特约专栏

  • 中国煤矿粉尘危害防治技术现状及发展方向

    李德文;隋金君;刘国庆;赵政;

    分析了我国煤炭行业尘肺病的现状及其产生原因;从煤矿防降尘用水水质保障成套技术及装备、采煤工作面综合防尘技术、掘进工作面综合防尘技术、锚喷工作面综合防尘成套技术及装备、个体防护技术、煤矿粉尘检测技术及装备等7个方面,综合介绍了目前我国煤矿粉尘防治技术的现状及应用效果,提出了解决综采和综掘工作面粉尘问题的有效措施。分析表明,采用综合防尘技术措施后,可以将我国部分综采、综掘工作面的呼吸性粉尘时间加权平均质量浓度降低到2016年版《煤矿安全规程》的限值以下。阐述了目前我国煤矿粉尘危害防治技术及装备存在的主要问题,指出了我国煤矿粉尘危害防治技术研究的发展方向。

    2019年06期 v.46;No.248 1-7+13页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K]
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  • 基于β射线法的粉尘质量浓度检测算法研究

    李德文;卓勤源;吴付祥;赵政;

    为了提高作业场所粉尘质量浓度检测结果的准确率,需进一步提高β射线检测粉尘质量浓度的精度。实验分析发现β射线强度存在波动性,其是影响粉尘质量浓度测试精度的因素之一;目前β射线法的基本算法没有考虑β射线强度波动性对粉尘质量浓度测试精度的影响。采用提取β射线强度波动数据信号特征值的研究方法,利用β射线强度峰峰值、标准偏差和包络均值分别标定粉尘质量浓度并进行对比分析,表明利用单一特征值标定粉尘质量浓度时分辨率较低。通过对β射线强度波动性特征值的融合实验研究,提出一种标定粉尘质量浓度的改进算法。实验结果表明:在粉尘质量浓度为0.0~920.3 mg/m~3内,采用基本算法检测粉尘质量浓度的误差为8.7%~14.3%,而改进算法的检测误差为5.3%~10.0%,基于改进算法的粉尘质量浓度检测直读仪比基本算法直读仪的精度提高了4.4%。

    2019年06期 v.46;No.248 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 972K]
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试验研究

  • 深部煤巷条带预掘底板岩巷卸压抽采防突技术研究

    曹建军;王中华;杨慧明;

    为了防止深部煤巷地应力主导型煤与瓦斯突出,分析了应力、瓦斯对煤岩体力学性质的影响规律,以及深部动力灾害发生机制,研究了深部煤巷掘进煤与瓦斯突出的力学特点及深部巷道围岩分区破裂的非单峰应力分布及演化过程,给出了深部巷道破裂区内、外边界及卸压影响范围的表达式,提出利用预掘卸压底板岩巷对上覆煤岩体进行卸压、穿层钻孔抽排煤巷条带瓦斯的区域防突方法,运用数值模拟方法确定卸压底板岩巷的合理空间位置,并进行了成功应用。实践表明:将卸压底板岩巷布置在煤巷正下方底板8~12 m位置,上覆煤岩层卸压效果显著,煤巷条带区域卸压抽采防突效果明显,实现了煤巷安全快速掘进。

    2019年06期 v.46;No.248 14-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K]
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  • 海鸿煤矿5~#煤层下分层工作面回采巷道布置研究

    梁冰;李存洲;汪北方;孙维吉;迟海波;

    针对厚煤层下分层回采巷道面临压力大、维护难的问题,选取海鸿煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,对该煤矿5~#煤层下分层52102工作面回采巷道布置方式进行研究。对比分析了厚煤层下分层回采巷道3种常见的布置方式(垂直式、内错式、外错式),结合这3种巷道布置方式下围岩力学响应的数值模拟结果,确定52102工作面回采巷道最优布置方式为内错式,并基于此构建顶板力学简化模型,推导出巷道受力、弯矩数学表达式。分析了巷道围岩稳定性,并开展现场实测试验,结果表明:52102工作面回采巷道采用内错式布置效果良好,巷道围岩不均匀应力是影响其稳定性的主要因素,在内错距为9 m时巷道围岩变形能够得到有效控制。研究结果对于厚煤层下分层回采巷道合理布置具有一定的指导意义。

