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放煤規(guī)律與智能放煤(精) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030723284
- 條形碼：9787030723284 ; 978-7-03-072328-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
放煤規(guī)律與智能放煤(精) 內(nèi)容簡介
本書針對放頂煤開采的頂煤放出規(guī)律和基于煤巖圖像識別的智能放煤技術(shù)進行系統(tǒng)闡述。內(nèi)容包括放頂煤開采科技進展、BBR體系、頂煤放出體理論方程及形態(tài)特征、煤巖分界面理論方程及形態(tài)特征、頂煤物理性質(zhì)對放煤規(guī)律的影響、綜放支架對放煤規(guī)律的影響、不同煤層條件下的放煤規(guī)律、圖像識別智能放煤技術(shù)以及智能放煤技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用等。 本書是一本專注放煤規(guī)律研究的著作，也是一本系統(tǒng)介紹圖像識別智能放煤原理和技術(shù)的著作，可作為高等院校采礦工程及相關(guān)專業(yè)的教學參考書，也可供煤礦開采、煤礦機電、智能控制等領(lǐng)域的教師、研究人員、工程技術(shù)人員、設(shè)計人員閱讀參考。
放煤規(guī)律與智能放煤(精) 目錄
目錄
前言
1 緒論 1
1.1 放頂煤開采科技進展 1
1.1.1 放頂煤開采科技成果 1
1.1.2 放頂煤開采科技與工程問題 6
1.2 放煤理論概述 9
1.3 智能放煤概述 10
1.3.1 智能放煤技術(shù)內(nèi)涵 11
1.3.2 智能放煤技術(shù)路線 12
參考文獻 14
2 放煤過程及理論描述 15
2.1 BBR體系簡介 15
2.1.1 BBR體系基本思想 16
2.1.2 煤巖分界面 18
2.1.3 頂煤放出體 19
2.1.4 頂煤回收率與含矸率 21
2.2 頂煤放出體理論方程及形態(tài)特征 22
2.2.1 放煤模擬試驗 23
2.2.2 放出體理論模型 26
2.2.3 放出體的異形等體特征 35
2.3 煤巖分界面理論方程及形態(tài)特征 41
2.3.1 煤巖分界面理論模型 42
2.3.2 煤巖分界面方程 43
2.3.3 煤巖分界面形態(tài)特征 46
2.4 頂煤回收率預(yù)測 50
2.4.1 頂煤回收率試驗預(yù)測 50
2.4.2 頂煤回收率現(xiàn)場測試 55
2.4.3 頂煤回收率現(xiàn)場預(yù)測 62
2.5 三維放煤規(guī)律 63
2.5.1 三維放出體幾何方程 63
2.5.2 放出體三維數(shù)值模擬 67
2.5.3 煤巖分界面形態(tài)特征 69
參考文獻 70
3 頂煤物理性質(zhì)對放煤規(guī)律的影響 72
3.1 塊度分布對放煤規(guī)律的影響 72
3.1.1 放出體及煤巖分界面形態(tài) 72
3.1.2 頂煤塊度分布特征 77
3.1.3 頂煤塊度分布測量 82
3.1.4 頂煤塊度均值對放出規(guī)律的影響 95
3.1.5 頂煤塊度標準差對放出規(guī)律的影響 120
3.2 矸煤密度比對放煤規(guī)律的影響 132
3.2.1 矸煤密度比 132
3.2.2 模型建立與運算 133
3.2.3 計算結(jié)果與分析 134
3.2.4 高矸煤密度比對放煤規(guī)律的影響 147
3.3 頂煤濕度對放煤規(guī)律的影響 150
3.3.1 濕度對顆粒流動性影響 150
3.3.2 試驗過程及方案 150
3.3.3 實驗結(jié)果與分析 152
參考文獻 154
4 綜放支架對放煤規(guī)律的影響 155
4.1 支架對頂煤放出體形態(tài)的影響 155
