倾向煤柱边界超前失稳对工作面出煤柱动载矿压的影响
摘要：针对近距离煤层工作面出上覆倾向煤柱时的动载矿压问题,采用理论分析、数值模拟以及工程验证的方法,从煤柱边界超前工作面失稳的角度阐述了其对动载矿压灾害的抑制机理,并就煤柱埋深、煤层间有无关键层以及煤柱边界有无空巷等因素对煤柱边界超前失稳的影响规律进行了研究。结果表明：工作面临近推出上覆倾向煤柱时,煤柱边界的超前失稳会造成上部关键块体提前发生反向回转,从而能在工作面出煤柱时削弱关键块体结构回转运动对煤层间岩层作用的能量,最终减弱动载矿压灾害发生的几率和强度。上覆倾向煤柱埋深大、煤层间无关键层以及煤柱边界存在空巷均易导致煤柱边界发生超前失稳,从而可对动载矿压灾害的发生发挥明显的抑制作用。对于煤层埋深较浅或煤层间仅存在一层关键层等动载矿压灾害易发生的开采条件,可在处于下煤层工作面出煤柱一侧边界内开掘空巷,或对此区域实施人工预爆破,促使煤柱边界在工作面临近出煤柱时发生超前失稳,从而达到防治动载矿压灾害的目的。研究结果得到了神东矿区活鸡兔井和补连塔煤矿4个工作面出煤柱开采工程实例的验证。特厚煤层综放开采采空区侧向矿压特征及应用
摘要：以水帘洞煤矿3801特厚硬煤层综放工作面开采为工程背景,对采空区侧矿压显现进行了两次在线实时观测,结果如下：①得到了采空区巷道覆岩移动、支护体受力、侧向支承压力显现特征,揭示了工作面上端头采空区侧周期来压等于走向周期来压步距,建立了采空区侧向上位直接顶＂岩-矸＂结构（位于煤层上方16～24 m）、基本顶＂岩-梁＂结构的覆岩结构模型;②建立采空区巷道隔离墙受力模型,结合实验得到的矸石充填体＂应力-应变＂关系,计算得出采空区巷道隔离墙承载性能适应覆岩运动;③根据工作面上端头采空区侧周期来压超前于支护受力、侧向支承压力显现的时序关系,确定了覆岩运动对压力显现的主导作用。应用研究结果,优化3802运输巷与3801综放工作面煤柱宽度为8 m,较以往煤柱宽度减少22 m,已施工完毕的3802运输巷达到了预期效果,技术经济效益显著。薄煤层冲击矿压特征及防治研究
摘要：统计了桃山矿薄煤层冲击矿压强度、显现位置、诱发因素等特征,试验研究了煤岩组合试样单轴抗压强度、冲击能指数与煤岩高度比的关系,分析了薄煤层应力分布及转移规律和冲击矿压机理,探讨了薄煤层工作面冲击矿压防治技术。研究表明：薄煤层冲击矿压强度小,发生在工作面的比例高,工作面距上端头5 m附近冲击显现最为频繁,爆破、割煤等动力扰动是其主要诱因;随着煤岩高度比减小,组合煤岩单轴抗压强度、冲击能指数均增大,煤层越薄,煤体承载能力越强,越不容易产生应力转移,爆破、割煤等剥离或松动煤壁处煤体,引起峰值应力区垂直应力升高,水平应力对煤体约束减小,导致冲击矿压。薄煤层冲击矿压防治应使高应力区向煤体深部转移,使工作面前方有足够卸压保护带。基于模糊灰色系统的深部巷道围岩变形预测模型及应用
摘要：针对深部巷道围岩变形预测问题,建立了一种基于模糊数学理论及灰色理论的模糊灰色系统预测新模型。首先根据模糊数学理论,对监测的数据样本进行模糊化处理,采用不同时刻历史数据赋予不同的隶属度,并引入巷道围岩变形影响因素的权重参数,将数据序列转化为一个带权重参数的模糊序列,再利用灰色理论建立具有新陈代谢功能的深部巷道围岩变形的模糊灰色系统预测模型（FGM）。同时在Matlab平台上开发了深部巷道围岩变形的模糊灰色系统预测软件,并成功的进行了工程应用。厚松散层薄基岩综放开采覆岩破断机理研究
