软岩回采巷道底臌破坏机制与支护技术 被引量：48

1

作者 文志杰 卢建宇 +7 位作者 肖庆华 陈广印 杨涛 蒋宇静 李利平 杨胜利 赵仁乐 程卫民 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1991-1999,共9页

软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及... 软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及应力作用模式,在结合朗肯压力理论的基础上建立了剪切错动型巷道底臌力学模型,导出了巷道底臌力源P0的计算方程。计算分析知,当底臌压力P0大于底板岩体的强度极限时,巷道底板岩体将发生剪切和扩容变形挤入巷道空间,随时间效应的加大最终导致巷道底臌;其次,结合建立的底臌力学模型,提出了一种与剪切错动型巷道底臌力学机理相适应的新型反底拱底臌控制技术,对反底拱伸出段、底板预应力锚杆和反底拱主体段3部分在底臌控制过程中的作用进行理论分析,揭示了其“控底-助帮”的底臌控制机理,并综合数值计算和正交实验的方法对新型反底拱结构的3个主要参数进行试验优化,模拟显示影响巷道底臌量指标的主要因素为底板超挖深度和反底拱伸出段长度,影响巷道两帮移近量指标的主要因素为反底拱伸出段长度;最后,通过对榆树井矿13803工作面回风巷原始支护条件下底板压力的验算,确定了底板围岩压力与矿井水的耦合作用是造成该巷道底臌的主要原因,并根据优化后的底板治理方案在榆树井煤矿13803工作面回风巷返修段进行工业性试验。工程实践表明,该项新技术控制软岩回采巷道底臌及两帮变形效果较好,有效保证了工作面回采期间巷道的稳定性。 展开更多

关键词 软岩巷道 底臌 反底拱 破坏机制 支护技术

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黄河泥沙间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术及实践 被引量：23

2

作者 胡振琪 邵芳 +3 位作者 多玲花 武善元 李星宇 Kevin McSweeney 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期557-566,共10页

为研究黄河泥沙充填采煤沉陷地复垦新技术,选取山东省德州市邱集煤矿采煤沉陷地为研究对象,提出了间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术工艺流程并进行实践,通过研究复垦农田地貌景观、土壤剖面、复垦土壤理化性质以及复垦农田生产力,揭示... 为研究黄河泥沙充填采煤沉陷地复垦新技术,选取山东省德州市邱集煤矿采煤沉陷地为研究对象,提出了间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术工艺流程并进行实践,通过研究复垦农田地貌景观、土壤剖面、复垦土壤理化性质以及复垦农田生产力,揭示复垦新技术工艺的优越性。结果表明:黄河泥沙间隔条带式一次性充填采煤沉陷地复垦技术可行,土地复垦率为100%,耕地面积恢复率可达95.12%;技术实现表土和心土的分别剥离与回填,构造出与原有农田相似的上部60 cm土层结构,具有较好保水性和持水性,但在覆土过程中存在机械压实情况,具有较高的密度和较低的孔隙度;复垦农田覆盖土壤p H值较高,覆土层属于中度盐土,其基本不缺全磷、全钾(中高水平),轻度缺少速效钾状态(中级水平),缺少速效氮、有效磷、有机质(低级水平)和严重缺少全氮(极低水平),因此在复垦农田耕种过程中注意施加氮肥和有机肥;实地测产发现,复垦农田玉米产量(11 961.07 kg/hm2)与对照农田产量(13 032.80 kg/hm2)无显著差异(P<0.05),说明复垦当年即可达到原有农田产量。通过山东省邱集煤矿采煤沉陷地黄河泥沙充填复垦的实践,验证了黄河泥沙间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术的可行性,并可为该技术在其他地区的推广提供借鉴。 展开更多

关键词 土地复垦 采煤沉陷地 黄河泥沙 土壤重构 农田生产力

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循环载荷下煤样能量转化与碎块分布特征 被引量：40

3

作者 李杨杨 张士川 +4 位作者 文志杰 赵仁乐 曹志国 伦庆忠 白景志 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1411-1420,共10页

