基于微震监测的浅埋8 m超大采高综采面矿压规律现场监测研究

以陕北矿区某矿2203浅埋超大采高综采面为工程背景,采用微震监测技术,对浅埋超大采高综采面矿压规律进行了研究。结果表明:单日微震事件数达到峰值后,综采面继续回采8.25~11 m内,能量大于103J的事件增多,微震事件能量及支架压力达到峰值,随后顶板出现垮落现象。综采面初次来压前,微震总能量为6.40×10^(3)J,矿压显现期间为1.07×10^(4)J,总能量增长67%;由于综采面矿压显现与微震最大能量峰值出现一致,通过2次最大能量峰值时综采面位置可以确定综采面周期来压步距。2203综采面初次来压步距为24.75 m,周期来压步距为27~35.25 m,由此确定,顺槽超前支护距离为36 m,实践表明,2203综采面采用ZCZY10300/31/55D型超前液压支架满足巷道超前支护的要求。微震监测是矿压显现规律分析的有效手段,采用液压支架压力变化与微震能量协同分析的方法研究超大采高综采面的矿压规律是可行的。

浅埋综采工作面运输巷主动式超前支护研究

针对浅埋综采工作面运输巷采用单体支柱超前加强支护工作面推采速度与支护速度不协调、工人劳动强度和安全隐患大、难以实现超前区域少人化等问题,以榆家梁煤矿52305工作面为工程背景,采用现场实测、数值模拟和理论分析相结合的方法,实测了单体超前加强支护条件下的运输巷矿压显现规律,对比分析了单体加强支护和锚杆(索)主动式加强支护两种情况下的巷道围岩安全稳定性,并通过理论分析计算了运输巷支护参数,校验了现场支护的适应性及安全性。研究结果表明:52305工作面运输巷围岩属于较稳定型,现场单体超前加强支护条件下,锚杆(索)承载均在额定载荷的85%以内,两帮应力分布基本对称,围岩移近量和松动圈很小,围岩稳定性较好,现场超前支护段支护强度偏富余。采动支承压力影响段,单体支柱主要对顶板0.6 m范围内的局部岩层具有加强支撑作用,远小于锚杆和锚索支护作用范围和强度。取消单体支护后,运输巷围岩依然能够保持安全稳定。在榆家梁煤矿52305工作面运输巷超前加强支护段进行了取消单体支护工程试验,验证了研究结论的可靠性。

高压混相激光脸浅槽机械密封润滑状态转变特性及密封性能分析

以激光脸浅槽微接触式密封为研究对象,求解考虑混相介质特性和密封端面粗糙度效应的雷诺方程,通过分形接触理论求解微凸体接触力,利用不同微凸体接触状态下求解出的液膜承载系数对混相微接触式机械密封混合润滑状态进行分级,探究了压力及转速等工况条件和开槽形式对密封的润滑状态转变的影响规律.结果表明:混相微接触式机械密封混合润滑状态可分为弹性混合润滑状态、弹塑性混合润滑状态和塑性混合润滑状态3个级别;随着转速升高,液膜承载力不断增大,微凸体接触力逐渐趋向于0,密封环分开实现非接触,此时液膜承载系数为1;压差和槽深越大、混相介质气相容积比越高,矩形槽角度和周期数越小,临界转速越大,润滑状态更稳定,摩擦副分离越困难.

视觉传感器提取面部运动特征的抑郁症检测算法研究

尽管抑郁症自动诊断系统已经取得了重大进展,但大部分工作集中在结合多种模态的特征来提高分类精度,这会产生大量的时空开销和特征同步问题。提出了一种基于面部表情和面部运动特征的单模态抑郁症检测框架。提出了一种基于面部标志比的鲁棒特征提取方法,并从理论上证明了该特征具有上下、左右平移、深度平移、旋转和翻转不变性。基于该方法提取的特征保持了面部标志点在空间上的拓扑结构关系,并保持了面部标志点前后帧的时间相关性。然后,提出了一种新颖的思路来解决大单元抑郁症视频的分类任务,将大单元视频的抑郁症分类任务分解为多个短序列单元的评分任务,然后通过定义的评分聚合函数得到最终的抑郁症分类结果。在DAIC-WOZ数据集上,所提出的检测框架提高了分类性能,F1得分为0.85,优于当前其他基于单模态的抑郁症检测模型。

