试验研究

  • 真三轴实验下梁宝寺煤矿掘进工作面煤体应力—渗流关系研究及应用

    郭阳阳;孙路路;王鹏飞;冯如训;

    针对梁宝寺煤矿3434掘进工作面作业期间瓦斯浓度较高的实际问题,以瓦斯防治为研究目的。运用自行研制的真三轴气—固耦合煤体渗流实验系统,根据掘进工作面周围煤体应力分布情况,开展了卸载围压和加载轴压实验,研究各应力分区煤体渗透率演化规律,分析瓦斯赋存情况。研究结果表明:卸压区渗透率增大,适宜瓦斯逸散;应力增高区渗透率下降,瓦斯难以逸散。根据实验结果和应力分区特点设计出瓦斯治理方案,并进行工程实践。实践结果显示:采用超前钻孔抽采煤层瓦斯后,掘进工作面瓦斯浓度由0.53%~0.76%降至0.35%以下,证明应力—渗流关系研究结果正确。

    2018年02期 v.45;No.238 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1061K]
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  • 基于GRPM井下定位的地磁匹配研究与分析

    汪金花;郭云飞;吴兵;张博;

    为了解决无电、无网络情况下井下人员逃生定位和救援导航的难题,架构了井下地磁与RFID射频结合的井下定位方法 GRPM(Geomagnetic and Radio Positioning Method)。分析了井下巷道地磁数据带状连续、区域易突变的特点,选取地磁平均值、标准差、峰态系数、粗糙度适配性指标,进行典型巷道区域的适配性评价。在适配区内开展均方差相关(MSD)、归一化积相关(NPROD),以及基于Hausdorff距离相关(HD)的定位匹配对比试验和基于等值域匹配的效果分析。试验结果表明:标准差、粗糙度指标适合巷道定位适配性评价,分析准确。基于1~2倍等值域的NPROD匹配模型适合井下人员动态行走定位,匹配速度较快,满足精确定位要求。

    2018年02期 v.45;No.238 6-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 928K]
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  • 受限空间N_2对CH_4最大爆炸压力的影响实验与模拟研究

    贾宝山;肖明慧;王连聪;李守国;

    为了研究N_2对CH_4最大爆炸压力的影响,选取单组分N_2,根据CH_4燃烧化学动力学原理,利用20 L球形定容弹实验研究了N_2对一定浓度的CH_4最大爆炸压力的影响;应用CHEMKIN模拟软件,选取相同的工况条件,对混合气体爆炸进行了数值模拟,并将实验数据与数值模拟数据进行对比。研究结果表明:在邻近CH_4爆炸界限浓度时,随着CH_4浓度的升高,起爆时间也随之增加;在CH_4爆炸上限浓度附近,最大爆炸压力随CH_4浓度升高而降低,在CH_4爆炸下限浓度附近,最大爆炸压力随CH_4浓度升高而升高;最大爆炸压力实验数据与数值模拟数据的变化趋势相似,但数值上偏差较大,并对产生偏差的原因进行了分析。

    2018年02期 v.45;No.238 11-14+20页 [查看摘要][在线阅读][下载 634K]
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  • 含天然结构面中粒砂岩破裂过程中的声发射特征研究

    李回贵;李化敏;李长兴;陈善乐;

    为了研究含结构面中粒砂岩破裂过程中的声发射特征,以补连塔煤矿22307工作面基本顶砂岩为研究对象,分别对完整中粒砂岩和含结构面中粒砂岩进行直接拉伸、直接剪切和单轴压缩试验,分析了在试验过程中天然结构面对其声发射特征的影响。试验结果表明:直接拉伸试验过程中,结构面对声发射特征的影响较显著,完整中粒砂岩的声发射峰值计数是含结构面中粒砂岩的13.5倍,含结构面中粒砂岩的声发射累计计数是完整中粒砂岩的3.2倍;直接剪切试验过程中,结构面对声发射特征也存在一定的影响,完整中粒砂岩的声发射峰值计数和累计计数分别是含结构面中粒砂岩的2.4倍和0.5倍;单轴压缩试验过程中,结构面对声发射特征基本没有影响,声发射峰值计数和累计计数基本没有变化。