煤矿开采中煤体常处于反复加卸载过程,研究煤体在不同加载速率重复载荷作用下的能量转化与破坏机制对认清煤矿动力灾害本质具有指导意义。利用MTS815.03伺服实验系统,通过单轴循环加卸载试验,结合能量和分形理论,获得了不同加载速率下... 煤矿开采中煤体常处于反复加卸载过程,研究煤体在不同加载速率重复载荷作用下的能量转化与破坏机制对认清煤矿动力灾害本质具有指导意义。利用MTS815.03伺服实验系统,通过单轴循环加卸载试验,结合能量和分形理论,获得了不同加载速率下煤样变形破坏各阶段能量积聚、耗散和释放的转化机制及其与煤样碎块块度分布规律的内在关系,为开展重复载荷作用下煤岩破裂响应及破坏机制的研究提供依据。试验结果表明:煤样能量转化具有明显的阶段性特征,可分为能量初始积累阶段、能量加速积累阶段和能量快速耗散阶段。煤样破坏前耗散能所占比例经历了高—低—高的过程,而弹性能则相反,加载后期弹性能比例下降或耗散能比例的升高,预示着煤样进入加速破坏阶段;能量集聚和释放与加载速率密切相关,随着加载速率的增大,峰值前弹性能所占比例逐渐增加,煤样破坏前更多的能量以弹性能形式储存在煤样体内,岩石破坏后,更多的能量被释放出来,煤样破坏越剧烈,其宏观破坏形态由剪切张拉和劈裂破坏向弹射破坏过渡;循环加卸载下煤样碎块分形特征具有明显的分段性,在小于尺寸阈值范围内具有较好的自相似性特征,不同加载速率下碎块分形维数为2~3,且随加载速率的增加成线性增长;加载速率越大碎块分形维数越大,煤样破碎程度越高,大块碎块所占比例越小,煤样碎块越破碎且单块碎块质量越小,煤样发生动力灾害的危险性越大。 展开更多

关键词 煤矿动力灾害 循环加卸载 能量转化 加载速率 分形

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加载速率对大尺寸试样破裂特性的影响规律 被引量：6

4

作者 陈军涛 李明 +3 位作者 程斌斌 杨帆 门会理 邵珠娟 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期163-172,共10页

结合当前我国矿井高强度快速推采的现状,系统分析了双轴加载速率对大尺寸岩体破裂的影响规律。以山东能源济宁矿区深部岩体所处的复杂环境为背景,确定了与深部岩体力学特性相似的混合砂浆材料的最优配比。采用自主研发的岩石应力–渗流... 结合当前我国矿井高强度快速推采的现状,系统分析了双轴加载速率对大尺寸岩体破裂的影响规律。以山东能源济宁矿区深部岩体所处的复杂环境为背景,确定了与深部岩体力学特性相似的混合砂浆材料的最优配比。采用自主研发的岩石应力–渗流耦合真三轴试验系统和美国生产的PCI-2声发射系统,分析了双轴加载下加载速率对大尺寸试样破裂的影响规律,揭示了加载过程中单裂隙和双裂隙试样的破裂和声发射行为特征。研究表明:当加载速率为1.5 kN/s时,单裂隙试样在剪切作用下易起裂形成反翼裂隙;试样双裂隙的岩桥倾角越大,越有利于试样的加速破坏,产生的声发射事件数较少,表现出岩体破裂的突变性。 展开更多

关键词 双轴加载 加载速率 大尺寸 裂隙演化 山东济宁矿区

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煤矿信息全面感知与智慧决策系统 被引量：9

5

作者 李腾飞 李常友 李敬兆 《工矿自动化》 北大核心 2020年第3期34-37,54,共5页

针对目前煤矿安全生产过程中存在煤矿信息感知能力差、决策水平低的问题,提出了一种煤矿信息全面感知与智慧决策系统。该系统由胶囊网络层、数据传输层和云服务层组成:胶囊网络层由人员位置与行为感知胶囊、设备状态感知胶囊、环境感知... 针对目前煤矿安全生产过程中存在煤矿信息感知能力差、决策水平低的问题,提出了一种煤矿信息全面感知与智慧决策系统。该系统由胶囊网络层、数据传输层和云服务层组成:胶囊网络层由人员位置与行为感知胶囊、设备状态感知胶囊、环境感知胶囊构成,实现煤矿"人、机、环"全面感知;数据传输层采用无线传感器网络与有线网络结合的方法来实现煤矿井下数据可靠传输;云服务层通过基于随机森林的智慧决策机制为煤矿生产高效、可靠决策提供了保障。实验结果验证了该系统的有效性。 展开更多