浅埋软弱围岩隧道掌子面锚杆预加固参数分析

大断面浅埋隧道在软弱围岩中全断面开挖时,隧道掌子面核心土处于短暂稳定或不稳定状态,处理不慎便会造成核心土的失稳,因此采用玻璃纤维锚杆对核心土进行预加固是有必要的。结合格鲁吉亚某隧道工程实例,采用新意法理念,运用FLAC3D有限差分软件,对浅埋软弱围岩隧道全断面开挖时掌子面玻璃纤维锚杆加固长度l(5个工况)和加固密度β(7个工况)进行优化分析,结果表明:随着l或β的增大,目标掌子面挤出位移和拱顶前方位移逐渐减小,目标掌子面拱顶前方应力逐渐趋于原始状态;当l>6 m或β>0.75时,掌子面锚杆对核心土的预加固效果不明显,综合工程的安全性和经济性,取l=8 m、β=0.75较为合理,为类似工程提供了一定的参考依据。

浅埋超长工作面矿压显现规律研究

为了研究浅埋超长工作面矿压显现规律,以青龙寺煤矿5-20311工作面为研究背景,采用FLAC 3D软件对其进行开采模拟,研究浅埋超长工作面顶板覆岩位移、地表沉降、裂隙以及工作面液压支架竖向位移与工作面阻力随开采推进距离的变化规律。数值模拟结果表明,浅埋超长工作面顶板覆岩易出现直接顶沿煤壁全厚切落,地表出现整体台阶下沉的现象;5-20311工作面开采过程中,顶板覆岩初次来压步距约为24 m,周期来压步距约为16~24 m,平均周期来压步距约为20 m,导水裂隙带平均发育高度约为50 m,最大发育高度约为72 m;开采推进距离为24 m时,工作面液压支架竖向位移以及工作阻力均达到最大,分别为320 mm和40.5 MPa;当工作面开采推进距离大于24 m时,液压支架竖向位移和工作阻力开始呈周期性的变化,变化周期约16~24 m。

基于三维曲面积分的矿压实测数据分析模型及应用

针对影响综采面正常推进的异常矿压显现进行预测与防控是减少工作面顶板事故隐患的有效措施,合理有效的矿压实测数据分析方法是关键技术之一。基于三维曲面积分理论,引入Kriging插值算法,提出一种“寻找大显现、关注异常点”的矿压数据分析模型。以顶板压力与底板比压组建三维曲顶柱体,以液压支架与累计进尺组建二维坐标面,从而建立基于三维曲面积分的矿压实测数据分析模型,并以压力曲面向割平面投影算法实现对矿压实测数据的解析与预测分析。开展神东矿区补连塔煤矿12514工作面的矿压监测数据分析,获得了矿压显现明显区域、矿压三维曲面投影模型以及实时矿压云图,提取显著来压区域8次,指向62号支架~98号支架区域6次,其中,显著来压区域持续平均距离11.9m,表明基于三维曲面积分分析模型可选取顶板运动比较剧烈的区域,相对于传统统计分析方法具有更强的针对性,验证了所提出分析模型的合理可靠性。

浅埋深线圈瞬变电磁场超前探测响应及应用

为有效识别隧道工作面前方采空区、岩溶、导水裂隙带等不良地质情况,预防隧道开挖透水事故,开展浅埋深线圈瞬变电磁理论在隧道超前探测中应用的研究。首先,利用COMSOL软件建立浅埋深线圈超前探测模型,研究工作面前方不同方位电磁场的传播特性和异常响应特征;然后,以青岛地铁13号线嘉陵江路站-香江路站区间隧道工程为例,验证浅埋深线圈瞬变电磁法识别异常体的可行性。结果表明:浅埋深瞬变电磁法可有效识别工作面前方不同位置的低阻异常体;不同方位异常体对于电场响应的影响主要体现在响应强度上;瞬变电磁场可有效区别出空气域和岩体域,但受空气域的影响,电磁场在近地表的高阻围岩中衰减速度加快,导致在反演分析中实际探测工作存在高阻异常。

