散体介质复杂力链网络演化持续同调拓扑研究

力链网络是表征颗粒物质和散体介质细观力学本质特征以及研究其宏观结构力学行为的重要基础.由于力链构型的复杂性和多重形态,使得力链网络难以分析处理.拓扑数据分析(TDA)为定量描述力链网络提供了一种简单、有效且易处理的方法.基于拓扑数据分析中的持续同调理论,建立了散体颗粒从接触网络到力链网络,再到拓扑空间模型的分析方法.以放顶煤开采为例,采用光弹实验方法,追踪放顶煤开采力链演化过程,对顶煤与覆岩力链网络进行持续同调拓扑分析.研究表明:将采场中散体颗粒应力作为持续同调分析的阈值ε时,Betti数可以作为衡量采场来压的一个量化指标,采场顶部覆岩和工作面前方煤岩力链网络β0曲线呈抛物线形,且来压时抛物线峰值高于初始状态下的峰值.顶部覆岩β0峰值位于强力链范围,而工作面前方煤岩β0峰值位于次强力链范围.β1曲线呈L形,在[0.3,1]区间内,β1趋近于0,在[0,0.2]区间内与ε近似呈反比.持续同调拓扑研究为定量分析颗粒介质复杂力链网络演化和宏观力学行为提供了有效方法.

工作面倾角对含硬煤夹层顶煤放煤方式的影响

为了研究工作面倾角对顶煤放煤方式的影响规律,采用PFC2D数值模拟软件,模拟了不同倾角综放面依次采用不同的放煤方式开采散体顶煤的冒放规律,统计出了不同放煤方式时工作面倾角与顶煤放出率的关系,得出了综放工作面倾角为15～30°时优选双轮顺序放煤。应用散体介质力学原理,分析了工作面倾角不同时影响煤矸流动规律的主要因素为自然安息角和煤岩成拱;探讨了工作倾角与上、下部煤矸分界线的关系,且煤岩成拱概率随工作面倾角增大而增大;此外,指出了工作面倾角不同时自然安息角和煤岩成拱对煤矸流动规律的作用程度不同。

建(构)筑物下条带式旺格维利采煤技术研究

为解决建(构)筑物下煤炭资源安全高效回采的难题,采用理论计算和数值模拟的手段对条带式旺格维利(Wongawilli)采煤技术进行分析研究,结合矿井地质资料进行条带式Wongawilli旺格维利采煤方案设计,确定支巷支护设计参数及回采工艺;采用数值模拟分析研究条带式Wongawilli采煤工作面围岩应力场、位移场、塑性区的变化情况,并对回采结束后地表移动变形及其对地表建(构)筑物的影响进行计算分析。研究结果表明:采用条带式Wongawilli采煤技术开采速度快、效率高、地表移动时间短,在安全高效回采煤炭资源的同时,能有效控制地表移动变形。

液压支架液压缸密封件密封性能评价技术研究

从密封件的密封机理出发,基于三维影像测量仪建立了密封件的几何尺寸测量系统,对蕾形密封件进行几何尺寸测量,验证该检测方法的准确性和重复性;同时以密封件的密封性能试验为基础,结合有限元仿真分析几种典型密封件进行理论研究,得出相应结论。结合上述的几何尺寸测量手段、密封性能试验以及相应的理论分析,建立了液压支架液压缸密封件密封性能评价系统,从而有效地提高液压支架的密封质量,减少立柱千斤顶的泄漏。

开采极不规则工作面综采工艺的研究与应用

为解决煤矿资源赋存形状极不规则情况下工作面巷道布置困难、回采率低的问题,济宁三号煤矿研究分析后采用了梯形、旋转工作面等多种特殊布置形式。通过43下07工作面的实际应用,表明工作面特殊布置形式在综采工艺实现上是可行的,且具有巷道工程量少、系统简化、回采率高的优点,为形状不规则情况下工作面采用综采工艺、优化巷道布置拓宽了设计思路,具有较好的推广前景。

亭南矿大采高工作面矿压规律及支架适应性研究

采用现场实测的方法对亭南煤矿二盘区205大采高工作面支架进行了研究。分析得出工作面初次来压步距60 m,平均周期来压步距19.7 m,来压期间平均动载系数1.34,来压次序为工作面中部最先,机头次之,机尾最后。来压期间98.8%的支架在额定工作阻力范围内,约一半测试支架存在一定的偏载。最后通过对支架工作阻力进一步分析得出,选用ZY12000/29/65D型掩护式液压支架能满足来压期间的生产要求。

