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2020年 第37卷 第1期    刊出日期：2020-01-15

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论文

深部煤矿井下智能化分选及就地充填技术研究进展

张吉雄，屠世浩，曹亦俊，谭云亮，辛恒奇，庞继禄

2020, 37(1):  1-10. 

摘要 ( 989 )  

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我国已探明2 000 m以浅煤炭资源储量中埋深超过千米的储量占53.3%。深部矿井开采处于高应力、高地温、高岩溶水压、高瓦斯以及强烈开采扰动（“四高一扰动”）的复杂环境，面临着巷硐及采场围岩突变、煤与瓦斯突出等灾害加剧、煤炭提升效率低等难题。科技部于2018年立项开展“深部煤矿井下分选及就地充填关键技术装备研究与示范”的研究，旨在创新与发展深部煤矿井下分选及就地充填理论、技术、装备、标准及工程建设体系。本文紧密围绕深部煤矿充填开采岩层控制，超大断面密集硐室群围岩连锁破坏失稳，井下受限空间煤矸精确分离3个关键科学问题，在系统阐述深部煤矿井下智能化分选及就地充填技术总体框架基础上，详细介绍了目前取得的最新进展。具体包括：深部煤矿井下智能分选及就地充填技术框架体系、井下矸石少量化选择性回采、煤矸全粒级水介精确分离、超大断面硐室围岩失稳机理及控制、深部充填开采岩层控制与新汶矿业集团新巨龙煤矿工程示范建设等6个方面。研发的深部煤矿井下智能化分选及就地充填技术及装备体系可为我国深部煤矿高效生产与绿色矿业发展提供新的技术支撑。

深部大断面巷硐围岩稳定性评价与布置方式研究

朱成，袁永，袁超峰，王文苗，孟朝贵

2020, 37(1):  11-22. 

摘要 ( 734 )  

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针对深部大断面巷硐围岩变形量大、支护困难等特点，采用FLAC3D数值计算方法，探讨围岩内最大主应力峰值区的时空演化规律，分析最大主应力峰值区对围岩变形破坏的控制作用，提出塑性区发育范围判定与围岩稳定性综合评价的方法。根据地应力场类型、侧压系数、巷硐轴向与最大水平主应力夹角的差异，共设计151种数值模拟方案，研究3类地应力场中构造应力对大断面巷硐围岩稳定性的影响。结果表明：围岩塑性区发育与最大主应力峰值区存在运移一致性，基于边界应力系数K可判定塑性区发育范围，并通过遍历数值计算确定K值为0.96；在σH型应力场中，当λH=λh时，巷硐最优布置角度为30°，当λH≠λh时，巷硐平行于最大水平主应力方向布置最有利于围岩稳定；在σHv型应力场中，巷硐最佳布置角度是与最大水平主应力成0°～15°夹角；在σv型应力场中，当λH=λh时，巷硐无最优布置角度，当λH≠λh时，巷硐布置应遵循最大水平应力理论。

煤矿超大断面硐室判别方法及其工程特征

谭云亮，范德源，刘学生，李先锋，马庆，王洪磊，范文昌

2020, 37(1):  23-31. 

摘要 ( 815 )  

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随着矿井大型化、井下机械化和智能化水平的提高，煤矿大型硐室的使用逐年增多，硐室断面增大导致其围岩变形破坏规律不同，控制技术和策略也相应改变。本文首先随机对国内外15个井工开采煤矿的29条主要硐室进行调研，统计其埋深、断面面积和围岩岩性等情况。然后，采用模糊综合聚类法，以硐室埋深、断面面积、单轴抗压强度和围岩完整性系数作为指标，建立基于模糊综合聚类法的硐室断面分类方法，将硐室断面分为超小、小、中等、大和超大共5类，并对所调研硐室中的超大断面硐室进行判别。最后，利用数值模拟和现场调研验证该判别方法的合理性和准确性，并探讨煤矿超大断面硐室的工程特征，即围岩变形破坏剧烈、多因素共同影响、围岩控制和施工难度大，为其围岩支护设计和稳定性控制提供指导。

深部充填沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征及稳定性分析

刘迅，纪欣卓，苗凯军

2020, 37(1):  32-39. 