    2019年06期 v.46;No.248 20-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 859K]
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  • 综放工作面多巷布置双煤柱合理留设宽度研究

    杨俊哲;宋桂军;付强;刘钦节;

    为确保神东保德煤矿81505综放工作面多巷布置方式下巷道的稳定与安全,采用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立数值模拟模型,研究分析了单巷布置方式下沿空煤柱宽度为15.0、20.0、25.0、30.0、35.0 m,以及多巷布置方式下巷间煤柱宽度为7.5、10.0、12.5、15.0、17.5 m时的围岩应力分布、变形及塑性区的分布规律,对比得到沿空煤柱和巷间煤柱的合理尺寸。研究结果表明:在沿空煤柱宽度为25.0 m、巷间煤柱宽度为12.5 m的条件下,煤柱内应力水平较低,煤柱稳定且巷道变形量较小。基于非对称支护原理,提出了适用于保德煤矿81505综放工作面回采巷道的锚网索联合支护方案,工程应用结果表明,工作面回采期间巷道围岩变形可控,煤柱整体稳定,说明所留设的煤柱宽度与支护参数选择合理。

    2019年06期 v.46;No.248 25-29+34页 [查看摘要][在线阅读][下载 3080K]
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  • 井下水力压裂对深部低透煤层瓦斯含量的影响规律研究

    孙朋;许力峰;唐建平;

    水力压裂是解决深部低透煤层抽采瓦斯困难的主要方法之一,为了进一步提升瓦斯高效抽采及客观评价压裂效果,有必要对压裂后煤层瓦斯含量的影响规律进行研究。在平煤股份十二矿深部低透煤层开展了底抽巷上行穿层钻孔水力压裂增透试验,设计了18个压裂效果考察钻孔,通过取样测定每个考察钻孔的瓦斯含量,详细分析了水力压裂后目标煤层及邻近煤层瓦斯含量的变化规律。研究结果表明:压裂钻孔周围35 m范围内目标煤层的瓦斯含量较原始瓦斯含量平均降低了63%,邻近煤层的瓦斯含量较原始瓦斯含量平均降低了27%;沿目标煤层倾向的瓦斯含量平均降幅高于走向。研究结果可为深部低透煤层水力压裂钻孔与抽采钻孔的优化设计提供参考。

    2019年06期 v.46;No.248 30-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 268K]
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  • 深井软岩巷道底鼓机理与钻孔卸压技术研究

    鲁健;弓培林;李鹏;

    为解决深井开采条件下软岩巷道的底鼓问题,以青云煤矿020202运输平巷为工程背景,建立巷道底鼓力学模型,理论分析了巷道底鼓的特征及其影响因素,通过分析得出:在岩石处于极限平衡的塑性状态下,当集中应力超过岩石的承载能力后,平衡状态被破坏,底板岩石沿底板剪切滑动面被挤出,最终达到新的平衡,从而引起底鼓。通过弹塑性理论分析得到卸压范围与巷道底鼓量之间的关系,并根据煤矿实际地质条件,提出巷道帮部钻孔卸压的方法,使巷帮应力峰值点向深部转移。采用FLAC~(3D)数值模拟方法,分析了不同卸压钻孔深度对巷道围岩应力场、塑性区及顶底板位移的影响,最终确定卸压钻孔合理深度为4 m。现场工业性试验结果表明:巷道围岩变形得到了有效控制,取得了较好的经济效益。

    2019年06期 v.46;No.248 35-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2898K]
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  • 松软低透煤层高压射流造穴强化抽采技术研究

    于宝种;