    2018年02期 v.45;No.238 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1946K]
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  • 温度及应力对黏土岩渗透损伤特性的影响

    付小凤;

    为了探索温度及应力对黏土岩渗透和损伤特性的影响,从试验和理论模型出发,开展了黏土岩在不同温度及应力环境下的强度、变形特征,以及渗透特性和损伤演化过程的研究。研究结果表明:温度对黏土岩具有明显的损伤劣化作用,温度越低,围压越高,黏土岩的强度越大;相同围压下,温度越高,相应的渗透性越强,相同温度下渗透率随围压升高而减小;黏土岩的渗透系数随应力加载经历了"减小—增大—略有回落"3个阶段,体积应变拐点是渗透性由减至增的分界点;温度越高,围压越小,"实损伤"发展越快。基于试验结果,建立了温度—渗流—应力三场耦合计算本构模型,该模型能较好地模拟各温度及应力环境下黏土岩的渗透变化过程。

    2018年02期 v.45;No.238 21-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1223K]
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  • 模拟原煤赋存环境下甲烷氧化菌降解煤吸附甲烷实验

    潘思东;

    针对如何清洁高效地治理煤矿瓦斯问题,自行研制了模拟原煤体赋存环境下微生物降解煤吸附甲烷实验系统。通过实验培养筛选出一种兼性厌氧型甲烷氧化菌,采用单因素变量法,共设计3个水平,实验考察了环境温度、菌液注入压力和体积对该甲烷氧化菌的降解效能的影响。实验结果表明:该厌氧型甲烷氧化菌种在最适温度30℃,菌液注入压力2 MPa、注入体积20 mL时,甲烷降解率最高可达到34.2%;在温度30℃、菌液注入体积20 mL时,甲烷降解率随着菌液注入压力增大而增大,甲烷降解率最高为45.6%;在温度30℃、菌液注入压力2 MPa时,甲烷降解率随着菌液注入体积的增加而增大,甲烷降解率最高为54.6%。

    2018年02期 v.45;No.238 26-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 583K]
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  • 晋华宫矿多煤层开采围岩运动规律模拟与试验研究

    苏涛;梁冰;李刚;汪北方;牟铁超;张涛;

    针对晋华宫煤矿多煤层开采围岩受开采扰动影响较大的问题,确定开采过程中围岩运动变形规律是研究受采动影响围岩破坏机理的前提。采用相似材料模拟方法,分析了多煤层开采覆岩变形、破坏及垮落状况和围岩应力分布规律;通过数值模拟对多煤层开采产生的复杂应力场、位移场和煤层间相互影响规律进行了系统研究。研究结果表明:晋华宫煤矿多煤层开采过程中11~#煤层8714工作面前方5 m处支承压力最大达到14.2 MPa,应力集中系数1.6;其邻近的2714巷道支承压力最大为12.8 MPa,应力集中系数1.5,影响范围15 m。分析得出,11~#煤层8716工作面两巷受到上煤层8714工作面采动、本煤层侧向支承压力与超前支承压力的共同影响,最终使5716巷道处于动态高应力状态,围岩发生持续失稳破坏。

    2018年02期 v.45;No.238 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 2447K]
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  • 旋风除尘器的冲蚀裂缝对除尘效率影响的研究

    熊攀;鄢曙光;陈希阳;吴浪;孔璨;宁江峰;

    旋风除尘器在进行气固两相流分离时,固体颗粒会对除尘器产生强烈的冲蚀作用,使用时间过长会产生裂缝。以计算流体力学Fluent 15.0软件为工具,通过数值仿真发现旋风除尘器风流流速和压力的分布规律,研究固体颗粒对旋风除尘器的冲蚀作用,以及冲蚀产生的裂缝对除尘效率的影响。计算结果表明,固体颗粒会对除尘器圆柱桶顶部和圆锥筒底部产生冲蚀作用;当顶部产生裂缝时,除尘效率从最初的92.86%降到71.43%;当底部产生裂缝时,除尘效率会降到63.10%。该模拟结果可为除尘器内部结构的优化提供依据。