摘要 ( 717 )  

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为研究深部充填工作面沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征及其稳定性，以山东新巨龙矿1302N-2#充填工作面为工程背景，通过理论分析、数值模拟和现场实测对沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征和围岩变形进行分析和研究。结果表明：通过得出的护巷煤(岩)体的最小宽度计算公式和沿空巷道所受应力初步确定了留巷矸石墙和掘巷煤柱宽度；充填开采留巷围岩变形主要受充实率影响，充实率越小，护巷矸石墙宽度越大，留巷越不稳定，保持留巷稳定的充实率需达86%；采空区充填沿空掘巷时，煤柱越宽其所受垂直应力越大，结合巷道变形和现场实际充实率确定沿空掘巷煤柱留设为5 m。工程实践表明，沿空留巷不能满足使用要求的主要原因是充实率不足，采用所确定的留(掘)巷参数，巷道变形量在合理范围内，证明了所选参数的正确性。

深部超大断面硐室群围岩变形破裂演化规律试验研究

刘学生，宋世琳，范德源，范文昌，宁建国，王洪磊

2020, 37(1):  40-49. 

摘要 ( 729 )  

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深部超大断面硐室群因初始地应力高、断面尺寸大、硐室间距小等原因，控制难度很大。本文采用相似材料试验方法，以龙固煤矿井下煤矸分离系统硐室群为背景，设置3条超大断面硐室，利用数字散斑测试系统、声发射监测技术、应力监测系统等进行综合监测，得到深部超大断面硐室群围岩变形破裂演化规律。结果表明：单一超大断面硐室开挖后围岩整体变形较小且呈对称分布，裂隙发育较少；相邻硐室开挖导致围岩变形呈非对称性，裂隙发育明显增多。上部硐室开挖后其围岩变形以底鼓和两帮收敛为主，下部硐室围岩应力集中和变形均有较大幅度减小，即对下部围岩应力集中起卸载作用，有条件时硐室群应优选“品”字形布置以有利于维护。硐室群开挖前后锚杆受力变化与围岩应力、变形近似呈正相关关系，不同部位受力差别较大，应根据硐室群不同部位特点针对性设计支护参数。本研究揭示了深部超大断面硐室群围岩破裂演化规律，可为其围岩控制设计提供参考。

深部大断面硐室动静载作用下锚固承载结构稳定机理研究

宁建国，邱鹏奇，杨书浩，沈圳，李壮，王俊

2020, 37(1):  50-61. 

摘要 ( 813 )  

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针对动载扰动条件下深部大断面硐室围岩锚固支护结构稳定性差、支护设计不合理等问题，以新巨龙煤矿井下煤矸分离大断面硐室为例，采用现场调研、理论分析和室内试验等手段，研究在深部冲击应力与高围岩应力叠加构成的复杂应力环境下大断面硐室围岩锚固支护结构损伤演化特征，构建动静载荷作用下深部大断面硐室围岩锚固承载结构损伤演化模型，获得深部大断面硐室围岩锚固支护结构破坏机理并对深部大断面硐室的围岩锚固支护设计提出合理建议。结果表明：1) 深部冲击应力与高围岩应力叠加是大断面硐室围岩变形破坏的主要原因，在受到强动载冲击时，深部大断面硐室顶板、两帮锚杆(索)受损严重，很容易造成顶板大面积垮塌及帮部煤体突出；2) 通过室内SHPB动态冲击试验获得了动静载组合作用下，加锚试件的强度和峰后回弹斜率均随着动态应变率的增大而升高，加锚试件对动载冲击能量的耗散能占比与动态应变率呈现出正相关的特性，锚固界面(锚固剂/锚杆、锚固剂/岩体)的黏结程度在锚固体对应力波能量耗散过程中起到了关键作用；3) 深部大断面硐室锚固承载结构的失稳破坏是由于动载作用下硐室围岩、锚固剂和锚杆三者之间不协同变形造成的剪切滑移及锚固体受动载压缩变形导致的。提高硐室围岩、锚固剂和锚杆的抗滑移特性，增加锚固密度提高抗压缩变形能力可有效降低动载应力波对深部大断面硐室围岩支护结构的影响。研究成果对井下永久硐室及巷道的加固工程具有一定的理论指导和借鉴意义。

深部充填沿空留巷巷旁支护体变形特征研究

邓雪杰，董超伟，袁宗萱，周楠，殷伟

2020, 37(1):  62-72. 