浅埋工作面回采对边坡稳定性的影响研究

针对下伏工作面回采造成边坡失稳问题,通过数值模拟研究了不同工作面回采位置下坡体滑动和塌陷特征,分析了采空区和坡体塑性区分布规律。结果表明:工作面位置显著影响边坡滑动和塌陷特征;工作面回采后,顶板岩层成为边坡土体的主要承载结构,若工作面位于边坡滑动侧,会进一步提高边坡土体滑动空间;当工作面位于坡脚下部时,回采后边坡稳定性最高,当工作面位于坡体下部时,回采后边坡稳定性最差;采空区上部岩层以拉伸、剪切混合破坏为主,边坡土体以剪切破坏为主。

浅埋煤层大采高工作面地表裂隙漏风研究

为了掌握浅埋煤层大采高工作面采空区上方地表裂隙漏风规律,通过地表裂隙考察、SF 6示踪气体现场测试、数据拟合分析等方法进行地表漏风特征分析,并制定专项漏风防控措施进行治理。结果表明:大采高工作面采空区上方距离工作面20 m以上的粘土层地表区域,容易发育形成长期稳定的张开型和塌陷型裂隙;不同区域地表裂隙漏风风速呈现回风侧塌陷型裂隙>中部张开型裂隙>进风侧塌陷型裂隙,且分别距离工作面584、539、487 m后漏风风速基本为零;通过对地表裂隙回填压实和井下回风侧采空区注浆堵漏,在降低上隅角CO浓度的同时增加了O_(2)浓度,有效抑制了采空区的遗煤自燃,减少了采空区惰性气体的涌出。

浅埋深大采高工作面矿压显现规律研究

以三道沟煤矿85214工作面为工程背景,对浅埋深大采高工作面矿井的矿压显现规律进行研究,利用理论分析的方法,建立固支梁和悬臂梁模型,确定工作面初次来压步距和周期来压步距分别为104.91和19.90 m。基于覆岩浅埋结构性质,建立短砌体梁和台阶岩梁模型,确定支护阻力分别为5 624和14 461 kN;利用现场试验的方法,对井下支架工作阻力数据实测分析,确定工作面初次来压步距106 m,周期来压步距16.8 m,月平均次数11次,平均支架载荷37.5 MPa,支承压力主要分布于工作面中部区域。研究结果证明了来压步距模型的合理性和有效性,并确定了浅埋深条件下覆岩结构呈现短砌体梁结构和台阶岩梁结构的破断特点,可为矿井生产提供依据。

三软煤层条件下工作面浅孔注水钻孔设置方式探索

针对告成煤矿三软煤层生产过程中,煤尘比较突出、劳动作业环境恶劣和容易诱发煤尘事故等问题,在23041综采工作面进行了工作面浅孔注水伪斜钻孔设置方法的试验和探索,并将该方法与现用的注水垂直钻孔设置方法进行了对比试验。实践证明,工作面浅孔注水伪斜钻孔设置方法可减少综采工作面生产过程中粉尘的产生量,对促进安全生产具有重要意义。

浅埋厚煤层综采工作面采空区自燃“三带”划分

采空区中氧气作为助燃物质,是造成采空区遗煤自燃的主要因素,而其主要来源为采空区漏风。为了探究采空区自燃“三带”和漏风规律,检测了氧气和一氧化碳的浓度分布情况。对苏家沟煤矿4109南工作面和4109工作面自开切眼至开采到一定范围内采空区氧气、一氧化碳等5种气体浓度变化的规律进行检测观察,根据现场生产实际和地质条件,对综采工作面推进速度、采空区自燃“三带”分布范围、5种气体的浓度关系和自燃危险区域的主要参数进行了分析和计算。研究结果为苏家沟煤矿综采工作面及相似工作面采空区自燃“三带”划分研究和遗煤自燃防治工作提供了一定借鉴。

Instability characteristics of the cracked roof rock beam under shallow mining conditions

To establish the movement relationship for the roof breaking under shallow mining conditions, the mechanical model of the roof rock beam was built, then the structure instability process of the roof rock beam was analyzed. The changing criterion of the vertical displacement was established and the relationship between the deflection and the rotary motion of roof block was determined. Regarding a mining face in Shangwan Mine, the responsing laws of the deflection and horizontal thrust of the roof rock beam were obtained through FLAC3D numerical analysis. The results show that the structure instability of the cracked roof rock beam depends on the interaction between the vertical load and the horizontal thrust.For the roof rock beam, when the vertical load keeps constant, the horizontal thrust fluctuating rises with increasing deflection. The horizontal thrust increases constantly with the deeper buried depth and the smaller span.

