断层突水预测控制理论研究
摘要：为研究断层突水机理及其预测控制方法，以“实用矿山压力控制”理论为指导，在考虑采动引起的岩层运动及矿山压力对岩溶水压及断层煤柱的影响的基础上，理论分析了底板岩溶水剧增的原因及传统防治水方法存在的问题，以此为基础，建立了跨断层开采的预测控制力学模型，制定了相关控制准则。结果表明：岩溶水压的增大与采动所引起的上覆岩层运动有重要关系，特别是对于封闭型溶洞其水压会在支承压力作用下剧增；留设断层煤柱的传统防治水方法是不合理的，应采用把开切眼布置在经相邻工作面推进，构造应力已经释放的“内应力场”中，以最短距离推过断层的方案；“工作面长度越大，突水可能性越大”的传统观点是不准确的，工作面长度必须大于基本顶第1次断裂步距才能有效抑制底板回弹，防治底板突水。基于分区变权模型的煤层底板突水脆弱性评价——以开滦蔚州典型矿区为例
摘要：在解决煤层底板突水预测预报评价难题时，传统的常权模型存在固定权重不能反映各主控因素指标值在突变情况下及各主控因素之间组合关系的变化，以及因素权重也应随之变化的情况。为此，笔者将分区变权理论引入底板突水脆弱性预测评价中，构建了符合煤层底板突水预测评价问题变化规律的分区状态变权向量及分区变权模型。同时以开滦蔚州典型矿区为例，应用分区变权模型对目标煤层底板突水脆弱性进行了预测评价，并和传统常权模型下的预测评价结果进行对比分析，结果证明变权模型的预测评价效果更好。煤层顶板稳定性智能分区实现及工程应用
摘要：针对目前煤层顸板分类方法存在计算量大、人工参与多、智能化程度低，为煤矿生产不能提供快速指导的问题，结合煤矿现场实际情况，确定了煤层顶板稳定性的影响因素。以层次分析和模糊聚类为理论核心，建立了煤层顶板稳定性层次分析模型，得出了影响因素的隶属度和合成运算方法。以VisualBasic6．0为编译环境，将Matlab与Surfer进行二次混合编程，对钻孔数据以及地质资料进行分析整理，自动绘制煤层项板稳定性类型分区图，形成煤层顶板稳定性智能预测分区系统。将研究成果应用于贺西煤矿3号煤层顶板稳定的预测，通过钻孔窥视对预测结果进行了验证。强力锚杆杆体尾部破断机理研究
摘要：针对煤矿井下部分强力锚杆尾部螺纹发生破断且无“径缩”问题，对锚杆杆体尾部螺纹段进行了受力分析，得到由于变径导致应力集中，球面自锁、球面回转中心不合理导致球面自锁使锚杆受力恶化；对杆体尾部进行了实验室试验，对破断杆尾进行了化验分析，试验了不同安装角度对锚杆受弯断裂的影响；采用有限元数值模拟方法，介绍分析了杆体尾部的力学状态及应力分布状况，得到最不利受力位置。在潞安漳村矿井下强烈动压巷道进行了工业性试验，针对部分锚杆出现破断问题，提出多项优化方案，减小有害受力对杆体的影响。《煤炭学报》期刊综合排名挺进前十名
摘要：9月27日，2013年中国科技期刊论文统计结果，《煤炭学报》总被引频次达到了3812，影响因子达到了1．238，综合评价总分为93．8分，综合评价总分在统计的1994种科技核心期刊中名列第9位。相比去年的总被引频次3191次、影响因子1．119、综合评价总分82分、综合排名第34位等各项指标都有所突破，又上了一个新台阶。锚杆支护金属网力学性能与支护效果实验室研究