摘要：采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法对厚松散层超薄基岩厚煤层综放开采覆岩的破断机理以及对采动裂隙发育的影响进行了深入研究。研究结果表明：超薄基岩在风化作用下,力学性质大幅度降低,煤层顶板中无基本顶关键层,工作面推进过程中形成动态平衡的应力拱,拱脚分别位于采空区稳定矸石上和工作面前方煤壁内,在应力拱的作用下,工作面矿压显现不明显;应力拱阻止了采动裂隙的发育,应力拱最终发育高度决定了采动裂隙的发育高度,采动裂隙在风化基岩中发育速度快,也极易闭合,虽然采厚较大,但最终有效导水裂隙带发育不高。研究结果合理解释了厚松散层超薄基岩综放开采静压大、动压小,动载系数小、采动裂隙发育不充分等现象,实现了超薄基岩下厚煤层综放开采安全高效生产。高温均匀压力花岗岩热破裂声发射特性实验研究
摘要：为研究花岗岩体热破裂规律,通过实验研究了均匀压力（25 MPa）下大试件（200 mm×400 mm）花岗岩在常温～500℃范围的声发射变化规律及特性,探讨了各个阶段声发射信号反映的岩石破裂特性。研究表明：①330℃为花岗岩破裂声发射和热破裂性质转变的分界点,低于330℃,热破裂为弹性破裂,330℃以后,花岗岩出现局部塑性变形和破坏;②330℃以后,局部塑性破坏造成大量低能量释放率的声发射产生,声发射密集区由小部分能量率很大的声发射和数量很多、低能量释放率的声发射组成,声发射密集区整体上累积释放能量较低;③声发射振铃率发生突变可以作为花岗岩内部微破裂带开始形成的标志,花岗岩从110和420℃开始分别经历了2次大的热破裂裂纹网络的改善。一种新的盾构机土仓压力控制模式及其实验研究
摘要：为解决盾构机土仓压力控制的快速性和稳定性问题,提出了一种新的控制策略。该控制策略将螺旋输送机的旋转速度和盾构机的推进速度作为可控变量,采用优化算法实现盾构机土仓压力自适应控制。研究表明：由于刀盘的直径比螺旋输送机的直径大很多,因此通过补充调整盾构机的推进速度控制土仓压力会更有效。试验结果表明,与单独控制螺旋输送机转速控制土仓压力方法相对比,土仓压力控制的快速性和稳定性都得到了提高。低强度抗冻抗渗混凝土配合比设计及其力学特性
摘要：通过对低强度混凝土配合比进行优化设计,并开展混凝土的抗冻、抗渗和力学等性能的试验研究。分别研究了最优水灰比、引气剂掺量等因素对混凝土抗冻性能的影响,并在上述条件下研究了其对强度和抗渗等性能的影响,以及饱和与自然养护条件下混凝土抗压强度变化特点。结果证明：在严寒地区,在满足工程结构混凝土强度和抗渗要求的情况下,即使配制低强度混凝土,通过掺适量引气剂和选用适当的水灰比能显著提高低强度混凝土在高寒干燥地区的抗冻耐久性。山西灵丘低硅铁尾矿制备加气混凝土的试验研究
摘要：以低硅铁尾矿作为主要原料,铝粉作为发气剂,成功制备出了符合GB/T 11968—2006的A3.5,B06级加气混凝土制品。考虑最大限度使用铁尾矿的情况下,铁尾矿、硅砂、石灰、水泥和脱硫石膏的最优化配合比（质量比）为40∶20∶25∶10∶5,铝粉加入量为0.057%,水料比为0.57,静停养护温度为70℃,加气混凝土制品的抗压强度达到4.11 MPa,此时体积密度为590 kg/m3,比强度为6.97 MPa。由X射线衍射测试分析可知,成品中主要的矿物成分为托贝莫来石,此外还有硬石膏和残留的石英等。扫描电镜和能谱分析结果显示,成品中形成了CSH和托贝莫来石相互交织的网状结构,有效的提高了加气混凝土的强度。多级边坡局部安全稳定性分析的变尺度搜索策略