关键词 矿山物联网 信息感知 智慧决策 胶囊网络 随机森林

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基于精确大地坐标的煤矿透明化智能综采工作面自适应割煤关键技术研究及系统应用 被引量：57

6

作者 毛善君 鲁守明 +5 位作者 李存禄 陈华州 张鹏鹏 范吉宏 李鑫超 陈金川 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期515-526,共12页

目前煤矿智能综采工作面存在生产环境状态不透明、成套装备难以应对煤层起伏变化、信息化与智能化集成度不高等问题,其系统的适应性和实用性受到影响。具体而言,主要是缺乏基于地理信息系统的可视化数字孪生管控平台,无法实现基于统一... 目前煤矿智能综采工作面存在生产环境状态不透明、成套装备难以应对煤层起伏变化、信息化与智能化集成度不高等问题,其系统的适应性和实用性受到影响。具体而言,主要是缺乏基于地理信息系统的可视化数字孪生管控平台,无法实现基于统一大地坐标驱动的透明化工作面的自适应割煤。为突破相关技术难题,提出并研究了测量机器人大地坐标传导、透明化工作面系统建立和动态修正、5G通信、采煤机与地质模型的自适应耦合以及基于时态地理信息系统(TGIS)的“一张图”一体化管控平台等多项关键技术,完成了多维可视化软件系统的开发与硬件系统的高度集成,实现了:①采煤机、刮板输送机等固定或移动目标点达毫米或厘米级的精确定位;②三维地测模型、设备模型、开采环境与工业控制之间的基于逻辑关系的一体化集成和数字孪生系统的构建;③综采工作面采煤机、视频、惯导、测量机器人和地质雷达等信息的可靠、实时传输;④为地面调度指挥控制中心的远程决策和智能自适应控制提供了可视化管控环境。系统已经成功应用于临沂矿业集团菏泽煤电郭屯煤矿3301,2305两个工作面,初步实现了较为复杂地质条件下的智能化自适应开采和地面远程管控。 展开更多

关键词 智能矿山 精确定位 透明化工作面 TGIS 自适应割煤 地面远程控制

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智能矿井安全生产大数据集成分析平台及其应用 被引量：56

7

作者 毛善君 刘孝孔 +3 位作者 雷小锋 赵仁乐 张明 崔希国 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第12期169-176,共8页

针对智能矿井建设需要监控实时化、系统集成化、数据海量化、控制协同化和决策在线化的实际需求,提出建立高度集成的大数据分析平台,为决策支持和协同管控服务。在阐述煤矿大数据特征的基础上,提出了服务于智能开采的大数据集成分析平... 针对智能矿井建设需要监控实时化、系统集成化、数据海量化、控制协同化和决策在线化的实际需求,提出建立高度集成的大数据分析平台,为决策支持和协同管控服务。在阐述煤矿大数据特征的基础上,提出了服务于智能开采的大数据集成分析平台设计的具体要求,并对"一张图"协同管理、平台技术架构和数据处理流程进行了阐述;设计了由设备感知层、数据资源层、平台服务层、大数据分析应用层构成的系统总体架构;研究了数据集成、知识集成等技术,开发了包括煤矿安全状况评估打分子系统、煤矿安全问题推理解释子系统、诊断任务配置与管理子系统在内的安全生产大数据动态诊断系统。安全生产大数据集成分析平台在山东能源临沂矿业集团有限责任公司示范矿得到了全面应用,并已运行1年多,应用结果表明,该平台运行稳定可靠、效果显著。 展开更多

关键词 智能矿井 一张图 煤矿安全生产 大数据分析平台 集成管理

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千米深井掘进工作面冲击危险性预测与防治 被引量：2

8

作者 史先锋 杨光宇 +2 位作者 柳俊仓 王桂利 鞠海龙 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第12期39-43,74,共6页