摘要：针对煤矿锚网喷支护巷道金属网选择及联网方式随意性大，严重影响支护质量的问题，采用实验室试验的方法对锚杆支护常用金属网的受力状态、变形状况及支护作用进行了研究。制作了专门的金属网变形破坏试验台和测力金属网，测试了3种金属网在不同支护下提供的最大护表力和挠度，分析了不同联网方式对金属网强度利用率的影响，得出3种金属网的极限承载能力和在不同支护方式下的强度利用率。指出钢筋网的强度利用率极低，联网强度是制约钢筋网充分发挥护表作用的薄弱环节。提出大幅度提高金属网的预张力是提高锚杆支护效果的重要方法和途径。开采扰动河床防渗治理方法
摘要：以甘肃某煤矿在金沙河下开采为背景，针对扰动河床防渗问题，采用地表移动监测和离散元数值模拟，揭示了开采扰动河床地表移动规律和地层破坏特征及渗流路径；研究出能够协调和缓冲开采扰动河床变形的柔性“四元结构”防渗治理方案，自下而上依次为：加固层起提高河床强度、减轻因地下采动对河床的影响、增强河床整体性的作用；防渗垫层预防河床错动和砾石对防渗层的折损，同时可吸收部分河床局部变形；防渗层是河床主要防渗结构，由柔性和延展性俱佳的高强防渗土工膜制成；防渗保护层具有固定和保护防渗层的功能。同时，提出了扰动河道防渗治理的平、纵断面设计原则，建立了扰动河床综合动态防渗体系。高瓦斯多巷系统回采巷道布置方法研究
摘要：为了解决高瓦斯煤层两进两回通风方法中外圈巷道维护困难的问题，综合应用理论分析、数值模拟和现场实测等方法研究分析了：①巷道群及煤柱在掘巷、一侧采动、两侧采动后围岩应力演化规律和巷道变形特征；②煤柱宽度对巷道围岩稳定的影响规律。揭示了在两侧采动条件下、煤柱内巷道及煤柱本身变形稳定机理，提出了一种高瓦斯、厚煤层两进两回回采工作面接续的巷道布置新方法，即：第1个工作面外圈巷道作第2个工作面内圈巷道使用，采用宽煤柱护巷；第1个工作面回采稳定后，在区段宽煤柱内沿采空区边缘布置第2个工作面瓦排巷，采用小煤柱护巷；新布置方法缩短了工作面外圈巷道的服务年限，显著改善了巷道围岩应力环境和维护状况，提高了资源回收率和巷道系统可靠性。现场应用效果表明，新的布置方法有效控制了两侧采动支承压力作用下煤柱内巷道围岩变形。基于统一强度理论的条带煤柱设计
摘要：现有条带煤柱设计方法偏于保守，急需更合理有效的条带煤柱设计方法，以提高条带开采的煤炭采出率。基于统一强度理论，建立了合理考虑中间主应力影响的条带煤柱极限强度公式，进而将其应用于条带煤柱屈服宽度和留设宽度的解析计算，并与Wilson公式以及广义SMP准则的拓展结果进行比较，得出中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明：本文所得统一计算式是一系列有序解的集合，具有广泛的理论意义；中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计影响显著，应充分考虑中间主应力效应和煤层强度参数变化；Wilson公式结果过于保守，广义SMP准则结果是本文统一强度理论结果的一个线性逼近。快速蒙特卡罗法及其在土坡可靠度分析中的应用
摘要：为了合理地进行土坡稳定可靠度分析，提出了一种快速确定土坡概率性临界滑动面（具有最小可靠度指标的滑动面）的策略，其思路为：随机生成大量可行滑动面，并分别计算这些滑动面与确定性临界滑动面之间的相关系数，给定一系列相关系数的区间，将相关系数位于某区间的滑动面分为一组，对该组滑动面应用快速蒙特卡罗法（两次抽样）计算滑动面的“伪”可靠度指标，挑选“伪”可靠度指标最小的滑动面作为该组的代表性滑动面，然后综合比较各组代表性滑动面的可靠度指标，可靠度指标最小的滑动面即为概率性临界滑动面。算例分析结果表明：快速蒙特卡罗法可以快速找到土坡概率性临界滑动面，可用于土坡可靠度分析。高温作用下活性粉末混凝土（RPC）孔隙结构的分形特征