摘要：为提高常规方法在分析多级边坡局部安全稳定性时的效率,采用变尺度搜索方法,即将边坡的搜索区间分为几个小区间,分别在各个小区间内进行局部搜索得到一系列危险滑动面,将所得结果作为初始值放入和声库,结合和声搜索算法进行最小安全系数以及临界滑动面的确定,对变尺度搜索方法的区间个数进行讨论,同时将新策略的结果与常规策略以及强度折减有限元方法的结果进行对比分析,发现提出的新策略在搜索精度和效率方面具有较强的优势,可以用于多级边坡的局部稳定性分析。根据露天矿长期计划自动形成短期计划的0-1整数规划方法
摘要：针对露天矿生产不均衡产生的长期计划与短期计划严重脱节问题,通过对露天矿时空发展关系的分析,分时段建立露天矿短期计划的0-1整数规划模型,提出了超级组合块的概念,论述了短期计划优化处理逻辑。并在Surpac平台上采用TCL语言二次开发完成长期计划制作、台阶条块划分与动态显示功能,在VC＋＋环境下通过调用LindoAPI数学软件自动优化形成短期计划。结果只需十几分钟到几小时的时间,即可实现传统方法根本无力解决的根据长期计划自动形成短期计划、进而验证长期计划的难题,实践证明这种方法稳定性强、工作效率高。基于RBF神经网络的煤储层随机建模
摘要：利用RBF神经网络进行非条件模拟,改进估计加模拟误差法（ESE）随机模拟技术,在Arc-GIS和MATLAB软件平台上进行煤储层随机建模。在贵州省织纳煤田实例研究中,获得了与煤层气资源量有关的煤层厚度、空气干燥基灰分、煤中空气干燥基水分等煤储层属性随机建模多个实现。利用50,100次两组随机建模实现计算煤层气资源量,进行概率资源量分布特征研究,煤层气概率资源量分布类型相似,基本呈正态分布,资源量变化范围分别为14.972×108～16.964×108,14.972×108～17.047×108m3,平均值分别为15.92×108和15.97×10^8m3。利用100次随机建模实现获得的资源量数据制作累积概率分布图,得到P90,P50,P10三个概率资源量。研究区煤层气实际资源量大于P90（15.389×108m3）的概率是90%,大于P10（16.611×108m3）的概率为10%。提出基于栅格像元的煤层气资源量概率空间变异分析方法,通过计算获得了由50次随机模拟实现得到的栅格资源量概率空间变异图。松辽盆地沙河子组煤岩TG-MS实验产物特征及动力学分析
摘要：针对目前煤系烃源岩评价中热解实验温度较低无法揭示高演化阶段生气特征这一现状,采用TG-MS（热重-质谱联用仪）高温热解仪研究煤岩热解产物特征,并结合化学动力学模型开展烃类气体生成动力学分析。结果显示：煤岩质量损失达40%,可分为3段,即水分及吸附气体的损失、大分子键断裂损失和芳香结构的缩聚反应损失。甲烷在300℃左右开始生成,480℃时生成速率最大,在850℃左右生甲烷结束,比生成其他烃类结束温度要高。苯析出曲线呈双峰特征,且芳香族类和脂肪族类产物生成受控于相同的化学反应。煤岩热降解生气化学动力学模型参数及应用结果表明：随着烃气分子量的降低,生成活化能依次增大,生成时间逐渐变晚。同时煤岩持续生气时间较长,无主生气期。金属丝网和泡沫陶瓷组合体抑制瓦斯爆炸的实验研究
