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一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法 被引量：6
1
作者 罗香玉 杜浩 +2 位作者 华颖 解盘石 吕文玉 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第6期54-60,共7页
目前煤矿顶板灾害防治措施决策及事故原因分析等过程主要依赖人工经验,智能化水平较低。顶板灾害防治知识图谱可整合顶板灾害防治知识和经验,辅助顶板灾害事故原因分析和顶板灾害防治措施决策。提出了一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建... 目前煤矿顶板灾害防治措施决策及事故原因分析等过程主要依赖人工经验,智能化水平较低。顶板灾害防治知识图谱可整合顶板灾害防治知识和经验,辅助顶板灾害事故原因分析和顶板灾害防治措施决策。提出了一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法。采用本体方法完成煤矿顶板灾害防治知识建模,将顶板灾害防治领域的概念分为矿井地质类、开采技术类、防治措施类和事故表征类,将概念之间的关系定义为使用、引发、易发、治理、预防和适用,为煤矿顶板灾害防治知识抽取(实体抽取和关系抽取)奠定基础;结合煤矿顶板灾害防治领域文本存在大量嵌套实体和关系之间存在实体重叠的特点,确定了基于跨度的实体抽取方法和基于依存句法树引导实体表示的关系抽取方法;构建了顶板灾害防治领域语料库,采用Neo4j图数据库存储数据,为顶板灾害防治知识图谱的应用提供数据来源支撑;展示了煤矿顶板灾害防治知识图谱局部构建结果,说明该知识图谱可辅助顶板灾害事故原因分析和防治措施决策,从而提高顶板管理的智能化水平;指出基于该知识图谱,结合自然语言处理和知识推理等技术,可实现顶板管理知识问答。 展开更多
关键词 煤矿顶板管理 顶板灾害防治 知识图谱 本体 知识抽取 知识建模
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浅埋工作面过沟开采覆岩裂隙发育规律及来压机理
2
作者 黄庆享 张东杰 +2 位作者 韦业豪 贺雁鹏 张富魁 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期639-649,共11页
为减少浅埋煤层工作面过沟开采压架及溃水事故的发生,以某矿工作面过沟开采为背景,采用物理相似模拟、数值计算和理论分析相结合的方法,研究了工作面过沟开采的来压规律、超前支承压力变化规律及覆岩裂隙发育规律,建立了“上悬臂-下台... 为减少浅埋煤层工作面过沟开采压架及溃水事故的发生,以某矿工作面过沟开采为背景,采用物理相似模拟、数值计算和理论分析相结合的方法,研究了工作面过沟开采的来压规律、超前支承压力变化规律及覆岩裂隙发育规律,建立了“上悬臂-下台阶岩梁”结构模型,揭示过沟开采逆坡坡顶强矿压机理。结果表明:工作面过沟开采期间,周期来压步距变化不大;来压期间支架平均载荷具有阶段性,呈现为逆坡阶段>顺坡阶段>沟底阶段;逆坡阶段工作面推进到坡顶22 m时,覆岩呈现大悬臂梁结构破断并回转下沉,导致强矿压;工作面超前支承压力受沟谷地形影响,与覆岩厚度成正比;过沟开采期间,地表裂缝的发育宽度随着工作面推进和覆岩回转运动,呈现先增大后减小最终逐渐闭合的运动特征;开采至逆坡坡顶时,在工作面煤壁前方出现超前裂隙,沟底开采阶段裂隙均垂直发育至地表,形成贯通地表裂缝,最大裂缝宽度10 cm;强矿压时刻支架载荷的理论计算结果与物理模拟结果基本一致。研究为浅埋煤层过沟开采逆坡坡顶强矿压控制及沟底溃水和冒顶灾害防治提供科学依据。 展开更多
关键词 浅埋煤层 沟谷区域 覆岩垮落 来压机理 裂隙发育
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深埋煤层临空面开采覆岩结构失稳机理与防治技术 被引量：1
3
作者 解嘉豪 崔峰 +3 位作者 韩刚 苌玉 刘虎 郝晓琦 《西安科技大学学报》 北大核心 2024年第6期1050-1059,共10页
针对深埋煤层临空面开采过程中,覆岩结构失稳及诱冲灾害这一难题,以石拉乌素煤矿为背景,运用理论分析与现场监测等手段,研究了工作面上方覆岩结构演化规律与矿震诱冲机理,提出了工作面覆岩爆破防冲措施,并进行了现场验证。结果表明:221_... 针对深埋煤层临空面开采过程中,覆岩结构失稳及诱冲灾害这一难题,以石拉乌素煤矿为背景,运用理论分析与现场监测等手段,研究了工作面上方覆岩结构演化规律与矿震诱冲机理,提出了工作面覆岩爆破防冲措施,并进行了现场验证。结果表明:221_(上)08工作面在实体煤开采阶段主关键层极限破断步距为186.54 m,临空面开采时主关键层极限破断步距为337.79 m,低位关键层由O-X破断转变为高位关键层X-O破断;221_(上)08工作面两侧实体煤开采阶段,覆岩空间结构呈长臂F型结构,当工作面进入临空采空区进行开采时,覆岩结构由长臂F型结构转变为长臂T型结构,由于主关键层随工作面开采达到极限破断步距,在自身重力作用下将会逐步弯曲、下沉,释放大量弯曲弹性能,诱发矿震现象;主关键层爆破切顶手段的实施将微震事件由“高能-低频”转换为“低能-高频”,有效降低矿井发生矿震频率,保障了现场的安全生产,为此类矿井提供理论参考依据。 展开更多