浅埋煤层地表动态变形规律实测研究

浅埋煤层高强度开采易诱发严重的开采沉陷灾害。为了分析浅埋煤层开采后地表沉陷特点,防治开采沉陷灾害,在马营煤矿9102综放工作面布置地表移动观测站,采用测回法,按照闭合测量路线进行动态变形监测,探讨了浅埋煤层地表移动动态特征。

麻地梁矿浅埋深强采动综放工作面巷间煤柱宽度优化研究

针对浅埋深强采动综放工作面巷间留设合理煤柱宽度问题,以内蒙古麻地梁煤矿首采综放工作面巷间留设30 m大煤柱护巷工程为研究背景,综合运用地质调查、理论计算和数值模拟研究强采动综放工作面合理的巷间煤柱宽度。理论计算得出最小煤柱宽度参考值为12.6~14.7 m。采用FLAC3D数值软件模拟分析了不同巷间煤柱宽度下双巷掘进、一次采动、二次采动时煤柱及围岩中应力、塑性区和位移分布演化规律。研究表明,麻地梁煤矿浅埋深强采动综放工作面巷间合理煤柱宽度为18 m。研究成果为确定浅埋深强采动综放工作面巷间煤柱宽度提供了借鉴。

浅埋近距离煤层工作面过遗留煤柱压架机理及防治措施研究

以榆家梁矿井42307工作面发生的压架事故为工程背景,采用UDEC离散元数值模拟方法,探究了工作面“过煤柱前过煤柱时发生压架事故”全过程的煤岩层破坏与应力演化特征,揭示了工作面推进采出煤柱过程中煤岩体裂隙演化过程及失稳压架机理,并提出了工作面采出遗留煤柱防治顶板动压灾害的“定向长孔高压水力压裂+地面深孔爆破”技术措施。现场实施效果表明,顶板动压灾害防治技术措施使得工作面出煤柱前支架压力峰值减少34.5%,支柱最大下沉量减少83.3%,工作面巷道顶板下沉量减少75.0%,工作面出煤柱无明显来压,有效避免了工作面采出遗留煤柱时剧烈动压灾害事故的发生。

浅埋综放工作面迎采掘进沿空巷道围岩控制技术研究

针对浅埋煤层迎采掘进沿空巷道围岩应力环境复杂,围岩稳定性差,常规支护手段控制巷道围岩变形收效甚微现状,以镇城底矿22213工作面为工程背景,分析了浅埋综放工作面矿压显现基本规律,基于迎采掘进巷道与上区段回采工作面间的空间关系,揭示了迎采掘进沿空巷道围岩控制的关键在于有效控制采动影响阶段和采空区动压影响阶段的巷道围岩变形。通过留设合理宽度煤柱、实施迎采掘进沿空巷道围岩动态分段控制以及构建巷道围岩浅部-深部承载圈等方式,综合提出了迎采掘进沿空巷道围岩控制技术,有效构建围岩浅部-深部承载结构,维持巷道稳定。

龙华煤矿浅埋综采工作面过上覆空巷充填技术研究

针对浅埋综采工作面过上煤层空巷顶板失稳难以控制的问题,以龙华煤矿20112综采工作面过上煤层空斜巷为研究背景,采用理论分析和现场试验的方法对工作面过上煤层空斜巷填充方案和防控方法进行了研究。结果表明,回风空斜巷在高水速凝材料预注浆后与锚杆、锚索、强力墩柱形成的联合支护体能够有效控制回采过程中上煤层空斜巷顶底板岩层的变形量,确保了回采过程中空斜巷围岩的稳定性,实现了工作面安全顺利通过上煤层空斜巷。该研究为类似条件下开采提供了参考。

浅埋煤层长距离工作面支架选型特征研究

针对曹家滩煤矿浅埋煤层长距离工作面液压支架选型设计问题,分析浅埋煤层老顶“高位台阶岩梁”液压支架工作阻力计算模型,研究浅埋煤层条件下矿压显现规律,得到工作面液压支架的主要选型特征参数,有效提高了工作面液压支架的可靠性和适用性,为矿井设计提供了技术支撑。