作用。研究結果表明,與理想彈塑性模型(Kastner)解相比,受塑性軟化及擴容特性共同作用下的煤層鉆孔圍巖徑向位移及理論密封半徑分別增加12.93倍和2.60倍,且在構造煤層區域內鉆孔縮徑現象明顯。在鉆孔密封參數及密封材料相同的條件下,縮徑現象明顯的鉆孔內初始平均抽采瓦斯體積分數較相鄰完整鉆孔降低59%,在29d考察期內平均抽采體積分數同比降低64.92%,瓦斯體積分數衰減率同比增加3倍。因此,塑性軟化及擴容效應是造成鉆孔初始密封性降低及后期抽采瓦斯衰減的主要原因之一,而采用Kastner方程求解獲得的煤層鉆孔圍巖理論滲透半徑及注漿壓力等參數并不合理;同時,鉆孔密封參數需應根據鉆孔圍巖特性進行區別選擇。

  • 混合藥劑對浮選柱中氣泡性質及其分散特征的影響

    作者:朱宏政; 朱金波; ALEJANDRO; López; Valdivieso; 閔凡飛; 王海楠; 徐文玉; 李夢閃 期刊:《煤炭學報》 2019年第05期

    為研究十二胺和仲辛醇對浮選柱內氣泡性質及其分散特征的影響,利用圖像分析法測定了氣泡的粒徑分布,分別采用表面張力儀和量筒法測定了表面張力和充氣量,并進一步分析了氣泡的吸附密度和表面積通量。研究表明,隨著十二胺和仲辛醇藥劑濃度的增大,氣泡粒徑逐漸減小并在達到臨界兼并濃度后分別穩定在0.6303和0.6020mm,其中氣泡粒徑衰變程度為99%時,十二胺和仲辛醇的濃度分別為0.0811和0.0703mmol/L,相同藥劑濃度時,十二胺溶液中的氣泡尺寸大于仲辛醇溶液的;溶液的表面張力隨著藥劑濃度的增大而線性減小,相同藥劑濃度時,十二胺溶液的表面張力低于仲辛醇溶液;充氣量隨著藥劑濃度的增大而逐漸增大,相同藥劑濃度時,十二胺溶液的充氣量大于仲辛醇溶液。在臨界兼并濃度時,十二胺和仲辛醇在氣泡表面吸附密度分別為0.9662和0.2827μmol/m^2,仲辛醇的氣泡表面積通量大于十二胺。隨著仲辛醇溶液中十二胺添加量的增大,氣泡臨界兼并濃度和穩定粒徑均逐漸減小,其中十二胺添加量為0.0324mmol/L時,混合藥劑溶液的臨界兼并濃度達到最小值為0.0216mmol/L,氣泡穩定粒徑也達到最小值為0.5833mm;表面張力和吸附密度均隨著十二胺添加量的增大而逐漸減小,其中十二胺添加量為0.0324mmol/L時,氣泡表面藥劑吸附密度達到最小值0.1540μmol/m^2;充氣量和氣泡表面積通量均隨著十二胺添加量的增大而逐漸增大,當添加量為0.0324mmol/L時,氣泡表面積通量達到最大值7.734s^-1。

  • "深部巖體力學與開采理論"專輯特約主編致讀者

    作者:謝和平 期刊:《煤炭學報》 2019年第05期

    目前世界上主要礦業大國相繼進入深部開采,超過1000m的礦井已有100余座,分布在南非、加拿大、德國、俄羅斯、波蘭等國家,其中以南非最具代表性。幾十年持續的大規模資源開采使得我國淺部礦產資源已趨于枯竭,我國未來礦產資源開發將全面進入1000~2000m深部。2004年我國的千米深井僅有8處,2015年全國千米深井已達80余座并且還以每年10~25m的速度向下延伸。另外,我國有一批即將開發的千萬噸級特大型金屬礦山其開采深度超過1000m。

  • 煤炭開采與巖層運動

    作者:錢鳴高; 許家林 期刊:《煤炭學報》 2019年第04期

    采礦是從地層內獲取煤炭資源的過程,是一次對礦區地層的擾動,必然引起巖層運動和地層內應力場與裂隙場的改變,從而影響礦壓顯現、地下水流失和地表沉陷等安全與環境問題。因此,采動巖層運動及其對安全與環境的影響規律是煤炭開采的基礎科學問題,對這些規律的認識將提高煤炭開采的科學性。由于采動巖層運動的復雜性,至今仍然有很多問題沒有解決。介紹了采動覆巖運動的塊體結構形式、巖層運動對工作面空間維護的影響、巖層運動對覆巖裂隙演化與地下水和地表沉陷等環境問題的影響、巖層運動對采動應力場影響等方面的研究進展與存在的主要問題,明確了巖層運動研究的重點和方向。結果表明:采動巖層運動是一種堅硬巖層破斷前的應力集中和破斷后形成塊體的力學行為,堅硬巖層的破斷和塊體運動具有突變和不連續性,破斷塊體互相咬合可能形成“大變形”結構,塊體咬合結構的S-R穩定性將對礦壓顯現、采動裂隙和地表沉陷等產生重要影響。巖層運動是一個“黑箱”,目前僅僅在控制原理上得到解釋,達到“灰箱”程度。因此,巖層控制在很多場合只能是“宏觀”控制。“砌體梁”結構力學模型的建立明確了支護原理和支架工作阻力估算原則。一般情況下,按照4~8倍采高巖柱自重估算支架工作阻力可以滿足工程需要,在大采高或薄直接頂、淺部開采、特殊壓架條件等情況下支架工作阻力估算應采用上限,個別條件下單純提高支架阻力仍無法徹底解決壓架問題,還需配套實施相關工程措施加以防范。根據覆巖關鍵層破斷塊體結構的穩定性,將我國不同表土層條件下的地表沉陷劃分為3種類型,提出應根據地表沉陷的不同類型進行預測、控制與選擇復墾方法。關鍵層的賦存與破斷特性對采動應力分布影響顯著。目前,由于應力集中引起的?

  • 綜放工作面煤柱巷道軟巖底板非對稱底臌機理與控制

    作者:賈后省; 王璐瑤; 劉少偉; 彭博; 張偉光; 范凱 期刊:《煤炭學報》 2019年第04期

    針對綜放工作面煤柱巷道非對稱底臌劇烈、支護維護困難、起底工程量大等難題,以大南湖一礦綜放工作面煤柱巷道為工程背景,采用理論分析、數值模擬、現場試驗等綜合研究方法,分析了煤柱巷道圍巖周邊應力環境特征及其作用下的變形破壞形態。結果表明:煤柱巷道底板強度低下以及在采動影響下圍巖應力環境出現非均勻現象,進而導致巷道底板塑性區出現非均勻分布,是造成非對稱底臌的內在原因;底臌變形規律監測結果顯示,非對稱底臌程度與放煤厚度有內在聯系,放煤厚度在5.9m范圍內,放煤厚度越大,基本頂巖層破斷偏轉角度亦越大,巷道圍巖周邊主應力比值、主應力旋轉角度等參數越大,底板塑性破壞引起的非對稱底臌變形越劇烈;底板最大塑性破壞深度位置隨著主應力方向旋轉角度的增加,逐漸向巷道中部位置移動,導致底臌變形最大位置分布不同,同時,煤柱巷道的這種底臌變形可控性較差,現有技術條件下企圖采用高強支護是不可行的,控制上應以適應底臌變形為主;然而,當放煤厚度超過5.9m,基本頂巖層有沿煤柱邊緣失穩切落的可能,巷道圍巖應力環境趨于原巖應力狀態,巷道圍巖塑性區分布范圍大幅降低,底臌變形較小。據此,以巷道非對稱底臌規律為依據,提出了以調整采掘關系、優化巷道底臌硬化方案為主的底臌控制對策,現場應用效果良好,底臌變形量有效減少的同時,巷道底臌處理工作量亦大幅降低。

