6~10 m厚煤层超大采高液压支架及其工作面系统自适应智能耦合控制

厚煤层储量及产量占我国原煤总储量及产量的一半,通过梳理厚煤层开采历史沿革,总结了我国厚煤层开采40年来的技术及装备研发实践,系统分析了以高端大采高液压支架及围岩智能耦合理论为代表的6~10 m大采高综采高效智能化综采技术及装备研究进展,提出了大采高支护理论及围岩智能耦合控制的突破是厚煤层一次开采高度突破的首要因素,完善的感知体系建立是液压支架自适应支护的前提,数字技术的应用为大采高工作面高效推进及装备智能协同控制提供了新的技术途径;阐明了大采高综放液压支架与围岩耦合关系,剖析了采高增加对硬煤层冒放性的有利影响,提出了基于煤矸识别、放煤机构控制的“纯煤段记忆放煤+煤岩分界模糊段人工反馈式干预放煤”的智能放煤控制策略;分析了大采高开采“采–运”协同智能耦合控制关键技术,构建了基于采煤机牵引速度与刮板输送机链速间联动调节的工作面装备间多机异构耦合自适应协同控制模型;研发了厚煤层开采中10 m超大采高液压支架,分析了厚煤层开采不断突破开采高度极限的新认识,从开采装备、控制系统等方面提出厚煤层一次开采高度的突破的研发方向。

10m超大采高智能化开采关键技术及装备研究

通过调研陕西陕煤曹家滩煤矿业有限公司22煤层赋存条件,探究了超大开采空间矿压显现规律及超高煤壁片帮特点,总结了超大采高综采工作面围岩控制关键技术,分析了超大采高综采工作面端头区支护特点,提出“大梯度+小台阶”端头区过渡模式,实现了综采工作面中部到两端头巷道6 m高差的短缓过渡及端头区三角煤高回收率支护;基于综采工作面智能化成套开采装备选型配套,研发了适应10 m超大采高综采工作面的成套开采装备,实现了超大开采空间安全防护、特厚煤层高效截割、超大运量煤流顺畅运输;搭建工作面“采支运”一体化智能协同作业控制系统及多源系统集成与数据融合分析平台,支撑10 m超大采高综采工作面安全高效开采。

超大采高综采工作面支护技术及装备研究现状

超大采高一次采全厚开采具有开采效率高、资源回收率高等特点。为探求超大采高综采技术进一步突破,分析其工作面围岩稳定性控制可行性,在调研超大采高综采发展历程的基础上,总结了超大采高综采工作面围矿压显现及煤壁片帮规律,分析了现有超大采高液压支架整体技术特征及其适用性能,并介绍了10 m超大采高工作面液压支架基本情况。通过分析发现:工作面矿压显现强度与采高基本呈现正相关关系,采高越大,工作面支护阻力越大,且煤壁片帮是困扰超大采高开采高效推进的主要因素之一,通过提高工作面液压支架的初撑能力能有效减小煤壁应力;液压支架随工作面采高增加,选型工作阻力增大,支架中心距加宽,大梯度过渡方式在提供可靠支护的同时,能有效提升端头区资源回收率;为适应大体量开采装备运输,超大采高工作面煤巷断面增加,超前支架工作阻力增大;工作面配套液压支架通过设计手段、整体结构、制造工艺等方面优化升级以提升可靠性及适应性;相对较低采高工作面支护,超大采高开采更注重支护过程中的安全技术需求,需要完善架前煤矸防护、架间防尘降尘、安全的后期维检等安全措施;工作面围岩稳定性控制及其配套装备是超大采高综采技术发展及推广的重点,从支护参数选择、支护结构设计到液压支架制造、后期维检的超大采高液压支架全寿命开发是支撑超大采高开采高效推进的基础。

“四位一体”体育硕士专业学位研究生培养模式的价值意蕴、现实困境与纾解路径

结合健康中国、体育强国战略对创新型、应用型、复合型高层次体育专门人才的时代需求,分析提升体育硕士专业学位研究生培养质量的现实困境和纾解路径。研究认为,我国体育硕士专业学位研究生培养存在培养方式与学术学位混同、导师队伍建设亟待加强、课程设置实用性严重不足、教学组织形式与方法陈旧、实践实习缺乏系统性、产教融合与协同培养推进不力、论文选题缺乏针对性和实用性、缺乏论文评阅标准等问题。针对上述困境,遵照国家相关要求,提出以“专业知识+专业技能+职业发展+科研能力”为主体的“四位一体”体育硕士专业学位研究生培养模式:持续深化招生制度改革;优化课程体系、丰富课程资源、改善课程教学;强化实习实践管理、提升专业实践能力;突出论文选题的应用导向和问题意识;完善质量保障体系、强化学位论文过程管理;加强师资队伍建设、落实立德树人任务;强化职业道德与职业伦理教育、提升行业规范;推动产教融合协同育人。

