一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法

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。

底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术

为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解。得出:(1)压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在与应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区。(2)最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴长L、短轴长H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关。其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压效果影响最小。(3)采用提出的计算方法设计了淮北矿业集团袁店一矿的103运输集中巷的卸压方案,工程应用结果表明,底板动压巷道变形速率明显减缓,验证了底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移模型的合理性。

顶板水平井分段分簇压裂治理掘进巷道瓦斯模式研究

为了解决淮南矿区碎软低渗煤层掘进巷道瓦斯抽采效率低的问题,提出了煤层顶板水平井分段分簇压裂瓦斯治理模式。运用数值模拟方法和物理相似模拟方法研究了煤层顶板水平井水力压裂裂缝扩展过程;运用产能模拟的方法研究了分段分簇压裂的产气效果,对分簇压裂和不分簇压裂进行了剩余瓦斯含量对比分析。裂缝扩展数值模拟结果表明:煤层顶板水平井内的裂缝能够扩展至煤层,将煤层全部压开,且由于煤层的塑性大于顶板砂质泥岩,煤层形成比顶板更为宽泛的压裂缝。裂缝扩展物理相似模拟结果表明:在考虑了泥岩伪顶发育的条件下,水平钻孔布置在碎软煤层顶板的砂岩内,在合理的垂直距离和大排量压裂液施工的环境下,若煤层发育有较薄的泥岩伪顶,裂缝能沿着射孔孔眼穿过直接顶−伪顶界面(粉砂岩−泥岩界面)和伪顶−煤层界面(泥岩−煤层界面),扩展至下伏煤层内,裂缝延伸形成1条弯曲不规则的阶梯型裂缝,能实现对碎软煤层的压裂改造目标。但是,当煤层发育有较厚的泥岩伪顶时,泥岩对水力压裂产生了阻挡作用,导致裂缝难以压开下伏煤层。产能模拟结果表明:在相同的地层环境和施工条件下,经过3 a的抽采,单段不分簇压裂能够产生更大的瓦斯抽采影响范围,但不能均匀降低掘进巷道的瓦斯含量,压裂段之间出现了瓦斯抽采空白带,分簇压裂产生的瓦斯抽采影响范围小,却能够更均匀的降低掘进巷道的瓦斯含量。经过在淮南地区潘谢煤矿的工程验证,在10 m^(3)/min的施工排量下,裂缝长度最长可以达到193.8 m,最大缝高27.0 m,单井日产气量最高达到1490 m^(3)/d,2 a的瓦斯抽采量达到31×10^(4) m^(3),说明煤层顶板水平井分段分簇压裂技术是淮南地区碎软低渗煤层掘进巷道瓦斯高效抽采的有效模式。

矿井采煤工作面顶板事故防治策略研究

随着中国采煤工作面深度和开采规模不断扩大,顶板事故不断增多,给矿井生产带来了极大的影响。如何有效防治顶板事故,成为了亟须解决的问题。论述了矿井采煤工作面顶板事故防治的重要性,通过对事故成因的分析,提出了相应的防治策略,通过对比,证实了研究方向的准确性,可以为矿山安全生产提供有益的参考。

托顶煤巷道易片冒顶板变形机理与超前导管预注浆控制技术研究

目的 为探究厚煤层易片冒区域托顶煤巷道顶板变形破坏机理,并对易片冒区托顶煤巷道顶板进行有效控制,方法 以常村煤矿2701工作面皮带运输巷为例,通过等截面梁理论分析托顶煤巷道顶板破断成因,研究托顶煤巷道顶板的稳定性与巷道宽度和顶煤强度的关系。通过极限平衡准则得到巷帮位移的计算公式,证明托顶煤巷道具有帮顶协同变形机制。建立托顶煤巷道数值模型,研究巷道埋深、侧压系数、顶煤厚度和顶煤强度与托顶煤巷道围岩稳定性的关系。结果 结果表明:巷道埋深越大,其对托顶煤巷道两帮稳定性的影响越大;侧压系数的增加对巷道两帮和底鼓量的影响更大,对顶板影响较小;顶板下沉量与顶煤厚度呈正相关,底鼓量则与顶煤厚度呈负相关;顶煤强度的增加使巷道顶板下沉量与两帮移近量均近似呈线性减小趋势,底鼓量基本保持不变。结论 通过幂律型流体柱形渗透注浆扩散理论得到超前导管注浆半径,由此提出托顶煤巷道超前导管预注浆帮顶联合控制技术,成功控制易片冒托顶煤巷道顶板冒落问题,可为类似地质条件的托顶煤巷道顶板控制提供借鉴。