  • 基于動態強度折減DDA法的邊坡多滑面穩定性分析

    作者:王述紅; 朱承金; 張紫杉; 任藝鵬; 王鵬宇; 邱偉 期刊:《煤炭學報》 2019年第04期

    為解決巖體結構面損傷的程度不一性問題及邊坡多滑面分析中數值模型的選取問題,借鑒DDA計算位移的優勢,考慮塊體間相對位移,提出動態強度折減DDA法(Dynamic Strength Reduction Discontinuous Deformation Analysis,簡稱DSR-DDA)的邊坡多滑面搜索,通過對不同破壞程度下巖體結構面動態折減不同的強度及動態變化邊坡多滑面分析中的數值模型,以解決數值分析中巖體結構面損傷的程度不一性問題及邊坡多滑面分析中數值模型的選取問題。利用傾斜平面滑塊經典案例測試位移閾值,驗證方法的可行性及計算精度,并將其應用到撫順西露天礦巖質高邊坡多滑面穩定性分析中,且與自主研發的GeoSMA-3D系統進行耦合。研究結果表明:在設定位移閾值為1mm時,DSR-DDA與理論解誤差在0.5%以內,滿足計算要求。后續得到了撫順西露天礦邊坡最危險滑落面(對應安全系數為1.136),與分析現場監測位移得出的潛在滑落位置基本一致,并在首次滑坡后的數值邊坡模型基礎上,得到了次級滑落面位置(對應安全系數為1.189),與常規分析得出的結果大相徑庭,佐證了邊坡多滑面穩定性分析中數值模型需動態變化的必要性。DSR-DDA法與GeoSMA-3D系統識別出的關鍵塊體耦合效果良好,從塊體理論角度印證了DSR-DDA法的實用性。撫順西露天礦邊坡破壞模式為牽引式滑動破壞,中下部油母頁巖對邊坡穩定性起關鍵作用,故不可繼續開采剩余油母頁巖,以免引起邊坡上部大面積滑坡及礦坑-城市邊界滑坡。

  • 煤炭自然發火介尺度分析:從表征體元宏觀模型到孔隙微觀模型

    作者:梁運濤; 王樹剛; 蔣爽; 胡沛裕; 林琦; 宋雙林 期刊:《煤炭學報》 2019年第04期

    煤炭自然發火存在明顯的介尺度特性,應用介尺度科學理論將煤炭自然發火的微觀反應機理與宏觀變化特征相關聯,有助于推進煤自燃領域的深入研究。首先分析了單煤顆粒、煤顆粒聚團及煤堆3個尺度的區別及相互聯系,指出尺度之間正確的信息傳遞是多尺度模擬的前提,煤自燃領域尺度信息傳遞的主要方式是“尺度上聯”。從數學建模角度提出煤顆粒聚團的本質就是煤堆的表征體元,以表征體元為最小單位的表征體元尺度數值模擬是一種忽略聚團內結構變化的基于宏觀數學模型的計算方法,相對應的表征體元內考慮單煤顆粒相互影響的孔隙尺度數值模擬是一種基于微觀數學模型的計算方法,由此明確了煤自燃研究中介尺度Ⅱ所在的堆積態煤體層次的物理過程與數學概念。其次基于表征體元尺度的定義,考慮瞬時孔隙率和高溫輻射換熱特征,建立了連續性方程、動量守恒方程、能量守恒方程和濃度方程,簡述了求解過程,指出需要由孔隙尺度模型獲取的參數有孔隙率、滲透率、對流換熱系數等。接著論述了基于格子玻爾茲曼方程、考慮內部孔隙結構的孔隙尺度微觀模型,并用實例展示了采用工業CT技術獲取煤巖體孔隙物理結構、3維數字重構及表征體元提取的步驟。最后利用不同尺度之間參數的本構關系,提出從孔隙尺度獲取宏觀控制方程中孔隙率、滲透率、慣性系數和對流換熱系數的尺度上聯方法,從數學上實現了孔隙尺度微觀模型到表征體元尺度宏觀模型之間的信息傳遞,從而完成了從孔隙尺度到表征體元尺度的多尺度物理建模和數學建模。

  • 基于壓汞、低溫N2吸附和CO2吸附的構造煤孔隙結構表征

    作者:李陽; 張玉貴; 張浪; 侯金玲 期刊:《煤炭學報》 2019年第04期

  • 溫度對煤矸石動態淋溶特性的影響

    作者:冉洲; 劉文禮; 潘永泰; 劉文昌; 高自然; 趙英霄 期刊:《煤炭學報》 2019年第04期

    煤矸石長期堆存將對周邊環境造成酸性污染和重金屬含量超標。為研究煤矸石山發生氧化自熱對酸性污染物降雨淋溶釋放特性的影響機理,以山西省陽煤集團煤矸石為研究對象,建立了自動溫控噴淋系統,通過對不同溫度煤矸石進行動態淋溶實驗,研究了淋溶液中pH值、電導率(EC)值、氧化還原電位(ORP)和硫酸鹽(SO4^2-)含量的淋溶規律,并對淋溶前后煤矸石礦物組成進行半定量分析。結果表明:風化煤矸石中含有大量硫酸鹽等可溶性組分,且酸性組分含量大于堿性組分和黏土礦物組分中和量總和,初期潤濕液SO4^2-含量超過地下Ⅲ類水指標,可看作高度礦化水,呈弱酸性和氧化狀態,但氧化性未超過一般界定氧化性土壤的值(400mV);隨著累計淋溶時間延長,淋溶液pH值先增大后減小并最終趨于穩定,在t=3h達到最大值為7.34~8.03,SO4^2-含量和EC值先急劇減小后趨于穩定,穩態值分別約為2500mg/L和2mS/cm,ORP在325.9~435.2mV波動;隨著溫度升高(50~200℃),淋溶液穩態pH值(pHs)和煤矸石剩余黃鐵礦含量先減小后增大,150~200℃的pHs值小于5.79,SO4^2-含量和石膏相對質量分數先增大后減小,ORP波動性增強,相對標準偏差RSD由9.54%增大到10.06%,EC值受溫度影響不顯著;淋溶液各項指標均在150℃條件下取得極值,pHs,min為4.98,呈較強酸性;ORPmax為435.2mV,呈強氧化態。由此可得:煤矸石中產酸物質氧化作用可分為風化氧化和自熱氧化,主要受環境溫度、含水量和與空氣接觸程度的綜合影響;煤矸石自熱氧化造成的酸性污染演變過程是由堿性組分、含氮物質和氧化產生的酸性組分共同決定的,且3種組分淋溶釋放速率經長期堆存后逐漸趨于穩定。本研究解釋了煤矸石中黃鐵礦氧化產酸受環境溫度的影響機制,為自熱煤矸石山降雨淋溶造成酸性污染動力學演變預測提供依據。

  • 保水采煤面臨的科學問題

    作者:范立民 期刊:《煤炭學報》 2019年第03期

    保水采煤理念是基于榆神府礦區開發初期采煤引起的潛水位下降、植被退化而提出的。經過多年理論研究和工程實踐,已初步建立了保水采煤技術體系,有效指導了生態脆弱礦區煤炭資源開采和生態環境保護。在國家關于生態文明建設標準日益提高的格局下,我國西部干旱半干旱地區煤水資源共生區生態環境保護面臨歷史考驗。首先綜述了保水采煤技術取得的成果,認為地質條件探查、巖層移動、保水采煤方法等方面的研究基本解決了單煤層開采中存在的突出問題,而生態脆弱礦區水與生態約束和生態修復與重構方面的研究滯后。其次探討了保水采煤領域中5個緊密相關的科學問題,包括礦區依賴地下水的植被對煤層開采的約束程度的識別、量化及監測,大采高和重復采動條件下導水裂隙帶高度探測與預測方法,有效隔水層厚度的量化與評價,大采高和重復采動條件下采動巖層(覆巖)控制及礦山生態環境影響機制、礦山生態損害監測與評價、礦山土地復墾與生態重建技術、生態修復策略及效果評價等。在新形勢下,礦區生態環境保護的責任和任務重大,有待于投入更多研究來支撐我國西部礦山保水采煤理論與技術的突破,促進綠色礦區建設。

