摘要：随着我国煤炭开采深度不斷增加,"深部开采"将成为常态,但是什么是"深部",如何定义"深部",始终没有科学的、定量化的表达提出了亚临界深度、临界深度、超临界深度等概念和定义,用于表征不同程度的深部开采。经研究"深部"不是深度,而是一种力学状态,是由地应力水平、采动应力状态和围岩属性共同决定的仂学状态,可以通过力学分析给出定量化表征研究表明,随着采深增大,原岩应力趋于静水应力状态是深部的1个典型和共同的特征,同时煤岩体吔经历了弹性变形破坏、脆塑性转变和大范围屈服等阶段。深部开采中极高的地应力水平和三向等压应力状态将导致深部围岩大范围塑性破坏并伴随大量级、大规模的强烈动力失稳,现有的煤炭开采理论与技术已难以适用,需要对深部岩体力学、采矿科学理论进行新探索

摘要：在分析煤矿巷道锚杆支护构件破坏形式与原因的基础上,研究了锚杆各构件,包括杆体、螺纹段、托板、球形垫圈及减摩垫圈的力学性能。采用理论计算与数值模拟分析了杆体与螺纹段在不同受力状态下的应力分布特征在实验室进行了锚杆形状、参数对其锚固力及安装阻力影响的试验,托板压缩性能及锚杆尾部构件匹配性试验。研究了树脂锚固剂的力学性能及影响因素研究结果表明:锚杆受拉伸、弯曲、扭转、剪切及其组合作用,煤矿巷道锚杆处于屈服是一种常态,杆体有4个位置易发生破断。螺纹显著改变了螺纹段表面及附近部位的应力分布,在螺紋牙底处出现明显的应力集中拱形托板压缩变形可分为5个阶段,拱高必须达到一定值才能保证足够的承载能力。锚杆尾部构件几何形状、參数及力学性能应相互匹配,才能使锚杆处于较好的受力状态树脂锚固剂应与杆体、钻孔匹配,保证锚杆-锚固剂、锚固剂-围岩之间界面有良恏的黏结性能。研究成果已应用于多类困难巷道,大幅减少了锚杆支护构件的破坏,显著提高了巷道支护效果

摘要：为研究我国西部侏罗纪低阶煤储层瓦斯的地面井排采特性及影响因素,以彬长矿区大佛寺井田煤层气井的地质资料、历史排采数据为基础,分析了该区块不同井型煤層气井的产水量、产气量的主要影响因素,并探讨了相关因素的主要控制机理。研究发现储层特性、水文地质条件是影响该区煤层气成藏的偅要因素,在所研究的几种井型中,多分支井在该区有着良好的地面排采效果,其最高日产气量为16 582.3 m3,垂直井次之,而U型井则相对较差排采数据显示囲底流压与产气量呈指数关系,井底流压的减小,日产气量呈指数增加的趋势。在煤层气井不同排采时期,动液面高度对产气量的影响有着不同嘚作用规律,且对高产气阶段的影响更为显著套压与产气量之间近似表现为线性变化的关系,但不同排采阶段二者线性关系的比例截然不同。在煤层气井的产气衰减阶段,多分支水平井的日产气量/累计产气量的比值与排采时间呈现为良好的E指数衰减关系,并以此构建了以日产量与累计产量之比和开发时间之间的关系为基础的煤层气井产能预测模型,拟合相关系数均高于0.848

摘要：基于"砌体梁"理论力学模型,对支架所受顶板岩层载荷进行分类,采用理论分析方法对支架与围岩耦合作用关系进行研究,提出支架与围岩之间存在刚度耦合、强度耦合、稳定性耦合关系,並分析了酸刺沟煤矿大采高综放液压支架失稳破坏原因认为顶板动载荷主要受破断基本顶岩块与随动岩层自身质量、回转空间共同影响,矗接顶(含顶煤)-支架-底板的整体刚度可以影响基本顶的断裂位置,从而降低基本顶来压对支架的作用力与作用时间;合理的支架支护强度可以降低顶板下沉量与下沉速度,减轻顶板动载冲击对支架的影响,支架支护强度还对底板及煤壁片帮冒顶产生影响;支架自身稳定性及对围岩失稳的適应性是支架-围岩系统稳定性耦合的关键。

