试验研究

  • 煤岩体水力压裂增透技术工艺参数研究

    张传铭;伍厚荣;

    为了解决低透气性煤层中的瓦斯预抽,以及增大有效抽采半径,在提高煤层透气性的同时改善瓦斯预抽效果,在李子垭南二井进行了水力压裂增透试验。在分析煤岩体水力压裂增透机理的基础上,结合现场试验数据,总结了影响水力压裂、增加煤层透气性的工艺参数,并确定了系统工艺参数和钻孔施工工艺参数的范围,可为今后推广水力化技术措施提供参考。

    2016年02期 v.43;No.226 1-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 403K]
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  • 不同流场条件下的煤样瓦斯解吸规律实验研究

    齐黎明;赵嵘;梁为;吕志强;

    以实验室实验为研究手段,研究了单向、径向和球向3种不同流场条件下的瓦斯解吸规律。首先对实验进行了设计,包括实验原理、不同流场设计,并对现有吸附罐进行设计改造,实现了单向、径向及球向3种瓦斯流场状态;然后对实验装置进行加工与制作,开展了不同流场条件下的煤样瓦斯解吸实验,绘制出相应的瓦斯解吸量曲线。研究结果表明:在相同的瓦斯解吸时间内,3种流场的瓦斯解吸量与平均瓦斯解吸速度不同,且都呈现出球向流场最大,径向流场次之,单向流场最小的规律,对煤矿瓦斯防治工作具有指导意义。

    2016年02期 v.43;No.226 5-7+12页 [查看摘要][在线阅读][下载 520K]
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  • 底部含水层孔隙水压力采动波动及影响机制的试验研究

    高学通;

    涌水溃砂是松散层底部砂土含水层和薄覆岩下煤炭开采的典型地质灾害,如能够掌握砂土层中采动水压力动态变化规律,捕捉涌水溃砂的前兆信息,将会起到灾害预警和提升开采安全水平的作用。以刘河煤矿13021工作面为地质原型,以松散层底部受开采影响的砂土含水层为研究对象,通过建立水压力监测相似模型,分析了2个分层开采过程中覆岩变形破坏特征及底部含水层砂土孔隙水压力动态变化过程,并由此建立了水压力波动与覆岩变形破坏程度之间的联系。研究认为,覆岩移动控制着上覆土体变形,每次覆岩下沉至稳定的过程中,各监测点均会出现明显水压力波动现象,远离开切眼的监测点水压力变化明显滞后;覆岩下沉量与剧烈程度控制着水压力变化幅值。

    2016年02期 v.43;No.226 8-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 457K]
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  • 综放工作面硫化氢分布规律及治理技术研究

    刘奎;

    采用硫化氢监测分析方法,得出采煤机割煤涌出硫化氢气体在下风流断面及沿程方向上的分布规律;在此基础上,首次提出在采煤机滚筒割煤处喷洒吸收液吸收,以及在采煤机下风流喷洒吸收液拦截捕获相结合的硫化氢治理新技术,并对喷洒吸收液装置的设计及布置进行了研究。通过对喷洒吸收液治理硫化氢效果的影响因素进行试验研究,得出治理煤矿采煤机割煤涌出硫化氢危害的工艺参数。测试分析表明,采煤机司机处及其下风流硫化氢气体浓度降低效率分别达到84.4%和86.7%,取得了良好的治理效果。

    2016年02期 v.43;No.226 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1108K]
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  • 磁化水喷雾除尘效率研究

    刘志超;马赛;宋稳亚;

    为研究中低压条件下磁化水雾化后的除尘效率,根据水磁化的基本原理,设计了由粉尘输送装置、动力水源系统、磁化装置、细水雾雾化装置和测尘仪等构成的实验平台。通过实验比较了不同工况下磁化水与自来水的除尘效率,得出磁化水除尘效率高于自来水的结论,并得到除尘效率较佳时的供水压力。

    2016年02期 v.43;No.226 19-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K]
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  • 风机风压对瓦斯风压引起风流逆转的影响

    吴则琪;陈卓;

    为研究瓦斯风压引起的旁侧支路风流逆转受风机风压的影响,建立了并联巷道的网络模型,并以一维不可压缩非稳定流常微分方程为基础列出风流速度的控制方程组,利用该方程组计算的结果与现有软件数值模拟的结果接近。方程组利用二次曲线拟合风机曲线,在不同风机曲线拟合系数的情况下,对方程组计算数值解。计算结果表明:加大风机风压可以减弱瓦斯风压对风流的影响,风机风压较大时可以防止风流逆转;风机风压的加大可以提高巷道的初始风速,减少风流恢复正常所用的时间,但是风机风压的加大并不能明显改变风流速度的变化率。