  • 生態脆弱區保水采煤礦井(區)等級類型

    作者:李文平; 王啟慶; 劉士亮; 王蘇健 期刊:《煤炭學報》 2019年第03期

    水資源保護性采煤是生態脆弱礦區可持續發展的必然選擇,如何深化保水采煤研究,使之更好的付諸工程實踐,是西北煤炭開發規劃和建設生產亟需解決的問題。以陜北榆神礦區為例,結合淺表層水資源(保水采煤目的層)量分布和煤礦開采對淺表層水資源的影響程度兩方面,研究了保水采煤礦井(區)類型。首先,分析了研究區生態-水-煤系地層空間賦存結構特征,提出了以保水采煤為目的的生態地質環境類型,將其劃分為潛水沙漠灘地綠洲型、地表水溝谷河流綠洲型、地表徑流(黃土)溝壑型和區域性(深埋)地下水富集型;其次,計算確定了淺表層水資源單位面積總儲存量分布;然后,基于煤層開采對生態層及淺表層水的影響程度,提出了4種保水采煤環境工程地質模式(環境友好型、環境漸變恢復型、環境漸變惡化型及環境災變型),在分析影響其分區的導水斷裂帶高度、殘余隔水層釆動隔水性等關鍵指標的基礎上,建立了不同環境工程地質模式分區閾值和確定方法;最后,基于淺表層水資源量和保水采煤環境工程地質模式分布特征,提出了保水采煤礦井等級類型劃分方法,將其劃分為:正常開采礦井、保水采煤一級礦井、保水采煤二級礦井和保水采煤三級礦井,總結了各級保水采煤礦井適用的開采方法與水資源保護、利用方法。

  • 復合采動損傷對層間隔水控制層穩定性的影響

    作者:馮國瑞; 白錦文; 楊文博; 王善勇; 康立勛 期刊:《煤炭學報》 2019年第03期

    近距離煤層群復合采動影響下,層間巖層中隔水層的穩定性至關重要。若層間巖層中隔水層的穩定性遭受破壞,則上覆采空區中的積水會向下方滲流擴逸,甚至瞬間涌出,威脅下部煤層的安全開采。提出了復合采動影響下層間隔水控制層的基本概念,運用損傷力學的基礎理論構建了復合采動影響下層間巖體損傷參量 D 的計算模型,分別研究了損傷參量 D 與層間巖體抗壓強度及破壞范圍之間的關系,分析了不同條件下復合采動損傷對層間隔水控制層穩定性的影響。研究結果表明:①層間隔水控制層是指復合采動影響下層間巖體中不發生破斷失穩且能起到阻隔上方采空區積水向下滲流擴逸的控制巖層。②損傷參量 D 可以用來衡量復合采動影響下層間巖體的損傷破壞程度。③層間巖體抗壓強度 RD 與損傷參量 D 的關系為:隨著損傷參量 D 的增大,層間巖體的抗壓強度RD表現出線性遞減的變化趨勢,其折減系數為1-D。④層間巖體破壞范圍與損傷參量D的關系為:層間巖體的最大破壞深度/高度Hmax及其距工作面端部的距離Lmax均隨著損傷參量 D 的增大而增加;D 越大,Hmax 和 Lmax 的增幅也越大。⑤層間隔水控制層的穩定性與復合采動產生的疊加損傷密切相關;通過綜合考量上下煤層多重開采后層間巖體的損傷破壞范圍與隔水控制層的層位關系,全面分析了6種不同條件下層間隔水控制層的穩定性,并給出了合理有效的控制措施,來減輕上覆采空區積水對下部煤層開采的威脅,并保障安全生產。復合采動損傷對層間隔水控制層穩定性的影響研究可以為積水采空區下伏煤層的安全開采提供理論指導。

  • 基于保水采煤理念的地質環境承載力研究

    作者:孫魁; 范立民; 夏玉成; 李成; 陳建平; 仵撥云; 彭捷 期刊:《煤炭學報》 2019年第03期

    我國西部生態脆弱區采煤引起的水資源破壞和地質環境變化,已經嚴重制約了礦區經濟、社會、環境的可持續發展。通過梳理保水采煤、煤礦區地質環境承載力的研究進展,結合目前西部富煤缺水地區的地質環境現狀,提出了基于保水采煤理念的地質環境承載力內涵及基本研究思路。分析認為:基于保水采煤理念的地質環境承載力研究,應將保水采煤理念與地質環境承載力理論有機融合,系統分析“采煤活動水資源破壞地質環境效應”作用機理,從尋求煤炭開采、水資源保護、地表生態環境保護3者之間的最優解中闡述內涵。地質環境承載力評價方法研究,可采用屬性分析、生態需求分析、數值分析、突變理論等方法,重點研究評價指標的量化方法、綜合評價方法、承載能力及承載狀態等級劃分方法。對于承載能力的計算,可采用模擬實驗,取得典型煤礦區承載能力下地質環境與開采強度臨界值的關系數據,進而提取出控制和減輕煤礦區地質環境問題的保水采煤技術方法,確定合理的開采強度和規模。在承載力評價和計算的基礎上,提出地質環境承載力影響因素的協同監測技術方法,并給出了承載力預警等級判定標準。所提出的基于保水采煤理念的地質環境承載力內涵及基本研究思路,以期豐富和發展保水采煤及地質環境承載力的科學內涵,為西部生態環境脆弱區煤炭資源開發與水資源保護協調發展提供理論與技術支持。

  • 干燥-飽和循環作用下砂質泥巖抗剪性能劣化試驗研究

    作者:湯傳金; 姚強嶺; 王偉男; 王烜輝 期刊:《煤炭學報》 2019年第03期

    西部生態脆弱礦區煤炭開采過程中的地下水資源保護與利用是實現該區域煤炭綠色開采的前提和必要條件。其中,保水開采與地下水庫技術的廣泛應用為解決煤水共采問題提供可能。本文以煤礦地下水庫煤巖邊界在水反復浸入條件下穩定性變化為研究背景,以神東礦區烏蘭木倫礦3-1號煤層頂板砂質泥巖為研究對象,通過無損浸水試驗獲得試樣的自然吸水性規律,獲得試樣含水率到達飽和狀態的浸水時間。根據浸水時間,對試樣進行干燥-飽和反復浸水,得到不同循環浸水試樣含水率隨浸水次數呈指數增加關系,而試樣抗剪強度和浸水次數呈指數降低關系。黏聚力隨浸水次數的增加呈下降趨勢,而內摩擦角先增加后減小,表明材料的均一性以及破裂面的形態及裂隙發育的形態、尺寸、方向變化造成了內摩擦角增加,而后期循環浸水占主導因素,表現為內摩擦角減小。根據黏聚力、內摩擦角與干燥-飽和循環次數的關系,建立了基于干燥-飽和循環次數的 Mohr-Coulomb 準則。聲發射計數曲線與剪應力曲線有較強的對應性,在試樣破壞時刻聲發射事件明顯增加,對應聲發射累計計數曲線的明顯上升階段。試樣在破壞過程中以低 RA 值為主,破壞時刻對應高 RA 值,即試樣破壞過程中的基礎裂隙類型是張拉裂隙,破壞時刻對應明顯的剪切裂隙。研究結果表明,地下水庫邊界煤巖柱在地下水庫蓄水-抽水過程中,在浸水-失水作用下其強度發生顯著變化,建議在構建地下水庫時應考慮水作用引起的邊界煤巖柱強度弱化作用。