关键词 长臂F型 长臂T型 X-O结构 采空区 爆破卸压
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基于椭抛带理论的高强度开采覆岩卸压瓦斯富集区特征
4
作者 双海清 张佳涛 +5 位作者 李树刚 林海飞 周斌 徐培耘 赵鹏翔 张培震 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期252-268,共17页
随着煤炭资源开采向深部和高强度方向发展,开采过程中引发的瓦斯问题和安全隐患愈发突出。为掌握高强度开采扰动下覆岩裂隙演化规律及明确卸压瓦斯富集区特征,基于黄陵矿区高强度开采工作面,开展了高强度开采覆岩微震监测试验,并结合构... 随着煤炭资源开采向深部和高强度方向发展,开采过程中引发的瓦斯问题和安全隐患愈发突出。为掌握高强度开采扰动下覆岩裂隙演化规律及明确卸压瓦斯富集区特征,基于黄陵矿区高强度开采工作面,开展了高强度开采覆岩微震监测试验,并结合构建的椭抛带数学模型探究了高推速、大采高条件下覆岩裂隙发育特征,明确了瓦斯富集区范围,并针对性地进行了抽采验证。结果表明:高强度开采工作面回采形成的覆岩破坏具有“三大两高一长”的特征,即初次来压步距大、周期来压步距大、超前支承压力大、垮落带和裂隙带发育高度高、悬臂梁长度更长;基于椭抛带理论建立了以采高和推速为关键参数的数学模型,大采高、高推速导致裂隙发育及椭抛带形态改变,所形成的椭抛带具有“宽腰窄顶”的发育形态;微震事件前期主要聚集在低层位,由于能量积蓄,工作面见方时大能量微震事件明显增多且发生层位显著上升,集中于椭抛带压实区域及椭抛带上;结合微震监测和钻孔窥视,依据椭抛带数学模型设计高位定向钻孔进行瓦斯抽采,2个钻场的抽采瓦斯体积分数峰值高达72.8%、88%,钻场之间能够有效接续抽采且抽采效果较好,对微震监测的准确性予以了验证。工作面推进期间上隅角和回风巷瓦斯体积分数最大值分别为0.61%、0.34%,均保持在安全范围内,进而保证了工作面的安全生产,研究结果将进一步为高强度开采工作面瓦斯抽采设计提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 高强度开采 微震监测技术 覆岩裂隙 椭抛带 高位定向钻孔
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我国煤火灾害防治技术研究现状及展望 被引量：222
5
作者 邓军 李贝 +1 位作者 王凯 王彩萍 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第10期1-7,101,共8页
为了给我国煤火灾害防治技术发展提供决策参考,介绍了我国"十二五"期间煤火灾害防治科技发展的基本现状、新特点和主要研究进展,结合当前煤火灾害现状和煤炭工业发展形势,提出了未来煤火灾害防治科技发展的重点研究领域;阐述... 为了给我国煤火灾害防治技术发展提供决策参考,介绍了我国"十二五"期间煤火灾害防治科技发展的基本现状、新特点和主要研究进展,结合当前煤火灾害现状和煤炭工业发展形势,提出了未来煤火灾害防治科技发展的重点研究领域;阐述了研究煤自燃机理、科学评价煤火环境影响、准确探测火源位置、提高治理效率等仍是煤火研究中的关键科学问题;系统论述了煤自燃机理、监测探测与预警技术、防灭火材料技术与装备、鉴定与评价方法、煤田火灾防治等研究领域的重点发展方向。煤火灾害防治技术的健康可持续发展对于保障煤炭安全生产、推动煤炭工业可持续发展及促进生态环境保护具有重要意义。 展开更多
关键词 自燃 煤田火灾 监测与预警 防灭火技术
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基于未确知测度的矿井瓦斯防治管理体系评价 被引量：17
6
作者 肖鹏 丁毅 李树刚 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期98-103,共6页
为反映煤矿瓦斯灾害防治工作的整体状态,针对煤矿瓦斯防治管理系统存在未确知信息的特点,筛选影响煤矿安全的相关因素,建立矿井瓦斯防治管理系统安全等级评价指标体系。基于未确知测度理论、方法和矿井瓦斯防治管理系统指标体系中诸多... 为反映煤矿瓦斯灾害防治工作的整体状态,针对煤矿瓦斯防治管理系统存在未确知信息的特点,筛选影响煤矿安全的相关因素,建立矿井瓦斯防治管理系统安全等级评价指标体系。基于未确知测度理论、方法和矿井瓦斯防治管理系统指标体系中诸多不确定性因素,运用层次分析法确定各级指标的权重值;通过计算各评价指标的未确知测度向量,建立未确知测度函数向量模型;依据置信度识别结果,最终确定矿井瓦斯防治管理系统的评价等级,并将所构建的模型应用于新疆某煤矿。实践表明,用该模型得到的评价结果与现场实际吻合。 展开更多