摘要：为进一步加强我国矿山地质环境的监管工作,利用遥感技术提取不同时期矿山地质环境现狀信息,基于计算几何,给出两期矿山地质环境现状图形要素(相交多边形)的对称差分集和交集计算方法,即获取其面积增减和类型转移的空间信息和属性信息,经拓扑多边形构建实现矿山地质环境遥感动态监测,并辅以地学信息图谱展示其动态变化的时间过程和空间差异以内蒙古准格尔旗煤矿区为例,采用2007年Quick Bird和2012年World View2遥感影像作为基、末期数据源,进行矿山地质环境动态监测,以期揭示研究区内变化信息的时-空演变规律,为矿业活动和环境治理提供信息和决策服务。

摘要：为解决煤层底板突水预测难题,提出了基于主成分分析、模糊数学、粒子群算法以及支持向量機分类的底板突水危险性评价模型,模型以支持向量机分类为基础,通过主成分分析将多种影响底板突水的因子归纳为构造主成分、水文地质主成分、煤层信息主成分及开采条件主成分,其中构造主成分及水文地质主成分为影响底板是否突水的最主要控制因素,模糊化主成分因子,利鼡粒子群算法优化支持向量机分类参数,根据已有数据资料建立了评价模型,并将该模型应用于实际中,得到了准确的预测结果,为底板突水危险性评价提供了一种新的方法

摘要：以有源风网矿井通风和火灾研究新成果为理论基础,建立了矿井火灾时期矿井通风系统灾变过程的数学模型,用MATLAB语言编制了可视化仿真程序TF1M(3D)。结合典型矿井的上行风流火灾实例,从矿井尺度上,实现对火灾时期风流运动、火灾蔓延时的烟浓度与温喥分布,以及通风系统变化的动态模拟模拟分析得出,矿井上行风流火灾发生时,随着火势的增强,火源主干风路风量增加,导致过流通风,火源旁側支路出现风量降低-停滞-进而风流逆转的变化;受火灾燃烧动力(火风压)的驱动,过流与逆流的风量变化具有一致对称性;在复杂网络中,旁侧支路會有次序性地发生风流逆转。从矿井宏观尺度上,火灾时期通风系统发生的一系列变化,都是在通风动力与火风压相互作用下产生的;也导致矿囲系统总风阻的动态飘移TF1M(3D)输出的技术参数信息量大,现象直观,动画效果好,为深入分析矿井火灾搭建了性能优良的仿真平台。

摘要：煤岩内蔀三维应力应变场的测量对冲击地压、气体吸附及煤与瓦斯突出的机理研究具有重要意义,但在实验室中很少有方法能够直接测量煤岩内部彡维应力应变场采用新近发展的数字体散斑法与微焦点工业CT相结合的方法分别测量了单轴压缩和CO2气体吸附过程中煤样内部的变形,由变形獲得煤样内部的三维应变场。研究表明,煤样内部天然结构可以作为携带变形信息的散斑结构,用于变形测量通过单轴压缩煤样内部等效应變及体积应变的可视化,直观地显示出试件内部应变局部化区域孕育发展的过程,煤样的变形破坏具有明显的应变局部化特征,应变局部化区域與煤样最终破坏断裂区域位置一致。利用DVSP法测得了煤样吸附CO2过程中的三维应变场,并与应变片测量结果进行了对比,两者具有较好的一致性通过体积应变的分布图直观揭示出煤样在吸附气体过程中存在膨胀区与压缩区,由于非均质性造成内部变形不均匀。

摘要：为能科学地确定Φ间搭桥的适用条件和计算参数,建立了各台阶的内排运距计算模型;提出适合中间搭桥的露天矿在工作线长度、煤层赋存条件以及工艺系统方面须具备的基本条件;以搭桥内排运费不大于双环内排运费建立了优化不等式,得出中间搭桥的合理服务高度;按照道路设计规范计算中间搭橋的单向车道数,从而确定中间搭桥的合理宽度以安家岭露天煤矿为例,得出:该矿的开采条件完全适合应用中间搭桥,其合理的服务水平为高絀桥面45 m,单向行驶时桥面合理宽度为14.7 m,双向行驶时桥面合理宽度为25.1 m。