  • 軟弱基底內排土場支擋煤柱的力學效應

    作者:王東; 李廣賀; 曹蘭柱; 白潤才; 宋子嶺 期刊:《煤炭學報》 2019年第03期

    留設支檔煤柱是提高軟弱基底內排土場穩定性的重要手段之一。為了解決軟弱基底內排土場支擋煤柱形態參數設計難題,實現礦山安全生產和經濟效益兼顧,對軟弱基底內排土場支擋煤柱的力學效應及形態設計方法進行研究。在構建軟弱基底內排土場支擋煤柱力學模型的基礎上,進行三維受力狀態分析,將支擋煤柱視為在內排土場靜止土壓力及底界面剪切力雙重作用下的固定梁,以摩爾-庫倫準則作為失穩判據,推導獲得了煤柱三維支擋效應的表達式;基于對煤柱三維支擋效應的力學成因類型及影響因素的認識,提出了煤柱支擋效應的二維等效方法,推導了底界面等效黏聚力 cd 與等效內摩擦角φd 的表達式,從理論上揭示了支擋煤柱形態參數對支擋效應的影響。將該方法在勝利東二露天煤礦內排土場支檔煤柱設計中進行了應用,并采用數值模擬方法進行驗證。研究結果表明:煤柱底界面的等效黏聚力cd及等效內摩擦系數tanφd與其頂寬a、下底角β,ω均呈正相關反比例函數關系,與高度 H 呈正相關倒差函數關系,與長度 d 呈負相關反比例函數關系;勝利東二露天煤礦內排土場邊坡穩定系數 Fs 隨支檔煤柱頂寬 a 增加而增加,與煤柱高度 H 呈線性遞增關系;煤柱的最佳尺寸為高度H=28m,頂寬a=43m,與傳統的二維分析結果相比,可多才出原煤75600m3,經濟效益顯著。成果可用于優化設計軟弱基底內排土場支擋煤柱形態參數,彌補采用傳統方法設計造成的煤炭損失過大的不足,實現經濟效益最大化。

  • “保水采煤的理論與實踐”專輯特約主編致讀者

    作者:范立民 期刊:《煤炭學報》 2019年第03期

    保水采煤是指在干旱半干旱地區煤層開采過程中,通過控制巖層移動維持具有供水意義和生態價值含水層(巖組)結構穩定或水位變化在合理范圍內,尋求煤炭開采量與水資源承載力之間最優解的煤炭開采新技術。這一概念是根據陜北侏羅紀煤田(神府煤田)開發中遇到的地質生態環境環境問題而提出的,對水資源供需矛盾突出、地下水生態價值明顯的礦區同樣適用。

  • 煤礦智能化——煤炭工業高質量發展的核心技術支撐

    作者:王國法; 劉峰; 龐義輝; 任懷偉; 馬英 期刊:《煤炭學報》 2019年第02期

    提出了煤礦智能化是煤炭工業高質量發展核心技術支撐的科學思想,闡述了煤礦智能化的定義和總體要求,明確了煤礦智能化發展的目標是建設智慧煤礦,分析了煤礦智能、智慧、信息化、數字化等術語的內涵和關聯關系,提出了我國煤礦智能化建設原則和階段目標。進行了煤礦智能化頂層設計,提出了統籌規劃煤礦智能化發展模式、科學設計智慧煤礦總體架構、建設100個智能化示范煤礦的發展思路。探討了井工煤礦精準地質探測與4D-GIS系統、智能化開拓規劃與工作面設計、智能化巷道快速掘進成套技術、智能化綜采工作面成套技術、智能化主/輔運輸技術、危險源智能感知與預警技術、智能化洗選系統、智能化綜合保障技術、礦井物聯網綜合管控系統和操作平臺等主要環節的發展路線。闡述了露天煤礦智能化發展方向,提出了建設露天煤礦信息化系統、開發露天煤礦智能化連續開采技術、建立露天煤礦空-天-地一體化安全預警系統、推進露天煤礦生態環境協調綠色發展的理念。大力發展煤機裝備智能制造,提高煤機裝備的可靠性與適應性,促進煤炭資源開發的機器人化替代,為煤礦智能化發展提供智能裝備保障。提出了加大煤礦智能化發展政策支持、設立煤礦智能化標準體系建設專項、建立國家級煤礦智能化技術創新研發實驗平臺等政策建議。

  • 深部軟巖巷道高預應力增阻大變形錨桿研究及工程應用

    作者:張紅軍; 李海燕; 張太平; 王強; 王薇; 王新; 趙慧; 常濤; 郭天嬋 期刊:《煤炭學報》 2019年第02期

    為解決深部軟巖巷道大變形、返修率高等問題,在前人研究基礎上研發了一種新型高預應力增阻大變形錨桿,該新型錨桿主要由托盤、夾片、桿體1、桿體2、連接套、錐形套、滑移套管等組成,可以施加不低于120 kN的高預應力,讓壓點可控為180~240 kN,變形量可在150~1 000 mm內靈活調節,錨桿的破斷力可達到350 kN左右,且在變形的過程當中能保持較高的漸增支護阻力;室內靜力拉伸特性試驗結果表明,該新型錨桿與傳統錨桿相比,具有'先抗后讓再抗,防斷增阻'的優良特性;為進一步研究新型錨桿的力學支護機理,在建立該錨桿桿體軸向力學特性曲線的基礎上,采用Fish語言編程對FLAC3D數值模擬軟件CABLE單元進行了相應二次開發,數值試驗獲得的試驗結果與室內試驗結果基本完全一致,高精度模擬了大變形錨桿的軸向拉伸力學行為;典型深部大變形軟巖巷道-金陽煤礦-500 m疏水巷變形機制研究表明,圍巖強度低、地應力高以及錨桿初始預應力低是導致其變形的主要因素,采用傳統等強螺紋鋼錨桿支護已經無法解決三者之間的突出矛盾,必須設法加強支護強度降低圍巖的變形速率,同時提高支護構件適應圍巖大變形的能力,才能保持巷道圍巖的穩定;為驗證該新型錨桿的支護效果,提出了以該新型高預應力增阻大變形錨桿為核心的新'錨網噴'支護技術,數值模擬及現場監測結果表明,該支護方案可有效提高錨桿受力狀態,降低圍巖變形量,與原支護方案相比,圍巖最終變形量減少了近60%,取得了良好的支護效果,具有重要的推廣應用價值。

  • 基于層疊模型組合煤巖體動態力學本構模型

    作者:解北京; 嚴正 期刊:《煤炭學報》 2019年第02期

    為研究沖擊載荷下組合煤巖的動態力學特征,利用75 mm的分離式霍普金森壓桿(SHPB)實驗系統,對不同組合比煤巖樣(砂巖:煤:砂巖分別是1:1:1,2:1:1,1:1:2,1:2:2)進行不同速率(4. 590~8. 791 m/s)的沖擊加載實驗,獲得了組合煤巖的動態應力-應變曲線,結合煤、巖本構的研究成果和層疊模型原理,并充分考慮了組合煤巖體在動態破壞過程中的應變率相關性和損傷特性,構建了7參數組合煤巖層疊本構模型。研究結果表明:①不同組合比煤巖的彈性階段和塑性階段持續時間不同,不同組合比煤巖的應力應變曲線前期均呈現出明顯的非線性;②組合煤巖動態沖擊屈服強度隨應變率的增大而增大,隨煤的占比增大而減小;③構建的7參數組合煤巖層疊本構模型數值擬合曲線與實測動態本構曲線具有較好的一致性,擬合參數分析發現在中應變率(110. 41~195. 49 s-1)沖擊載荷作用下,組合煤巖體損傷軟化效應超過應變率強化效應成為主導因素;④擬合參數范圍和試樣沖擊破壞特征均表明,組合體試件主要破壞部位以煤體破壞為主,不受組合方式的影響。研究成果為進一步深入認識沖擊地壓等煤巖動力災害發生機理和預測預防措施提供參考借鑒。由于組合煤巖沖擊破壞SHPB實驗條件有限,并未考慮圍巖影響,圍壓下的組合煤巖動態破壞特性有待利用實驗和數值模擬手段進一步研究。