摘要 ( 734 )  

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以唐口煤矿埋深为1 152 m的9303充填工作面沿空留巷为研究背景，采用理论分析与数值模拟的方法研究不同埋深、工作面充实率、巷旁充填体宽度和强度条件下沿空留巷围岩应力演化与移动破坏特征。研究表明：随着工作面充实率从50%增加到90%，留巷煤帮侧的偏应力从16.7 MPa下降到10.7 MPa，巷旁充填体侧的偏应力从0.4 MPa增加到5.9 MPa，留巷周围塑性区发育范围明显减小；随着巷旁充填体宽度从2 m增加到6 m，煤帮侧偏应力逐渐减小并外移，巷旁充填体上方最大主偏应力由2.1 MPa增加到6.4 MPa，宽度在3 m及以下的巷旁充填体失稳；随着巷旁充填体强度的提高，上方直接顶的偏应力和下沉量小幅下降，巷旁充填体对沿空留巷的“应力隔离”效果更加明显。提出唐口煤矿9303工作面沿空留巷方案，巷旁充填体宽度为4.1 m，强度大于4 MPa，监测结果表明沿空留巷断面为原断面的87%，应用效果良好。

矸石充填材料侧压系数影响因素试验研究

肖猛，巨峰，何泽全，李开源，王鹏

2020, 37(1):  73-80. 

摘要 ( 833 )  

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破碎矸石在压缩过程中的侧压系数是固体充填沿空留巷工作面巷旁支护体设计的关键参数。然而以往研究中大多使用经验参数，与现场实际情况差别较大。基于此，本文在破碎矸石压缩试验的基础上，采用颗粒流数值模拟软件，通过三维扫描重构矸石颗粒并建立数值模型，确定破碎矸石颗粒流细观参数，并研究颗粒级配、加载速率对破碎矸石压实特性和侧压系数的影响规律。结果表明：破碎矸石压实过程可分为初始压密阶段、承载能力增长阶段和应力-应变线性阶段3个阶段；破碎矸石侧压系数随着压实的不同阶段不断增长，在应力-应变线性阶段趋于稳定，稳定值在0.35~0.40；加载速率增高，能够提高破碎矸石早期承载能力，同时降低早期侧压系数，但在应力-应变线性阶段加载速率对破碎矸石压实特性影响较小；矸石颗粒级配中粒径较高时，矸石轴向承载能力降低，同时侧压系数降低。研究成果可为充填开采无煤柱沿空留巷参数设计提供理论依据。

“采选充+X”一体化矿井选择性开采理论与技术体系构建

屠世浩，郝定溢，李文龙，刘迅，苗凯军，杨振乾，班建光

2020, 37(1):  81-92. 

摘要 ( 810 )  

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由于“采选充+X”一体化矿井系统的复杂性，基于安全绿色高效开采的原则，本文提出了针对“采选充+X”一体化矿井的选择性开采技术的理论构想，并从充填控制岩层移动、应力集中、裂隙场发育、留(掘)巷稳定等角度分析了“采选充+控”“采选充+留”“采选充+抽”“采选充+防”“采选充+保”等矿井的关键科学问题，提出了满足不同充填控制要求的选择性开采技术理论框架、选择性开采技术辅助决策支持系统的构建思路和基本内容。随着采选充技术的扩展应用，选择性开采技术也将逐步延伸到各个技术模式，并以它独有的绿色环保、高效协调为实现“采选充+X”一体化矿井的开采提供技术决策与保障。

深部高瓦斯矿井保护层少矸化“采选充+抽”开采技术

郝定溢，白庆升，李文龙，杨振乾

2020, 37(1):  93-100. 