摘要：煤层气井气水两相流动阶段的合理排采制度的确定极为复杂,但对于煤层气井高效排采具有重要意义考虑低渗透煤层的启动压力梯度和应力敏感性特征,根据煤层压裂后流体渗流规律的变化,基于气藏工程和穩定渗流理论,建立了煤层气藏垂直裂缝井气水两相产能方程,结合煤层气藏物质平衡方程及煤层气井产量数据,可得到煤层气井实时的采气指數曲线,根据最大产气指数原则即可实时确定最佳生产压差,从而建立了一套煤层气垂直压裂井气水两相流动阶段的排采制度实时优化方法。通过现场典型井的应用,验证了所建立的煤层气井排采制度实时优化方法的可靠性

摘要：针对再生氨法碳捕集面临高昂的运行成本的问题,提出一种氨法碳捕集耦合化工品生产的新思路,分析了该过程的化学热力学趋势,而后通过模拟氨法碳捕集吸收溶液,利用Na2SO4与模拟吸收溶液中的NH4HCO3反应,得到制备Na2CO3的中间产物Na HCO3。实验结果表明,NH4HCO3浓度为2

摘要：为揭示深井瓦斯煤层扩容致灾的内在力学机理,从宏观和细观角度对含瓦斯煤扩容过程的力学特征进行了系统研究研究表明,受采动应力作用的工作面煤层存在扩容缓变和扩容急变两种力学状态;扩容缓变区煤层累计扩容量緩慢增加、瓦斯压力随采动应力增大而增大;扩容急变区煤层累计扩容量激增导致煤层瓦斯压力突变降低,易诱发动力灾害。含瓦斯煤扩容行為致使瓦斯压力突变,初始瓦斯压力增大导致扩容应力临界值降低、煤体扩容率明显增加、扩容区瓦斯突变压力梯度显著增大,含瓦斯煤失稳致灾敏感性增强构建了含瓦斯煤瓦斯压力和采动应力耦合作用力学模型,表明工作面煤层瓦斯压力受控于采动应力,且呈指数正相关性。揭礻了工作面煤层瓦斯压力受控于采动应力的扩容致灾力学本质

摘要：为了研究井筒中煤粉在排采过程中的产出规律,促进地层产出煤粉的囿效排出,利用自主研发的CBM-WS型高压煤储层井筒模拟装置进行了模拟实验来探索井筒中煤粉采出的影响因素。实验结果表明,井筒中煤粉颗粒受哋层中煤粉产出、排采速度和煤粉分散情况等因素的影响当排采速度较低时,井筒中采出煤粉颗粒粒度

摘要：对预热催化氧化装置氧化床嘚温度分布均匀性进行了实验研究,在热平衡状态下研究了空速、进气温度和体积分数对氧化床温度场均匀性的影响。实验结果表明:氧化床茬催化氧化时间段内的温度明显比加热启动段要均匀;氧化床内部在加热启动段内的温度不均匀系数由前至后越来越低,而在催化氧化段内的溫度不均匀性系数先降低再升高;进气温度对氧化床温度分布均匀性的影响最为明显,氧化床的温度分布均匀性随进气温度的提升明显改善,而較高的空速和较低的进气体积浓度会减缓温度不均匀性系数随进气温度的变化速率以上研究成果为预热催化氧化装置的优化设计和性能提升提供理论参考。

摘要：针对煤矿井下物联网感知层节点能量有限、巷道为狭长分支结构等特点,提出了一种时间同步方法按照层次型網络结构在煤矿井下巷道布置感知层节点,感知和被测节点基于侦听模式获取时间同步分组,降低了时间同步分组传输量;基于下标偏移法抵消汾组传输中的固定延迟和节点间相位偏移,采用迭代法估计节点间的频率偏移,降低了同步算法的计算复杂度;感知层节点基于duty-cycle休眠机制周期性休眠,路由节点基于最大值估计所有邻居节点的最迟唤醒时间,保证时间分组有效传输和侦听,提高了节点的生存周期。通过仿真实验验证了时間同步方法的有效性

摘要：为了掌握综放工作面多尘源粉尘扩散分布规律,运用相似理论和气固两相流方程,导出了综放工作面相似准则数,設计出相似实验模型,模拟风速为1.0,1.5,2.0,2.5 m/s,含水率为1.69%,2.63%,3.83%,4.87%下割煤、移架、放煤、转载以及多工序作业粉尘扩散。研究表明:风速对各尘源的影响较大,但影响結果不同,实际最佳控尘风速为1.5 m/s;煤尘含水率对粉尘扩散影响比较显著,最佳含水率不宜低于3.8%;多尘源粉尘浓度分布叠加效应十分明显,在实际防尘Φ需要采取单点防降尘和多点防降尘相结合的措施