为了提高掘进工作面冲击地压危险性评价的准确性,提出了基于多因素耦合的半定量半实测评价方法,通过考虑掘进工作面冲击危险性的影响因素,以及影响因素在矿井的影响程度、范围,得到掘进工作面冲击危险性评价结论。针对不同冲击类型和程... 为了提高掘进工作面冲击地压危险性评价的准确性,提出了基于多因素耦合的半定量半实测评价方法,通过考虑掘进工作面冲击危险性的影响因素,以及影响因素在矿井的影响程度、范围,得到掘进工作面冲击危险性评价结论。针对不同冲击类型和程度的危险区,制定了针对性的冲击地压治理方法,并在多个矿井得到成功应用。以临矿集团古城煤矿千米深井强冲击煤层3208掘进工作面为例,阐述评价模型与方法的应用情况,结果表明:评价得到掘进工作面冲击危险区的位置、危险程度,相比传统宏观评价方法更准确合理;提出的有针对性的危险区处理方案有效解除了3208掘进工作面的冲击危险,并且减少卸压的盲目性,提高了解危的效率;基于多因素耦合的半定量半实测评价方法可为具有相似条件的矿井掘进工作面冲击地压防治工作提供技术参考。 展开更多

关键词 掘进工作面 冲击危险性评价 半定量半实测评价方法 强冲击煤层

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刚度差异对岩石破裂影响的颗粒流模拟研究 被引量：4

9

作者 陈军涛 李昊 +5 位作者 褚衍玉 张毅 唐道增 朱君 李文昕 王开宇 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第2期51-59,共9页

为研究矿物颗粒与胶结物刚度差异对岩石破裂的影响,基于平行黏结模型开展了不同颗粒有效模量、黏结有效模量下的压缩、拉伸试验研究。结果表明:颗粒有效模量与压弹性模量相关性最大,黏结有效模量与拉弹性模量相关性最大,同时受黏结有效... 为研究矿物颗粒与胶结物刚度差异对岩石破裂的影响,基于平行黏结模型开展了不同颗粒有效模量、黏结有效模量下的压缩、拉伸试验研究。结果表明:颗粒有效模量与压弹性模量相关性最大,黏结有效模量与拉弹性模量相关性最大,同时受黏结有效模量影响的宏观参数包含且多于颗粒有效模量,优先标定黏结有效模量有助于提高模拟试验的准确性。固定黏结有效模量时,颗粒有效模量越大,岩体稳定性越好;固定颗粒有效模量时,黏结有效模量越大,颗粒稳定性越差;当两种有效模量增大时,模型易出现脆性破坏,反之易出现塑性破坏;刚度差异系数值反映了模型内部颗粒刚度和胶结体刚度的差别,刚度差异系数值越小,模型越容易产生裂隙,即矿物颗粒的刚度越大岩石越稳定,胶结物的刚度越大岩石越容易出现裂隙。最后利用试验实例验证了结论的准确性。 展开更多

关键词 颗粒流 颗粒有效模量 平行黏结模量 裂纹扩展 刚度

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不同高径比煤岩力学性能及破坏特征实验研究 被引量：2

10

作者 张玉江 邵珠娟 +4 位作者 袁红辉 郭育霞 程豪杰 史旭东 王胜伟 《中国矿业》 北大核心 2020年第5期110-114,共5页

为解决复采过程中不同尺寸遗留煤柱失稳致灾难以判定的问题,对不同高径比煤岩试件进行单轴加载实验,研究不同高径比对煤岩试件破坏形式、应力应变曲线形式、峰值强度、峰值应力、弹性模量的影响规律。结果表明:随着高径比的减小,试件由... 为解决复采过程中不同尺寸遗留煤柱失稳致灾难以判定的问题,对不同高径比煤岩试件进行单轴加载实验,研究不同高径比对煤岩试件破坏形式、应力应变曲线形式、峰值强度、峰值应力、弹性模量的影响规律。结果表明:随着高径比的减小,试件由剪切破坏为主破坏形式过渡为复杂破坏形式;峰值应力σmax和峰值应变εP随高径比的减小呈幂函数增大,两者间随高径比增加呈一次函数关系:εP=0.218σmax-2.465;弹性模量及割线模量随着高径比的减小而减小,其变化趋势服从二次函数;0.8和1.5是引起煤岩试件力学参数变化速率改变的关键高径比,高径比小于0.8时,力学参数变化明显,而大于1.5后变化趋缓。上述结果可应用于不同宽高煤柱稳定性的判定,提高了复采安全。 展开更多

