智能绿色采矿数字孪生智慧教学资源系统构建

针对当前采矿工程专业教学和科研实践普遍存在缺乏真实场景的问题,将数字孪生技术与矿山生产实际、高校教学相融合,实现智慧矿山+智慧教学。剖析采矿工程数字孪生内涵,构建智能绿色采矿数字孪生智慧教学资源系统的虚拟数字孪生体模型体系、决策体系、控制体系三大支柱,实现对矿山系统的全场景感知,扩展数字孪生技术在采矿工程等专业教学中的应用。

特厚煤层分叉合并区放煤方式适用性分析与优选

针对复杂结构特厚煤层分叉合并区域放煤方式选择困难的问题,通过顶煤厚度探测、GDEM数值仿真分析和工作面实测综放开采指标,得到特厚煤层分叉区和合并区的2个煤层赋存地质模型,建立颗粒动力学数值模型,实测不同放煤方式的顶煤放出率。研究结果表明:不同放煤方式条件下的含矸率相差较小,但是顶煤放出率差异较大;顶煤厚度不大于5m时单轮间隔1架的放煤效果最优,顶煤放出率为63.5%,较其他2种放煤方式高2.2%;顶煤厚度大于5m时多轮顺序放煤效果最优,顶煤放出率为74.9%,较其他2种放煤方式分别高5.0%和1.4%;现场试验中多轮顺序放煤较多轮间隔放煤的顶煤放出率高约7%,数值模拟和工程试验的结果一致性较好。优化后的放煤方式提高了顶煤放出率,为沙坪矿后续综放工作面和周边矿井提供了放煤方式优化模型。

浅埋房柱式采空区下近距离煤层综采顶板控制技术

针对浅埋房柱式采空区下近距离煤层综采工作面开采可能出现覆岩大面积冲击式来压等问题,结合鄂尔多斯乌兰集团石圪台煤矿3-1-2煤层综采工作面开采实际,采用理论分析、物理模拟、数值模拟及现场实测等研究方法,对该类煤层开采引起覆岩变形破坏、岩体弹性能聚集造成冲击式来压和压架机理、地表移动规律和井下矿压规律关系等进行了研究,针对性地采取了残留煤柱爆破放顶卸压、地面钻孔注砂充填煤房和合理控制采高等控制和预防措施,实现了工作面的安全高效生产。

孤岛煤柱综采工作面旋转开采关键技术

在分析综采工作面旋转式开采现状基础上,结合庞庄煤矿2443和-520西二煤柱开采实际,进行了综采旋转开采回收孤岛煤柱工艺方式、矿压显现规律、旋转区巷道布置和支护技术等方面关键技术研究,在实际生产中取得了较好的技术经济效果,可为在复杂条件下综采开采提供参考.

高产高效矿井煤流采运系统分析

采用系统分析方法和随机服务系统理论，通过高产高效矿井煤流采运系统的实测统计分析，提出了各环节能力匹配原则，为煤流运输系统设计及技术改造提供了理论依据．

厚煤层全煤巷采区巷道布置关键技术研究

在分析煤矿开采过程中大量矸石排放造成矿区土地资源浪费、水资源破坏和大气污染现状的基础上,根据采煤技术发展现状,提出了厚煤层采区全煤巷布置系统,并对厚煤层采区煤层上山(或煤层大巷)的维护、采空区排水和防灭火等关键技术进行了研究,以实现厚煤层矿井的安全、高效、洁净开采.