4.2 掩護梁傾角對放煤規(guī)律的影響 157
4.2.1 模型建立與方案設(shè)計 157
4.2.2 頂煤回收率變化特征 158
4.2.3 頂煤放出體發(fā)育特征 159
4.2.4 煤巖分界面演化特征 162
4.2.5 頂煤成拱特征 164
4.3 掩護梁長度與尾梁長度比對放煤規(guī)律的影響 165
4.3.1 模型方案設(shè)計 165
4.3.2 RL對頂煤回收率的影響 165
4.3.3 RL對頂煤放出體形態(tài)的影響 166
4.3.4 RL對煤巖分界面演化的影響 168
4.4 尾梁旋轉(zhuǎn)角度對放煤規(guī)律的影響 170
4.4.1 模型方案設(shè)計 170
4.4.2 不同βr條件下頂煤回收率變化 170
4.4.3 不同βr條件下頂煤放出體形態(tài) 172
4.4.4 不同βr條件下煤巖分界面形態(tài) 174
參考文獻 175
5 不同煤層條件下的放煤規(guī)律 177
5.1 薄頂煤動態(tài)精細化放煤 177
5.1.1 動態(tài)精細化放煤 177
5.1.2 頂煤放出體形態(tài) 179
5.1.3 精細化放煤數(shù)值模擬 181
5.2 特厚煤層采放工藝優(yōu)化 188
5.2.1 特厚煤層放煤規(guī)律 189
5.2.2 卸壓綜放開采工藝 201
5.3 大傾角煤層走向長壁綜放開采工藝 214
5.3.1 動態(tài)分段放煤工藝 215
5.3.2 試驗工作面概況 215
5.3.3 段內(nèi)支架合理數(shù)量分析 216
5.3.4 動態(tài)分段放煤數(shù)值模擬 218
5.4 急傾斜煤層水平分段綜放開采工藝 226
5.4.1 合理分段高度確定 227
5.4.2 合理巷道位置確定 228
5.4.3 合理采放工藝 233
參考文獻 243
6 圖像識別智能放煤技術(shù) 245
6.1 圖像識別智能放煤基礎(chǔ)理論 247
6.1.1 煤矸圖像特征照度影響機制 247
6.1.2 井下圖像去塵去霧 257
6.1.3 煤矸圖像特征快速提取技術(shù) 264
6.1.4 放頂煤工作面含矸率高精度預(yù)測方法 272
6.2 圖像識別智能放煤技術(shù)及裝備 280
6.2.1 圖像采集系統(tǒng) 280
6.2.2 智能放煤在線檢測軟件 280
6.3 精準控制多輪放煤技術(shù) 283
6.3.1 頂煤運移時間測量系統(tǒng) 285
6.3.2 現(xiàn)場測試 288
6.4 智能放煤技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用 289
6.4.1 朱仙莊煤礦8105工作面 289
6.4.2 袁店一礦824工作面 297
參考文獻 298
前言
1 緒論 1
1.1 放頂煤開采科技進展 1
1.1.1 放頂煤開采科技成果 1
1.1.2 放頂煤開采科技與工程問題 6
1.2 放煤理論概述 9
1.3 智能放煤概述 10
1.3.1 智能放煤技術(shù)內(nèi)涵 11
1.3.2 智能放煤技術(shù)路線 12
參考文獻 14
2 放煤過程及理論描述 15
2.1 BBR體系簡介 15
2.1.1 BBR體系基本思想 16
2.1.2 煤巖分界面 18
2.1.3 頂煤放出體 19
2.1.4 頂煤回收率與含矸率 21
2.2 頂煤放出體理論方程及形態(tài)特征 22
2.2.1 放煤模擬試驗 23
2.2.2 放出體理論模型 26
2.2.3 放出體的異形等體特征 35
2.3 煤巖分界面理論方程及形態(tài)特征 41
2.3.1 煤巖分界面理論模型 42
2.3.2 煤巖分界面方程 43
2.3.3 煤巖分界面形態(tài)特征 46
2.4 頂煤回收率預(yù)測 50
2.4.1 頂煤回收率試驗預(yù)測 50
2.4.2 頂煤回收率現(xiàn)場測試 55
2.4.3 頂煤回收率現(xiàn)場預(yù)測 62