关键词 复采 煤柱 高径比 峰值应力 失稳

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基于LBM方法的瓦斯顺层抽放数值模拟分析 被引量：1

11

作者 张继华 张开智 +1 位作者 宋广朋 王昌琪 《中国矿业》 北大核心 2012年第3期123-126,共4页

根据格子玻尔兹曼(LBM)计算技术以及相应渗流理论,对顺层抽放条件下,裂隙煤体内瓦斯流动这一渗流问题进行了数值模拟研究,并对瓦斯压力在空间上的分布规律进行了深入的研究。以流场内瓦斯压力分布及瓦斯平均压力作为评价抽放效率的依据... 根据格子玻尔兹曼(LBM)计算技术以及相应渗流理论,对顺层抽放条件下,裂隙煤体内瓦斯流动这一渗流问题进行了数值模拟研究,并对瓦斯压力在空间上的分布规律进行了深入的研究。以流场内瓦斯压力分布及瓦斯平均压力作为评价抽放效率的依据。结果表明,瓦斯压力分布、抽放效率与抽放孔长度、抽放孔间距、抽放负压、抽放时间步长有关。而且,抽放孔长度、抽放孔间距对瓦斯压力的分布影响较大,这与已有的理论分析和实测的结果相吻合。在预抽工作面进行了工业试验,通过改变抽放负压,检验了实际的抽放效果。研究结果表明LBM方法可为抽放条件下瓦斯在煤层中的运移规律提供新的研究途径,对瓦斯抽放有较大的指导意义。 展开更多

关键词 格子波尔兹曼方法 瓦斯顺层抽放 数值模拟 压力分布 抽放效率

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大起伏山地浅埋煤层矿压现场试验研究 被引量：2

12

作者 朱恒忠 刘萍 宋广朋 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第28期195-199,共5页

为探索研究大起伏山地浅埋煤层采场矿压显现,以西南山地某矿9100工作面为典型试验采场,采用理论分析、现场实测对大起伏山地赋存下的采场矿压显现特征、支架载荷分布、巷道围岩变形、超前支承压力分布进行了探索研究。研究结果表明：1... 为探索研究大起伏山地浅埋煤层采场矿压显现,以西南山地某矿9100工作面为典型试验采场,采用理论分析、现场实测对大起伏山地赋存下的采场矿压显现特征、支架载荷分布、巷道围岩变形、超前支承压力分布进行了探索研究。研究结果表明：1采场两端来压瞬间完成,周期来压明显,初次来压突然且来压猛烈。过冲沟发育区时周期来压步距小且来压频繁,冲沟发育区过后表现为较长时空间隔的来压。2支架初撑力利用率小,来压期间支架过载率高,容易出现支架压死或压弯现象。3支承压力分布呈“下降—稳定—上升”发展趋势,超前支承压力峰值影响范围为工作面前方15 m,峰值过后超前影响范围为工作面前方30~50 m。研究成果可为类似条件下的采场提供理论借鉴,对山地顶板岩层控制探索具有现实意义。 展开更多

关键词 大起伏山地浅埋煤层采场 矿压显现特征 支架载荷分布 超前支承压力

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分段胶结充填法非胶结充填体顶水高度的力学模型 被引量：7

13

作者 张爱卿 吴爱祥 +3 位作者 王贻明 王洪江 尹升华 王正英 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1686-1693,共8页

为了预防分段胶结充填过程中非胶结充填体顶水高度过大导致充填挡墙破坏而发生跑浆事故,在满足一定假设条件和必要前提的基础上,建立非胶结充填体顶水高度力学模型,并进行理论求解。以某铁矿充填采场为工程分析实例,采用控制变量法(CVM... 为了预防分段胶结充填过程中非胶结充填体顶水高度过大导致充填挡墙破坏而发生跑浆事故,在满足一定假设条件和必要前提的基础上,建立非胶结充填体顶水高度力学模型,并进行理论求解。以某铁矿充填采场为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究非胶结充填体顶水高度随充填沉降比和充填挡墙承受荷载的变化规律。结果表明:在充填挡墙承受荷载一定的前提下,非胶结充填体顶水高度随着充填沉降比的增大而不断增大,呈二次多项式关系;在充填沉降比一定的前提下,非胶结充填体顶水高度随着充填挡墙承受荷载的增大而不断增大,呈线性关系。最终得到某铁矿充填采场非胶结充填体安全顶水高度值为2 m,与工程实测结果相同,研究具有一定的工程实用意义。 展开更多

关键词 非胶结充填体 顶水高度 充填挡墙 力学模型

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采动裂隙突水溃砂过程物理参量变化特征试验研究 被引量：13

