顶煤放出散体介质流理论的现场观测研究
摘要：研制了观测顶煤移动和放出规律的专用顶煤运移跟踪仪,用于观测现场顶煤放出率。在室内进行了顶煤放出规律的模拟试验,通过在顶煤不同层位放标志点的方法,详细研究了不同层位顶煤放出率和颗粒移动轨迹,得出靠近支架的下位顶煤受移架步距等影响采出率偏低,靠近顶板的上位顶煤由于窜矸影响,采出率明显低于其他部分。结合标志点在放出过程中的坐标变化,运用回归分析,得出了不同层位顶煤颗粒运移轨迹的曲线方程,表明顶煤颗粒在放出过程中分3个阶段：先沿二次曲线轨迹向后下方移动,然后垂直下降,最后顶煤颗粒会以二次或三次曲线的轨迹向前下方流出放煤口。矸石充填综采覆岩关键层变形特征研究
摘要：在分析传统综采与充填综采覆岩变形特征的基础上,建立充填综采覆岩关键层力学模型,并运用弹性地基梁理论分析了关键层弯曲变形的特征,得到关键层最大挠度与强度、下部岩层弹性地基系数与岩性参数之间的关系。结合某矿的具体条件,计算得出充填综采工作面覆岩关键层的最大挠度,并通过改变充填材料的性质,研究了充填材料弹性模量与关键层挠度之间的变化关系,提出可通过提高充填材料弹性模量的方法减少关键层的弯曲变形量,证实了矸石充填具有限定关键层的变形、控制地表沉陷的作用。抚顺煤田深部开采临界深度的定量判别
摘要：以抚顺煤田为工程背景,通过采动微震和瓦斯的现场观测与分析,得到深部开采临界深度是采动岩体的动力响应由线性转为非线性深度的认识。提出用采动岩体的视本构关系、采动微震的分形几何学特征和在浅部未发生过的特殊动力现象定量判断采动岩体力学行为的方法。结果表明,上述3项指标均指示700 m左右的深度是该煤田采动岩体力学行为发生非线性动力响应的临界深度。露天矿山开采境界动态优化圈定
摘要：按不同边界品位对矿床模型进行优化参数属性赋值,形成一系列静态价值模型,运用动锥法及L-G法进行初步优化,获得一系列静态境界方案,通过编排进度计划等方式将时间属性植入矿床块体模型,计算不同境界方案的年现金流,经贴现获得净现值（NPV）,综合比较各方案NPV及资源回收情况确定最终方案。以某大型露天铜矿为例,利用矿业软件Surpac及进度计划软件Min-esched实现了最终境界的动态优化圈定,结果显示,原静态最优方案为不可行方案,而动态优化最终方案在经济效益上占绝对优势。高分子泡沫材料反应放热控制技术及固化特性研究
摘要：采用扫描电镜微结构分析、导热系数测定分析、热电偶温度测定等手段,研究了高分子泡沫材料反应放热的控制技术,以及改性剂对高分子泡沫材料表观芯密度、抗压强度等固化体性能的影响,并分析了改性剂降低反应放热的机理。结果表明,改性剂可以降低混合物反应活性,并与混合物中的组分发生吸热化学反应,2%改性剂S可使高分子泡沫材料最高反应温度降低至112℃,导热系数增加到0.673 W/（m·K）,热量传递和散失速度变快,缓解热量在其内部的积聚,并使其表观芯密度增加,尺寸稳定性提高,抗压强度增大。基于卸荷试验路径的泥岩变形特征及数值计算
摘要：通过先固结后径向卸载的三轴剪切试验方法模拟煤矿泥岩巷道开挖过程中应力状态变化,在试验围压内,径向卸荷条件可以用Drucker-Prager强度准则较好地描述软岩破坏过程。蠕变试验结果表明：随偏应力水平的降低,蠕变速率明显减小,当偏应力水平较低时（1.0 MPa）,轴向蠕变无变化,蠕变速率几乎为0;当轴应力较高时（3.5 MPa）,泥岩蠕变过程经历减速、定常和加速蠕变3个阶段。根据试验提出了泥岩的弹黏塑流变本构模型,将泥岩的蠕变试验结果与计算值进行对比：两者变形规律完全一致且数值较吻合,从而验证了泥岩本构模型的正确性。煤炭行业9个项目获得2009年度国家科学技术进步奖二等奖