摘要 ( 743 )  

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针对深部“采选充+抽”一体化矿井中以岩层为保护层和矸石不出井的技术难题，分析提出了此类矿井保护层少矸化时空协调开采技术。以平煤十二矿为例，首先根据提出的保护层少矸化时空协调开采技术确定了保护层的层位；利用考虑含瓦斯煤岩体的骨架可变形性和气体可压缩性的固气耦合模型，数值模拟研究了保护层少矸化开采厚度对被保护层工作面膨胀变形率、应力和瓦斯压力变化特征等的影响，优化了保护层采厚；最后依据卸压保护角和保护层采厚等参数确定了保护层工作面长度，并分析井下煤矸物流系统和就地分选及充填系统。针对得出的保护层少矸化开采参数，从卸压增透的时效性和少矸化两个方面分析了保护层少矸化时空协调开采效果。

深部带状充填开采复合承载体变形特征研究

郭广礼，郭凯凯，张国建，李怀展，胡绍豪

2020, 37(1):  101-109. 

摘要 ( 741 )  

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深部条带固体充填开采可以有效控制地表移动和变形，是解决高潜水位平原矿区建筑物下压煤开采的有效途径。宽条带状充填体和煤柱形成的复合承载体直接支撑控制上覆岩层变形，其变形特征和稳定性是控制地表变形的关键因素；同时，由于深部开采条件下采动应力水平的急剧增加，复合承载体中煤柱的破坏失稳可能诱发顶板突发性移动造成的矿压安全事故。为此，本文结合平顶山十二矿深部密实矸石充填开采地质采矿条件，采用离散-连续耦合数值模拟方法对深部带状充填开采复合承载体的应力承载和破坏特征进行了试验研究，在此基础上采用极限平衡法建立了复合承载体中煤柱破坏的力学模型，得到了煤柱破坏与复合承载体中充填体承压均值和煤柱承压极值相对覆岩自重应力的应力集中系数k0，k1的关系；采用数值模拟方法分析了充填体孔隙率和充填面宽度对应力集中系数k0，k1的影响，对实际工程煤柱留设和充填参数设计提供理论和设计依据。

条带充填坚硬顶板与充填体组合系统力学特性试验研究

陈绍杰，尹大伟，胡炳南，杨惠三，尹希文

2020, 37(1):  110-117. 

摘要 ( 768 )  

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为研究条带充填坚硬顶板-充填体组合系统的力学特性，进行了粗砂岩-充填体组合体试样单轴压缩试验，结合组合体试样压缩破坏力学模型(将粗砂岩抽象为弹簧体)，研究了其强度及破坏特征。结果表明：组合体试样的单轴抗压强度、弹性模量和峰值应变均大于单一充填体试样而小于单一粗砂岩试样；组合体试样的整体强度不仅仅是由其内部充填体强度决定的，更重要的是受到粗砂岩与充填体相互作用的影响，粗砂岩压缩变形减小了轴向应力对主要承载体-充填体的损伤作用，相当于提升了其强度，从而增大了组合体试样的整体强度，较充填体强度增大了38.27%；粗砂岩回弹变形加剧了充填体进一步破裂和破坏，在一定程度上削弱了其强度，进而降低了组合体试样的整体强度，但在回弹变形前粗砂岩已发生压缩变形而适应了轴向应力的增加，因此该强度削弱作用是有限的；组合体试样的破坏主要发生在充填体内，主要以张拉破坏为主，伴随着局部剪切和剥落破坏，而粗砂岩未发现明显破坏。

充填采煤液压支架工作阻力设计方法研究

张强，武中亚，杜二宝，陈杨，黄鹏，李猛

2020, 37(1):  118-127. 

摘要 ( 822 )  

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本文分析了现有固体充填液压支架的结构及控顶特征，阐述了顶板条件、支架结构、充填密实程度和支架工作状态等关键影响因素对工作阻力的影响机制，建立了顶板-充填液压支架-充填体协同控顶力学模型，提出支架工作阻力的设计流程和方法：通过建立覆岩整体运动模型并结合临界充实率判断覆岩破断状态得到工作面顶板平均载荷大小，通过构建充填支架顶梁受力模型并求解立柱载荷比确定支架顶梁载荷形式，最后求解支架力学平衡方程得到充填液压支架的工作阻力。采用本方法设计了新巨龙煤矿1303N-1#充填工作面充填支架工作阻力。研究可为充填液压支架的选型设计提供理论支撑。

充填体协同支架控顶效应研究

黄鹏，张兴军，郭宇鸣，李艾玲，张强

2020, 37(1):  128-135. 