    2016年02期 v.43;No.226 22-25+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K]
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  • 煤尘含水率对测尘仪测量结果的影响研究

    李世航;李建龙;周福宝;

    在不同煤尘含水率条件下,对β射线法与摩擦电法测尘仪测量煤尘浓度的结果进行了对比研究,实验结果表明:随着给定煤尘浓度的增大,β射线法与摩擦电法测尘仪测量结果的绝对误差都逐渐增大;在煤尘浓度一定的条件下,随着煤尘含水率的增加,两种测尘仪器的煤尘浓度测量值越偏离给定煤尘浓度值,且煤尘含水率对摩擦电法测尘仪的测量结果影响更大;当煤尘含水率低于3.5%时,摩擦电法测尘仪测量结果偏离给定煤尘浓度值较小,而当煤尘含水率高于3.5%时,β射线法测尘仪测量结果偏离给定煤尘浓度值较小。

    2016年02期 v.43;No.226 26-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 595K]
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开发设计

  • 基于能量自给的煤矿无线监测网络的研究与设计

    王飞;

    针对煤矿井下矿用无线传感器的电池使用寿命有限、更换困难的问题,提出一种基于能量自给的煤矿无线监测网络的设计方案,将巷道中风流的风能转换为电能,以供矿用无线传感器使用。重点研究了低功耗技术和数据融合技术,降低矿用无线传感器平均功耗,即使巷道长时间风力较弱或无风,矿用无线传感器仍能正常工作一段时间。该网络组网灵活、安装快捷、维护方便,对煤矿安全监测网络及系统的应用起到重要作用。

    2016年02期 v.43;No.226 30-32+36页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
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  • 基于地磁导航定位的井下避险系统的构建

    汪金花;李卫强;张亚静;白洋;

    分析了国内外井下定位系统、避险系统的研究现状与应用的局限性。针对地磁导航技术的无源、自主定位特点,架构一种井下人员便携式的避险分析和地磁导航电子平台。从井下智能避险的角度,构建了基于地磁导航避险系统的体系结构并分析了其运行模式和工作原理;介绍了所设计的系统APP运用程序模块的主要理念和功能。可为井下灾后人员的逃生路线分析与智能避险导航研究提供参考。

    2016年02期 v.43;No.226 33-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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  • 基于电子矿图的通风仿真系统及其关键技术

    田卫东;宫良伟;

    通风网络仿真系统多是运行在通风网络图上的,而通风网络图与电子矿图可能不同构,因此会产生较大的解算误差。提出了在电子矿图上进行网络解算的构想,并分析了基于电子矿图的通风仿真系统的可行性和优势。利用绘制电子矿图的CAD软件的二次开发功能,开发基于电子矿图的通风仿真系统是较好的仿真软件开发方式。开发该仿真系统的关键技术是电子矿图的网络化技术、电子矿图的数学表达,以及构造电子矿图中网络解算的数学模型等技术。

    2016年02期 v.43;No.226 37-40+44页 [查看摘要][在线阅读][下载 182K]
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  • 基于信号峰值的半航空无人机瞬变电磁同步采集技术研究

    张晓宇;吴燕清;张军;许洋铖;

    鉴于传统瞬变电磁探测系统同步方式不适用于半航空无人机瞬变电磁勘探系统,提出一种基于信号峰值检测的瞬变电磁同步技术,并利用Labview2012开发了信号峰值检测程序及双极性叠加程序,在实验室通过对模型实际探测来对算法进行检验:通过对单测点重复测量,验证同步叠加的稳定性;通过对单测线低阻模型的实际探测,验证算法的准确性。实验测试表明,基于二次感应电压峰值检测的同步方式,在不增加无人机起飞重量的同时,能够保证同步叠加的稳定性和探测的准确性,适用于无人机空地瞬变电磁探测。

    2016年02期 v.43;No.226 41-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 595K]
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应用技术

  • 采煤工作面煤壁瓦斯涌出强度实测方法及应用

    王志亮;陈学习;