    2018年02期 v.45;No.238 36-39+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2468K]
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应用技术

  • 真三轴剪切渗流试验系统的研制及应用

    王鹏飞;王刚;李文鑫;刘志远;

    为研究剪切变形对煤体瓦斯渗流的影响,研制了真三轴剪切渗流试验系统,解决了以往剪切渗流试验仅受剪切应力和法向应力两向应力影响,以及剪切过程瓦斯渗流的密封性问题,实现了真三轴剪切变形下的瓦斯渗流试验研究。利用该系统进行了型煤试样在瓦斯压力为1 MPa下的真三轴剪切渗流试验,结果表明煤体在三向不等应力环境下发生了明显的剪切破坏,应力、位移、渗流速度随时间的变化曲线具有明显的对应关系,瓦斯渗流速度呈现出先快速下降后缓慢下降,试样发生剪切破坏后渗流速度呈略微增长的趋势。该系统为进一步研究剪切变形对煤体瓦斯渗流的影响提供了新的测试手段。

    2018年02期 v.45;No.238 40-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K]
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  • 松藻矿区采动稳定区煤层气地面井抽采试验及应用效果

    李日富;

    为验证采动稳定区煤层气资源评估、地面井优化设计和安全抽采等成套技术的适用性,在松藻矿区石壕煤矿进行了采动稳定区煤层气地面井抽采试验。在提出稳定区煤层气资源量评价选区基本原则的基础上,利用分源加法评估技术估算了试验点的可抽采煤层气量,进行了230 d的抽采试验,采出煤层气49.7万m~3,约占估算可采气量的30%,拟合的长期最大可采气量达94万m~3。试验表明:试验点采动稳定区内煤层气浓度约30%,分源加法评估结果的准确率受浓度等关键参数取值影响显著;影响采动稳定区地面井抽采效果的关键问题不是地面井筒的变形破坏,而是布井位置选择、钻井设备及工艺的选择、钻完井质量控制等因素,清水钻进工艺在钻越采动裂隙带时宜谨慎使用。

    2018年02期 v.45;No.238 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 555K]
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  • 基于KPCA-Fisher判别分析的煤炭自燃预测研究

    温廷新;于凤娥;

    为了提高煤炭自燃危险性预测精度,提出了基于KPCA-Fisher判别分析的煤炭自燃预测模型。利用核主成分分析法(KPCA)对相关程度较高的特征指标进行非线性特征提取,将提取出的主成分作为Fisher判别模型的判别因子。选取宣东2号煤矿煤炭自燃的历史数据,以3∶1的比例抽取训练集和测试集并代入该模型进行训练和测试,并将预测结果与传统的FDA、SVM和BPNN模型相比较。结果表明:KPCA能有效提取煤炭自燃特征指标,降低指标间信息冗余,基于KPCA的Fisher判别模型用于煤炭自燃预测简单可行,准确率较高。

    2018年02期 v.45;No.238 49-53+58页 [查看摘要][在线阅读][下载 197K]
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  • 厚而坚硬顶板破断诱发冲击地压的机理及其防治方法

    郭力;

    基于动静载荷叠加诱发冲击地压机理,以开采煤层上方厚而坚硬顶板为研究对象,建立了工作面回采和沿空巷道顶板破断诱发冲击地压力学模型,并推导出顶板破断引起平均应力和动载荷增加的理论计算公式,以及顶板张拉破坏和剪切破坏判定公式。现场钻孔应力计监测结果和理论计算结果对比表明,利用该力学模型可以比较准确地计算动载荷和应力增量,且顶板厚度、支撑宽度和断裂线在煤体内深度是影响动载荷大小的关键因素。通过对该力学模型的讨论,指出多种有效防治冲击地压的方法。该力学模型的构建为冲击地压危险程度的判别和防治提供了一种新的思路。