    为促进低透气性煤层瓦斯的预抽,消除煤层煤与瓦斯突出危险,采用高压射流冲孔造穴技术措施,构建高压射流冲孔造穴过程的煤体渗透率演化模型,并通过解算得到冲孔后煤体渗透率的演化及煤体内瓦斯运移的规律,即钻孔周围煤体的增透区半径随钻孔半径增加而线性增加。在新景矿进行冲孔造穴现场试验,结果表明:相较于直接预抽煤层瓦斯,采用高压射流冲孔造穴结合瓦斯抽采的措施可节省钻孔工程量,强化瓦斯抽采效果,且掘进过程中消除突出危险更有效,提高巷道的掘进速度,能够保证矿井安全生产。

    2019年06期 v.46;No.248 42-46+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K]
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  • 含瓦斯煤的渗透率演化模型及其影响因素研究

    高涵;龚选平;臧杰;曹文超;成小雨;

    为了研究瓦斯抽采过程中煤体渗透率的变化规律,推导建立了考虑吸附膨胀应力的含瓦斯煤的孔隙率模型和含瓦斯煤的渗透率演化模型,通过三轴应力条件下的含瓦斯煤渗透率实验对该模型进行了验证,两者吻合度较高。基于该模型研究了在孔隙压力卸载状态下煤的弹性模量、初始孔隙率、吸附性常数、吸附膨胀应力系数等对渗透率的影响规律。结果表明:在气体卸压过程中,煤的弹性模量越小,其渗透率的变化率波动就相对越大;煤的初始孔隙率越小,其孔隙率的变化率越大,进而渗透率的变化率也就越大;煤的吸附膨胀应力系数对渗透率的影响作用与Langmuir吸附常数类似,其值越大则气体解吸所引起的渗透率增大就越强,渗透率下降就越缓慢。

    2019年06期 v.46;No.248 47-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 982K]
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开发设计

  • 煤矿安全生产综合监察监管平台设计与实现

    张鹏;陈运启;靳妮倩君;

    介绍了重庆煤矿及其监察监管信息化现状,分析了煤矿监察监管信息化存在的主要问题。研究制订了重庆市统一的煤矿数据联网标准规范协议,设计并建成了煤矿安全生产综合监察监管信息化平台。该平台由接入层、传输层、基础设施层、数据资源层、应用支撑层和应用层构成,在线接入安全监控、人员定位、视频监控、重大机电设备监测等子系统,具备煤矿基础数据管理、在线实时监测、历史数据统计与大数据分析、综合集成门户等功能,提供面向桌面电脑、调度大展和智能终端APP等可视化展现方式。目前,该平台已经成为煤矿安全监察监管的重要手段和精准监察的重要依据,提升了监察监管效率,创新了监察监管模式,对减少煤矿安全事故的发生具有重要意义。

    2019年06期 v.46;No.248 53-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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  • 预报矿井煤自燃火灾的正压束管监测系统关键技术研究

    王栋;陆伟;李金亮;徐帅;

    为了解决负压束管系统气样传输过程中气体组分和浓度监测值易失真,以及采样滞后时间长的问题,提出以正压输送作为检测气体的输送方式,研制一种正压束管监测系统。对正压泵输出压力进行了理论计算,并在不同负压段束管长度条件下对气样传输滞后时间及流量进行测试,理论计算及测试结果表明:正压泵输出压力宜为0.75 MPa,负压段束管长度须小于320 m。利用不同长度正压段束管进行正压输气试验,结果表明:在负压段束管长度200 m、正压段束管长度5 000 m的条件下,气样传输滞后时间仅为872 s,完全满足束管监测系统的精度要求。

    2019年06期 v.46;No.248 57-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 175K]
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应用技术

  • 深孔定点取样装置稳定性优化研究

    隆清明;

    针对SDQ定点取样装置在煤层较硬或地应力较小时,钻孔孔壁与双壁钻杆间的阻力不能稳定大于双壁钻杆内管阻力,导致取样效果较差甚至取样失败的问题,提出了在双通道尾辫中加入环形喷射器的解决方案。采用数值分析与现场实验相结合的方法,对双通道尾辫中环形喷射器喷嘴直径参数进行研究,数值分析结果表明,当内置喷嘴直径为2.5 mm时环形喷射器产生的负压最大,是降低系统阻力的最优参数;现场实验结果表明,内置喷嘴直径为2.5 mm的环形喷射器的双通道取样尾辫的取样时间明显缩短,取样深度显著增加,取样成功率增大。