摘要：利用自行设计的断面为30 cm×30 cm瓦斯爆炸实验管道,对不同参数的金属丝网、泡沫陶瓷材料及二者组合体的抑爆效果分别进行了实验研究。结合材料特点,分析了组合体抑爆的作用机理。结果表明：一定参数的金属丝网和泡沫陶瓷组合体,衰减爆炸超压和火焰温度效果优于各自单体,抑爆材料的损坏程度明显降低。组合体可以达到取长补短,发挥单体材料优势,回避劣势,增强抑爆效果,降低抑爆材料损坏程度的目的。双差分法检测瓦斯含量新技术的实验研究
摘要：针对煤矿井下环境复杂,难以提取瓦斯（甲烷）气体的微弱信号问题,根据红外光谱吸收原理,提出一种新的双差分瓦斯检测技术。它采用双光路双波长方法,先后两次射入不同波长的单色光,通过两次差分经过探测器得到光生电压。然后经AD7794芯片实现两路光信号相除得到输出,最后对不同浓度的甲烷气体通过不同长度的新型Ring-down腔气室进行测量得到其浓度反演式。实验结果表明,采用双差分检测技术,有效地提取了瓦斯气体微弱信号,解决了光路扰动问题,具有较高的精度和准确度,其误差为1%。全岩机掘面压风空气幕封闭除尘系统的研究与应用
摘要：分析了掘进工作面压风空气幕的形成机制,并采用k-ε双方程模型建立了单相风流流动的数学模型,基于同位网格的SIMPLE算法,利用FLUENT软件对全岩机掘面压风口距掘进头不同长度时形成空气幕的状况进行了数值模拟,结果显示,随着压风口距掘进头长度的增大,压风形成覆盖巷道整个断面空气幕的能力不断增强,压风口距掘进头30 m时,在距掘进头约8.7 m的位置即可形成1.62 Pa的空气幕,是形成压风空气幕的最佳距离。设计了压风空气幕封闭除尘系统,在唐口煤矿南部回风大巷全岩机掘面试验了该系统压风口距掘进头分别为10,20,30和35 m时的除尘效果,数据表明,应用4种方式后,现场的粉尘浓度均有了明显降低,尤其压风口距掘进头30 m时,效果最为明显,全尘和呼尘的降尘率分别高达95.1%和96.1%,这与数值模拟结果一致。矿井火灾救灾中风量远程调控技术及数值分析
摘要：为了研究救灾过程中风量远程调控技术及最佳的风量分配,运用通风学、流体动力学及燃烧学的相关理论,分析了火灾蔓延速度、烟流滚退及＂蛙跳＂现象对救灾过程风量调控的影响。结合矿井实况,分析了救灾系统启动前后的风网变化,计算了火区风阻和4种风门开度下的调节风阻,利用风网解算技术得出救灾过程中灭火撤人的最佳风量分配和风机的运行工况。提出了灾变过程中远程风量调节与控制方法,对救灾过程中烟流区和非烟流区的风量进行监测与实时显示,设计了开度可调的门体结构,开发了远程控制面板及程序。基于非达西渗流的采空区自然发火数值模拟
摘要：为了研究非达西渗流下的采空区自然发火情况,对4种不同平均粒度的破碎岩样分别进行了稳态渗流实验,再对得到的数据按非达西方程处理,然后进行二元拟合得到非达西渗透系数K与孔隙率n和粒度d的关系式以及非达西流因子β与n和d的关系式。依据流体动力相似准则的雷诺准则将这些关系式推广应用到实际采空区,结合采空区动态移动的特点,建立了移动坐标下的采空区漏风流场、氧浓度场和温度场相耦合的自然发火数学模型,利用有限体积法编制了数值解算程序。以河东矿31005工作面的采空区为例,解算得到了不同推进速度下的氧浓度场和垮落煤岩温度场的分布情况,比较分析后得出加快推进速度能显著降低该采空区自然发火危险。