关键词 矿井瓦斯防治 未确知测度 置信度识别 指标向量 安全评价
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基于ESG微震监测系统的矿井动力灾害救援试验研究 被引量：7
7
作者 刘超 李树刚 +1 位作者 王红胜 刘纪坤 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期125-129,共5页
为考察ESG微震监测系统在矿井动力灾害救援中的可用性,借助微震技术的实时定位功能,设计矿井灾害救援模拟测试方案。模拟测试包括多个传感器敲击、单个传感器敲击和单个传感器喊话等3个试验,以此研究该系统接收不同声音信号的最佳距离... 为考察ESG微震监测系统在矿井动力灾害救援中的可用性,借助微震技术的实时定位功能,设计矿井灾害救援模拟测试方案。模拟测试包括多个传感器敲击、单个传感器敲击和单个传感器喊话等3个试验,以此研究该系统接收不同声音信号的最佳距离。结果表明:该系统接收声音信号的清晰程度依次为:敲击锚杆(索)>敲击围岩>敲击管道>喊话,并且在系统接收清晰条件下,采取这4种动作的最佳距离分别是30,20,10和5 m。 展开更多
关键词 微震监测系统 救援 定位 动力灾害 波谱
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复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力分析 被引量：2
8
作者 王红胜 由临东 +2 位作者 李树刚 双海清 杜政贤 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2015年第3期284-291,共8页
为确定复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力,将采煤工作面煤层地质条件开采工艺性综合评价结果与计算机模拟的工作面单产相结合对工作面进行可靠的单产预测,基于工作面预测产量对可能满足矿井生产能力的多种方案进行接续方案的比较... 为确定复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力,将采煤工作面煤层地质条件开采工艺性综合评价结果与计算机模拟的工作面单产相结合对工作面进行可靠的单产预测,基于工作面预测产量对可能满足矿井生产能力的多种方案进行接续方案的比较分析以得出矿井合理生产能力。以燕家河煤矿5^-1,5^-2和8煤层为研究对象,首先,对矿井未来开采的83个工作面进行开采工艺性综合评价;其次,基于综合评价结果对各工作面进行了可靠的单产预测;再次,提出了2种工作面配置方案并进行工作面接续编排;最后,分析了矿井合理生产能力。研究表明,矿井合理生产能力为180万t/a,产量波动范围为156.5-208.7万t,平均年产量为178.5万t,产量波动系数为0.114,矿井持续稳定开采25 a. 展开更多
关键词 高产高效 生产能力 开采工艺性评价 单产预测 工作面接续
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大倾角多区段开采顶板运移及其采空区充填规律实验研究 被引量：8
9
作者 解盘石 段建杰 +1 位作者 皇甫靖宇 田双奇 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第2期212-220,共9页
为了研究大倾角煤层多区段开采围岩运移规律,采用物理相似模拟实验方法,分析了大倾角煤层多区段采场顶板和煤柱变形破坏规律、底板应力分布及演化规律、垮落矸石充填特征等。结果表明:大倾角煤层多区段开采围岩运移规律不同于单区段开采... 为了研究大倾角煤层多区段开采围岩运移规律,采用物理相似模拟实验方法,分析了大倾角煤层多区段采场顶板和煤柱变形破坏规律、底板应力分布及演化规律、垮落矸石充填特征等。结果表明:大倾角煤层多区段开采围岩运移规律不同于单区段开采,下区段采动导致上区段采场倾向中、上部垮落顶板出现二次下沉和滑移,顶板运移曲线呈现沿倾斜方向“上大下小”的双峰特点,垮落顶板非均匀充填导致采空区底板应力沿倾向呈现出中部>下部>上部,下区段采动导致上区段采空区中部底板应力显著增加。下区段开采致使区段煤柱上、下两侧非对称受载并发生破坏,引发了煤柱-上区段采场煤岩体的连锁运动;区段煤柱支承压力从上区段开采时的“W”型分布变为下区段开采时的“V”型分布,增载系数达到4.9.研究可为大倾角煤层多区段围岩控制提供了理论指导。 展开更多
关键词 大倾角煤层 多区段开采 顶板运移 二次扰动 非均匀充填