超长大采高回撤通道破坏特征及主被动协同控制技术

针对超长大采高工作面预掘回撤通道大变形失稳导致巷道破坏、设备回撤受阻等安全问题,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,基于回撤通道破坏特征分析,提出“控顶固帮”主被动协同控制技术。建立了超长工作面采动支撑压力顶帮联合失稳力学模型,基于超长大采高顶板断裂位置与围岩稳定关系,揭示回撤通道破坏机理。利用UDEC数值模拟对超长大采高回撤通道区域环境进行验证,提出了“实时断顶+垛式支架+锚杆索”协同控制方案,保障回撤通道稳定。该技术在黄玉川煤矿226_(上)03综采工作面回撤通道成功应用,监测结果表明:工作面贯通后,回撤通道顶板下沉量为75.6 mm,底板鼓出量95.7 mm,两帮变形量103 mm,变形量小、支护效率高、成本低,实现了黄玉川煤矿超长大采高工作面回撤通道稳定安全高效的目的。

双厚组合坚硬顶板定向长钻水力压裂评价体系研究

针对双厚组合坚硬顶板厚煤层工作面开采过程中的强矿压显现问题,本文提出了定向长钻水力压裂方案,并基于压力实测、瞬变电磁及钻孔窥视方法从孔内、孔外、动态、静态四个方面对定向长钻水力压裂裂缝扩展进行可视化监测评价。研究成果表明:压裂过程包括钻孔周围微裂隙发育扩展,出现宏观裂缝,宏观裂缝周围微裂隙发育,出现新的宏观裂缝,直至压裂完成;钻孔径向20m范围内岩层电阻率较低,大裂缝较为发育;设计的3个钻孔压裂后影响范围基本可以覆盖整个顶板治理区域;长钻孔内各压裂段裂隙可以实现贯通,钻孔内纵裂隙、横裂隙交替发育形成三维裂隙网络;压裂后顶板微震事件总能量和总次数都显著降低,压裂层位顶板能量提前释放,表现为“高频低能”显现,工作面来压强度明显改善。

托顶煤切顶留巷围岩控制技术研究

为了解决托顶煤巷道围岩变形难以控制的问题,运用理论分析、离散元数值模拟及现场工业试验相结合的方法对义棠煤业100602工作面切顶成巷围岩控制技术进行研究,分析了不同切顶高度、采高对留巷围岩变形影响规律。研究发现,适当增加切顶高度并降低采高有利于巷道围岩稳定,并确定开采技术参数为切顶高度24 m、采高6 m。现场监测结果显示,在合理的支护策略及开采工艺参数下,托顶煤切顶留巷围岩变形控制效果良好。

杭来湾煤矿30201综采面矿压显现及支架适应性分析

综采面顶板控制是矿井安全生产中面临的关键问题,有必要对综采面矿压显现规律和支架适应性开展研究,以保障综采面安全生产。通过对杭来湾煤矿30201工作面矿压显现规律进行现场观测和分析,发现工作面支架工作阻力整体表现为“中间大、两头小”的分布规律;上、中、下部支架平均工作阻力分别约为31.76 MPa、37.91 MPa和45.44 MPa,平均动载系数分别为1.228、1.413、1.291,支架安全阀平均开启次数分别为7.8、29.5、8.6;建立了工作面正常开采期间与周期来压期间支架-顶板力学模型,给出了相应的支架临界工作阻力计算方法,计算得到正常开采期间支架所需载荷为14700 kN,周期来压期间所需载荷为17050 kN。经验证,30201工作面ZY21000/36/75D号支架能够满足安全生产要求,研究成果可为后续矿井开采设计、顶板控制等提供借鉴。