摘要：为能定量表征温度作用下RPC内部孔隙结构的变化特征，采用压汞测孔法对高温后活性粉末混凝土（RPC）内部的孔隙结构和孔隙的分形特征进行了实验研究。分析了孔隙体积、阈值孔径、最可几孔径等孔隙特征参数随温度变化的规律；计算分析了毛细孔和过渡孔等有效孔径区间内RPC的体积分形维数及其随温度的变化规律。研究表明：温度影响下，RPC内部孔隙结构表现出劣化特征，孔隙率、孔隙体积等特征参数明显增大；RPC内部的损伤过程可以采用分形方法去描述，150℃时，RPC初步呈现分形效应，在毛细孔和过渡孔的孔径范围内RPC的体积分形维数整体表现出增大趋势。煤屑瓦斯扩散规律研究
摘要：为深入探讨煤屑瓦斯扩散规律，基于Fick定律，建立了煤屑瓦斯球向流动微分方程，并运用分离变量法对其进行解算，得出了煤屑瓦斯扩散规律的无穷级数解；通过理论分析及模拟计算，对无穷级数解进行了简化，获得了其近似解。研究表明：在B值为6．5797×10～～6．5797×10（-3）s（-1）范围内，凡=135，K=O．92时，理论分析结果与煤屑瓦斯实际扩散过程相符，B值标志着瓦斯扩散的快慢程度及衰减程度，可作为煤屑瓦斯扩散特征指标；煤屑瓦斯扩散速度在扩散瞬间达到峰值，此后随时间的延长逐渐衰减，最终无限趋近于0，扩散速度曲线存在一条水平渐近线p=0，但少数学者提出的铅直渐近线并不存在；在同一时刻，吸附平衡压力越大，则煤屑累计瓦斯涌出量越大，瓦斯扩散速度也越快。Fenton试剂氧化降解甲烷的动力学规律
摘要：为研究Fenton试剂产生的羟基自由基·OH对甲烷的降解与动力学规律，利用自制的鼓泡反应装置，系统研究反应时间、H：0：浓度（c（H2O2））、Fe“浓度（C（Fe2＋））、初始pH值、反应温度等因素对煤矿瓦斯（甲烷）降解率的影响。实验结果表明，Fenton试剂对甲烷有较好的降解效果，对于浓度为4．9％的甲烷气体，当c（H202）=100mmol／L、c（Fe2＋）=2．0mmol／L、初始pH：2．5、T=25℃时，反应30min后，甲烷的最高降解率达0．25。通过对甲烷降解率与时间的变化关系进行非线性拟合，结果表明其反应动力学规律符合Boltzmann方程，而且方程中的参数d，即为影响Fenton试剂氧化降解甲烷效果的浓度经验校正系数，并最终得出甲烷降解率的定量计算公式。空化水射流声震效应促进瓦斯解吸渗流测试装置的改进
摘要：为确保完善空化水射流声震促进含瓦斯煤层解吸试验效果，针对原研制的模拟试验台存在的不足，对实验空化腔及其配套的型煤试件成型装置进行改进和重新研制。利用环向和密封圈等全方位密封技术可使三轴压力室、空化腔在高围压下及5MPa瓦斯压力下达到较长时间的良好密封效果；依靠空化腔内布置的文丘喷嘴及高压射流装置激发腔体产生空化效应促进含瓦斯煤层解吸；依托于空化腔水进出1：2压力传感器实时监测空化腔空化效应；凭借布置的温度和瓦斯压力传感器、引伸计及配套的试验控制软件连接，模拟空化声震效应含瓦斯煤样瓦斯解吸渗透特性及声震过程中的煤样全应力一应变过程演化规律，实时监测空化声震过程中空化腔内温度及其瓦斯渗渗流的变化规律。此外，在循环系统设计了气一液一固体分离器，解决三相排出问题，使三相分离成为可能，提高了试验可操作性。利用改进后的实验装置系统开展模拟实验表明，空化水射流声震效应促进煤层瓦斯解吸渗流，瓦斯解吸量及解吸速度都有不同程度的提高；声震下空化腔内温度变化及含瓦斯煤试样变形规律验证了空化声震效应的热效应、机械震动效应与致裂桶伤效应这一物理现象。智能加权灰靶决策模型在煤与瓦斯突出危险评价中的应用