大型堆积体原位直剪试验研究及三维稳定性分析
摘要：通过对一大型堆积体边坡进行原位直剪试验,发现剪切过程中部分位于剪切面上的超粒径颗粒被剪断或棱角处发生破碎,造成剪切位移有＂跳跃＂和剪切力突变现象;由于含石量的不同,堆积体内部剪切面起伏差大于基-覆界面剪切面起伏差;在堆积体内部直剪试验曲线中,剪应力达到最大值后进入塑性屈服阶段,基-覆界面处直剪试验曲线在达到峰值之后有一定的应力降,表现出一定的应变软化特性;基-覆界面的抗剪强度明显低于堆积体内部的抗剪强度。在对堆积体抗剪强度参数研究的基础上,考虑堆积体边坡的三维空间效应,采用有限差分强度折减法对其在自然状态、正常蓄水位、正常蓄水位＋地震等工况下进行了三维稳定性分析评价,并得到了不同工况下堆积体边坡潜在三维滑体的空间轮廓。土压平衡盾构机密封舱土压力控制方法
摘要：基于有限元数值模拟方法,建立了密封舱土压力控制的参考模型。以密封舱渣土的Dun-can-Chang非线性弹性本构模型为基础,建立了盾构机密封舱土压力与盾构机推进速度和螺旋输送机转速的映射关系,提出了盾构机密封舱土压力优化控制模型。数值模拟结果表明,该方法对于有效控制密封舱土压力行之有效且易于实现。采动煤层渗透率演化与卸压瓦斯抽放技术
摘要：为解决煤层渗透性低这一制约瓦斯抽采技术发展的瓶颈,进行了采动影响下煤层瓦斯渗透率示踪试验,获得了采动煤层瓦斯渗透率演化规律。基于应力-渗流耦合效应,采用数值试验方法,探讨了钻孔布置位置对瓦斯抽采效果的影响。结果表明：钻孔布置于渗透率较高区域,瓦斯压力降低幅度相对较大,抽采效果较好;距离工作面小于5 m为最佳钻孔拆除时间,有利于改善工作面安全状态。采煤工作面底板破裂规律及瓦斯抽放应用
摘要：为了掌握下邻近层的瓦斯沿底板涌出本层的规律,探讨了开采对工作面底板的影响,认为随着工作面推进和采空区的形成,采场周围的应力发生重新分布,造成在周围煤体一定范围内出现应力增高区和应力降低区。在支承压力作用下,煤体底板煤岩层将发生不同程度的移动,产生剪切变形而发生剪切破坏,产生离层裂隙及垂直裂隙,使下邻近层的瓦斯涌入到开采层。对底板破坏范围进行了计算,给出了底板破坏的极限深度公式,据此在工程实践中布置了底板低位钻孔进行瓦斯抽放,取得了非常好的抽放效果。基于敏感膜折射率变化的光纤甲烷传感器
摘要：根据光波导理论,分析基于敏感膜折射率变化的光纤甲烷传感原理,设计并制作含笼形分子A的聚合物敏感膜的光纤甲烷传感器,通过甲烷传感实验评价传感性能,以现场瓦斯气体样品验证其有效性。数值计算表明,当敏感膜折射率n2介于1.441～1.447时,传感器归一化光功率随n2增加呈线性快速下降,适宜制作高灵敏度折射率型光纤甲烷传感器。实验结果表明,当甲烷浓度在0～27.0%范围内,传感器信号随甲烷浓度增加呈线性增大,其斜率为0.007,该结果与数值计算结果相符;甲烷最低检出限2.80%,响应时间约180 s,且传感器对CO、CO2、H2S、O2、N2等非甲烷类气体不产生响应,选择性良好;用于现场瓦斯气体样品中的甲烷检测时,其测量结果与气相色谱法一致,相对误差1.47%。基于无向图的角联独立不相交通路法
摘要：引入独立不相交通路的概念,即风流方向稳定且一致的通路,由虚拟分支顶点度数和通过虚拟分支顶点的通路分支数确定。针对无向复杂联图,提出了寻找角联结构的独立不相交通路法,得出角联为贯通两条独立不相交通路的通路分支的并集。在此基础上,提出了角联分级的递归定义方法：将通风网络中首次寻找到的角联子网称为1级角联结构,若其中嵌套又一角联子网时,称该子网为二级角联结构,依次类推,直到角联子网为角联分支。通过实例验证了该方法可以快速、完整地找出通风网络中的角联结构。应力场、温度场、声场作用下煤层气的渗流方程