    2018年02期 v.45;No.238 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 639K]
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  • 基于分源预测法的瓦斯涌出量预测共享平台的构建

    齐庆杰;夏世羽;

    为了能方便快捷、实时准确地对矿井瓦斯涌出量进行预测,以分源预测法为基础,利用数据库技术将瓦斯涌出量预测所涉及的数据划分为瓦斯基础参数实体、瓦斯源实体、瓦斯涌出量实体,将测点信息、影响瓦斯涌出量的工艺参数、瓦斯涌出量等分别抽象为实体的属性,并利用MYSQL Workbench数据库建模工具构建瓦斯涌出量预测相关实体的EER(强化的实体关系)图;以采区为矿井瓦斯涌出量预测算法的基本单元,将矿井瓦斯涌出量预测算法过程划分为采区、回采工作面、掘进工作面、邻近层等4个循环体,将每一个瓦斯源瓦斯涌出量预测设计为函数,从而构建基于B/S(浏览器/服务器)模式的预测准确和易于扩展的瓦斯涌出量预测共享平台。

    2018年02期 v.45;No.238 59-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1712K]
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  • 定长定位封孔工艺的研究及应用

    闫本正;陶云奇;王洪盘;张军波;

    为探索更加简便和有效的瓦斯抽采钻孔封孔技术及工艺,通过对常用的瓦斯抽采钻孔封孔技术及工艺进行分析,研究了定长定位钻孔封孔工艺,并研制出与之配套的两端自堵式封孔囊袋。该技术工艺简便快捷,实现了一次性带压注浆封孔,并能够实现瓦斯抽采钻孔的定长定位封孔,封孔效果较好、效率较高,降低了工人的劳动强度。在龙山煤矿进行了封孔工艺效果对比试验,结果表明:定长定位封孔工艺能提高瓦斯抽采钻孔的封孔质量,单孔平均瓦斯抽采浓度提高约37.5%,所封钻孔的瓦斯抽采浓度衰减速度较慢,钻孔的使用周期较长,高浓度瓦斯抽采钻孔的比例较高。

    2018年02期 v.45;No.238 65-67+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 749K]
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技术经验

  • 透射槽波层析成像在煤矿工作面隐伏构造探测中的应用

    段天柱;

    井下槽波探测技术分辨率高、信息量大、抗干扰能力强,可用于预测煤矿井下回采工作面内隐伏小构造。通过提取透射槽波有效信息,分析槽波沿传播路径上的衰减信息,采用层析成像方法,能够有效重现小构造分布情况。结合井下工程实例,介绍了井下透射槽波法数据采集、资料处理及成果解释方法。实际揭露的地质情况验证了方法的有效性。

    2018年02期 v.45;No.238 68-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1850K]
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  • 基于混合核函数支持向量机的顶板砂岩富水性研究

    张良良;石永奎;李俊勇;

    为了寻求一种能够较好地预测煤层顶板砂岩富水性等级的方法,以桑树坪煤矿为例,分别采用BP神经网络、K最近邻分类法、决策树和支持向量机算法对其顶板砂岩富水性进行预测。比较发现,基于支持向量机的预测模型准确率最高为87.5%,节点错误率最低,优于其他3种模型。为了进一步提高模型预测准确率,建立了煤层顶板砂岩富水性的混合核函数支持向量机预测模型,当λ_1=0.05与λ_2=0.95时预测准确率达到100%。研究结果表明,以条件属性作为输入、决策属性作为输出的混合核函数支持向量机预测模型能较好地预测煤层顶板砂岩富水性等级,效果较好。

    2018年02期 v.45;No.238 72-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 450K]
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  • 深埋大断面软岩巷道锚网索支护在某矿的试验及应用

    曾晋;