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大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采理论与技术 被引量：15
10
作者 伍永平 皇甫靖宇 +2 位作者 王红伟 胡博胜 罗生虎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期280-297,共18页
大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工... 大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术构想,工作面走向推进过程中沿倾向对采空区下部进行局部充填,充填体既与巷旁支护作用形成沿空巷道,取消区段保护煤柱,实现大倾角煤层无煤柱开采,又增大了工作面倾向下部充填压实区长度,加强了工作面“支架-围岩”系统稳定性。根据大倾角走向长壁采场特点,优选确定了大倾角膏体局部充填工艺,设计了大倾角局部充填回采系统、采充工艺。并采用理论分析、模拟实验、数值计算等相结合的方法,分析了局部充填对大倾角走向长壁采场围岩采动力学行为的调节机制。结果表明:充填体影响基本顶岩梁的变形破坏及采场倾向下侧煤岩体承载特征,基本顶、运输巷顶板变形量及运输巷倾向下侧煤岩体所受约束均随充填长度的增大而减小;为防止采空区未充填区悬顶灾害,充填长度不应超过工作面长度的1/3。局部充填体限制了工作面下部区域顶板破断,降低覆岩关键域形成层位,形成稳定的巷帮,减小沿空留巷围岩变形量;同时工作面倾向下部充填区长度增大,中、上部围岩结构不稳定区域的长度缩小,“支架-围岩”系统稳定性提升。充填体改变了采场围岩应力传递路径,承担了部分覆岩载荷,工作面下侧支承压力及超前支承压力均随充填长度的增大而减小,工作面倾向下部充填区域的超前支承压力降幅最大,沿空巷道及工作面应力状态得到改善。大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术具有提高资源采出率、降低掘进率、缓解采掘接替紧张、加强工作面“支架-围岩”系统稳定性等优势。 展开更多
关键词 大倾角煤层 无煤柱开采 局部充填 沿空留巷 采动应力
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浅埋近距离煤层过平行煤柱开采强矿压机理研究 被引量：4
11
作者 黄庆享 张谦 +2 位作者 贺雁鹏 陈苏社 王庆雄 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期1-12,共12页
为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析... 为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析了超前支承压力和支架载荷的转化规律,建立了“煤柱-间隔岩层台阶岩梁”耦合结构力学模型,得出了强矿压瞬间和顶板切落稳定后的支架载荷计算公式。研究结果表明:煤柱覆岩“倒梯形”结构的集中应力和载荷主要集中于煤柱后段,后段集中载荷是导致工作面过煤柱强矿压的根源;工作面进煤柱初期,煤柱应力表现为双峰;临近出煤柱时,应力集中为单峰,位于煤柱后段。工作面出煤柱4 m后,煤柱后区的超前支承应力系数达到峰值6.00,间隔层开始产生超前裂隙;出煤柱5 m时发生强矿压,煤柱应力下降43%。强矿压期间,煤柱应力传递至煤柱下7 m层位(间隔岩层关键层中部)下降了39%,表明顶板结构承担了相当大的载荷。基于间隔岩层台阶岩梁结构的理论计算,得出强矿压瞬间的支架载荷计算公式,按照煤柱平均应力计算得出支架载荷为22.9 MN/架,按照强矿压时刻煤柱后段应力计算得出支架载荷为24.1 MN/架;煤柱传递至支架的载荷仅为煤柱总载荷的12%~18%,仍超过现场支架额定工作阻力9.2 MN/架。因此,为防止压架,支架额定工作阻力需达到15 MN/架,或者对煤柱及间隔岩层结构进行处理,以保证安全开采。研究结果可为类似条件工作面过平行煤柱开采提供参考。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 过煤柱开采 平行煤柱 动载传递 强矿压
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矿井热动力灾害及救援安全性判定研究现状及展望 被引量：12
12
作者 郭军 蔡国斌 +2 位作者 郑学召 刘荫 金彦 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期116-122,共7页