超高与超长工作面高效综采关键技术及装备发展现状与展望

煤炭作为我国经济发展的重要能源支撑,未来一段时间内,其在能源消费中仍将保持主导地位,随着相关技术装备的不断发展,我国部分矿井已实现单井单面产量突破千万吨,煤炭资源安全高效开发是我国未来科技发展的重要方向。依托国家重点研发计划项目“煤矿超高与超长工作面高效综采关键技术及装备”,以超高与超长工作面高效开采为核心,介绍了国内外超高与超长高效综采工作面的岩层控制理论、技术与综采装备发展现状,围绕“超大开采空间全覆岩三维动态破断规律与超高煤壁失稳破坏机理”“超大开采空间强矿压覆岩结构改造及其应力调控机理”“多重动载作用下超高与超长综采装备群动态响应及高效智能协同作业机制”三大科学问题,开展“超大开采空间全覆岩破断运移机理及围岩协同控制理论”“超大开采空间强矿压区域压裂卸压技术与装备”“超高与超长工作面智能开采成套装备”“超高与超长工作面装备群智能协同控制技术与装备”“超高与超长工作面高效综采工程示范”5项技术攻关。实践表明,我国部分超高与超长采煤工作面已形成成套技术及装备体系,为我国地质条件较为简单的厚煤层及中厚煤层矿区煤炭资源的安全、高效、绿色开采提供了可靠保障。指出了我国超高与超长高效综采工作面理论技术与装备及其控制的发展方向。

济阳坳陷石炭二叠系储层特征及其沉积控制

以钻遇石炭二叠系的100余口探井录井、测井资料为基础，结合岩心样品的薄片、铸体薄片、扫描电子显微镜等岩石学分析和连通孔隙度、渗透率等物性测试，研究了石炭二叠系储层的地层赋存和岩性等发育特征，查明了主力储层的保存与展布，揭示了石炭二叠系砂岩储层的孔隙类型及其空间分布、孔隙度与渗透率的变化，探讨了沉积相对砂岩储层展布及物性的控制作用．研究表明：石炭二叠系储集层主要是上石盒子组、下石盒子组砂（砾）岩；主要分布于惠民凹陷、东营凹陷和沾化凹陷的孤北地区，上石盒子组砂体分布范围不及下石盒子组砂体，但储层厚度要大；砂岩储层孔隙类型存在7种类型，以次生溶蚀孔隙为主；砂岩储层孔隙度均值为10．0％，渗透率均值为0．02×10^-3～47．5×10^-3μm^2，属低孔低渗型；砂岩储层展布因残留地层分布制约与沉积相关系不密切，但砂岩储层物性随沉积相不同出现规律性变化．

8.2 m大采高液压支架设计配套关键技术研究

为完善一次采全厚成套装备技术,提高特厚煤层开采效率,在总结国内外综采装备使用经验基础上,研制出适用于8.2 m工作面的超大采高液压支架,针对支架稳定性、防片帮措施、抗冲击性能、过渡配套方式及所使用材料的焊接性能等关键技术进行了研究,分析了支架失稳角度及销孔配合对支架稳定性的影响,开发了支架三级协动护帮装置,发明了大缸径能量耗散抗冲击立柱,完成了新型拼装式锻造柱窝设计,解决了3.5 m大梯度过渡配套难题,研发了Q890新材料及其焊接工艺,在此基础上,解决了超大采高液压支架大尺度高动压敏感结构稳定性和可靠性难题,实现了液压支架轻量化设计,有效提高了煤炭回采率。

济阳坳陷东西部构造单元中—新生代断裂特征对比及其控制因素

为了查清济阳坳陷中—新生代不同构造阶段断裂的发育特征,对穿过断裂的地震剖面进行了详细解释分析,采用断层活动速率定量研究了济阳坳陷惠民凹陷和沾化凹陷中—新生代断层的活动性,在此基础上对济阳坳陷东西部构造单元断裂发育特征进行了对比。结果表明,济阳坳陷东西部构造单元中—新生代断裂发育既有一定的相似性,又有一定的差异性。断裂发育受控于欧亚构造域的西伯利亚板块、扬子板块与华北板块的挤压拼接和滨太平洋构造域及其郯庐断裂带和沧东—兰聊断裂带的活动,东部构造单元受郯庐断裂影响较大,西部构造单元受沧东—兰聊断层的影响较大。