    2019年06期 v.46;No.248 61-65+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 2580K]
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  • 冲击地压煤层瓦斯防控技术体系研究

    张占国;马智勇;王振;

    对厚硬顶板冲击地压煤层瓦斯灾害发生原因进行了分析,提出以超前判识为根本、区域治理为关键、效果达标为导向、协同防治为手段、监测预警为前提、安全防护为保障的"六位一体"冲击地压煤层瓦斯防控技术体系,并在宽沟煤矿I010202工作面开展试验应用。结果表明,在工作面回采期间,无瓦斯异常涌出现象,上隅角瓦斯浓度不超过0.50%,回风流瓦斯浓度不超过0.22%,工作面无6次方级别以上的大能量微震事件发生,有效解决了该矿冲击地压煤层工作面瓦斯涌出异常问题,确保了工作面的安全回采。

    2019年06期 v.46;No.248 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
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  • 浅埋深特厚煤层小煤柱沿空掘巷强力支护技术研究

    高峰;石蒙;汪占领;张腾;

    根据千树塔煤矿浅埋深特厚煤层地质条件,采用数值模拟并结合工程类比的方法,分析确定该煤矿沿空掘巷护巷煤柱宽度为8 m。提出了千树塔煤矿小煤柱沿空掘巷护巷的基本支护思路:保证围岩整体有足够的支护强度和刚度;薄弱部位进行重点控制;遵循控制效果与经济成本的合理平衡原则。提出了千树塔煤矿小煤柱沿空掘巷护巷高预应力强力支护技术方案并进行了现场实践,结果表明:运输巷道掘进期间围岩整体变形量在100 mm以内;工作面回采期间围岩最大变形部位为煤柱侧帮,最大位移量约为295 mm。实现了巷道掘进和工作面回采期间运输巷围岩的稳定与安全。

    2019年06期 v.46;No.248 72-76+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 4045K]
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  • 矿井涌水水源识别的Logistic回归分析方法研究

    侯恩科;冯栋;文强;车晓阳;高涛;

    为了快速有效地判断识别文家坡煤矿涌水水源,利用Piper三线图和Logistic回归分析相结合的方法,在对所采集的水样水化学分析的基础上,构建了基于Logistic回归的矿井涌水水源判别模型。结果表明:通过Piper三线图能够得到待判水样的水化学特征与白垩系洛河组砂岩水和侏罗系延安组顶板砂岩水比较相似,Logistic回归模型能够排除干扰因素、准确识别待判水样1为侏罗系延安组顶板砂岩水,待判水样2为白垩系洛河组砂岩水,将两种方法相结合能够准确地识别矿井涌水水源。

    2019年06期 v.46;No.248 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2577K]
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技术经验

  • 基于Ventsim模型的矿井单翼通风系统优化研究

    辛嵩;侯传彬;金晓娜;钱智彬;

    针对矿井单翼通风系统风流路线过长、通风阻力偏大、风量集中等问题,根据文献资料和现场调研,分析了单翼通风系统的形成原因并发现其存在的共性问题。以山东郓城煤矿为实例,运用Ventsim矿井三维仿真系统构建矿井单翼通风系统的三维仿真模型,将矿井通风实测数据代入已经建立好的模型进行验证,对郓城煤矿单翼通风系统进行优化处理,最终得到对原通风总阻力、回风巷道和回风石门巷道风速的优化结果。

    2019年06期 v.46;No.248 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1149K]
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  • 地面U型钻井抽采低阶厚煤层瓦斯工艺的应用研究

    程波;罗伙根;张锋;