    以某矿3采区运输下山深埋软岩大断面巷道为工程背景,开展了锚网索支护设计,并利用FLAC数值模拟分析了巷道围岩应力、位移、塑性区等特征及支护效果。数值模拟结果表明:锚网索支护时顶底板应力为0~16 MPa,两帮应力为16~24 MPa、应力峰值为24 MPa;顶底板和两帮变形量分别为110、31 mm;塑性区基本位于锚固区域内,围岩整体控制效果较好。现场试验监测结果表明,巷道顶底板和两帮变形量为117、54 mm,围岩整体变形量较小,支护效果良好,验证了支护设计的可靠性与数值计算的合理性。

    2018年02期 v.45;No.238 77-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1392K]
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  • 采动条件下煤层底板岩层渗透率变化过程研究

    胡宝玉;

    采空区突水是矿井突水的一种主要类型,对突水点的准确探查可以有效防治采空区突水。介绍了辛置煤矿压水试验观测孔的布置情况,测试分析了煤层底板最大破坏深度、底板岩层渗透率的变化过程。采前、采后煤层底板的压水试验表明:在底板采动破坏带以下一定厚度岩层的渗透率随工作面推采一定距离后有明显的降低,隔水层阻隔水能力有逐渐恢复的趋势。由此推断阻隔水能力还未恢复的区域为采后突水概率较高的区域,可为采后出水治理中突水通道探查提供依据。

    2018年02期 v.45;No.238 81-83+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
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  • 7.0 m大采高综采工作面临近回撤阶段的冒顶压架机理分析及防治措施

    李锐;贾宝山;皮子坤;

    针对神东矿区大柳塔煤矿采用7.0 m大采高综采工作面在临近回撤阶段冒顶压架事故频发的问题,运用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立工作面回撤采动模型,对该矿52304工作面临近回撤阶段时调节巷留设与否对应的工作面垂直应力分布进行模拟对比;采用现场测试与理论分析的方法,对大采高综采工作面冒顶压架机理进行分析。结果表明,调节巷的布置会引起巷道两端面产生应力集中,容易引发冒顶压架事故。提出了大采高综采工作面回撤阶段的冒顶压架防治措施,该措施的有效性与可靠性在后续开采过程中得到了验证。

    2018年02期 v.45;No.238 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 3135K]
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  • 抽屉式金属纤维阻火器的研制及性能测试

    陈玉涛;张明明;逄锦伦;

    针对煤矿瓦斯输送管道上需要安装干式阻火器这一现实需求,经过反复试验论证和改进,设计研制出抽屉式金属纤维阻火器,并对其进行了水压试验、压力损失试验及阻火性能测试。测试结果表明,该阻火器密封性良好、承压后不变形,且在连续15次阻火试验中均能实现有效阻火,阻火性能良好,可以作为煤矿瓦斯输送管道干式阻火器推广使用。

    2018年02期 v.45;No.238 90-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 740K]
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  • 采用“U+L”型通风方式的回采工作面瓦斯涌出规律研究

    赵新;

    为治理煤矿回采工作面回风流及上隅角瓦斯超限问题,掌握回采工作面瓦斯涌出规律,以宣东二矿采用"U+L"型通风方式的33204回采工作面为研究对象,通过对该工作面布置测点,测定风量和瓦斯浓度,并对数据进行整理、数值模拟分析及回归处理,得出33204回采工作面沿工作面走向、倾向瓦斯涌出规律,以及煤壁、采空区瓦斯涌出系数,可为矿井通风管理、瓦斯抽采设计,以及瓦斯治理工作提供必要的理论依据与技术指导。

    2018年02期 v.45;No.238 93-96+101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1313K]
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  • 阳城煤矿千米深部采掘工作面降温系统设计研究及工程应用

    张习军;张刚;严明庆;

    为了有效解决阳城煤矿千米深部采掘工作面的高温热害问题,建设经济高效的井下集中制冷降温系统,结合煤矿自有电厂冷却水系统和井筒富余的排水管路系统,设计出井下集中制冷降温系统,并归纳总结了采掘工作面冷负荷和管路系统水力计算方法,简化了冷却水工艺和复杂的计算过程。工程应用结果表明:设计的矿用制冷装置单台制冷量可达到3 600 k W,能够满足深部采区"一面三头"的降温需求。通过对采掘工作面降温前后的风流参数进行观测,表明降温后的风流温湿度指标均优于预定指标,工作面作业环境得到明显改善。