摘要：采用自制的可控声震法煤层气渗流实验系统,研究了不加声场和加声场作用下煤样的渗透特性,研究得出：在不加声场作用下,当矿压、孔隙压力、温度一定时,在煤样应力应变曲线的初始压密阶段和弹性阶段,渗透率随轴向有效应力的增大而减小。在应变硬化阶段,渗透率随轴向有效应力的增大而增大,临近试件破坏时,渗透率骤增;在不加声场作用下,当轴向应力、孔隙压力、温度一定时,煤样渗透率随有效矿压的增大而减小,且呈负指数关系;在声场作用下,当轴向应力、矿压、孔隙压力、温度一定时,声场作用能提高煤样的渗透率,且渗透率随作用时间的增长而增大。在实验研究成果的基础上,建立了应力场、温度场、声场作用下煤层气的渗流方程。国家能源局已启动“十二五”煤层气开发规划
摘要：日前从国家能源局传出消息：2010年我国将继续加速煤层气产业化发展。据悉，国家能源局已启动煤层气开发利用“十二五”规划编制课题研究，目前已完成了6个调研课题初稿，规划编制正按计划有序进行。绒囊钻井液控制煤层气储层伤害室内研究
摘要：室内用成核剂、成膜剂、成层剂和定位剂配制密度为0.85 g/cm^3的绒囊钻井液,研究其对煤层的封堵及保护效果。用内蒙古煤研磨成不同目数煤粉,分别模拟大、中、小漏失通道做煤屑充填封堵实验,回压0.5 MPa,KCl清水钻井液加压0.5 MPa全部漏失,绒囊钻井液加压5 MPa无漏失。利用内蒙古煤钻取煤柱塞做煤柱塞封堵实验,KCl清水钻井液随压力增加漏失速率增大,绒囊钻井液加压6.00 MPa无漏失。KCl清水钻井液污染后煤柱塞渗透率恢复值小于66%;绒囊钻井液污染煤柱塞,切片1.0 cm后渗透率恢复值大于96%。绒囊钻井液能够封堵煤层,有效减小对煤层的伤害。矿井岩溶突水灾变机理
摘要：结合湖南娄底市七一煤矿石坝井岩溶突水、突泥实例,运用损伤力学及岩体流体力学理论,研究矿井岩溶突水的渗流-损伤-断裂耦合成灾机理,通过FISH研制矿井岩溶突水的渗流-损伤-断裂耦合分析程序（扩展FLAC^3D模型）,对七一煤矿岩溶突水成灾过程进行耦合分析,探讨巷道掘进过程中围岩渗流场和岩柱的劈裂损伤演化规律。耦合研究认为：七一煤矿石坝井岩溶突水事故是裂隙渗透压与围岩次生应力场共同作用下茅口灰岩岩柱损伤演化;在高渗透体积力与围岩次生应力的耦合作用下,处于全损伤状态的岩柱水力劈裂导致矿井岩溶突水成灾;耦合分析发现矿井岩溶突水具有渗透系数突变、渗透体积力突变及位移突变等特性。探讨了防范矿井充填型溶洞突水高风险的应对措施及合理的岩溶突水临界岩柱。基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法与应用——以淄博岭子煤矿为例
摘要：应用＂多重环套理论＂和人工神经网络（ANN）技术,提出了预测预报矿井小构造的一套完整理论体系和工作方法。以淄博岭子煤矿为例,优选确定煤层倾角、厚度、瓦斯聚集量和涌水量变化是主要控制岭子煤矿回采工作面前方小构造的四大因子,建立了1号井的回采工作面前方小构造预测的非线性模型。现场检验结果表明,在煤层回采过程中,只要精细掌控主控因子的大量信息变化,就能准确预测预报工作面回采前方的小构造展布特征。基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法解决了诱发矿井重大灾害事故小构造的预测预报难题。