矿井热动力灾害是煤矿重特大事故的主要灾害类型,严重制约着煤炭绿色安全高效开采。总结了矿井热动力灾害的发展概况,分析了救援中热动力灾害灾变特性,对矿井火灾环境特征参数的时空演化规律、救援危险区域的判定、救援安全性评价分别... 矿井热动力灾害是煤矿重特大事故的主要灾害类型,严重制约着煤炭绿色安全高效开采。总结了矿井热动力灾害的发展概况,分析了救援中热动力灾害灾变特性,对矿井火灾环境特征参数的时空演化规律、救援危险区域的判定、救援安全性评价分别进行文献梳理与论述,探讨了现阶段研究存在的不足,对矿井热动力灾害及其救援安全性预测的重点研究方向进行了展望:救援行为影响下典型可燃物火源特性及火灾巷道环境参数变化规律,救援过程大范围巷道内环境参数的时空演化规律及继发灾害的孕灾机制,灾后瓦斯运移规律、燃烧火焰及爆炸冲击波传播规律,继发灾害叠加效应下救援危险态势的动态判定方法。研究成果对我国矿井热动力灾害及救援安全性预测领域的理论与技术研究有一定的参考价值。 展开更多
关键词 热动力灾害 危险态势判定 应急救援 继发性灾害
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急斜特厚煤层残留煤柱稳定性分析及其动力灾害防治 被引量：1
13
作者 李云鹏 崔峰 +1 位作者 杨文化 尉迟小骞 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期657-664,共8页
为研究急斜特厚煤层开采过程中残留煤柱的稳定性及其应力异常区引起的回采安全问题,以乌鲁木齐矿区乌东煤矿南采区87°急斜特厚煤层为研究背景,运用块体理论构建了残留煤柱滑移失稳力学模型,采用FLAC 3D数值模拟软件分析开采扰动下... 为研究急斜特厚煤层开采过程中残留煤柱的稳定性及其应力异常区引起的回采安全问题,以乌鲁木齐矿区乌东煤矿南采区87°急斜特厚煤层为研究背景,运用块体理论构建了残留煤柱滑移失稳力学模型,采用FLAC 3D数值模拟软件分析开采扰动下残留煤柱的应力演化特征,提出了残留煤柱分段深孔爆破弱化的卸压措施。结果表明:当煤层倾角α,顶板侧围岩与残留煤柱的摩擦系数μ1,底板侧围岩与残留煤柱的摩擦系数μ2之间满足α>arctan(μ1+μ2)时,残留煤柱将发生滑移失稳;残留煤柱易使顶底板应力状态改变,在开采扰动和顶底板高应力双重作用下,残留煤柱极易诱发动力灾害;卸压措施有效削减残留煤柱内部储存的应力强度,降低动力灾害的发生频率,实现工作面安全通过煤柱危险区域。 展开更多
关键词 急斜特厚煤层 残留煤柱 力学模型 动力灾害
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浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采强矿压显现规律 被引量：4
14
作者 孟永兵 黄庆享 +4 位作者 贺雁鹏 范东林 陈苏社 韦业豪 王君 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期245-255,共11页
浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采容易发生强矿压压架事故,严重影响工作面安全高效开采。以榆家梁煤矿43207工作面和石圪台煤矿2^(-2上)102及2^(-2上)103工作面为背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测相结合的方法,根据间隔岩层厚... 浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采容易发生强矿压压架事故,严重影响工作面安全高效开采。以榆家梁煤矿43207工作面和石圪台煤矿2^(-2上)102及2^(-2上)103工作面为背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测相结合的方法,根据间隔岩层厚度和煤柱应力传递影响角,提出了过煤柱阶段划分判据,重点分析了不同间采比G、水力压裂程度条件下,过平行煤柱不同阶段的矿压显现特征。结果表明:由于上覆遗留煤柱及倒梯形覆岩结构的作用,导致煤柱影响阶段来压时支架平均载荷最大,进煤柱阶段次之,出煤柱阶段最小,强矿压位置主要集中在出煤柱影响阶段范围;间采比越小,工作面过煤柱采动期间来压时支架平均载荷越大,间采比G=5.5较G=10在进煤柱阶段、煤柱影响阶段和出煤柱阶段分别增大14.6%、14.2%和23.5%,动载效应越明显;间采比对周期来压步距影响不大,总体上煤柱影响阶段的周期来压步距是进出煤柱阶段的1.6~2倍,周期来压步距越大造成顶板悬伸长度增大,导致工作面来压时支架载荷明显。根据过煤柱阶段不同水力压裂范围的矿压规律分析,压裂后的支架平均载荷较未压裂减小11.2%~15%,来压步距减小7.8%~20.3%,水力压裂效果较明显,可有效地降低工作面过煤柱采动的强矿压风险,为类似开采条件的强矿压控制提供借鉴意义。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 过平行煤柱 强矿压显现 间采比 弱化效果
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上分层遗留区段煤柱下斜交工作面综放开采覆岩结构演化特征 被引量：1