煤矿开采对环境的影响及其对策研究

在分析煤矿开采对矿区土地资源、水资源和大气影响的基础上,结合采矿技术发展前沿,从矿井开采巷道布置和采煤方法改革、采空区充填和矸石回填技术、煤与瓦斯共采技术、矿区生态重建与土地复垦技术等方面论述了保护矿区生态环境,实现矿区可持续发展的技术途径。

“三软”煤层回采巷道支护数值模拟研究

在煤软、顶板软且受上覆煤层采动破坏和影响的煤层中,选择合理的支护方式和参数,对保证工作面安全生产、减少巷道维护成本十分重要,本文对临涣煤矿9#“三软”煤层三种支护方式,即工字钢梯形棚、锚杆钢带支护、梯形棚—锚杆钢带联合支护方式,不同护巷条件下的支护效果进行FLAC数值模拟分析,提出了适合该矿9#煤层工作面回采巷道条件的巷道支护方式,现场应用效果显著。

探讨绿色开采技术 保护矿区生态环境

在分析煤矿开采造成矿区土地资源浪费、水资源破坏和大气污染现状的基础上,根据可持续发展和“绿色开采系统”思想,提出了保水采煤、改革巷道布置和采煤方法减少岩石巷道掘进量、采空区充填新技术、煤和瓦斯共采、矿区的土地复垦和生态重建等开采技术措施。

综采工作面采煤机作业方式的选择

分析了综采工作面两种循环作业方式的优缺点，为在不同采煤机切割速度和工作面长度的条件下，工作面循环作业方式的选择提供了依据。

综放工作面工艺方式优化

通过对综放工作面工艺过程的分析，提出了几种综放面采放循环作业方式的循环工时及工作面各环节煤流量计算公式，为综放工作面工艺设计，设备选型，提高顶煤回收率，避免采放工序的相互干扰和影响，提高单产提出依据。

做好现场实习工作的体会

实习是大学学习阶段理论与实践相结合的重要环节,是提高大学教学质量的关键。通过实习,不仅使学生的专业理论知识得到巩固,而且加深了对有关基础课及专业基础的理解。更重要的它是锻炼学生分析问题、解决问题及实际动手的能力,培养学生劳动意识。

大采高综采技术的关键问题与对策探讨

大采高综采是厚煤层高采出率开采技术的重要发展方向,在界定大采高综采概念、分析其工作面开采基本特征的基础上,系统总结了大采高综采技术发展历程与研究现状,指出大采高综采技术的发展呈现采高增大化、围岩控制复杂化的趋势,大采高综采采场覆岩运动特征、煤壁片帮控制机理、支架围岩耦合作用规律、端部围岩稳定性控制等是急需解决的关键技术问题。首次提出采动支承压力分布支护效应与煤壁片帮时效性的观点,采用系统动力学来研究大采高综采采场煤壁-顶板-底板三维空间运动与支架工作状态的关系,可解决大采高综采的关键技术问题。

浅埋近距离房式煤柱下采动应力演化及致灾机制

浅埋近距离房式煤柱下长壁工作面回采将受到上煤层采空区遗留煤柱和本煤层工作面动压的共同影响。针对石圪台矿3–1–2煤层工作面顶板压力大、支架被压死等问题,采用理论分析、数值模拟及现场试验等方法,探讨采动应力演化规律及压架致灾机制。研究结果表明,与莫尔–库仑准则相比,应变软化准则能够准确地反映上层遗留房式煤柱在下层长壁工作面采动应力影响下的变形破坏机制;当上层遗留煤柱较完整,下煤层工作面位于煤柱下方时,受煤柱应力集中及采动影响,下煤层工作面顶板沿煤柱边缘直接切落,载荷集中造成支架压死。通过采前或回采过程中爆破上层遗留煤柱,将顶板压力转移到工作面前方煤岩体内,有效减小工作面围岩应力集中,保证下煤层工作面安全开采。

采矿工程虚拟仿真实验教学体系建设与实践

采矿工程虚拟实验教学中心构建的"模块化、层次化、多元化"的虚拟仿真实验教学体系,在整合和完善虚拟仿真实验教学资源的同时,建成了一支教学理念先进、学术水平高、教学科研能力强的高素质实验教学队伍;建设了虚拟仿真实验网络信息平台,实现了虚拟仿真实验教学资源的智能化和网络化管理,使学生可自由选择实验时间和实验内容、自主配置虚拟实验仪器设备、自由搭建实验器材开展实验活动;虚拟仿真实验教学平台及实验项目基本实现了行业高校共享。采矿工程虚拟实验教学中心的建设为矿业类大学生实践和创新能力的培养创出了一条新路。