2.5 三維放煤規(guī)律 63
2.5.1 三維放出體幾何方程 63
2.5.2 放出體三維數(shù)值模擬 67
2.5.3 煤巖分界面形態(tài)特征 69
參考文獻 70
3 頂煤物理性質(zhì)對放煤規(guī)律的影響 72
3.1 塊度分布對放煤規(guī)律的影響 72
3.1.1 放出體及煤巖分界面形態(tài) 72
3.1.2 頂煤塊度分布特征 77
3.1.3 頂煤塊度分布測量 82
3.1.4 頂煤塊度均值對放出規(guī)律的影響 95
3.1.5 頂煤塊度標準差對放出規(guī)律的影響 120
3.2 矸煤密度比對放煤規(guī)律的影響 132
3.2.1 矸煤密度比 132
3.2.2 模型建立與運算 133
3.2.3 計算結(jié)果與分析 134
3.2.4 高矸煤密度比對放煤規(guī)律的影響 147
3.3 頂煤濕度對放煤規(guī)律的影響 150
3.3.1 濕度對顆粒流動性影響 150
3.3.2 試驗過程及方案 150
3.3.3 實驗結(jié)果與分析 152
參考文獻 154
4 綜放支架對放煤規(guī)律的影響 155
4.1 支架對頂煤放出體形態(tài)的影響 155
4.2 掩護梁傾角對放煤規(guī)律的影響 157
4.2.1 模型建立與方案設(shè)計 157
4.2.2 頂煤回收率變化特征 158
4.2.3 頂煤放出體發(fā)育特征 159
4.2.4 煤巖分界面演化特征 162
4.2.5 頂煤成拱特征 164
4.3 掩護梁長度與尾梁長度比對放煤規(guī)律的影響 165
4.3.1 模型方案設(shè)計 165
4.3.2 RL對頂煤回收率的影響 165
4.3.3 RL對頂煤放出體形態(tài)的影響 166
4.3.4 RL對煤巖分界面演化的影響 168
4.4 尾梁旋轉(zhuǎn)角度對放煤規(guī)律的影響 170
4.4.1 模型方案設(shè)計 170
4.4.2 不同βr條件下頂煤回收率變化 170
4.4.3 不同βr條件下頂煤放出體形態(tài) 172
4.4.4 不同βr條件下煤巖分界面形態(tài) 174
參考文獻 175
5 不同煤層條件下的放煤規(guī)律 177
5.1 薄頂煤動態(tài)精細化放煤 177
5.1.1 動態(tài)精細化放煤 177
5.1.2 頂煤放出體形態(tài) 179
5.1.3 精細化放煤數(shù)值模擬 181
5.2 特厚煤層采放工藝優(yōu)化 188
5.2.1 特厚煤層放煤規(guī)律 189
5.2.2 卸壓綜放開采工藝 201
5.3 大傾角煤層走向長壁綜放開采工藝 214
5.3.1 動態(tài)分段放煤工藝 215
5.3.2 試驗工作面概況 215
5.3.3 段內(nèi)支架合理數(shù)量分析 216
5.3.4 動態(tài)分段放煤數(shù)值模擬 218
5.4 急傾斜煤層水平分段綜放開采工藝 226
5.4.1 合理分段高度確定 227
5.4.2 合理巷道位置確定 228
5.4.3 合理采放工藝 233
參考文獻 243
6 圖像識別智能放煤技術(shù) 245
6.1 圖像識別智能放煤基礎(chǔ)理論 247
6.1.1 煤矸圖像特征照度影響機制 247
6.1.2 井下圖像去塵去霧 257
6.1.3 煤矸圖像特征快速提取技術(shù) 264
6.1.4 放頂煤工作面含矸率高精度預(yù)測方法 272
6.2 圖像識別智能放煤技術(shù)及裝備 280
6.2.1 圖像采集系統(tǒng) 280
6.2.2 智能放煤在線檢測軟件 280
6.3 精準控制多輪放煤技術(shù) 283
6.3.1 頂煤運移時間測量系統(tǒng) 285
6.3.2 現(xiàn)場測試 288
6.4 智能放煤技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用 289