15
作者 刘用 王红伟 +5 位作者 吴学松 田程鹏 关荣福 聂云枭 范志伟 曹沛沛 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第12期46-58,共13页
特厚煤层分层综放开采上下分层工作面斜交布置时,下分层综放工作面间歇性过上分层遗留区段煤柱导致覆岩破断运动及矿压显现规律复杂,围岩控制困难,制约了煤矿安全生产。以甘肃华亭煤电股份有限公司砚北煤矿250203下综放工作面为工程背景... 特厚煤层分层综放开采上下分层工作面斜交布置时,下分层综放工作面间歇性过上分层遗留区段煤柱导致覆岩破断运动及矿压显现规律复杂,围岩控制困难,制约了煤矿安全生产。以甘肃华亭煤电股份有限公司砚北煤矿250203下综放工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验、数值计算、现场实测相结合的方法,研究了上分层遗留区段煤柱下斜交工作面综放开采覆岩运移规律及应力分布演化特征,阐明了下分层综放工作面开采扰动下上分层遗留区段煤柱失稳特征及围岩支承压力变化规律,定义了斜交工作面覆岩内场和外场,揭示了下分层综放工作面过遗留区段煤柱覆岩结构演化特征。研究结果表明:①下分层综放工作面开采诱发上分层遗留区段煤柱失稳导致覆岩大尺度空间垮落,扰动区内顶板结构渐次演化,形成“低位倒台阶组合悬臂梁+高位大结构砌体梁”组合结构。②在工作面距区段煤柱15 m时,区段煤柱最大垂直应力达到46.7 MPa,较下分层未开采时增大了9.9%,煤柱形变现象较为明显;工作面位于区段煤柱正下方时,区段煤柱应力集中区域呈近似“月牙状”分布。③随着下分层综放工作面与上覆遗留区段煤柱斜交位置变化,外场覆岩破断形态呈近似对称梯形,结构动态失稳导致内场垮落形态呈“非对称双拱”、“对称双拱”、“单拱”演化过程。研究结果对特厚煤层分层综放工作面安全开采具有指导意义。 展开更多
关键词 特厚煤层 分层综放开采 遗留区段煤柱 斜交工作面 覆岩结构
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岩层控制的全柱状学术思想与实践 被引量：3
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作者 许家林 朱卫兵 +11 位作者 轩大洋 王晓振 秦伟 金洪伟 鞠金峰 胡国忠 谢建林 屈庆栋 吴仁伦 汪锋 何昌春 李竹 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期166-179,共14页
岩层控制是通过控制采动岩层破断运动来减轻或消除采动损害的一门科学,目的是为了保障煤炭安全、高效、绿色开采。传统岩层控制研究思想与方法存在2方面局限:对覆岩进行均化而不能抓住主要矛盾,仅关注局部岩层运动而缺乏对全地层覆岩运... 岩层控制是通过控制采动岩层破断运动来减轻或消除采动损害的一门科学,目的是为了保障煤炭安全、高效、绿色开采。传统岩层控制研究思想与方法存在2方面局限:对覆岩进行均化而不能抓住主要矛盾,仅关注局部岩层运动而缺乏对全地层覆岩运动的研究。针对这些问题,在关键层理论应用研究过程中,形成了岩层控制的“全柱状”学术思想,其内涵包括2方面:一是“抓主要矛盾”,找到对岩层运动起主要控制作用的关键层(即主要矛盾),避免对覆岩均化处理。二是“关注全局”,将采动覆岩作为整体研究,充分考虑关键层所处的复杂地层场景条件可能对关键层破断的影响,从整个岩层移动角度研究矿压显现、水与瓦斯运移、开采沉陷等。按照全柱状学术思想研究岩层控制时,首先需要获取研究区域内不同开采尺度(矿井、采区、工作面及块段)地层的钻孔“全柱状”,即包含从开采煤层直到地表所有岩层信息的全取心完整柱状,根据研究区域内多个钻孔柱状的关键层判别,形成研究区域内岩层赋存特征的整体画像,避免仅采用局部柱状或综合柱状,也不能对全柱状进行均化处理。充分考虑原岩应力、地质构造、地形地貌、水体载荷、开采部署等多种具体场景因素可能导致的关键层受载差异与破断异常,以及不同区域柱状关键层位置的变化可能对岩层运动产生的影响。在此基础上,建立关键层运动与各种采动损害的联系,据此分析问题发生机理并提出针对性的岩层控制方法。全柱状学术思想推进了岩层控制理论发展与实践创新,解决了压架、突水、沉陷等灾害防控的系列工程难题,取得了显著成效。利用全柱状学术思想取得的岩层控制理论创新主要包括:揭示了采动覆岩卸荷膨胀累积效应,建立了采动覆岩“关键层-松散层拱”结构模型,提出了基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法,建立了基于关键层结构的地表沉陷预计方法,为工程应用奠定了基础。全柱状学术思想在工程应用方面的典型实例包括:找出了浅埋煤层沟谷上坡段、松散承压含水层下等特定条件下开采压架的根本原因,彻底解决了压架防治工程难题;量化关键层位置对“导高”的影响,解决了顶板异常突水防治难题;提出了煤层群卸压瓦斯的“三带”分布,指导了卸压瓦斯抽采实践;研发了覆岩隔离注浆充填技术,创建了地面钻孔一注式高效充填绿色开采新模式,解决了地表沉陷控制等难题,已得到全面推广应用。 展开更多