摘要 ( 798 )  

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固体充填开采中充实率是控制岩层移动的关键，充填工作面中煤壁、液压支架与充填体形成体系协同承载上方载荷、控制顶板变形，该体系中支架的合理工作阻力与充实率密不可分。基于充实率与岩层破断关系，建立了煤壁-支架-充填体耦合控顶力学模型，给出了高、低充实率(kg=4.16×108，kg=2.15×107 N/m3)下支架立柱的合理工作阻力公式，分析高、低充实率下顶板的变形和受力特征受上覆岩层载荷、煤壁地基系数与支架工作阻力的影响规律，研究结果表明：由于不同充实率导致工作面覆岩破断结构形态不同，充填支架工作阻力与充实率并非为线性正相关；相比煤壁地基系数、支架工作阻力，采空区上方载荷对顶板变形、弯矩分布影响较为显著。

煤矿矸石处理技术现状与展望

周楠，姚依南，宋卫剑，何志伟，孟国豪，刘玉

2020, 37(1):  136-146. 

摘要 ( 1349 )  

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煤矸石作为煤炭生产的附属固体废弃物，通常排放到地面形成矸石山，不仅占用大量土地，而且对环境造成很大的危害，影响煤矿及矸石山周边居民的身体健康。预计到2020年，我国每年将产生7.95亿t的矸石。针对煤矸石的综合处理，国内外已经研发了包括煤矸石发电、铺路、生产建筑材料、生产化工原料及应用于农业生产等方面的地面处理方法，以及煤矸石充填的井下处理方法，但是，煤矸石综合利用率不足30%；并且，随着我国煤矿大型现代化矿井建设的推进，以及开采深度增加、洗选技术的发展，煤矿排矸呈集中化、高产化和规模化的发展趋势，现有的煤矸石处理技术已经不能满足煤矸石处理的要求。本文总结了现有煤矸石综合处理方法的原理和技术，分析了各种技术的应用情况、效果及优缺点，提出煤矸石的井下充填处理是煤矸石规模化处理的发展趋势；并分析了目前我国煤矸石井下充填处理的应用现状，提出通过改变充填目的和工艺、优化充填关键装备、提高充填工作面自动化程度等，发展以处理矸石为目标的煤矸石高效自动化充填处理技术，为煤矸石的集中规模化处理提供了思路。

矸石充填材料承载压缩变形时效性试验研究

李猛，张卫清，李艾玲，朱存利，宋卫剑，胡强

2020, 37(1):  147-154. 

摘要 ( 830 )  

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掌握矸石充填材料承载压缩变形时效性是矸石充填开采顶板变形、岩层移动与地表沉陷预计的重要基础。基于矸石充填材料在采空区的受力状态，分析了矸石充填材料承载压缩变形特征，借助自制的散体充填材料双向加载试验系统，采用分级加载方式测试了矸石充填材料承载压缩特性，得到了矸石充填材料在承载过程中的瞬时与蠕变压缩变形规律。研究结果表明：1) 矸石充填材料本身的强度越高，其瞬时与蠕变压缩应变越小；2) 随着轴向应力增加，矸石充填材料瞬时压缩应变占总应变的比例逐渐减小，而蠕变压缩应变占总应变的比例逐渐增大；3) 随着蠕变时间增加，矸石充填材料瞬时压缩应变占总应变的比例逐渐减小，而蠕变压缩应变占总应变的比例逐渐增大。

不同级配矸石侧限压缩过程声发射特征研究

李巍，黄艳利，高华东，李俊孟，阮泽宇，宋天奇

2020, 37(1):  155-161. 