    为解决我国煤矿区低阶厚煤层高效开采煤层气的难题,以神东煤炭集团保德煤矿二盘区煤层为研究区,通过技术方案的比选,提出了采用地面U型钻井抽采低阶厚煤层气藏资源的方法。结果表明:通过近2 a的联合排采,所施工的地面U型钻井最高产气量为3 133.241 m~3/d,累计产气量72.63万m~3,且连续231 d的产气量超过2 400 m~3/d。该技术在保德煤矿低阶厚煤层中的成功应用,标志着我国煤矿区低煤阶储层煤层气勘探开发的跨越式发展,对保障国家能源安全、促进社会经济发展具有重要意义。

    2019年06期 v.46;No.248 89-92+97页 [查看摘要][在线阅读][下载 743K]
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  • 压裂煤体煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值的确定

    张兆一;

    为了确定新景煤矿压裂区域的煤与瓦斯突出预测敏感性指标及其临界值,并确定其适用条件,基于现场突出预测指标跟踪考察数据,采用模糊数学方法,分析确定钻屑瓦斯解吸指标K_1、钻屑量S为敏感指标。在保证突出预测准确率达65%的基础上,运用"三率法"确定突出预测指标临界值:钻屑瓦斯解吸指标K_1临界值为0.4 mL/(g·min~(1/2)),钻屑量S临界值为6 kg/m;引入含水率作为敏感指标临界值的适用条件,统计分析了考察范围内压裂钻孔径向范围15 m煤体的基础含水率,确定其临界值为7.43%。

    2019年06期 v.46;No.248 93-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 205K]
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  • 弯头导叶对主要通风机直立扩散器扩散效率的影响试验与分析

    董占元;吴彪;

    以山西省四老沟矿直立扩散器为参照,开展扩散器模型试验,研究弯头导叶结构对直立扩散器扩散效率的影响规律。针对原装置存在的弯头处阻力过大的问题,设计了一种新型导流叶片弯头。试验结果表明:与安装原有弯头相比,安装了新型导流板弯头的扩散器,其回收动压效率显著提升。研究结果对矿井主要通风机的高效运行可起到指导作用。

    2019年06期 v.46;No.248 98-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 156K]
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  • 巷道复合结构破坏机理及锚注支护控制技术研究

    刘学晔;严国超;张远方;

    以宏岩煤矿轨道下山顶板离层破坏控制为工程背景,采用材料力学理论计算和数值分析的方法,对巷道复合顶板破坏机理进行分析研究。分析结果表明,由于巷道顶板岩层的复合结构,在覆岩载荷和相邻工作面的采动影响下,致使巷道出现顶板下沉严重及支护体失效等矿压现象。提出利用注浆加固在顶板形成的多介质结构与注浆锚杆锚索联合控制顶板结构稳定性技术,根据轨道下山围岩结构确定深浅孔锚注加固方案并实施现场工程对比试验,加固区域顶板最大下沉量控制在59 mm左右,对顶板的复合结构取得了良好的控制效果。

    2019年06期 v.46;No.248 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 2238K]
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  • 基于CFD数值模拟的顶板走向长钻孔瓦斯抽采效果及参数优化

    武旭东;邢玉忠;

    为了提高龙泉矿4301综放工作面顶板走向长钻孔的瓦斯抽采效果,采用Fluent数值模拟软件研究长钻孔抽采前后采空区瓦斯分布特征,通过对比分析钻孔终孔于不同层位下钻孔的瓦斯抽采效果,确定了顶板长钻孔布置的基本原则和最佳布置层位,并以此对钻孔间距和钻孔数量进行优化设计,现场验证结果表明:随着钻孔间距的增大,钻孔抽采瓦斯纯流量先增加后减少,上隅角瓦斯浓度呈现"高—低—高"的变化趋势,且在钻孔间距为10 m时抽采瓦斯纯流量达到15.72 m~3/min,上隅角瓦斯浓度基本在0.54%左右;随着钻孔数量的增加,上隅角瓦斯浓度逐渐降低且降速逐渐减小,抽采瓦斯纯流量逐渐增加但增速减小。综合考虑瓦斯抽采效果及钻孔工程量,优化确定钻孔终孔垂直高度为25 m,钻孔数量为5个,钻孔间距为10 m,此条件下瓦斯抽采效果较佳。