关键词 全柱状 关键层 卸荷膨胀累积效应 岩层控制 绿色开采
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循环荷载尾砂胶结充填体声发射特征 被引量：1
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作者 邱华富 李宇航 +1 位作者 刘浪 丁自伟 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期74-85,共12页
为了研究循环荷载作用下废石尾砂胶结充填体的力学特性与损伤规律,制备了4种不同废石含量的尾砂胶结充填体,开展了2种加载路径下单轴循环加卸载试验,并借助声发射监测系统,获取了不同加载路径下所释放的声信号,研究充填体损伤演化规律... 为了研究循环荷载作用下废石尾砂胶结充填体的力学特性与损伤规律,制备了4种不同废石含量的尾砂胶结充填体,开展了2种加载路径下单轴循环加卸载试验,并借助声发射监测系统,获取了不同加载路径下所释放的声信号,研究充填体损伤演化规律。结果表明:充填体力学强度随废石含量的增加呈现先增大后减小趋势,废石含量10%的充填体力学强度达到最大,在恒定下限循环加卸载和等幅循环加卸载路径下的强度分别为3.94 MPa和3.63 MPa,且充填体在等幅循环加卸载下的强度普遍高于恒定下限循环加卸载;恒定下限循环加卸载过程中,滞回环面积同循环次数呈二次函数关系,随循环次数的增多而增大,Felicity比值随循环次数增多而减小,充填体损伤程度不断加深;恒定下限循环加卸载和等幅循环加卸载过程中,充填体的声发射信号均呈“峰谷”现象,累计振铃计数和累计能量呈“阶梯式”上升趋势。研究可为矿山储库构建及稳定性无损检测分析提供理论基础。 展开更多
关键词 尾砂胶结充填体 循环加卸载 力学特性 声发射 损伤特性
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基于煤样主控裂隙尺度筛选的等效DFN模型构建 被引量：1
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作者 郎丁 张子鑫 +4 位作者 伍永平 余洋 余建东 武小博 张耀 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期435-449,共15页
煤岩体中不同尺度层级的节理交错,分布规律迥异,对其变形破坏特征有重要影响。筛选对煤岩力学行为起主控作用的裂隙尺度层级并在该尺度基础上进行随机节理网络模型(Discrete Fracture Network,DFN)构建,在保证数值计算准确性的同时降低... 煤岩体中不同尺度层级的节理交错,分布规律迥异,对其变形破坏特征有重要影响。筛选对煤岩力学行为起主控作用的裂隙尺度层级并在该尺度基础上进行随机节理网络模型(Discrete Fracture Network,DFN)构建,在保证数值计算准确性的同时降低冗余裂隙尺度对模型构建及计算机算力的影响,可为提升岩石力学数值计算效能提供新的途径。基于CT扫描与图像处理技术,提取煤样三维裂隙结构及其几何特征参数,嵌入RFPA^(3D)-CT进行单轴加载数值分析并与试件的单轴压缩试验结果进行比对,确定了煤样数值模型的细观力学参数,进一步逐级筛选出对煤样力学行为起主要控制作用的裂隙尺度层级。在此基础上,运用Baecher模型和Monte-Carlo随机模拟理论,依据主控裂隙的几何分布特征构建等效DFN模型,并通过数值模拟计算对模型的有效性进行验证。研究结果表明:研究煤体试件样本的主控裂隙尺度(迹长)不小于14 mm,对该尺度以上的裂隙与对该尺度及以上裂隙进行删减的模型相较,破坏形态由“2”型转为斜“1”型,破坏峰值强度升高了61.79%,该尺度以上裂隙的存在与否对试件模型的数值计算结果起到决定性的控制作用。基于试件的主控裂隙尺度构建了等效DFN模型,其节理几何特征与基于CT扫描的真实裂隙各项几何特征参数基本一致,其平均误差为5.16%,等效DFN模型在单轴加载作用下表现出的力学性质与CT扫描后6组全裂隙模型相对吻合,两者峰值强度平均误差为13.41%,破坏计算时步的计算效率提升了14.59%。 展开更多
关键词 CT扫描 阈值分割 裂隙几何统计 主控裂隙尺度 随机节理网络模型
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基于倾角效应的“支架-围岩”数字孪生模拟试验平台研制与测试 被引量：1
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作者 解盘石 张颖异 +7 位作者 伍永平 杜玉乾 杨航 黄宝发 林伟典 易磊磊 徐辉 冯春 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期2837-2852,共16页