丙烯酰胺改性粉煤灰聚合增韧注浆材料研究

煤矿采煤工作面顶板烧变岩涌(失)水高效治理需要具有压缩韧性优良的注浆加固材料。硅酸盐水泥基注浆材料成本低,已在煤矿注浆加固中广泛应用,但存在硬化浆体变形韧性较差的问题。采用丙烯酰胺(AM)原位聚合增韧的方法,研究丙烯酰胺、交联剂、引发剂的掺量和水灰比对粉煤灰基注浆材料的凝结时间、溶胀性、抗压强度、韧性指数的影响,并采用SEM观测硬化浆体的微观结构。结果表明,丙烯酰胺可以在粉煤灰浆液中原位聚合生成聚丙烯酰胺(PAM)凝胶;当AM掺量为25.0%,交联剂掺量为0.75%,引发剂掺量为2.25%,水灰比为0.575时,材料抗压变形率大于60%,溶胀比达到113.43,韧性指数达到257.92%;通过SEM观测发现,注浆材料硬化浆体形成以粉煤灰颗粒为刚性骨架、聚丙烯酰胺凝胶为柔性网络的无机有机镶嵌网络结构,硬化浆体的压缩应力-应变曲线的变形率普遍大于40%,具有显著的塑性变形特征;工程实验结果显示最大抗折韧性变形率可达到25.86%。该注浆材料具有优异的韧性、流动性及较好的遇水膨胀性,可用于煤矿顶板渗漏水治理。

新建地铁车站密贴下穿长久运营车站预支顶开挖构筑技术

为保证新建车站密贴下穿长久运营车站改扩建施工的安全稳定,以北京地铁东四十条站改扩建工程为背景,提出适用于城市高风险区近接长久运营结构施工的预支顶开挖构筑工法,借助既有结构状态检验、数值模拟、现场监测等方法验证了预支顶开挖构筑工法的实用性。结果表明,(1)预支顶开挖构筑工艺包括结构状态检验、敏感/薄弱部位加固、施工参数优化、预支顶结构施作和现场量测等工序,可用于复杂环境下城市高风险区地铁车站、城市隧道新建、改建、扩建工程近接长久运营既有线路、建(构)筑物工程等诸多变形控制要求苛刻、场地条件严苛的施工中。(2)新建3号线东四十条站密贴下穿长久运营车站工程采用预支顶构筑法后,运营2号线车站竖向最大变形1.28 mm,横向变形0.5 mm;预留3号线车站结构竖向变形-1.01 mm,横向变形0.5 mm;所有监测指标均在安全阈值内,优选出的PBA四导洞直墙平顶方案成功穿越既有长久运营车站。(3)预支顶构筑法保证了新建3号线东四十条站密贴下穿长久运营车站施工的安全稳定。

非均匀顶板岩层对覆岩破坏的控制作用模拟研究

松散含水层下采动顶板覆岩破坏问题受到广泛关注,但现有数值模拟成果普遍将顶板覆岩简化为均匀层状结构,不能反映出不同岩性的岩层分布对覆岩破坏的控制作用,具有一定的局限性。以孙疃矿101采区1010工作面为例。首先依据相关资料基于GOCAD软件建立精确三维地质模型,其次通过转换接口将模型导入FLAC^(3D)软件中模拟采动,分析顶板非均匀岩层对覆岩破坏的控制作用。结果表明:非均匀顶板煤岩层及四含松散层对覆岩破坏具有一定控制作用;软弱岩层越厚,塑性区最大高度越高,发育速度越快,反之高度越低,速度越慢;塑性区发育至软弱煤岩层时,高度增长明显。而发育至坚硬煤岩层时,高度增长较小甚至不增长;四含松散层厚度越大,塑性区最大高度越高,发育越快,反之最大高度越小,发育越慢。

近距离坚硬顶板巷道水力控顶理论及其应用研究

为研究近距离坚硬顶板巷道水力控顶理论,通过理论分析和数值模拟研究了水力化控顶卸压时煤层载荷、巷道应力分布规律,揭示了水力化控顶卸压对巷道围岩稳定性的影响机制,阐明了该技术的工艺流程。研究结果表明:81403回风巷道未开掘时,工作面周期来压步距19 m,直接顶厚度4.84 m,基本顶厚度10.64 m,内应力区范围5.2 m;远离81401采空区侧的15#煤层荷载与巷道开掘和单向切顶后相比分别降低了20%、15%;现场观测切顶钻孔试验区域巷道高度收敛率为33.7%、巷道宽度收敛率为23.0%,巷道高度收敛率较对比区域降低39%、宽度收敛率较对比区域降低32%。采用单侧高压磨料射流钻孔切顶能使顶板岩层及时垮落,切断顶板岩层间应力传递途径,能有效改善巷道围岩应力状态,减少工作面回采巷道后期顶底板及两帮变形量,降低巷道维护难度。