14

作者 张士川 李杨杨 +3 位作者 李金平 杨维弘 王桂利 文志杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3548-3555,共8页

采动破断裂缝沟通上部浅埋松软岩层导致水砂混合物溃入井下,对矿井生产及相关工程设施的安全造成严重的影响,因此,研究浅埋松软岩层采动裂隙突水溃砂机制对认清突水溃砂灾害本质具有指导意义。首先,通过创建的裂隙内砂体突涌力学模型,... 采动破断裂缝沟通上部浅埋松软岩层导致水砂混合物溃入井下,对矿井生产及相关工程设施的安全造成严重的影响,因此,研究浅埋松软岩层采动裂隙突水溃砂机制对认清突水溃砂灾害本质具有指导意义。首先,通过创建的裂隙内砂体突涌力学模型,分析了裂隙突水溃砂发生的极限平衡条件。其次,利用突水溃砂试验系统,借助流量传感器和孔隙水压传感器进行了不同初始水压条件下人工模拟裂隙内水砂溃涌试验,获得了流量、孔隙水压等参数变化特征,定量化分析了裂隙突水溃砂各阶段内水砂运移特征及各物理参量关联性变化特征。试验结果表明:裂隙内水砂溃涌全过程可以划分为4个阶段,即溃砂启动阶段、持续溃出阶段、淤积堵塞阶段和溃出平衡阶段。在第1阶段,流量瞬间增大,各监测点孔隙水压瞬间降低;在第2阶段,水砂逐渐充满通道内径,孔隙水压及流量基本保持不变;在第3阶段,通道内砂体发生部分淤积,造成流量逐渐降低,孔隙水压逐渐增大;在第4阶段可分为2种情况,一是当本阶段水压低于极限水压时突水溃砂停止,二是当高于极限水压时水砂突涌持续并稳定。一定初始压力下,发生运移的砂体具有一定的空间范围,距裂隙较远处孔隙水压的变化具有滞后性;随着初始压力的增大,裂隙通道砂体淤积堵塞所需时间降低,导致砂体持续溃出时间降低;初始水压达到阙值后,裂隙内水砂溃出体积率达到峰值且水压稳定。裂隙突水溃砂结束后,随着初始水压的增大砂体中部形成“塌陷坑”的空间分布范围存在增大的趋势。 展开更多

关键词 突水溃砂 采动裂隙 浅埋煤层 地下水库 流量 孔隙水压

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顶煤放落过程煤矸声信号特征提取与分类方法 被引量：20

15

作者 袁源 汪嘉文 +3 位作者 朱德昇 王家臣 王统海 杨克虎 《矿业科学学报》 CSCD 2021年第6期711-720,共10页

针对综放工作面煤矸智能识别问题,设计了能感应尾梁动作并自动触发数据采集的放煤声信号采集装置,在山东能源古城煤矿3106综放工作面采集现场数据并进行人工标注,构建了放顶煤声信号分类样本库。研究了6种常用机器学习分类方法在时域、... 针对综放工作面煤矸智能识别问题,设计了能感应尾梁动作并自动触发数据采集的放煤声信号采集装置,在山东能源古城煤矿3106综放工作面采集现场数据并进行人工标注,构建了放顶煤声信号分类样本库。研究了6种常用机器学习分类方法在时域、频域和时频域中的特征,以及在不同帧长、不同特征向量维度下的分类效果。结果表明:在不同帧长下,基于时频域特征的分类效果最稳定、准确率最高,随机森林、K近邻、决策树、多层感知器模型分类准确率均达到80%以上,其中基于小波包分解与随机森林算法的分类器性能最好,分类准确率为93.06%。维度较高的时频域特征向量之间存在相关性,降维可以提取少量的综合特征并降低系统的运算量,利用主成分分析法将时频域特征向量降维至20后,分类准确率进一步提高至94.51%。 展开更多