  • 咪唑類離子液體處理煤熱失重以及傳熱特性

    作者:肖旸; 尹嵐; 呂慧菲; 劉承志; 陳煒樂; 李達江 期刊:《煤炭學報》 2019年第02期

    離子液體作為新型阻化劑,溶解破壞煤中的活性結構從而抑制煤氧化反應進程,達到阻化煤自燃的效果。為了考察咪唑類離子液體對煤熱失重以及熱傳遞特性的影響,采集淮南礦區丁集1/3焦煤作為實驗煤樣,選取[EMIM][BF4],[BMIM][BF4],[BMIM][NO3]和[BMIM][I]對焦煤處理,并將未處理煤樣作為對照組,開展熱重-差熱同步熱分析實驗和激光導熱實驗,得出咪唑類離子液體處理煤的熱失重和熱物性參數。結果表明:離子液體對煤的氧化熱失重過程有明顯的減弱作用,且不同離子液體的作用效果不同,效果最好的為[BMIM][BF4]。此外,差熱結果顯示離子液體處理煤的放熱量均低于離子液體未處理煤,其中[BMIM][BF4]處理煤相比較于原煤,波峰溫度提高28℃。煤樣的熱物性參數呈現出階段性變化。30~210℃,隨著溫度的增加,煤樣的熱擴散系數逐漸降低,比熱容和導熱系數逐漸增大;210℃之后,煤樣的熱擴散系數逐漸上升,比熱容趨于平穩,導熱系數快速上升。在同一溫度下,離子液體處理煤的熱擴散系數以及導熱系數均低于原煤,離子液體處理煤的比熱容均高于原煤,其中[BMIM][BF4]處理煤的熱擴散系數最小,比熱容最大,導熱系數最小。此外,[BMIM][BF4]處理煤熱物性參數變化率最低,對溫度的敏感性明顯減弱,對煤熱量傳遞抑制作用明顯。結果可為煤火的防治提供一定的理論基礎和現實依據。

  • 基于高分二號衛星影像高潛水位煤礦區沉陷地土壤含水量監測

    作者:麥霞梅; 胡振琪; 趙艷玲 期刊:《煤炭學報》 2019年第02期

    高潛水位地區煤炭開采破壞導致地表沉陷出現積水和斜坡,沉陷內土壤含水量會分布不均勻,影響農作物的生長,從而嚴重影響礦區居民的生產和生活。因此大范圍快速、精確監測高潛水位地區煤礦開采區的土壤含水量具有重要現實意義。衛星遙感技術可以快速、準確、高效監測礦區土壤含水量。通過遙感手段對高潛水位采煤塌陷地土壤含水量進行監測,探求出一個比較方便、快速、合理監測高潛水位采煤塌陷地土壤含水量分布狀況方法,為礦區環境影響評價、農作物估產、破壞等級評價、耕地損害補償與土地復墾方案的編制提供參考依據。借鑒土壤含水量遙感監測經驗,通過野外實地采集土壤樣本并測量土壤光譜數據,在室內測量土壤含水量,分析實測地面光譜數據與土壤含水量的變化關系,結合實測的土壤含水量與光譜特征數據,對土壤含水量與實測水體光譜進行相關性分析,得到土壤含水量光譜數據敏感波段范圍。結合高分二號衛星影像譜段數據特點,將實測光譜波長按照波段范圍劃分為與高分二號衛星影像譜段對應的4個波段,即450~520,520~590,630~690,770~890 nm,再取各個波段范圍反射率的平均值與土壤含水量光譜反射率進行相關性分析,尋求高分二號衛星影像監測土壤含水量最敏感的波段數據,在確定遙感探測敏感波段的基礎上,建立了土壤含水量與光譜反射率的遙感反演模型,即:S曲線模型、逆函數模型,基于預處理的高分二號衛星影像進行沉陷區地土壤含水量遙感反演,從而得到高潛水位采煤塌陷地土壤含水量的空間分布情況。研究結果表明不同土壤含水量的光譜特征基本相似,實測地面光譜數據與土壤含水量的變化關系為土壤光譜反射率隨著波長的增長而增大,呈正相關關系;土壤含水量與高分二號衛星影像數據B3波段的反射率具有顯著的負相關關

  • 基于云化QFD的采煤機服務型制造模型構建

    作者:丁華; 劉恒強; 楊琨; 楊兆建 期刊:《煤炭學報》 2019年第02期

    為更好地滿足用戶需求并給企業帶來新的價值增長點,將'產品+服務'理念引入到采煤機概念設計中,構建基于云化質量功能配置的服務型制造模型,實現有形產品與無形服務的相互促進和影響。以顧客價值為驅動,圍繞顧客價值挖掘、價值要素到方案特征的傳遞與分配及產品與服務方案交互配置設計3個關鍵問題,以采煤機為研究對象,構建基于價值域、性能域、方案域、3個域之間映射關系及產品與服務交互設計的服務型制造模型框架。首先從顧客期望系統實現的目標出發,構建包含結果層和屬性層的價值域模型挖掘顧客價值,采用云模型處理具有模糊性和隨機性的群決策值得到價值要素基本重要度,并利用市場競爭性分析和卡諾模型對其修正以提高其準確性。然后將云模型嵌入質量功能配置中實現價值要素到方案特征的傳遞分配,并充分利用以往采煤機產品設計中積累的大量數據,基于極限學習機理論進行模型推理輔助方案特征目標值分析。最后基于方案特征目標值進行產品與服務的交互配置和實例化信息交互得到服務型制造方案。該服務型制造模型能夠從顧客期望系統實現的目標出發深入挖掘顧客價值,解決了群決策的模糊性和隨機性問題、提高價值要素重要度的準確性并實現價值要素到產品與服務兩類不同對象的傳遞與分配,通過產品服務交互設計獲取產品與服務相互促進的整體解決方案。服務型制造方案與單一產品方案相比實現了服務對產品的促進和影響,完善了采煤機產品設計且以個性化的服務提高企業競爭力、提升用戶滿意度。結合采煤機典型機械產品,驗證了上述方法的可行性與有效性。

  • 煤及共伴生資源精準開采科學問題與對策

    作者:袁亮 期刊:《煤炭學報》 2019年第01期

    面臨新一輪以大數據、云計算、人工智能、物聯網、區域鏈、互聯網為代表的信息技術革命,及煤、鈾、油氣相繼走向智能化無人開采的發展趨勢,深度融合現代信息技術、資源開采理論技術助推煤及共伴生資源無人(少人)開采,保障國家能源及戰略需求,成為新時代能源資源開發模式變革的導向,基于此率先提出煤及共伴生資源精準開采的科學構想。煤及共伴生資源精準開采是以創新地球空間物理科學、多相多場耦合理論及智能管控系統為核心保障,互聯網+現場監測、物理/數值模擬、基礎實驗的“三位一體”科研手段為支撐,實現煤及共伴生資源稟賦、原生/擾動地質災害、開采裝備工況全息實時展現,資源開發規劃、礦井運行管理及退役礦井生態修復方案的智能彈性決策,潛在致災因素的智能深度感知、精準圈定及高效解危,突發災害的損傷體自主修復、管控系統韌性恢復、裝備自適應調整的能源資源科學開發模式。煤及共伴生資源精準開采可有效破解資源開發面臨的勘探監測、協同開發、災害防控及環境負外部性等重大難題,為未來煤及共伴生資源開發提供了新思路。本文凝練了煤及共伴生資源精準開發的5個關鍵科學問題和7個主要研究方向,為實現新時代資源安全高效綠色開發提出了階段性規劃。