    依据煤层瓦斯单向非稳态流动理论,建立了煤壁瓦斯涌出的数学模型,得出煤壁瓦斯涌出强度及瓦斯涌出量的计算公式。根据风量平衡和瓦斯平衡原理,采用单元网格法实测煤壁瓦斯涌出强度,并对孔庄矿7354工作面进行现场参数测定,得出该工作面瓦斯涌出强度的计算公式,并通过可靠性验证,实测数据拟合的相关系数为0.961 45,大于相关系数理论临界值0.917。基于工作面煤壁瓦斯涌出强度计算公式,可得出每个循环内工作面煤壁累计瓦斯涌出量为395.2 m~3,煤壁相对瓦斯涌出量为0.7 m~3/t,煤壁绝对瓦斯涌出量为1.372 m~3/min。

    2016年02期 v.43;No.226 45-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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  • 我国煤矿顶板灾害事故安全分级评价及应用

    戴林超;

    为了进一步深入研究煤矿顶板灾害事故的发生规律及预防煤矿顶板事故的发生,在分析目前我国煤矿顶板灾害事故的特点和规律的基础上,以顶板灾害事故的致灾因素为出发点,确定自然因素、技术因素、管理因素及后果严重程度作为顶板灾害事故的评价指标,定义了各指标的具体量化计算方法,最终建立了煤矿顶板灾害事故安全分级评价体系,并结合现场工程实例进行了应用检验。研究结果表明:该安全分级评价体系能够准确、定量地描述顶板灾害的危险程度,可为煤矿顶板灾害事故的预防工作提供一定的借鉴。

    2016年02期 v.43;No.226 50-53+58页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]
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  • MFOA-SVM在采煤工作面瓦斯涌出量预测中的应用

    王艳晖;李国勇;王炳萱;

    针对新安煤矿采煤工作面瓦斯涌出量系统时变非线性特点,建立改进果蝇算法(MFOA)支持向量机(SVM)预测模型。利用FOA具有运算简单、收敛速度快、寻优精度高等优势来优化SVM核函数参数g、惩罚因子c和不敏感损失函数ε,但FOA也存在可能陷入局部最优的不稳定缺陷,则嵌入三维搜索、混沌优化、自适应变步长和最优保留策略进行改进,并利用Rosenbrock测试函数和采煤工作面瓦斯涌出量历史数据进行试验分析,结果表明:该模型预测平均相对误差为2.16%,比其他预测模型具有更高的预测精度、更快的收敛速度、更强的泛化能力,具有一定的实际应用价值。

    2016年02期 v.43;No.226 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 308K]
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  • 基于变异系数法和GIS空间分析的底板突水评估模型

    刘伟韬;廖尚辉;宋文成;谢祥祥;

    为了解决煤矿底板突水风险评估问题,结合变异系数法和GIS空间分析,建立底板突水风险评估模型。以某井田3煤层作为研究对象,首先确定底板突水的评价指标体系并对其进行量化,然后利用变异系数法确定各指标的权重及底板突水风险指数评估的数学模型。利用GIS的数据统计和空间分析功能,建立各底板突水影响指标的专题图层,基于变异系数法建立数学模型,把专题图层进行叠加处理,得到底板突水风险指数图层。基于自然裂点分类方法,把研究区分成3个区域并确定各区域的阈值,结果表明:当风险指数小于0.25时,该分区为安全区;当风险指数大于等于0.25、小于等于0.45时,该分区为过渡区;当风险指数大于0.45时,该分区为危险区。

    2016年02期 v.43;No.226 59-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 253K]
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  • 煤层底板突水危险性的可拓聚类预测方法研究

    刘年平;赵春侠;王宏图;胡慧慧;

    基于物元模型和聚类分析,提出了煤层底板突水危险性的可拓聚类预测方法。利用煤层底板突水危险性等级和影响因素,构建经典域物元和节域物元,应用物元理论和可拓集合中的关联函数,建立了煤层底板突水危险性等级评价的可拓学聚类模型。以淮北矿区的某矿工作面为例,对煤层底板突水危险性可拓聚类预测方法的可行性进行了验证。研究结果表明,基于可拓评判法的煤层底板突水危险性分类具有较高的可靠度和实用性,为煤层底板突水危险性快速判别提供了较为有效的方法。

    2016年02期 v.43;No.226 63-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 187K]
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  • 基于OEDM石炭系厚煤层回采巷锚杆支护技术

    高峰;刘滨;

    阐述了正交试验设计方法(OEDM)的基本原理,分析了影响厚煤层巷道围岩变形与破坏的主要因素。在对具体矿区工作面石炭系厚煤层工程地质条件分析的基础上,应用FLAC3D数值计算软件,构建了基于OEDM的厚煤层回采巷锚杆支护FLAC数学分析模型。工程实践表明,所建立的正交数值试验锚杆支护设计数学模型,能满足厚煤层巷道围岩控制的实际需要,该方法可为同类条件下厚煤层回采巷锚杆支护设计提供一定的技术指导。