关键词 放顶煤 声信号 特征提取 小波包分解 随机森林 煤矸识别

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坚硬顶板切顶卸压垮落规律研究 被引量：6

16

作者 云明 娄庆楠 +3 位作者 李廷春 赵仁乐 武善元 朱庆文 《中国矿业》 2021年第4期174-180,共7页

为了解决坚硬顶板垮落步距大而易引起大面积来压等问题,以邱集煤矿1102工作面为研究对象,开展切顶卸压对坚硬顶板垮落规律的研究。基于悬臂梁理论推导了切顶卸压后坚硬顶板垮落步距的计算公式,理论计算了邱集煤矿1102工作面坚硬顶板各... 为了解决坚硬顶板垮落步距大而易引起大面积来压等问题,以邱集煤矿1102工作面为研究对象,开展切顶卸压对坚硬顶板垮落规律的研究。基于悬臂梁理论推导了切顶卸压后坚硬顶板垮落步距的计算公式,理论计算了邱集煤矿1102工作面坚硬顶板各岩层荷载和切顶卸压前后各岩层的垮落步距,对比分析了切顶卸压前后顶板的垮落特征,并利用现场实测数据验证了理论分析的准确性。结果表明:切顶卸压后,直接顶的垮落步距从26.66m减小到9.13m,减小了65.8%;基本顶的初次垮落步距从45.41m减小到25.64m,减小了43.5%;周期垮落步距从18.54m减小到12.82m,减小了39.9%。切顶卸压减小了直接顶和基本顶的垮落步距,实现了对坚硬顶板垮落步距的有效控制,保证工作面安全开采,对类似的地质条件下煤层开采和矿压控制具有借鉴意义。 展开更多

关键词 坚硬顶板 切顶卸压 垮落规律 理论分析 现场实测

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黄河北煤田定向钻进精准注浆防治水技术研究 被引量：31

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作者 武善元 刘磊 +1 位作者 陈军涛 徐庆国 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期34-40,共7页

为有效治理我国黄河北煤田开采面临的水害问题,以邱集煤矿定向钻孔注浆防治11煤的灰岩水为例,结合瞬变电磁和抽水试验结果,分析了11煤层的顶板四灰、五灰及底板徐灰、奥灰水害的富水性程度。基于"超前区域治水"、"水源-... 为有效治理我国黄河北煤田开采面临的水害问题,以邱集煤矿定向钻孔注浆防治11煤的灰岩水为例,结合瞬变电磁和抽水试验结果,分析了11煤层的顶板四灰、五灰及底板徐灰、奥灰水害的富水性程度。基于"超前区域治水"、"水源-通道一体化治理"的理念,以及含水层富水不均一的区域特征,提出了梅花式和上、下穿层式的分支钻孔钻进方式,以及井上、下水文观测孔水压实时监控的含水层裂隙精准注浆技术,以此为基础对11煤首个治理区域顶板含水层施工了6个主孔、25个分支孔,累计进尺12 011 m,累计注浆量104 880 t。结果表明:定向钻孔注浆实施精准控制后,11煤顶板四灰、五灰含水层治理区域的富水异常区基本消失,含水层渗透系数降为0.010 4 m/d,观测孔涌水量由注浆前的40～260 m^3/h降到5 m^3/h以下,使得二水平暗斜井得以顺利掘进,实现了11煤的成功揭露,为解放6 000万t的煤炭资源提供了安全保障和指导作用,说明梅花式和上、下穿层式的分支钻孔钻进方式和井上、下水文观测孔水压实时监控的精准注浆技术,能够有效地填充四灰、五灰含水层裂隙及隐蔽导水通道,实现分支孔中浆液扩散范围的精准控制。 展开更多

关键词 灰岩 精准注浆 水文观测孔 水平定向钻探

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邻近厚松散层既有立井井筒地面注浆地层加固技术 被引量：14

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作者 刘孝孔 绪瑞华 +3 位作者 赵艳鹏 程桦 彭世龙 周均民 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期127-134,共8页