  • 煤礦“采選充+X”綠色化開采技術體系與工程實踐

    作者:張吉雄; 張強; 巨峰; 周楠; 李猛; 張衛清 期刊:《煤炭學報》 2019年第01期

    煤炭接續資源多在深部和優質資源多在西部并存的現狀使得深部與西部開采成為煤炭資源開發的新常態,綠色礦山建設、綠色礦業發展與綠色化開采推進已勢在必行。本文提出了煤炭資源“采選充+X”綠色化開采技術構想,即直接在井下構建煤炭開采、煤矸分選、矸石充填與“巖層移動主動控制、沿空留巷、瓦斯抽采、災害防治、保水開采”一體化生產系統,形成了煤炭“采選充+X”(控、留、抽、防、保)協同生產模式;明確了“采選充+X”綠色化開采技術的內涵與技術框架,闡述了“采選充+X”的四代演化歷程,分析了其踐行綠色化的技術優勢,給出了科學化的工程設計方法;闡述了5類典型“采選充+X”技術對應的技術原理、工程需求、設計流程與方法、關鍵技術及工藝裝備等。工程實踐分別證明了采選充+控、采選充+留、采選充+抽等“采選充+X”技術具有的顯著技術優勢與工程示范效應。未來“采選充+X”綠色化開采將延伸采選充+處、采選充+智、采選充+調、采選充+協等技術模式。整體形成的“采選充+X”技術體系,可為實現煤炭及伴生資源綠色化開采提供有力的技術支持。

  • 孤島充填工作面初采致沖力學機理探討

    作者:姜福興; 陳洋; 李東; 王存文; 蓋德成; 朱斯陶 期刊:《煤炭學報》 2019年第01期

    孤島充填工作面由于要控制采空區頂板下沉而導致工作面煤體支承壓力分布變得復雜,造成沖擊危險性評估方法不同于常規工作面,為了提供充填回收孤島煤柱采場圍巖穩定性分析的理論依據,以山東某礦孤島充填工作面為背景,通過對孤島煤柱覆巖結構及演化特征進行研究,建立了孤島充填開采條件下“充填體-煤柱-頂板”力學模型,得到了充填工作面超前支承壓力估算方法,提出了孤島充填工作面煤體沖擊失穩的判據。研究結果表明:(1)采空區充填效果決定了上覆巖層下沉運動的空間以及與兩側采空區覆巖發生水平聯動的范圍,是影響孤島煤柱覆巖結構演化特征的關鍵因素;(2)受回采巷道切割及大直徑鉆孔卸壓工程的影響,工作面煤體承載能力呈現明顯的區域差異性,彈性承載區煤體是上覆巖層傳遞載荷的主要承載體,工作面開采邊界條件和回采巷道布置方式是影響工作面煤體靜態穩定性的主要控制因素;(3)充填材料受到采空區頂板下沉運動中壓應力作用下發生壓縮變形,當頂板和充填材料達到力學平衡時頂板下沉運動終止,充填材料固結體壓縮變形量和彈性模量是影響工作面煤體動態穩定性的主要控制因素;(4)決定孤島充填工作面沖擊危險性的關鍵因素是工作面彈性承載區煤體靜態支承壓力和采空區頂板下沉量。針對這類沖擊地壓的致災機理,通過煤層注水、高壓水壓裂及優化工作面布置以降低工作面彈性承載區煤體靜態支承壓力和提高采空區充填率、優化充填材料固結體壓縮性能以減小采空區頂板下沉量等措施,可有效降低孤島充填工作面的沖擊危險性。該研究成果可為類似開采條件下沖擊地壓的防治提供參考。

  • [BMIM][BF4]對不同變質程度煤自燃熱行為的影響研究

    作者:鄧軍; 呂慧菲; 李達江; 肖旸; 王彩萍; 蔣志剛 期刊:《煤炭學報》 2019年第01期

    離子液體作為新型阻化劑可溶解破壞煤中活性基團,抑制煤氧化反應進程,從根本上達到阻化煤自燃的目的。但不同變質程度煤樣微觀結構不同,而且離子液體成本較高,因此,難以在煤自燃領域現場實施應用。基于此,考察了離子液體對不同變質程度煤自燃熱行為特征的影響,且從經濟性和實用性方面考慮,選用低濃度(質量分數為5%) 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([BMIM][BF4])對褐煤、長焰煤、氣煤以及1/3焦煤進行熱重-差熱聯用(TG-DSC)實驗和熱物性參數測試實驗,得出離子液體處理不同變質程度煤的特征溫度、熱效應及熱物性參數變化規律。結果表明:離子液體延后了煤失重過程中的特征溫度,提高了煤自燃過程中的初始放熱溫度和最大熱釋放速率溫度,對最大放熱速率以及放熱量都有著明顯的抑制效應,且抑制作用隨著煤變質程度的升高而減弱,說明離子液體對于低階煤效果較好;與原煤樣相比,離子液體處理煤樣的熱擴散系數和導熱系數較低,比熱容則較高,說明離子液體降低了煤體之間熱量傳遞的速度,增加了煤體溫度上升所需的熱量,弱化了煤體因溫差傳遞熱量的能力,對煤樣的傳熱性能起到了抑制作用,并且煤的變質程度越低,抑制效果越明顯。結果可為離子液體抑制煤自燃領域的推廣及現場應用提供借鑒。

  • 改進分數階Tikhonov正則化的截割煤巖載荷識別方法

    作者:劉春生; 任春平 期刊:《煤炭學報》 2019年第01期

    為探究截齒截割煤巖載荷的有效識別方法,實現截割載荷特征的提取與辨識,根據分數階微積分理論,將經典的整數階Tikhonov正則化推廣到分數階模式,構造改進分數階濾波因子,提出了一種改進分數階Tikhonov正則化方法和算法。根據時域方法理論建立截割煤巖載荷的識別模型,通過核函數方法將載荷表示為一系列核函數的疊加,測量載荷表示為輸入載荷和核函數響應之間的卷積分形式,采用離散化將卷積方程轉化為線性方程組,利用改進分數階正則化方法將反求過程轉化為一類無約束優化問題,并采用新超記憶梯度法求解目標函數。研究表明:隨著分數階次的增大,均方根誤差(RMSE)及迭代次數值呈先減小后增大的趨勢,存在著最小RMSE和最少迭代次數值,可以判斷存在最優的分數階次,即α=0. 5,此時載荷識別效果相對理想。與整數階和分數階Tikhonov正則化方法相比較,改進的算法不僅能夠保留較小奇異值對應的分量,且也能抑制較大奇異值對應的分量,從而能夠有效克服載荷識別的病態性,且被識別載荷與試驗載荷的均方根誤差(RMSE)分別為0. 418 2,0. 388 4,0. 366 5,及迭代次數分別為19,14,11,具有較高的精度,能夠克服其解的光滑性,且載荷細節特征能夠較好被識別。據此,改進分數階正則化方法在截割煤巖載荷識別方面具有更強的抗噪性和魯棒性,為解決截割煤巖載荷及礦山機械工程中的載荷識別問題提供了一種有效研究方法。

  • 智慧煤礦2025情景目標和發展路徑

    作者:王國法; 王虹; 任懷偉; 趙國瑞; 龐義輝; 杜毅博; 張金虎; 侯剛 期刊:《煤炭學報》 2018年第02期

    智慧礦山是煤炭行業轉變發展方式、提升行業發展質量的核心驅動力,是礦山技術發展的最高形式。基于數字礦山技術發展現狀,結合生產系統智慧化特征及要求,給出了智慧礦山概念及內涵:將物聯網、云計算、大數據、人工智能、自動控制、移動互聯網、機器人化裝備等與現代礦山開發技術融合,形成礦山感知、互聯、分析、自學習、預測、決策、控制的完整智能系統;到2025年,實現煤礦單個系統智能化向多系統智慧化方向發展,建立智慧生產、智慧安全及智慧保障系統的基本運行框架,初步形成空間數字化、信息集成化、設備互聯化、虛實一體化和控制網絡化的智慧煤礦第二階段目標。實現礦井開拓、采掘、運通、洗選、安全保障、生態保護、生產管理等全過程智能化運行。資源開發利用水平顯著提高,煤礦職業健康和工作環境根本改善,礦山生態恢復和保護全面實施。