硬煤超大采高智能化综放开采关键技术装备研究

为实现8~12m硬质特厚煤层安全高效开采,针对硬煤冒放性差的特点,采用小采放比开采模式,增加割煤高度,利用围岩扰动改善顶煤冒放性能,实施超大采高综放开采,研究了硬煤超大采高综放开采成套装备,得出了工作面总体设备配套参数,优化了工作面大梯度过渡技术及端头区多设备联合支护方案。针对顶煤冒落块度大问题,研究了大运量煤流运输系统,配套采用后部刮板输送机交叉侧卸技术,配置了煤流四级破碎体系,工作面采用高可靠性智能控制采煤机,创新研发了强扰动高效放煤机构及"记忆+远程干预"放煤系统,创建了具有主动感知、自动分析、系统协同性能的安全高效的智能综放工作面,为实现年产1.5Mt特厚煤层综放开采奠定了基础。

超大采高液压支架稳定性分析

针对8.2 m超大采高液压支架,计算其高度、倾角、倾倒力矩间关系,分析支架横向稳定性影响因素;通过计算铰接间隙影响下的支架整体姿态变化,研究四连杆铰接间隙对支架稳定性的影响,在此基础上,分析提高液压支架稳定性的措施。

铰接间隙对液压支架运行姿态的影响

通过分析铰接间隙对四连杆机构运行状态的影响,计算得出考虑各结构件间铰接间隙时液压支架的横向偏摆量,采用二状态模型,基于动力学软件Adams分析考虑间隙时支架顶梁前端的轨迹曲线,为该类问题的进一步研究提供参考。

液压支架质量监理工作分析

液压支架作为综合机械化采煤配套设备之一,其可靠性直接影响煤矿安全高效开采。通过对液压支架质量监理特点的分析,阐述了支架设计及制造安装过程中的质量监理内容及程序,并提出将信息化模型应用于支架监理工作的思路与方法,以期能够对支架监理工作加以完善提高。

高地应力隧道软岩大变形预测分析及控制措施

针对隧道穿越高地应力软弱围岩区段时易发生的大变形灾害,为保障隧道安全顺利施工,故在施工前准确进行大变形预测并制定合理的控制措施。依托最大埋深超过1 300 m的巫镇高速笔架山隧道,通过地应力实测数据建立有限元地质模型研究工程区地应力场;综合现有研究成果,建立大变形预测标准,基于此结合工程地质条件采用有限元开挖计算与地质分析预测法对围岩大变形类型、特征、机制及程度进行预测;根据所得围岩变形特征制定科学合理的变形控制措施。研究结果表明:隧道高程处地应力场由自重应力场主导,沿线围岩应力处于高—极高应力状态;开挖断面变形以拱顶、仰拱竖向位移为主,预测其将发生应力控制型大变形,最终围岩因拱顶下沉或边墙内鼓变形发生剪切破坏;隧道沿线约56.3%区段围岩会发生大变形,K25+631~K25+909、K26+422~K26+602区段在地下水软化作用影响下,出现严重大变形风险较大;根据围岩大变形预测结果针对笔架山隧道开挖提出相应的变形控制措施。

Pro/E管道功能在液压支架设计中的应用

煤矿开采行业的蓬勃振兴,带动了液压支架设计制造水平的快速发展,主要阐述将Pro/E软件中的管道模块Pro/piping应用于支架液压系统管路设计中,直观形象,且准确高效,提高设计制造效率的同时降低了成本。

特厚坚硬煤层超大采高综放开采支架-围岩结构耦合关系

针对榆神矿区坚硬特厚煤层综放开采所面临的顶煤悬顶距长、冒放性差、采出率低和采放不协调等问题,探讨了机采割煤高度6.0 m以上的超大采高综放开采可行性和必要性,分析超大采高综放开采支架-围岩耦合关系,在支架-围岩强度、刚度和稳定性耦合的基础上,提出超大采高综放开采支架-围岩结构耦合理论。从液压支架与围岩相互作用机理角度,阐释了支架-围岩支护系统“小结构”初次耦合主动支撑和“大结构”二次耦合被动承载概念和理论,分析了围岩“大、小结构”耦合对工作面围岩支护效果和适应性的影响,指出综采放顶煤液压支架结构设计除需满足“小结构”支护系统适应“大结构”周期性破断失稳形成的强动载矿压外,还需考虑液压支架结构(特别是放煤机构结构)对顶煤冒放运移规律和支架载荷演化过程的影响,通过支架结构与顶煤冒放结构耦合实现顶煤顺利放出,提高顶煤采出率。采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场调研等研究方法,分析了坚硬顶煤冒落和放出结构以及冒放过程的成拱机理,讨论了液压支架结构高度对矿山压力显现强度、顶煤冒放结构和资源采出率的影响,研究了放煤机构结构对顶煤成拱结构的影响,以及放煤机构结构对顶煤的二次破碎作用,提出了强力放煤机构结构改进和优化策略,并对破煤机理和效果进行探讨,以期为相似坚硬特厚煤层综放开采支架-围岩耦合提拱理论指导和借鉴。