摘要 ( 771 )  

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为研究不同级配矸石压缩过程中应变与能量的关系及声发射规律，本文借助MTS815.02岩石力学电液伺服压力机与PCI-2声发射测试分析系统，对6种级配的矸石进行侧限压缩试验，建立矸石应力应变与AE能量、AE事件等声发射参数之间的关系。试验结果表明：1) 连续级配矸石的抗变形能力较强，且粒径组成越均匀，承载压缩率越低。2) 不同级配的矸石承压破碎后，矸石粒径组成相似，且小粒径矸石占比越高，破碎率越低。3) 应变速率较快时，声发射能量较为活跃，大粒径矸石占比越高，声发射累计能量越高，说明声发射累计能量主要由破碎型AE贡献。4) 不同级配的矸石在压缩过程中，应变与声发射能量均有较好的对应关系，且在不同阶段内均可拟合为一次函数。

侧限压缩条件下矸石变形破碎规律及声发射特征研究

辛恒奇，黄艳利，张卫清，吴来伟，欧阳神央，郭亚超，李俊孟

2020, 37(1):  162-168. 

摘要 ( 879 )  

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通过侧限压缩试验与声发射试验，对相同级配的泥岩、灰岩及砂岩3种岩性散体矸石在侧限压缩条件下的变形特征、破碎特征及不同压缩阶段的声发射特征进行了研究。结果表明：在加载初期，散体矸石的应变随时间的变化曲线存在直线上升段，并且在此阶段，不同岩性矸石在相同时间内的应变相同；根据岩石的应变特征及弹性模量变化特征将岩石的压缩变形过程划分为压缩阶段、强化阶段及稳定阶段，在应力水平足够大的情况下，较为软弱的散体矸石反而拥有更大的弹性模量；在不同阶段散体矸石的累计计数曲线及累计能量曲线均表现出不同的变化特征，在稳定阶段，砂岩的累计计数曲线表现为直线上升，砂岩的累计能量曲线及其余2种岩性的累计能量曲线及累计计数曲线均表现平稳缓慢增长，并逐渐趋于水平；压缩后，散体矸石的级配曲线表现出阶段性变化特征，并且强度越大的矸石，其大颗粒破碎越不充分。

新型矸石聚合物材料制备及其性能分析

岳晓明，肖翠翠，叶美，刘子婧，安兆阳，欧阳神央

2020, 37(1):  169-175. 

摘要 ( 788 )  

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为了分析南梁煤矿工作面过沟谷底部时发生动载问题的原因，通过相似模拟研究、理论计算分析，对工作面过沟谷矿压显现的机理进行了研究。研究表明：工作面过沟谷底部时易发生切顶、煤壁片帮、台阶下沉等动载现象。在实验和理论分析的基础上，提出了工作面在推进过程中形成关键层“非均布载荷梁”结构，建立了关键层非均布载荷梁结构力学模型，得到了上覆岩层运动过程中相邻关键块失稳形成“滑移回转载荷”的计算公式，揭示了非均布载荷梁的破断以及瞬间滑移回转载荷的形成是导致动载发生的机理，为预防工作面过沟谷底部时发生动载提供了理论依据。

破碎矸石干湿循环长期承载变形及分形特征

江宁，尹大伟，杨永杰，马俊彪，葛尧

2020, 37(1):  176-182. 

摘要 ( 828 )  

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为研究采空区矸石充填体干湿循环长期承载特性，运用自主研制的大尺寸破碎岩石变形-渗流试验系统，进行了破碎矸石干湿循环蠕变试验，分析了矸石岩性、轴向应力及粒径级配对破碎矸石干湿循环长期承载变形特性及分形特征的影响。结果表明：在相同轴向应力和粒径级配条件下，随岩石单轴抗压强度的增大，破碎岩石试样的碎胀系数增大，而应变、蠕变阶段的应变和碎胀系数及分形维数减小；在相同粒径级配条件下，随轴向应力的增大，破碎矸石相邻两级荷载的应变差和碎胀系数差逐渐减小，而分形维数逐渐增大；当n（Talbol幂指数）为0.5时，破碎矸石蠕变变形、压实特征值最小，n为0.3次之，而当n为0.7时最大；同时随n的逐渐增大，破碎矸石压缩后分形维数增量增大，更多的矸石颗粒被压碎。

压实过程中煤矸石颗粒流细观演化规律研究

巨峰，宁湃，何泽全，肖猛，王广伟

2020, 37(1):  183-191. 