  • 考慮塑性區強度參數劣化的圓形巷道沖擊地壓臨界條件研究

    作者:尹萬蕾; 潘一山; 李忠華 期刊:《煤炭學報》 2018年第02期

    針對大量沖擊地壓事故發生于巷道的實際情況,綜合考慮開挖面空間效應、中間主應力效應、塑性區剪脹特性、塑性區強度和變形參數的變化5個影響因素,得到了巷道圍巖應力與位移分布規律,基于統一強度理論和塑性軟化本構模型,應用擾動響應判別準則,建立圓形斷面巷道沖擊地壓發生的臨界條件,結合試驗模擬驗證分析,結果表明:巷道沖擊地壓的臨界條件與圍巖支護方式、初始強度參數及塑性區強度參數的變化密切相關;臨界塑性半徑、臨界載荷均隨支護力的增大而單調增加;在開挖面附近,虛擬支護力較大,巷道圍巖以發生彈性變形為主,發生沖擊地壓概率較低,只有在距開挖面一定距離位置處,虛擬支護力逐漸降低,巷道圍巖出現塑性區,且塑性區達到一定值時,沖擊地壓才具有發生的可能性;臨界塑性半徑隨初始黏聚力增大而降低,臨界載荷隨初始黏聚力增大而增加;當塑性區黏聚力劣化較快時,容易發生沖擊地壓。

  • 新型地質力學模型實驗系統的研制與應用

    作者:楊仁樹; 張宇菲; 王梓旭; 王宇軒; 呂陳平; 王昌懷; 錢俊霖 期刊:《煤炭學報》 2018年第02期

    為進一步完善地下工程領域模型試驗研究手段存在的不足,自主研發了一套新型地質力學模型實驗系統,并以某礦煤巷掘進期間圍巖變形演化特征研究為依托,通過試驗結果與現場實測結果對比,驗證了試驗系統的可行性與可靠性。采用280個液壓作動器實現了多方向主動穩定加載,能夠還原地下工程圍巖真實應力場分布特征;擴大了有效加載區域,較為顯著地降低了尺寸效應與邊界條件因素對試驗結果精度的影響程度;首次綜合采用了EDC伺服液壓控制系統、光電編碼器及數據實時傳輸系統,實現了數據實時采集,提高了數據采集準確度。試驗結果表明:巷道開挖與支護過程中,模型巷道圍巖變形規律與現場實測基本吻合,圍巖變形主要特征基本一致,驗證了該系統能夠較好體現原型巷道圍巖動態演化特征,具有一定工程應用價值,為地下工程圍巖穩定性研究提供了良好途徑。

  • 單軸循環加卸載巖石非均勻變形演化特征

    作者:楊小彬; 韓心星; 劉恩來; 張子鵬; 汪騰蛟; 張立輝 期刊:《煤炭學報》 2018年第02期

    為了研究循環加卸載下巖石材料的力學響應機制,開展了花崗巖試件單軸循環加卸載非均勻變形演化試驗研究。采用CCD相機對試驗過程中試件的變形圖像進行采集,基于數字散斑相關方法分析了循環加卸載過程中試件的非均勻變形、局部化影響特征參數演化規律。研究發現:隨著循環次數的增加,非均勻變形現象越來越明顯;非均勻變形統計指標Sw隨著加載應力的增大而增大,隨著循環次數的增加而加劇;當試件出現局部化現象后,后續循環隨著應力的增大及循環次數的增加,其擠壓位移和局部化帶影響寬度皆有所增大。

  • 淮南潘集外圍深部煤層氣地球化學特征及成因

    作者:劉會虎; 蘭天賀; 胡寶林; 薛俊華; 徐宏杰; 張文永; 任波; 黃艷輝 期刊:《煤炭學報》 2018年第02期

    潘集外圍深部煤層氣甲烷碳氫同位素分布及其成因對該區煤層氣藏的形成和分布規律、煤層氣資源評價均具有重要意義。采集了潘集外圍深部主要煤層共25件煤樣,通過解吸實驗獲得解吸氣樣進行了組分、甲烷穩定碳氫同位素測試,分析了深部煤層氣組分及穩定同位素分布特征,探討了煤層氣穩定碳氫同位素隨埋深的變化特點,結合煤層氣形成與演化過程、煤的變質程度分析了煤層氣穩定同位素的地質影響,通過Whiticar成因圖版揭示了深部煤層氣成因,結合相關經驗模型估算了煤層氣不同成因來源氣所占比例。研究結果表明:深部煤樣解吸煤層氣中CH4含量介于16.2%~96.68%,平均為71.60%,重烴含量介于0.35%~32.13%,平均為9.86%,N2含量介于0.13%~74.72%,平均為21.20%,CO2含量介于1.62%~27.26%,平均為7.30%。自淺部至深部煤層甲烷碳同位素變化于-45.46‰~-31.17‰,平均為-40.92‰,甲烷氫同位素變化于-199.99‰~-133.87‰,平均為-178.04‰,穩定碳氫同位素具有隨深度增加偏重的特點。構造熱演化史表明研究區煤層氣以熱成因氣為主,兼有生物氣可能,研究區煤層Ro,max介于0.702 2%~0.998 3%,主要為氣-肥煤,生成的煤層氣為濕氣,油型氣的輸入使得δ13C1偏重。Whiticar成因圖版分析表明研究區煤層氣為以熱成因為主,經歷了后生改造作用的混合氣。估算結果表明13-1煤、11-2煤、8煤、7煤、6煤、5煤、4煤、3煤、1煤生成的煤層氣中熱成因氣比例超過80%,生物氣主要由CO2還原作用所形成。

  • 晉城無煙煤的分子結構特征分析

    作者:魏帥; 嚴國超; 張志強; 劉松孟; 張遠方 期刊:《煤炭學報》 2018年第02期

    利用工業分析、元素分析、核磁共振碳譜(13C-NMR)、高分辨率的透射電鏡(HRTEM)、紅外光譜(FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)對晉城無煙煤進行了分析,對其化學結構獲得了較為全面的認識。采用變接觸時間和偶極去相方法相結合的13C-NMR技術以及HRTEM檢測對其微晶條紋芳核結構進行了統計分類。結果表明:此類煤結構中橋碳比為0.46,平均結構單元分子質量為398,煤中的芳核結構縮合程度較高,芳香層片以苯并蒽,苯并芘以及尺寸更大的芳香環為主。對FTIR與XPS檢測結果進行分峰擬合結果表明:芳香環取代度較高。煤中氮含量較少,以有機氮和無機氮的形式存在。煤樣中硫主要以有機硫的形式存在,無機硫含量較少。煤中氧含量很少,且主要分布于脂肪烴結構中。煤樣脂肪結構中側鏈短,且分支度小。利用上述信息,初步構建了晉城無煙煤平均結構單元分子模型,其平均結構單元分子式為C30H22O0.5N0.5,為煤的大尺度分子聚集體結構模型構建提供基礎。

煤炭學報雜志分期目錄
煤炭學報雜志網友評論
較新評論
linbais** 的評論:

2019年3月投的稿,4月正式接收。煤炭學報的審稿時間4個月。投稿時,可以選擇加急,估計這樣各種處理過程會快一下。對于急著畢業的同學,建議在有條件辦理加急的情況下,可以適當考慮該雜志。該刊整體質量還是不錯的。

2019-09-16 10:14:24 回復
chenzho** 的評論:

4月投稿煤炭學報,兩個多月后通過編輯審查后外審,外審給力將近一個月返回意見,意見不多,依照專家和編輯意見修改后上傳修改稿,隔一周就通知錄用并告知預計刊登的時間,編輯部老師態度很好,回復迅速。