    2016年02期 v.43;No.226 67-70+75页 [查看摘要][在线阅读][下载 647K]
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  • 冈瓦纳地层特厚煤层顶水分层开采覆岩破坏规律综合研究

    余学义;郭文彬;赵兵朝;

    冈瓦纳地层由于成岩作用差,在煤炭开采中引起的覆岩破坏方面具有一定的特殊性。对孟加拉国巴拉普库利亚煤矿厚松散含水体下安全开采进行研究,采用物理相似模拟和数值模拟方法,模拟计算了该矿一、二分层开采导水裂缝带发育高度,同时采用井下仰孔注水测漏法和地表钻孔冲洗液漏失量法,分别对2个分层开采的导水裂缝带发育高度进行了现场探测,通过综合分析探测结果与模拟预测结果,发现该矿的裂采比要远大于目前国内已经掌握的相关资料,得到了在开采同一分层时3个相邻工作面采后采动影响范围达到最大,一分层综采裂采比为25∶1,二分层综采累计裂采比达到20∶1,为冈瓦纳地层下安全开采提供了重要依据。

    2016年02期 v.43;No.226 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 797K]
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  • 浅埋深薄基岩综放工作面超前支承压力分布规律的埋深效应

    刘全明;

    采用数值模拟的方法,研究了煤层埋藏深度对浅埋深、薄基岩、厚松散层特厚煤层综放开采超前支承压力的影响,研究结果表明:随着煤层埋藏深度的增加,综放工作面超前支承压力峰值大小和峰值距煤壁的距离呈对数增加,而支承压力集中系数呈线性减小。煤层埋藏深度的增加有利于顶煤的破碎,进而间接提高了特厚煤层采用综放开采的采出率。

    2016年02期 v.43;No.226 76-78+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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  • 分段封孔注水提高煤层注水效果的应用研究

    张健;徐明;刘涛;张荻;

    针对新桥煤矿综掘工作面粉尘浓度高、污染严重的问题,在掘进工作面采用分段式封孔注水技术进行降尘。对分段式注水封孔器钻孔布置、封孔方式和注水压力等影响注水效果的因素进行分析,并对不同注水压力条件下煤层含水量、注水时间、湿润半径等参数进行测试,找出适合工作面生产条件及煤层赋存情况的最佳注水压力。通过不同注水压力条件下降尘效率测试,其降尘效率达到65.1%,证明分段式封孔注水技术能够显著提高降尘效率。

    2016年02期 v.43;No.226 79-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 221K]
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  • 定向水力压裂技术在晋城矿区坚硬顶板中的应用

    马赛;陶广美;马晋琴;

    针对晋城矿区15#煤顶板致密坚硬、强度高,不能随工作面回采及时垮落的问题,以15#煤坚硬K2石灰岩顶板为研究对象,运用定向水力压裂技术致裂顶板,通过理论分析、数值模拟与现场实践,结果表明:水力压裂裂纹扩展方向趋向于垂直最小主应力方向;定向水力压裂后,工作面顶板初次垮落步距与周期来压步距有所减小,且来压强度低,与爆破法相比,有明显改善;工作面巷道两帮移近量与顶底板移近量控制在安全使用范围之内,与爆破法相比,变形量有较大幅度减小;工作面上隅角顶板悬顶面积大大减小,解决了瓦斯积聚带来的安全隐患。

    2016年02期 v.43;No.226 84-86+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 559K]
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技术经验

  • 松软煤层群穿层钻孔全程筛管下放瓦斯抽采技术

    程建圣;

    针对松软煤层群穿层钻孔施工过程中成孔率低、易塌孔堵塞瓦斯抽采通道、抽采效果差等问题,分析了穿层钻孔全程筛管下放瓦斯抽采技术原理及施工工艺,并在神华宁煤集团石炭井焦煤公司进行了现场试验,结果表明:全程筛管下放瓦斯抽采技术在松软煤层群穿层钻孔中的钻孔施工成孔率达到100%,筛管下放成功率为93%;相比未下放筛管瓦斯抽采技术,单孔平均瓦斯抽采浓度提高了0.2~3.5倍,平均瓦斯抽采流量提高了0.7~7.2倍。该技术在穿层钻孔瓦斯抽采中的应用提高了钻孔成孔率,保证了钻孔瓦斯抽采效果。

    2016年02期 v.43;No.226 87-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 181K]
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  • 孤岛工作面沿空掘巷围岩控制技术实践