    2019年06期 v.46;No.248 107-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 810K]
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问题探讨

  • 准南煤田阜康矿区地表植被覆盖度变化趋势分析

    赵龙辉;曾强;杨洁;沈莉;高坡;

    为了解准南煤田阜康矿区地表植被变化情况及趋势,采用归一化植被指数法对Landsat遥感影像进行反演,得到矿区四级植被覆盖度面积,并采用灰色预测GM(1,1)模型对其变化趋势进行预测分析。结果表明:2007—2017年,1级与2级植被覆盖度面积呈先增加后降低趋势;3级与4级植被覆盖度面积呈相反变化趋势。矿区植被分布受区内地表河流影响显著,其中4级植被覆盖度区域沿矿区内河流沿岸分布相对集中。灰色预测GM(1,1)模型结果表明:2019—2027年,2级植被覆盖度面积呈逐年递增趋势,1级、3级与4级植被覆盖度面积呈逐年递减趋势。

    2019年06期 v.46;No.248 113-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 3099K]
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  • 近水平特厚煤层分层开采瓦斯含量立体分布规律分析

    徐宁武;黄光利;冀超辉;周灿铠;

    针对近水平特厚煤层分层开采工作面煤层厚度大、瓦斯含量高、抽采效果检验无法准确掌握整体抽采效果的问题,以白芨沟煤矿特厚煤层分层开采工作面为工程背景,通过研究特厚高变质无烟煤瓦斯赋存规律,在对现场不同抽采时期、不同层位煤层瓦斯含量进行大量、精准测定的基础上,开展了近水平特厚煤层分层开采瓦斯含量立体分布规律研究。结果表明:走向上,越靠近工作面开切眼,煤层残存瓦斯含量越高;倾向上,越靠近运输巷,煤层残存瓦斯含量越高;垂向上,沿厚度方向特厚煤层中部残存瓦斯含量较高,沿顶、底板方向残存瓦斯含量呈逐渐降低趋势。据此提出基于抽采条件下的特厚煤层残存瓦斯含量立体分布概念,构建了白芨沟煤矿特厚煤层区域立体抽采条件下不同层位煤层的残存瓦斯含量与抽采时间的关系模型,补充完善了矿井瓦斯地质管理体系,为指导抽采钻孔布置和确定抽采效果检验目标层提供了科学依据。

    2019年06期 v.46;No.248 119-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 654K]
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安全管理

  • 基于系统动力学的煤矿投入管理仿真分析

    程晓强;崔峰;陈建强;杨贵儒;常博;

    为准确预测宽沟煤矿健康发展系统的稳定性运动趋势,综合分析了影响系统稳定性的20个影响因子,并将其划分为5个子系统。利用系统动力学原理及Vensim软件建立了仿真模型(SD模型),分析了各影响因子之间的相互影响关系及其与子系统之间的反馈关系,绘制出因果回路图与存量流量图;应用优序图法(PC)对影响因子及子系统的权重进行分析,并结合安全等级评价标准及专家评分确定了SD模型参数;运用Vensim软件分别对影响因子及子系统进行不同投入方案的模拟预测,得出各子系统中最主要的影响因子,以及决定煤矿健康发展系统稳定性的关键子系统,并确定出最佳的投入方案。分析结果表明,为提高煤矿健康发展系统的稳定性,宽沟煤矿需要对系统管理能力、先进设备投入、科技人才引进和安全教育培训4个方面加大投入力度,并将投入重点放在科研投入方面。

    2019年06期 v.46;No.248 124-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
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消息

  • 《矿业安全与环保》2019年(第46卷)总目次

    <正>~~

    2019年06期 v.46;No.248 131-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 64K]
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    2019年06期 v.46;No.248 134页 [查看摘要][在线阅读][下载 307K]
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