6.4.1 朱仙莊煤礦8105工作面 289
6.4.2 袁店一礦824工作面 297
參考文獻 298
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放煤規(guī)律與智能放煤(精) 節(jié)選
1 緒論 1.1 放頂煤開采科技進展 1.1.1 放頂煤開采科技成果 放頂煤開采技術(shù)是開采厚煤層的有效方法，實現(xiàn)了厚煤層一次采全高開采，是開采厚煤層的一項革命性技術(shù)，解決了厚煤層分層開采時上分層遺留煤柱導(dǎo)致的應(yīng)力集中、采空區(qū)易發(fā)火、下分層巷道支護困難、首采分層瓦斯相對涌出量大、產(chǎn)量低、成本高等難題。我國從1982年開始研究正規(guī)長壁工作面綜合機械化放頂煤開采技術(shù)，40年來取得了巨大成功和重大科技創(chuàng)新，放頂煤開采技術(shù)已經(jīng)成為我國開采厚煤層的主要方法，也是我國在世界煤炭開采行業(yè)的標志性技術(shù)。1964年法國首先在中南部煤田的布朗齊煤礦試驗成功了綜合機械化放頂煤開采技術(shù)，之后在蘇聯(lián)、南斯拉夫、羅馬尼亞、匈牙利等地得到了推廣應(yīng)用。當時放頂煤開采技術(shù)主要用于邊角煤和煤柱開采，并不作為正規(guī)采煤法進行應(yīng)用，*高月產(chǎn)只有4.96萬t（法國的布朗齊煤礦）。我國從1982年開始試驗放頂煤開采技術(shù)，1984年**個緩傾斜特厚煤層綜合機械化放頂煤開采工藝與裝備在沈陽蒲河煤礦進行井下工業(yè)試驗，由于支架設(shè)計不合理和采空區(qū)發(fā)火，工業(yè)試驗未成功。1985～1986年，在甘肅窯街礦務(wù)局二礦進行了急傾斜特厚煤層水平分段綜合機械化放頂煤開采工業(yè)試驗，取得成功[1]。1990年以后，我國的放頂煤開采技術(shù)進入了創(chuàng)新發(fā)展的快車道，在適用的煤層條件、支架與配套裝備、開采工藝、巖層控制技術(shù)、理論研究等方面取得了重大創(chuàng)新，使放頂煤開采技術(shù)獲得了突破性進展并大范圍應(yīng)用，取得了舉世矚目的成績。可以說，綜合機械化放頂煤開采技術(shù)原理起步于歐洲，但是放頂煤開采技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，真正發(fā)揮這項技術(shù)的優(yōu)勢，以及開展大規(guī)模工程實踐和應(yīng)用是由我國實現(xiàn)的。 我國開始試驗放頂煤開采技術(shù)的早期，由于資金緊張、認識不足以及技術(shù)水平欠缺等，一些煤礦企業(yè)試驗和應(yīng)用了單體支柱炮采放頂煤開采技術(shù)、普采放頂煤開采技術(shù)、懸移支架放頂煤開采技術(shù)、輕型綜采支架放頂煤開采技術(shù)等，由于上述放頂煤開采技術(shù)的支架阻力偏低，對采場圍巖控制效果不好，影響了工作面正常采放循環(huán)，使放頂煤開采技術(shù)的優(yōu)勢并未得到充分發(fā)揮，工作面產(chǎn)量較低。近20年來，各煤礦企業(yè)廣泛采用綜合機械化放頂煤開采技術(shù)，而且支架趨于重型化、大型化，支架額定工作阻力逐漸增大。目前放頂煤支架*大采高達7m，支架額定工作阻力*大達21000kN。支架的架型也從早期的四柱式發(fā)展到四柱式與兩柱式并存。走向長壁放頂煤開采的煤層厚度*大可達20m，煤層傾角*大可達60°，工作面的采高從2m到7m，工作面產(chǎn)量*大可達1500萬t/a。對于煤層厚度大于20m的急傾斜煤層，開發(fā)了水平分段放頂煤開采技術(shù)，工作面產(chǎn)量可達400萬t/a。應(yīng)用放頂煤開采技術(shù)的開采深度為100～1000m，煤層單軸抗壓強度可達35MPa，放頂煤開采技術(shù)在我國展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢和廣泛的適用范圍。