低渗透油藏天然气驱提高采收率数值模拟研究

针对低渗透油藏的地质及开发特点,在PVT实验和相态拟合的基础上,应用数值模拟技术研究了天然气驱开发方式对开发效果的影响。研究结果表明,注天然气可以较大幅度的提高低渗透油藏的采收率;气水交替驱是最佳的开发方式,并且水驱后气水交替驱的效果比投产初期就采用气水交替驱效果更好。

基于黏结颗粒模型的特厚坚硬煤层综放开采数值模拟研究

基于榆神矿区特厚坚硬煤层超大采高综放开采技术条件,针对散体颗粒模型在埋深较浅的坚硬煤层综放开采模拟中顶煤冒放情况与实际不相符的问题,对比黏结颗粒模型与无黏结散体颗粒模型力学性质,讨论两种模型适用条件,得出黏结颗粒模型更适合坚硬煤层综放开采模拟。阐述了黏结颗粒模型的建模和模拟过程:岩层内部采用平行黏结颗粒模型以模拟层内整体块体力学特性,层间采用光滑节理模型以模拟结构面力学性质;通过Fish语言和伺服控制原理实现液压支架初撑阶段、增阻阶段和恒阻阶段不同工况的模拟;根据支架顶梁位态采用逆向运动学方法更新支架整体位姿;通过Fish语言实现尾梁的不同幅度摆动。数值模拟结果表明:覆岩可形成下位基本顶不稳定砌体梁结构和上位基本顶稳定砌体梁结构,顶板来压步距介于10~20 m;顶煤破碎度和冒放性具有双周期性(走向周期与周期来压步距一致,表现为来压期间顶煤破碎较充分、冒放性好,优于非来压期间;垂向周期与顶煤层位相关,表现为下位顶煤破碎充分、冒放性好,优于上位顶煤);工作面煤壁整体稳定性较好,来压期间会出现煤壁破坏现象;液压支架总体处于较高的工作阻力状态;不同块度的顶煤冒放过程中可能形成小块度瞬时动态松散拱结构、中等块度不稳定拱结构和大块度稳定拱结构,尾梁成拱可采用"小拱小摆、大拱大摆"对策高效破拱,掩护梁成拱则需移架才可破拱。超大采高综放开采实践表明数值模拟结果与现场情况一致,黏结颗粒模型能较好地模拟埋深较浅的坚硬煤层综放开采顶煤冒放特征和矿压显现规律。本研究可为坚硬煤层顶煤冒放性和顶板覆岩结构数值模拟研究提供力学模型选择依据,为模拟过程实现方法提供借鉴。

生长季桃枝条与叶片花青素含量的动态变化

采用分光光度法测定花青素含量,研究了4个桃(Prunuspersica(L.)Batsch.)品种在生长季中一年生枝条与叶花青素含量的动态变化。结果表明:4个桃品种在生长季中一年生枝条的平均花青素含量在0.52～0.59mg/g鲜重之间,以品种“杨屯巨桃”最高,“颐红水蜜”次之,“大仙桃”最低,且4个品种一年生枝条的花青素含量在8月中旬均达到最低值,8月中旬以后逐渐呈上升趋势;4个桃品种在生长季中叶的平均花青素含量在0.64～0.69mg/g鲜重之间,以品种“杨屯巨桃”最高,“颐红水蜜”次之,“大仙桃”最低,且4个品种叶的花青素含量在8月中旬均达到最高值,8月中旬以后逐渐呈下降趋势。

放顶煤工作面巷道长距离超前支护系统研究

放顶煤工作面巷道需要进行长距离超前支护。单体支柱支护工作效率低、劳动强度大,成组式超前支架对巷道顶板反复支撑造成顶板破碎,无法协调支撑可靠性与对顶板破坏之间的矛盾。通过数值模拟,分析了地质条件及开采工艺下巷道超前支承压力分布特点,结合成组式支架与单元式支架的优势,提出长距离超前支护系统。在高压区采用成组式超前支架,利用较大工作阻力维护巷道顶板稳定;在稳压区采用单元式支架,凭借其循环移架方式提升巷道支护效率,通过单轨吊式空中移架避免底鼓、巷道变形等因素对移架过程的影响。综合两者优势,保证巷道顶板支护效果的同时,减少对顶板的反复支撑破坏,完成复杂地质条件下工作面巷道的长距离超前支护。

ZF-4000型液压支架强度有限元分析

以汾西柳湾矿ZF4000/17.5/28HL型液压支架为研究对象,将计算机辅助设计与有限元分析技术相结合,利用计算机模拟液压支架在合理受载的基础上,对其进行有限元分析,得到液压支架整体的应力和应变规律。