为解决厚松散层既有立井井筒地面注浆加固技术难题,以山东巨野矿区郭屯煤矿厚松散层偏斜井筒地面注浆治理为工程背景,针对井筒偏斜特征,采用现场钻孔压水试验与地面高压注浆试验方法,分析不同注浆深度与注浆层段受注点试压水与注浆表头... 为解决厚松散层既有立井井筒地面注浆加固技术难题,以山东巨野矿区郭屯煤矿厚松散层偏斜井筒地面注浆治理为工程背景,针对井筒偏斜特征,采用现场钻孔压水试验与地面高压注浆试验方法,分析不同注浆深度与注浆层段受注点试压水与注浆表头最大压力比值,获得了受注点注浆压力与该点静水压力比值,并得到了厚松散层主含水层的可注性及其注浆技术参数,最终确定了厚松散层偏斜井筒地面注浆治理方案设计原则与施工方案;研发了单井多层段注浆新型套管,形成了“注-泄”联合间歇注浆加固技术。研究结果表明:①当注浆压力达到静水压力的2.0~2.5倍时,水泥浆可顺利注入;②松散层深度越深,地层的单位吸浆量越小,同一注浆段,在相同压力情况下,压水流量是注浆量的2倍;③按注浆试验确定的设计注浆量与实际注浆量误差在27%以内,随着注浆孔的注浆,其邻近泄压孔出现孔管口出水、孔管口内返浆和串浆等现象,实现了泄压目的,且对邻近既有井筒受力变形影响较小;④注浆后,主、副、风井井筒表土段井壁淋水明显减小,且有回正的趋势。研究成果在郭屯煤矿厚松散层偏斜井筒地面高压注浆治理工程得到了成功应用。 展开更多

关键词 厚松散层 既有井筒 泄压孔 地面注浆 地层加固

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复合灰岩顶板闭合爆破切顶技术研究 被引量：6

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作者 武善元 时启鹏 +2 位作者 李廷春 云明 赵仁乐 《煤炭工程》 北大核心 2021年第7期65-70,共6页

邱集煤矿1102工作面顶板为致密坚硬的复合灰岩顶板,基于四周固支岩梁模型,理论计算未切顶前顶板初次垮落和周期垮落步距,发现工作面推采后出现采空区大跨度悬顶等问题。为解决这一难题,分析计算合理悬顶长度,提出工作面深孔爆破闭合切... 邱集煤矿1102工作面顶板为致密坚硬的复合灰岩顶板,基于四周固支岩梁模型,理论计算未切顶前顶板初次垮落和周期垮落步距,发现工作面推采后出现采空区大跨度悬顶等问题。为解决这一难题,分析计算合理悬顶长度,提出工作面深孔爆破闭合切顶技术;拟采用聚能爆破定向断裂顶板形成闭合贯穿裂缝,帮助采空区顶板随推采及时垮落,减小采空区悬顶长度;根据工程地质条件,针对性设计聚能预裂爆破切顶高度、切顶角度和炮孔间距,并推导出合理封堵长度计算公式,形成了一套完整的爆破切顶参数选取方案。经现场试验证明,爆破切顶后,相邻炮孔间裂缝贯通形成闭合切缝面,采空区悬顶沿闭合切缝面及时垮落,复合顶板初次垮落步距从45m降低为24m,周期垮落步距从19m降低为11m,分别降低了46.6%和42.1%,垮落效果良好,可为类似地质条件下解决大跨度悬顶问题提供参考。 展开更多

关键词 复合灰岩顶板 垮落步距 悬顶长度 闭合切顶 爆破参数

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厚松散层地面高压注浆参数现场试验确定方法 被引量：9

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作者 李存禄 余大有 +4 位作者 翁洪周 绪瑞华 姚直书 彭世龙 张亮亮 《煤炭工程》 北大核心 2021年第1期65-70,共6页

为确定深厚松散层地面高压注浆参数,以郭屯煤矿立井井筒穿越松散层为背景,采用钻孔压水试验与地面高压注浆试验,根据试验监测数据得到地层透水率和单位吸水量与深度、注浆压力的变化关系;根据各层位受注点注浆压力与静水比值和压水流量... 为确定深厚松散层地面高压注浆参数,以郭屯煤矿立井井筒穿越松散层为背景,采用钻孔压水试验与地面高压注浆试验,根据试验监测数据得到地层透水率和单位吸水量与深度、注浆压力的变化关系;根据各层位受注点注浆压力与静水比值和压水流量与注浆流量比值确定了注浆压力、注浆量的大小;并评价了风检3孔注浆效果。结果表明:井筒穿越深厚松散地层透水率随厚度的增加而减小,各注浆层位单位吸水量与受注点压力近似呈线性增长关系;深厚松散层地面高压注浆压力为2.0~2.5倍静水压力时,水泥浆可顺利注入拟加固地层;各注浆层位压水试验和注浆试验受注点压力相同时,注浆流量是压水流量的一半;地面高压注浆试验中各层压力注浆对井筒影响较小。 展开更多

关键词 厚松散层 地面注浆 注浆参数 压水试验

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