摘要：为了提高煤与瓦斯突出预测的准确性，并将突出强度与可能突出的危险程度进行量化，更有针对性地指导现场防突工作，基于灰色系统理论，提出煤与瓦斯突出危险性评价的智能加权灰靶决策模型的新方法。模型中将4个突出单项指标临界值作为灰靶临界值，并作为一致效果测度函数的正负分界点（即零点），充分考虑目标效果值中靶和脱靶两种不同情形，对应突出强度和可能突出的危险程度，将突出危险性进行量化，实现了定性与定量相结合的预测，并分别划分突出强度等级及突出可能性程度等级，使预测结果更直观、更准确。评价结果表明，该方法对矿井进行煤与瓦斯突出危险程度的评价是可行的。煤样破裂表面电位多重分形特征
摘要：为深入分析煤样受载破裂机制，试验研究了煤样单轴压缩下表面电位变化规律，应用多重分形统计理论分析表面电位信号，计算其多重分形谱，并分析多重分形谱特征参数随加载过程的变化规律。研究结果表明：煤样表面电位信号存在多重分形特征，在较大尺度内满足标度不变性；不同尺寸的试样，表面电位信号多重分形谱呈右钩状；多重分形谱特征参数△“和△厂的变化规律与试样受载变形破裂过程具有良好的对应关系，△仪和△厂经过较长时间平稳升高后迅速下降的趋势改变可以作为破裂的前兆信息，对试样失稳进行提前预警。煤矿乏风瓦斯热逆流氧化反应器的数学模型和试验
摘要：建立了低浓度甲烷热氧化逆流反应器的数学模型，运用计算流体力学方法进行数值计算，得到各种操作参数下的温度分布及甲烷浓度分布曲线，并将数值计算结果与实验结果进行了对比。并对影响氧化床运行特性的几个主要因素进行了分析。结果表明，氧化床内温度分布基本成M型，高温区以及甲烷浓度分布曲线沿气体流动方向周期性往复移动；进口甲烷混合气的浓度越大．温度分布峰值就越高并而且更靠近进口端，高温区域的宽度也增宽，而且高温区域中间凹度加深，进出口温度梯度也会增大；预混甲烷气体的流速从0．15m／s增大到0．70m／s时，最高温度峰值和高温区变化不大，因为流速增大一方面使单位时间进入氧化床内反应物的数量增加，放出了更多的热量，但是另一方面气体流速升高而带走的对流换热量也会大量增加。煤层气井产气通道内煤粉运动特征分析
摘要：基于脱落煤粉滚动启动条件和运移，建立了煤粉脱落、运移和堵塞的孔隙度和渗透率模型；分析了煤粉排出量对煤层孔隙度和渗透率的影响。依据该渗透率模型，研究煤粉适度排出理论，建立煤粉适度排出模型和携煤粉地层液速度窗口模型，使脱落的煤粉适度排出，疏通渗流通道，增加渗透率提高单井产气量。结果表明：煤粉的脱落增加了煤层的孔隙度和渗透率，而煤粉的沉积堵塞减少了煤层的孔隙度和渗透率；渗透率随煤粉的排出量的增加呈二次关系增大，煤层排出脱落煤粉可在一定程度上改善储层物性，提高煤储层的孔隙度和渗透率；采取压裂增产的煤层气井支撑剂粒径为20／40目正排列时，通过的最大煤粉粒径为0．16mm，排液量大于13．53m3／d有利于粒径小于0．1mm脱落的煤粉排出，最大限度地提高煤层渗透率，增加煤层气单井产气量。