大倾角综放面支架失稳机理及控制

支架失稳是大倾角煤层综放开采中常见的现象,本文结合东滩煤矿1301面42°倾角,特厚煤层的条件,对支架下滑、倾倒、尾部受扭3种主要失稳方式的机理进行了研究.结果表明:单架失稳是工作面支架失稳的诱因,支架稳定性控制的关键是使支架失稳临界角大于工作面倾角、目的是保持整个工作面支护系统的稳定性.通过工作面伪斜布置,单向割煤、支架分组布置、提高支架支护阻力、控制采高、优化移架推溜次序、留设防滑平台、强化割煤质量管理等控制技术措施,该工作面支护系统稳定性得到了有效控制,取得了很好技术经济效益,可为类似条件煤层的安全高效开采提供参考.

采矿工程特色专业创新能力培养的实验教学改革探索

采矿工程专业依托学科优势,以国家特色专业建设为抓手,以培养大学生创新能力为核心,全面推行实验教学改革。重点介绍了采矿工程专业实验教学定位与改革思路、实验教学体系与内容、实验教学方法与手段以及实验课程考核方式等方面的探索情况。实践表明,已初步建成实验教学创新能力培养体系,并取得了良好的实验教学效果。

厚煤层刀柱采空区集中应力影响范围理论判据研究

针对资源整合矿井厚煤层刀柱采空区煤岩应力集中问题，结合刀柱工作面开采方式和煤岩地质赋存条件，利用弹塑性力学半平面体理论和刀柱采空区煤岩受力特点，建立了刀柱工作面煤岩体力学模型，推导出刀柱采空区应力分布计算公式，并对单个和多个刀柱时应力分布规律、影响范围以及主要影响因素进行了对比研究，得出多个刀柱叠加作用下集中应力影响范围是单个刀柱影响范围的2．5～3．0倍，随刀柱数量的增加，竖直方向影响范围的增加速率逐渐减小，当刀柱数量达到20个时应力影响范围趋于稳定；水平方向影响范围受刀柱数量影响较小，确定了以竖直应力的影响范围作为判断刀柱影响范围的依据。结合杨涧煤矿刀柱工作面开采实际，计算得出刀柱采空区在竖直方向的影响范围为10．6m，会对9号煤层复采工作面的回采造成影响，并提出了复采工作面合理设计原则和刀柱应力释放措施。

卸压开采地面钻井抽采的数值模拟研究

卸压开采地面钻井抽采是煤与瓦斯共采的关键技术之一,是提高瓦斯采出率确保高瓦斯突出煤层安全高效开采的重要措施。在现有研究的基础上,综合岩体渗透率与应力的指数关系、岩体渗透率与塑性裂隙发育情况的关系以及采空区内破碎岩体压实过程中渗透率的变化情况,运用FLAC3D内嵌的FISH语言对渗流模式进行二次开发。结合淮南某矿卸压开采地面钻采的实际地质条件,运用所建模型模拟了卸压抽采过程中围岩渗透率的变化情况,掌握了被保护层、采空区以及钻孔周围渗透率的分布情况。在此基础上进行了钻采瓦斯的渗流计算,在验证地面瓦斯抽采效果的同时掌握了卸压抽采瓦斯的渗流路径:认为被保护层瓦斯除了直接涌入抽采钻井,大部分瓦斯首先渗流至邻近岩体,再通过层间岩体涌入瓦斯抽采钻孔。通过淮南某矿卸压抽采过程中的抽采实测数据以及邻近工作面裂隙带实测数据验证了数值模型的正确性。