摘要 ( 806 )  

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研究煤矿矸石充填材料压实变形中的细观演化规律对提升固体充填效果有重要意义。本文采用颗粒流数值软件PFC2D，考虑压实过程中颗粒破碎，通过颗粒簇cluster单元构建煤矿矸石颗粒模型，分析在单轴侧限压缩条件下不同配比颗粒体系细观演化特征，研究颗粒力链分布、裂隙与细观特征之间的关系。结果表明：模拟模型的应力应变和破碎方式等方面与实验室试验结果有着良好的对应；分析模型颗粒内部力链分布和裂隙演化规律，发现多数力链集中在颗粒较大的颗粒单元附近，形成“骨架力链”现象，裂隙也主要产生在颗粒较大的颗粒单元周围，该现象导致大颗粒单元周围配位数个数与接触力大小较其他颗粒明显增加。

煤矿井下选煤技术现状和展望

曹亦俊，刘敏，邢耀文，李国胜，罗佳倩，桂夏辉

2020, 37(1):  192-201. 

摘要 ( 830 )  

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促进煤炭资源绿色开采和利用，推动煤炭井下采选充一体化的发展，文章对井下选煤技术发展现状进行综述。从目前研究的井下选煤方法入手，介绍干法分选技术中气固流化床分选、选择性破碎分选和X射线分选，湿法分选技术中动筛跳汰分选、空气脉动式跳汰分选、重介质浅槽分选、重介质旋流器分选和水介质旋流器分选，并对井下煤矸分选关键技术问题进行讨论，认为井下选煤除设备结构和性能上的需要改进之外，还要开展自动化和智能化研究，探索井下分选的模块化设计和管理，实现煤炭井下“采-选-充”相互协调。最后总结井下选煤技术发展现状，简要分析其社会经济效益，并展望其发展趋势。

新型大处理能力双侧进风跳汰分选技术

王志刚，庞卫东，常建勇，桂夏辉，匡亚莉，王章国

2020, 37(1):  202-206. 

摘要 ( 837 )  

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为了提高井下跳汰排矸工艺的处理能力和工艺指标，提出了双侧进风跳汰技术，研制出了宽度为4.30 m的双侧进风跳汰机，在地面选煤厂实现应用。通过原理分析、现场测试、浮沉组成试验、灰分检测试验等方法研究了双侧进风跳汰分选技术的主要性能指标。实验研究结果表明，该工业跳汰机处理80~0 mm无烟煤，单机最大能力处理为600 t/h，第1矸石段不完善度I1为0.08，第2矸石段不完善度I2为0.09，中煤段不完善度I3为0.14，数量效率为98.06%，正常工作条件下用水量为2.0 m3/t原煤，第2矸石段及中煤段用风风压为0.029 MPa。双侧进风跳汰技术的应用，在保证较低风水用量的同时，有效增加了跳汰设备的单位宽度处理能力，提升了分选精度。

具有W型反射盘的新型干扰床分级机性能分析

张悦刊，曹井振，刘培坤，李晓宇，杨兴华，王辉

2020, 37(1):  207-214. 

摘要 ( 712 )  

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针对传统干扰床分级机分级精度和分级效率低等问题，提出了一种带W型反射盘、切向进料的新型干扰床分级机。利用计算流体动力学方法，数值模拟研究了分级机进料口入料速度和给水室进水速度对分级机内部流场特征及分级性能的影响规律，并进行了试验验证。结果表明：在一定的进水速度和进料速度区间内，新型干扰床分级机分级腔内的流场更稳定，更有利于颗粒的沉降和分级效率的提高。当进料速度为1.6 m/s时，料浆分级效率可达70.8%，产率可达35.6%。当进水速度为0.9 m/s时，料浆分级效率可达58.7%，产率可达34.6%，研究结果对揭示分级机分级机理具有一定的参考价值。