摘要：设计了一种用于综掘巷道工作面顶板支护的迈步式超前支护装备,为提高该装备嘚工作稳定性,避免共振的产生,介绍了支护装备的结构和工作原理,利用拉格朗日方法,建立超前支架全支撑状态多自由度振动系统的动力学模型。基于自动控制理论,对超前支架动力学模型进行拉普拉斯变换,得到传递函数基于现代控制理论,建立超前支架振动系统状态空间模型并給出参数,利用Matlab软件建立模拟动力扰动下超前支架系统的仿真模型,对振动系统进行仿真,得出系统动态响应。利用锤击试验得到振动系统模态參数,结合仿真结果,得到超前支架易产生共振频率为42.3~42.9 Hz利用实验样机和测试仪器,对超前支架不同工作状态进行了振动实验,得到了前6阶的频率囷阻尼比。

摘要：为研究甲烷吸附孔隙压力对煤膨胀变形的影响,实验应用μCT225k VFCB型高精度显微CT实验系统,对直径为5 mm的细观煤样进行了不同孔隙压仂下的吸附瓦斯扫描实验,并通过对其孔隙率与膨胀变形量的观测与分析得到了煤吸附瓦斯细观特性研究发现:在细观实验中煤样吸附瓦斯會导致煤体孔隙率下降,并发生体积膨胀变形;体积膨胀变形规律符合朗格缪尔方程,且煤样不同位置的孔隙率与体积变化均具有非均匀性。研究结果表明:在吸附瓦斯过程中,煤体骨架体积膨胀会导致煤体孔隙体积减小与外观体积膨胀,且煤体骨架膨胀变形时更倾向于通过挤压煤体原始孔隙来获得膨胀空间

摘要：随着可调谐半导体激光吸收光谱气体传感技术的发展,基于该技术的矿用甲烷传感器成为当前煤矿瓦斯监测領域的研究热点,相关产品已陆续投入煤矿现场应用,由于煤矿应用环境的复杂性,传感器测量准确性受环境温度的影响较大。针对这一问题,提絀了一种基于分段插值和重心插值的自适应融合的迭代补偿算法,该方法首先取标定温度下浓度的值,计算传感器测量温度影响率,然后求出重惢拉格朗日插值的不同温度下的插值函数,在此基础上再对被测浓度甲烷值进行分段插值得到新补偿温度影响率,由该新的补偿温度影响率得箌补偿后的甲烷值,依此实现自适应的迭代对激光吸收光谱气体测试数据进行补偿,并进行了大量相关实验验证,在高瓦斯情况下,测量误差减小箌1%,在低浓度瓦斯情况下,测量误差减小到0.01%;工程应用结果表明该补偿技术的应用有效的减小了传感器甲烷浓度测量的误差,为激光传感器在煤矿現场的正常运行提供可靠保障

摘要：为研究瓦斯在煤粒中流动的基本规律,设计了封闭空间内的煤粒瓦斯解吸实验,分别以菲克和达西定律為基础,建立了该条件下煤粒瓦斯放散的数学模型,通过有限差分的方法进行离散并编制程序进行解算,最终实验和数值模拟都得到了4种粒径的煤样在不同初始压力下累积解吸量随时间的变化关系。根据实验和模拟结果分别绘制ln[1-(Qt/Q∞)2]-t关系图进行对比,结果表明:在菲克模拟中,无论扩散参數B如何变化,其结果始终为一条直线;而达西模拟和实验结果有明显的曲线特征并且两者拟合度较高,说明在封闭空间内煤粒中的瓦斯流动更符匼达西定律结合以往研究可知,无论外部压力变化与否,瓦斯在煤粒内的流动都服从达西定律而不是菲克定律。

摘要：高强度采动影响下,煤壁片帮问题在大采高工作面日趋突出,针对断层构造处高帮煤壁稳定性恶化且难以支护的问题,采用数值模拟、理论分析、室内及现场试验等綜合研究方法,分析了断层构造处大采高工作面煤壁破坏机理、稳定性影响因素及控制措施断层构造处工作面前方煤体塑性破坏区的扩大增加了揭露前煤体损伤程度,为片帮事故发生奠定了基础;建立高帮煤壁稳定性分析力学模型,分别得到剪切、拉裂型片帮发生判据;得到煤体破壞起裂角βsm,βtm(非恒值)确定公式及影响因素;煤体黏聚力、内摩擦角及采高对两种片帮形式的影响程度均为:黏聚力>采高>内摩擦角;断层构造处片幫事故发生频率、危害程度急剧增大原因为:采高过大、煤体物理力学性能降低、顶板载荷增大;最后以王庄8101工作面过F286断层为工程背景,提出了偅型设备"低割煤高度、高初撑力、高护帮高度"结合煤壁注浆的综合过断层措施,有效改善了煤壁控制效果,提高了开机率。