2019-08-30 11:52:51 回復
sheshiz** 的評論:

沒想到煤炭學報編輯和專家的效率這么高,基本上每次上傳修改稿以后,審稿專家都會在20天至一個月內給出復審意見。從投稿到錄用90多天。論文由三個專家評審,每個專家對論文內容進行了肯定,意見不多,每人1到2個小問題。修回后副主編終審,然后錄用。

2019-08-17 17:34:26 回復
zhouhua** 的評論:

整體來說煤炭學報并不難中,我的文章不出意外被錄用了,兩個外審專家,中間有一個審稿專家沒審,一般只要退修,仔細回復審稿人的意見都會錄用的,編輯處理效率也挺快的,推薦大家投。

2019-08-03 15:25:39 回復
qijianl** 的評論:

《煤炭學報》言簡意賅不羅嗦很干凈。經典參考專用雜志,承接微觀,很不錯,內容也很好,書的紙張也很好,一次非常愉快的購物。

2019-03-30 15:37:49 回復
wangluo** 的評論:

煤炭學報真心很快,每一次的審稿過程基本都不會拖過1個月,審稿過程很正規,編輯部老師和審稿專家提的問題也直中要害,如果有創新性會給與更多的考慮機會,非常好的雜志!

2019-02-27 17:39:37 回復
liujing** 的評論:

我要提個建議哈!書脊的底端被磕出一個坑,應該是運送時被磕到了。我知道快遞分揀人員很幸苦,可還是希望以后在分揀和運輸的時候可以輕拿輕放,認真一些。發表之家客服也及時幫忙做了處理,非常不錯!

2019-02-27 11:32:58 回復
xuhaosh** 的評論:

最近很多同學都在看的書,不錯。感覺還可以,慢慢看吧,希望能有啟發,另外值得稱贊的是,書的書皮觸感與眾不同,超級棒,需要靜下心慢慢讀了,讀后發現必須好書全新視角看世界,感受頗深值得購買!

2019-01-16 17:09:28 回復
fsgjhwe** 的評論:

一直是發表之家的老客戶,客服都非常有耐心,服務態度非常好,發貨很及時,包裝很好,每次收到的雜志都是新的,這個雜志內容也很好,正品雜志,值得購買。

2018-11-14 15:03:03 回復
baojian** 的評論:

《煤炭學報》內容很全,非常權威。里面印刷高質量,紙質也不錯,值得收藏。這本書真心不錯,寫的非常有深度。喜歡晚上一個人靜靜地看。

2018-10-17 10:39:43 回復
guolu_f** 的評論:

今年已經試訂了一年,感覺不錯。明年繼續訂,希望貴網站的服務能不斷提高;作為續訂雜志的老顧客,對貴網站的服務表示滿意,希望明年每期仍按時收到雜志,也祝發表之家生意越來越好!

2018-09-04 16:12:13 回復
chenkel** 的評論:

《煤炭學報》質量非常好,與賣家描述的完全一致,非常滿意,真的很喜歡,完全超出期望值,發貨速度非常快,包裝非常仔細、嚴實,物流公司服務態度很好,運送速度很快,很滿意的一次購物。

2018-08-09 16:08:41 回復
jdkssq_** 的評論:

我覺得非常好哦,期待了好久了的書,發表之家上買果然是最方便也是最劃算的,快遞也非常的給力,收到書的時候很開心。非常感謝發表之家能給我們這么優質的書籍。

2018-07-24 15:24:09 回復
t5161fe** 的評論:

一直就想要買這本書,終于買到了還很便宜。特別高興,性價比高!整體感覺非常不錯!有機會還會買更多物美價廉的好書!再見。

2017-09-21 15:53:00 回復
rhrdtt** 的評論:

總體來說,發表的難度是有的,要求有一定的創新性,要求和本刊相關,審稿人也很專業,必須好好修改才有機會。編輯老師相當負責,效率極高,一旦錄用打個電話錄用通知馬上就發。歷時3個月的投稿終于告一段落,感覺自己提高了不少,繼續努力,同樣祝福大家都有好運,謝謝!

2017-07-21 10:44:46 回復
madin** 的評論:

初審一周左右,外審不確定性太大,一個兩個星期返回,另一個外審換了三個外審專家,拖了兩個月,最后也沒有什么大問題,修改后直接接收。《煤炭學報》是工程科技類中不錯的一本期刊。

2017-06-27 11:11:11 回復
zhangxu** 的評論:

這個稿子第一次投的時候,編輯直接拒稿,理由是描述性語言太多。于是刪掉了一些描述性句子,加了一些討論,重新投上去,編輯后面處理的很快,從投稿到接受也才花了2個月。

2017-05-23 10:15:58 回復
sfbh** 的評論:

總體來說,文章有創新,邏輯完善就可以接受~《煤炭學報》是礦業領域里不錯的一本雜志,值得一投,審稿速度個人感覺不錯,編輯服務態度好~建議大家投稿前認真閱讀投稿須知和模版,盡可能完善自己的稿件,提升競爭力~

2017-04-14 14:43:31 回復
reiwutr** 的評論:

初次投煤炭學報,5月30號投稿,7月20號錄用退修,前后50天效率還是非常高的。中間審稿人提出的審稿意見一共三條,比較中肯,最后對審稿意見進行了認真回復,經過復審和主編決審,最終錄用。

2016-12-02 10:40:31 回復
kaishui** 的評論:

煤炭學報整體來說并不難中,本人已經投了兩篇,都被錄用了,雖然是核心期刊,但是只要坐著能在文章上下工夫,都還是比較容易中的。外審專家提的意見比較中肯,很負責任,指點的問題不會很苛刻的。比較站在作者角度考慮問題。編輯態度真的很好,沒得說,超級耐心的回答問題。

2016-07-25 15:02:44 回復
fkkc** 的評論:

煤炭學報雜志的審稿速度挺快的,不到一個月就給出了回復,需要小修。修改后,有將近一個月沒有反應。后來打電話問編輯,原來是修改稿沒有收到。重新發送后,三天內就給出了錄用的消息。這個雜志沒有發紙質的錄用通知。從9月17收到初稿,10月27收到錄用稿,1月份就出版了。速度還算挺快的。編輯態度也很好。

2015-02-11 08:26:41 回復
jkdv** 的評論:

投了兩篇了,第一篇:一審30天給返修意見,返修后復審又有20天,然后錄用;第二篇: 2014-10-28投稿,2014-11-22外審意見回來,然后修改后直接錄用,平均錄用為2個月左右。總體上來說,總體期刊水平還行,主要還是論文質量把關比較緊,把投兩篇的經驗給他講下,希望有用,一起努力吧……

2015-01-12 10:34:05 回復
conyliu** 的評論:

審稿流程比較繁瑣,第一步初審,過了交審稿費,然后外審。第一次給審稿意見是過了一個半月吧,給了很多意見,大部分意見還比較尖銳,不過有些審稿意見就算專家我估計也解決不了,把問題拋給我了。給了兩周修改稿的時間,然后返修重審。又過了一個半月之后,在主編終審的時候直接被拒稿了,二審之后沒有任何審稿意見。這個有點悲哀。感覺返修之后是給了另外的審稿人。研究方向: 工程與材料 冶金與礦業 煤炭地下開采

2014-11-28 10:54:58 回復
kobi** 的評論:

一審經過兩個多月,意見修改后再審,當時感覺審稿意見還行,修改后應該問題不大,修改稿上傳后一個半月(正常一個月返回意見),給編輯部打個電話,編輯老師不錯,說給催一下,兩天后就有意見了,不知道是不是影響專家暑假休息了還是怎么了,給退了,另外很懷疑不是送的第一個專家審稿,真悲劇,浪費在煤炭學報4個月,oh,my god!

2014-09-08 10:31:58 回復
xm1990** 的評論:

一個月了,還沒有任何消息,期待回信當中

2014-09-02 16:30:58 回復
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