2004年我國放頂煤開采技術(shù)和裝備輸出到澳大利亞，2006年在澳斯達煤礦投入應(yīng)用，建起了澳大利亞**個放頂煤工作面。除澳大利亞外，印度、土耳其、俄羅斯等國也有個別煤礦在應(yīng)用放頂煤開采技術(shù)，并進行了一些基礎(chǔ)研究[2-4]。關(guān)于放頂煤開采技術(shù)的發(fā)展歷程在《放頂煤開采基礎(chǔ)理論與應(yīng)用》一書中有詳細介紹[5]。 我國放頂煤開采技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展離不開科技支撐，2000年以來，全國共獲得與放頂煤開采相關(guān)的國家科學技術(shù)進步獎7項，其中一等獎1項、二等獎6項，見表1-1。這些國家科學技術(shù)進步獎反映了我國在不同時期放頂煤開采技術(shù)取得的一些重要進展，包括開采理論、技術(shù)與裝備。 據(jù)不完全統(tǒng)計，我國已經(jīng)出版放頂煤方面的學術(shù)圖書40余部，見表1-2。這些圖書中，有一些是偏于基礎(chǔ)理論的，如《放頂煤開采基礎(chǔ)理論與應(yīng)用》（王家臣，張錦旺，王兆會著，2018）、《綜放開采頂煤頂板活動規(guī)律的研究與應(yīng)用》（閆少宏，富強著，2003）、《放頂煤開采理論與技術(shù)》（靳鐘銘著，2001）、《放頂煤開采基礎(chǔ)理論》（于海勇，賈恩立，穆榮昌著，1995）；有一些是偏于工程實踐的，如《大采高自動化綜放開采技術(shù)》（劉克功著，2009）、《厚煤層全高開采新論》（趙景禮著，2004）、《綜合機械化放頂煤開采技術(shù)》（樊運策等著，2003）、《現(xiàn)代放頂煤開采理論與實用技術(shù)》（孟憲銳，李建民著，2001）；也有一些是具體礦區(qū)放頂煤技術(shù)的歸納總結(jié)和提煉，如《大同礦區(qū)特厚煤層綜放開采理論與技術(shù)》（于斌，劉長友著，2014）、《兗州礦區(qū)綜合機械化放頂煤開采的實踐與認識》（吳則智著，1997）。 通過中國知網(wǎng)檢索分析，1982～2022年主題包含“綜放”或“放頂煤”發(fā)表在北大核心及以上期刊的論文5316篇。其中主要主題分布和次要主題分布見圖1-1。 統(tǒng)計SCI數(shù)據(jù)庫1982～2022年主題為“top coal caving”（放頂煤）的學術(shù)論文共475篇，圖1-2是發(fā)表“top coal caving”主題的SCI論文數(shù)量*多的前10位作者的發(fā)文量。統(tǒng)計EI數(shù)據(jù)庫1982～2022年主題為“top coal caving”的期刊及會議論文共946篇，圖1-3是發(fā)表“top coal caving”主題的EI論文數(shù)量*多的前10位作者的發(fā)文量。 上述的國家科學技術(shù)進步獎、出版的圖書和發(fā)表的學術(shù)論文，反映了我國以及世界范圍內(nèi)近40年來在放頂煤開采領(lǐng)域所做的工作和取得的學術(shù)成果，當然這些統(tǒng)計不一定全面，也不一定精準，但是可以看出放頂煤開采的學術(shù)研究、科技進展與創(chuàng)新的概貌。發(fā)表SCI、EI論文數(shù)量*多的前10位作者均為我國作者，其中本書作者團隊成員占50%，見圖1-2、圖1-3中名字標為粗體的作者。在發(fā)表“top coal caving”主題的SCI論文數(shù)量*多的前20位作者中，只有2位國外作者，這也說明我國在放頂煤開采領(lǐng)域的學術(shù)研究處于國際領(lǐng)先和主導(dǎo)地位。 1.1.2 放頂煤開采科技與工程問題 放頂煤開采技術(shù)除與綜采技術(shù)有一些共性問題外，還有一些特有的科技與工程問題[5]。
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