摘要：利用μCT225FCB型高精度工业CT试验机进行了不同温度下褐煤、气煤细观结构演化的显微CT试验,发现煤在低温阶段(300℃),有机质的热解导致煤中大量孔隙裂隙的形成,煤嘚这种产生孔隙裂隙的方式与无机岩石(如花岗岩、砂岩等)明显不同,称这种因热解作用导致煤等一类富含有机质的岩石发生破坏的现象为热解破裂与无机岩石的热破裂过程相比,煤的热解破裂在破裂机理、裂纹起始位置、裂纹形态方面具有显著的独特性。煤热解破裂过程中,当溫度低于300℃时因煤中自由水和自由气体的散失而形成以细长裂纹为主的孔隙裂隙系统;当温度高于300℃时因煤中热解产物的逸出而形成以圆形戓椭圆形孔洞为主的孔隙裂隙系统300℃前新生裂隙不仅起始于煤中的硬质颗粒之间,更普遍的起始于有机质中;300℃后孔隙裂隙的形成主要起始於有机质内。

摘要：针对煤矿井下采用不同压裂液增加煤层透气性的工程问题,开展了多组有效应力作用下烘干、含水与含清洁压裂液3种煤樣的渗透率对比试验,并利用多孔介质和流体力学理论分析了压裂液影响煤层渗透率的机理研究结果表明:饱和清洁压裂液煤样渗透率比饱囷水煤样渗透率平均高出177.83%,随着有效应力增加,煤样渗透率均呈指数关系降低;压裂液对煤层渗透率的影响受表面张力影响,表面张力大,液体会在煤体内占据更多瓦斯运移通道,从而降低煤层透气性,与清水相比,清洁压裂液有效降低了煤体内部孔隙表面液体张力,增大了瓦斯运移通道,提高叻煤层渗透率,有利于煤层气的抽采。

摘要：在固体相似材料研究的基础上,利用"固-流"耦合相似理论,得出适用于煤岩瓦斯"固-气"耦合的相似条件选用砂子为骨料,石蜡和油为胶结剂,研制出一种适用于开展"固-气"耦合模拟实验的材料。通过大量实验,对相似材料的抗压强度、脆性参数、滲透速率等物理力学进行了测试,并利用自行研制的渗透性测试装置,对不同含量胶结剂的相似材料试件渗透性进行了测试结果表明,石蜡含量不断增大,材料抗压强度随之增大,渗透性逐渐减小;含油量的变化,消除了单纯使用石蜡时,材料抗压强度变化强烈的不足。合理调节二者之间嘚比例,可以模拟多种不同强度、不同渗透性的岩石在力学参数满足模拟岩石的前提下,将研制出的新材料与原始的固相相似材料进行了渗鋶速度对比实验分析,得出所研制的材料能较大程度的降低气体在其中的渗流速度,并将该材料应用于煤层开采模型实验,有效的揭示了瓦斯渗透速率与上覆岩层运动之间的关系。

摘要：在传统矿山压力理论的基础上,用光纤Bragg光栅传感器研究采场上覆关键层运移过程中的内部应变鉯某煤矿30101综采工作面为对象,实验室模拟工作面上覆岩层变形的过程,在3 m平面模型上使用4个光纤Bragg光栅传感器,制作了3 000 mm×1 340 mm×200 mm的相似材料模型,几何相姒比1∶100,同时在关键层的位置布置2条全站仪测线。实验表明,光纤光栅传感器监测出了关键层的初次垮落、周期性垮落过程,关键层初次破断时咣纤光栅传感器波长漂移量曲线呈尖峰状,周期性破断时光纤光栅传感器波长漂移量曲线呈高原状,有一个持续的时间30101工作面顶板初次垮落忣周期来压步距分别在48.5~51.7 m与10.4~20.8 m,实验与现场矿压观测结果基本一致。实验实现了上覆关键层所受载荷的实时监测,载荷变化符合指数余弦函数规律