大倾角厚煤层长壁综放开采基本顶破断模式及演化过程(Ⅰ)——初次破断

大倾角特厚煤层走向长壁综放开采过程中,由于直接顶冒落后采空区充填不均匀,基本顶断裂呈现非对称特征。基于弹性力学理论,建立了横纵荷载作用下大倾角煤层基本顶的薄板力学模型,分析了基本顶上、下板面的应力分布特征,获得了基本顶断裂线发育轨迹与破坏区演化规律,提出了大倾角煤层基本顶的初次破断"V—Y"型断裂模式。研究表明,大倾角煤层基本顶初次断裂的空间顺序为"中上部→中下部→上部→下部"。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶初次断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征。

水平厚煤层露井联合开采下边坡破坏机理

通过数值和相似材料模拟2种方法对露井联采下露天边坡的破坏过程进行了研究,结果显示,露天边坡的破坏是一个渐进的过程,决定开采安全的主要因素为露天与地下开采的边界垂直安全高度.并通过相似模拟试验分析,提出了地下开采的安全开采顺序.

大倾角厚煤层长壁综放开采基本顶破断模式及演化过程(Ⅱ)——周期破断

基于弹性力学理论,建立了大倾角综放工作面推进过程中基本顶由小三角形悬板→大三角形悬板→斜梯形板转化的薄板力学模型,计算出3种形状基本顶的上、下板面的应力分布,揭示了断裂线发育轨迹与破坏区演化过程,阐明了大倾角煤层基本顶周期破断的"四边形"型断裂模式。研究表明,大倾角煤层基本顶周期断裂的空间顺序为"中下部→中上部→上部→下部"。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶周期断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征。

矿井首采层选择分析论证

煤与瓦斯突出矿井区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两种措施。开采保护层属于卸压瓦斯抽采技术,抽采效果好,因此在煤层群开采条件下应首先采用保护层开采技术。首采层的选择对于矿井安全生产至关重要。以云南某煤矿为例,根据井田范围内煤层实际赋存情况、煤层突出危险性情况、瓦斯治理难易程度、煤层安全技术条件等方面对矿井首采层选择进行了综合分析论证,最终确定C9煤层作为矿井首采层先行开采。

榆林地区乡镇煤矿安全管理中的政府管制研究

影响煤矿安全的因素既有外部因素也有内部因素,对榆林地区乡镇煤矿安全从外部原因中的政府管制方面进行了研究,从煤矿的市场准入、日常监管以及事后处理三个环节揭示政府管制目前存在官煤勾结、管制人员不作为及事后处罚力度太小等问题,通过分析原因,提出引入行政问责制、加大法律处罚力度、改革税收体制、壮大监察力量以及引入群众监督等解决对策。

露天煤矿土地破坏预测研究

以平朔安家岭露天煤矿为例,根据矿山剥离工艺、排弃进度和堆积方式,采用实地调绘、航片判读、统计分析、历史类比与趋势外推相结合的方法,确定平朔安家岭露天煤矿1998～2019年土地破坏的类型、时序、数量及程度,为土地复垦规划方案的制定提供科学依据。

煤矿矿井水资源化及综合利用的实践思考

淡水资源是生物生存的基本资源,世界淡水储量较少,近年来,各地对淡水资源的需求不断上升。为了保证煤矿生产安全和开采速度,煤矿生产期间需要使用大量淡水,使得地下水被严重污染。如果矿井废水不经处理就随意外排,会造成水体污染和水资源浪费。因此,煤矿矿井水资源化利用是节约淡水资源、实现可持续发展的重要措施。

福建省仙亭煤矿水平延深工程探讨

通过对福建上京矿务局仙亭煤矿第一水平煤炭资源揭露情况和该矿开采现状的分析 ,从煤炭销售、矿井资源条件、经济开采规模和现有水平周边井田资源开发利用情况等方面 ,深入探讨了仙亭煤矿水平延深的必要性 ,并提出了实施思路 .结果对指导仙亭煤矿水平延深工程的设计和实施具有重要意义 ,可供福建省煤矿水平延深工程借鉴 .