    2018年02期 v.45;No.238 97-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 477K]
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问题探讨与综述

  • ELM模型在煤矿瓦斯事故预警案例推理中的应用探讨

    陈鸿;丁锦箫;李祥和;

    分析了煤矿瓦斯事故危险源和案例推理的本质,介绍了基于超限学习机ELM模型的预警方法和步骤。以煤矿瓦斯事故为例,讨论了特征变量与特征参数的选择问题,分析了基于ELM模型在事故预警案例推理中的应用合理性。以支持向量机SVM与BP神经网络模型为参照,仿真实验结果对比表明,基于ELM模型的预警准确率高于BP神经网络模型和SVM模型,验证了ELM模型在早期事故预警中的准确性,认为ELM模型应用于煤矿安全生产早期事故预警是可行的。

    2018年02期 v.45;No.238 102-105+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 338K]
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  • 煤体瓦斯扩散系数测定方法的研究进展

    程波;熊云威;

    在煤体放散瓦斯的过程中,由瓦斯气体浓度变化引发的时变扩散行为直接影响煤体瓦斯扩散规律的宏观特征,煤体瓦斯扩散系数测定方法一直是国内外研究者关注的重点。分析了瓦斯扩散系数呈现时变特性的物理化学本质,重点总结介绍了目前常用的煤体瓦斯扩散系数的实验测定方法,结合实际经验分析了当前煤体瓦斯扩散系数各测定方法研究中存在的问题,并对未来的研究方向和研究重点进行了展望。

    2018年02期 v.45;No.238 106-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 324K]
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  • 一起综掘机割岩诱导瓦斯动力现象分析及防治对策

    周宗勇;

    依据煤与瓦斯突出的基本原理,通过地应力、外载扰动及瓦斯内能等激发煤与瓦斯突出的3个因素,对一起综掘机割岩震动诱导的瓦斯动力现象进行分析,结果表明,执行了区域防突措施后残存瓦斯压力已不具备发动突出动能的煤体,在地应力和外力作用下仍然能够发生煤与瓦斯突出。对深部开采煤与瓦斯突出机理和突出指标临界值问题进行了探讨,指出应注重预防综掘机割岩震动诱导作用,并给出了同类条件下防治煤与瓦斯突出事故的对策。

    2018年02期 v.45;No.238 111-113+118页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
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安全管理

  • 基于集对分析法的综采工作面安全隐患评价

    张慧敏;卢明银;王苗;

    在分析煤矿环境和隐患之间的密切关系之后,选择环境因素作为安全隐患的评价对象。经过大量文献研究与实地调研,确立了影响煤矿综采工作面安全的环境因素,利用熵权法确定环境因素指标的权重,通过建立四元联系度对综采工作面的环境因素进行评价,得出拟采工作面环境条件为优秀,安全隐患较小,可以开采。与其他方法相比,该方法利用相似工作面的基础数据,避免了主观因素影响过大的问题,为综采工作面的安全隐患评价提供了新思路。

    2018年02期 v.45;No.238 114-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 145K]
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消息

  • 《矿业安全与环保》来稿要求

    <正>《矿业安全与环保》现属中国煤炭科工集团有限公司主管,由中煤科工集团重庆研究院有限公司与国家煤矿安全技术工程研究中心共同主办,面向国内外公开发行的科技期刊,中文核心期刊、中国科技核心期刊。以报道煤矿、非煤矿山安全技术与矿山环境保护技术为宗旨,主要刊载内容包括:矿井瓦斯、煤与瓦斯突出防治技术;矿井通风防灭火技术;工业粉尘及可燃性气体、粉尘爆炸防治技术;矿山救援技术;矿井水害防治技术;矿山压力与井巷支护技术;安全与环境监测、控制技术;物探与岩土工程技术;煤

    2018年02期 v.45;No.238 119-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 114K]
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