    徐军;神文龙;赵强;吴明明;

    针对王庄煤矿孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷围岩变形破坏严重的问题,采用现场地质调研、矿山压力监测的方法,分析了此类条件下围岩变形破坏特征,发现顶板和煤柱帮是围岩控制的关键,针对性地提出"注浆+锚网索+局部加强支护"的控制技术。现场工业性试验表明,该技术可有效抑制顶板深部围岩早期急速离层,弱化两帮非对称变形,减小围岩累计变形量,能够改善围岩力学性质,提高围岩自承载能力。

    2016年02期 v.43;No.226 91-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 462K]
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  • 回采工作面超前支承压力对瓦斯抽采效果的影响

    王冬平;

    针对开元煤矿本煤层瓦斯抽采量偏低的问题,以该煤矿3710工作面为研究对象,对工作面超前支承压力及顺层钻孔瓦斯流量进行了现场实测,掌握了3710工作面超前支承压力对本煤层瓦斯抽采效果的影响规律。通过现场考察,工作面前方按支承压力对瓦斯抽采的影响可分为4个阶段,并对各阶段瓦斯抽采效果进行了考察分析,结果表明:第Ⅲ、Ⅳ阶段单孔瓦斯抽采量明显大于第Ⅰ、Ⅱ阶段;在工作面强化了第Ⅲ、Ⅳ阶段本煤层瓦斯抽采后,其抽采量较以往增加了38%,取得了较好的本煤层瓦斯抽采效果。

    2016年02期 v.43;No.226 95-97+101页 [查看摘要][在线阅读][下载 416K]
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  • 应用参照法对标志气体不健全的煤炭自燃预报模型的构建

    郑旺胜;蔡康旭;龚克明;牛会永;

    标志气体不健全情况的存在,会导致原有煤炭自燃预报模型数值校正方法的失效。以阿戛煤矿易自燃且缺乏低、中温阶段标志煤温的九煤层为例,介绍了参照法在构建煤炭自燃预报模型过程中的应用,包括实际分析参数的选择,参数组端点温度与曲线拐点的确定方法,实际曲线的拟合和煤炭自燃预报模型的确定。根据理论与实际分析参数存在的分散性,提出了多模型预报煤温的计算方法,有助于提高煤炭自燃预报的精度。

    2016年02期 v.43;No.226 98-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K]
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  • 煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径考察研究

    周勇;

    为了准确测定煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径,提出采用钻孔瓦斯流量法+瓦斯含量降低法相结合的现场考察方法。基于穿层钻孔瓦斯抽采流量统计法推导得出有效抽采半径计算公式,并根据钻孔抽采影响范围内煤层瓦斯抽采率、残余瓦斯压力、残余瓦斯含量,以及工作面日产量等要求,综合分析确定计算公式中的残余瓦斯含量临界指标值。通过现场布置多组考察钻孔进行综合分析,得到石炭井焦煤公司3~#、4~#、5~#煤层的有效抽采半径,采用瓦斯含量降低法进行验证,最终确定煤层群底板穿层钻孔的抽采半径,为矿井煤层群底板穿层钻孔布置提供了依据。

    2016年02期 v.43;No.226 102-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 422K]
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  • 特厚易自燃煤层综放开采火区启封技术

    姚海飞;张体镇;吴海军;孙喜贵;

    对山西某煤矿特厚易自燃煤层的自然发火原因进行了分析,设计了防灭火技术方案,考察了方案实施效果,总结出工作面启封成功经验。特厚易自燃煤层由于自然发火期短、停采时间较长、防灭火措施落实不到位等原因易导致工作面采空区自然发火,被迫密闭;启封后采取注氮、注阻化剂、加快恢复生产系统、加快推进速度等措施,对于保证成功启封起到较好的辅助作用;技术方案科学合理,精心编制劳动生产节点计划,方案措施落实到位是确保成功启封的关键。

    2016年02期 v.43;No.226 106-109+112页 [查看摘要][在线阅读][下载 761K]
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  • 综掘机机载除尘装置的研究与应用

    肖远见;邹德均;赵东;

    分析了综掘巷道除尘技术现状,研制了一种新型的机载除尘装置,该装置能实现位置可调和随综掘机掘割时前后移动、掘割部万向复合运动。同时研究了除尘装置的结构,使之能与综掘机配套使用,以达到快速降尘的目的,改善综掘工作面的作业环境。该项成果是综合机械化掘进的高效除尘装置,可使综掘除尘治理技术提高到新水平。

    2016年02期 v.43;No.226 110-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
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