液压支架与围岩两者间的稳定性关系是长壁工作面开采及其智能化研究的重难点内容之一。大倾角、急倾斜煤层赋存条件复杂,“支架-围岩”稳定性控制难度大,严重制约了该类复杂难采煤层矿井的安全智能开采。为此,在实验室环境下研制了三维... 液压支架与围岩两者间的稳定性关系是长壁工作面开采及其智能化研究的重难点内容之一。大倾角、急倾斜煤层赋存条件复杂,“支架-围岩”稳定性控制难度大,严重制约了该类复杂难采煤层矿井的安全智能开采。为此,在实验室环境下研制了三维大比例模拟试验平台与配套试验液压支架,可最大程度模拟复杂难采煤层工作面的开采环境,工作面“支架-围岩”系统耦合控制、顶板周期来压及冲击来压效果。基于数字孪生技术,构建了“支架-围岩”试验平台孪生系统,可实现对物理空间模拟试验工作面“支架-围岩”系统的精确感知与高效仿真。开展了试验平台性能、异型液压支架研发支撑、“支架-围岩”试验平台孪生系统优化等一系列测试试验,确定了试验平台整体结构的稳定性和性能的可靠性、孪生系统的实用性和准确性,体现了试验平台的多功能性。基于测试试验,发现工作面顶板来压期间,支架在倾角效应下易发生侧向偏转失稳,支架间侧向挤压加剧;工作面顶板、支架、煤壁及底板组成的“支架-围岩”系统是协同承载体,四者任何环节变化都会影响整体的稳定性,也会加剧另外环节的破坏。针对性提出采取液压支架防倒滑装置、加强围岩控制和实时监测预警3项改进措施,来提升复杂煤层工作面“支架-围岩”系统的整体稳定性。 展开更多
关键词 数字孪生 支架-围岩 倾角效应 大比例模拟试验平台 智能化 大倾角煤层
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时间卷积长短时记忆网络煤矿平硐变形多步预测 被引量：1
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作者 冀汶莉 淡新 +6 位作者 马晨阳 柴敬 吴玉意 秋风岐 刘文涛 雷武林 刘永亮 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期176-190,共15页
煤矿主平硐易受到外界因素的干扰,对其变形进行监测和预测十分重要。在光纤光栅监测平硐变形工程应用的基础上,提出了集成经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)的时间卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN... 煤矿主平硐易受到外界因素的干扰,对其变形进行监测和预测十分重要。在光纤光栅监测平硐变形工程应用的基础上,提出了集成经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)的时间卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)结合长短时记忆神经网络(Long Short-Term-Memory Network,LSTM)的EEMD-TCN-LSTM平硐变形多步预测模型。首先,通过集成经验模态分解方法将包含有噪声的监测数据分解成若干本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)分量。然后,计算IMF分量的模糊熵并选择有效IMF分量。最后,对不同有效分量序列利用TCN网络提取长时间维度特征,利用LSTM网络捕获非线性特征,叠加各分量预测结果。在预测模型的训练过程中采用多输出策略的多步预测方法,输出为未来多个时刻的光纤监测值。在不同光纤光栅传感器的监测数据上进行试验。结果表明:通过EEMD分解结合模糊熵法处理光纤监测数据,能在保留平硐变形信息的同时,过滤掉更多的噪声。与已有方法相比,预测方法在单步预测时,其评价指标决定系数(Coefficient of Determination,R^(2))可达到0.99,平方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)和平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)分别降低3.0%~10.0%和5.0%~20.0%,预测结果更准确。多输出策略下预测方法超前3步预测的R2平均为0.95,应变计的RMSE和MAE值至少降低了75.0%和31.5%,位移计的RMSE和MAE值至少降低了50.0%和66.7%,压力计的RMSE和MAE值至少降低了85.7%和62.3%,误差积累最低。集成经验模态分解的TCN-LSTM平硐变形多步预测方法,能够为巷道围岩变形预测提供技术基础。 展开更多
关键词 平硐变形 多步预测 TCN-LSTM预测模型 集成经验模态分解 煤矿智能化
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