顶煤破坏区巷道预注浆加固技术与再生顶板结构效应研究

针对顶煤破坏区下巷道围岩破碎,导致扩帮困难等问题,以韩咀煤业32101工作面开切眼为研究对象,分析了顶煤破坏区扩帮巷道失稳机理;提出了顶板预注浆围岩控制技术,在形成止浆帷幕基础上,然后通过注浆构建再生顶板。通过数值模拟进行加固效果校验,结果表明注浆后巷道塑性区范围显著减小;现场应用结果表明:采用顶板预注浆加固措施后,32101工作面切眼围岩变形量较小,围岩加固效果良好。

大巷煤柱回收工作面顶板控制技术研究

针对轿子山煤矿9717大巷煤柱回收综采工作面实际生产情况,综合运用现场监测、数值模拟和理论分析手段,开展大巷煤柱回收孤岛工作面矿压显现规律及控制方法研究,进行工作面预裂爆破强制放顶参数设计,并在该工作面进行工程应用,对回采期间顶板及工作面超前段回采巷道进行矿压监测,分析工作面矿压显现特征,达到保障工作面安全生产目标。研究成果将对类似地质条件下的煤柱回收工作面的回采具有一定的借鉴意义。

建筑屋面保温隔热防水施工技术探析

伴随着工程施工技术的不断进步,在目前的建筑工程中,对屋面结构的设计和施工也变得更加重视起来,采取适当的施工技术能够有效地减少施工中的难度,同时还能得到更高的施工质量。本文采用文献分析法重点讨论了屋面结构中的保温隔热和防水工程施工工艺,分析保温隔热的几种主要方式,并结合实际案例,对其具体的施工技术进行了详细的分析,以期在未来的工程中可以得到推广。

浅谈煤矿采煤工作面顶板控制措施

主要探讨了煤矿采煤工作面顶板控制措施。通过分析顶板控制对采煤工作面稳定性的影响、对确保采煤工作面安全和生产效率的重要性,以及顶板控制失效的情况,提出了一系列有效的顶板控制措施,包括选择支护方式、实施预防性支护和建立灾害监测预警系统。研究对煤矿采煤工作面的顶板控制具有重要的理论意义和实际应用价值。

缓倾斜中厚矿体采矿方法研究

该文以国外某缓倾斜中厚铅锌矿体赋存条件及开采技术问题为背景,提出一种高效的垂直分条嗣后充填采矿法,并对该采矿法成功应用存在的技术问题进行分析。针对矿体上盘围岩条件差、下盘三角矿体回收困难,提出双进路出矿巷道2步骤回采控顶技术和预控顶垂直分条嗣后充填采矿法2种解决技术方案,以争取实现此类缓倾斜中厚矿体的安全高效开采。

煤矿综放工作面顶板支护安全管理研究

在煤矿开采中,综放工作面顶板容易出现下沉、断裂及支架下滑等诸多安全隐患,为确保煤矿开采的安全稳定性,煤矿企业需要加强对工作面顶板的安全管理工作。基于此,以一煤矿713下05工作面为研究对象,通过监测该工作面矿压情况,为顶板的管理工作提供技术参数支持。结合工作面顶板所需支护强度,科学选择支架型号,并针对不同条件下的顶板情况,提出了相应的安全管理对策。

采煤工作面破碎顶板控制技术

旨在研究采煤工作面破碎顶板的控制技术,以提高矿山安全和生产效率。分析了破碎顶板的成因以及工作面顶板控制的影响因素,探讨了如何有效地应对顶板破碎这一问题。研究结果表明,科学合理的破碎顶板控制技术能够显著降低事故风险,提高采煤工作面的稳定性和效率,对矿山生产具有重要意义。