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。

地表水体下大采高工作面重复采动安全性评价

为了确定地表水体下大采高工作面重复采动的可行性和安全性,采用FLAC3D数值模型,对宁东煤田红石湾煤矿五煤和八煤重复采动后的覆岩破坏规律进行研究,五煤和八煤工作面均为大采高工作面,采高分别为4.6 m和4.8 m,根据数值模拟结果,五煤和八煤工作面回采后的冒落带高度分别为13.8 m和15.0 m,八煤工作面的导水裂隙带高度为242.0 m,保护带厚度为56.4 m,八煤工作面最浅处距离地表水体353.0 m,大于需要留设的防隔水煤(岩)柱高度(298.4 m),结合研究区的构造发育条件和隔水层隔水性能特征,确定地表水体下五煤和八煤的大采高工作面重复开采的安全性较高。结果表明,可以采用数值模型对大采高工作面重复开采后的覆岩破坏规律进行分析,通过实例分析,地表水体下大采高工作面重复采动安全性评价符合实际情况,可以作为井田未来评价工作面受地表水体威胁程度的依据。

大采高加长工作面液压支架选型及顶板控制技术研究

为研究大采高加长工作面在矿压显现规律方面发生的变化,实现采场围岩的有效支护,以王庄煤业15112工作面为研究及实践对象,基于工作面的具体地质生产条件,经过理论分析计算,对液压支架进行选型,验证了工作面支架选型的合理性,进而制定综合矿压观测方案,分别进行了采场矿压、巷道表面位移、工作面走向超前支承压力、工作面侧向支承压力等方面的观测,研究得出了工作面的矿压显现规律及具体的采场围岩控制重点,有力指导了工作面回采期间的顶板管理工作,保障了矿井安全生产。

协调煤层开采与瓦斯抽采的均衡开采数学模型及应用研究

合理的工作面推进速度是实现煤层瓦斯高效抽采的关键。在开元煤矿3710工作面开展了地应力和瓦斯流量现场实测,实测结果表明,工作面推进速度越快,煤体应力卸荷程度越大,钻孔瓦斯抽采量越高。在此基础上,拟合得到了瓦斯抽采量和钻孔与煤壁距离之间的关系式,建立了协调工作面开采与瓦斯抽采的均衡开采数学模型,模型计算结果表明,在保证日产量的前提下,为实现超前卸压瓦斯抽采量最大化,3710工作面的合理推进速度为6.8 m/d。

工作面内隐伏含水体电法探测的实验研究

为探明工作面底板内隐伏含水体,研究利用一种新的直流电法——平行双极-偶极电阻率法——进行探测.采用物理模拟方法,实验模拟在大型水槽中进行,利用铁块模拟含水体,水模拟围岩.在资料处理解释方面,采用电阻率层析成像反演计算目标体的位置.实验表明,采用平行双极-偶极电阻率法探测工作面内隐伏的含水体是一种行之有效的方法,该方法也因其观测信号强、适应范围广的优点,具备广阔的应用前景.

综放工作面顶煤承载能力和支架工作阻力的探讨

支架工作阻力计算是综放开采研究的主要问题之一。在对顶煤力学性质进行了实验室试验的基础上,总结出顶煤破坏时的强度满足主应力表示的莫尔-库仑强度准则。根据综放工作面顶煤体的受力特点,运用损伤力学应变等效原理,建立了综放工作面控顶距内顶煤体受力力学模型。从顶煤体承载能力的角度,研究综放面支架-顶煤体之间相互作用关系,推出了支架工作阻力的理论计算公式。该模型较好地解释了综放工作面支架工作阻力随顶煤强度的提高而增加的矿山压力显现。研究结论对综放面支架工作阻力计算具有一定的理论指导意义。

矿井无线电波透视法在唐家会矿井61101工作面隐伏断层探测中的应用

选择310 k Hz作为YDT175型无线电波透视仪的工作频率,采取恰当的抗干扰方法,对准格尔煤田唐家会矿井61101首采工作面隐伏断层进行了探测试验,使用无线电波透视CT软件对采集数据进行反演处理与显示。结果在工作面回风巷770~1 370 m段发现3处电磁波衰减带,解释为断层。经已有地质资料以及巷道实际揭露验证,这3处衰减带内的确存在3条正断层,说明选择适当的无线电波透视频率能够较可靠地探测工作面隐蔽地质异常体,无线电波透视法是保障矿井工作面安全高效生产的有效技术。

充填体强度形成速率与工作面推进速度的关系

针对新阳煤矿采空区高浓度胶结充填开采的地质生产特点,根据胶结充填材料强度形成过程与凝结时间的关系特性,将充填体所在区域沿工作面推进方向分为强度增长区和强度恒定区2个区域,在此基础上建立了"煤壁—支架—充填体"联合支撑的顶板梁结构力学模型。对顶板岩梁各段的受力进行分析,求得顶板岩梁剪力和弯矩的表达式以及岩梁两固支端的支座反力和弯矩。探讨了胶结充填材料强度形成速度与工作面推进速度之间的关系,根据充填开采极限跨距的概念以及充填材料强度形成的时间关系,计算了工作面推进速度与充填体强度形成速度之间的关系。研究结果表明:岩梁最大剪力处和最大弯矩处均位于岩梁与煤壁的交点处即岩梁煤壁端;工作面支架的工作阻力和充填体的支撑能力对顶板岩梁剪力和弯矩的分布影响较大;新阳煤矿10203工作面合理推进速度为3.2 m/d,每天割煤4刀。

孤岛综放工作面水体探测及突水危险性研究

以济煤23101孤岛工作面为研究对象,运用力学模型分析、多种经验公式计算及数值模拟方法分析孤岛工作面及相邻工作面采动前后覆岩裂隙发育及贯通性,结合调查资料、地面和井下瞬变电磁探测结果研究孤岛工作面上方水体及相邻采空区积水赋存规律,并采用钻探方法针对理论、物探所分析的采空区积水进行现场验证。结果表明:23101工作面上覆岩层存在顶板裂隙水,其上方相邻济源三矿21051工作面存在较多老空水;当23101工作面未回采时,其下方相邻23001工作面平均导水裂隙发育高度为58.43 m、其上方相邻济源三矿23051工作面平均导水裂隙发育高度为57.31 m,且两者并未贯通;当23101工作面回采后,23101工作面裂隙发育高度平均为60.94 m,可与上方相邻济源三矿21051工作面断裂带贯通,21051老空水可威胁到23101工作面正常回采。因此,对23101工作面顶板裂隙水及相邻工作面老空水进行超前排放是保障安全回采的必要措施。

大倾角松散厚煤层不规则综放工作面开采技术研究与实践

介绍了太平煤矿在大倾角松散厚煤层条件下的不规则工作面综放开采技术研究成果。工作面采用多工艺联合交叉施工方式,并在向斜轴附近采用旋转开采的工艺,同时采取了煤体注水、支架挂网预防漏顶等技术措施,取得了极其复杂地质条件下松散厚煤层综放开采的成功。

基于煤体损伤演化的煤柱承载规律与宽度确定研究

为了解决工作面煤柱承载规律不清晰和合理宽度难确定的现场难题,通过运用数值模拟和现场工业性试验等方法,对工作面巷道围岩变形规律、煤柱承载特性演化规律、煤柱内裂隙扩展规律和支护控制进行研究。分析了煤柱在受两侧采动影响下内部裂隙的演化过程和分布特征,揭示了采动应力下原生裂隙的扩展到宏观破裂面产生的损伤破坏机制,确定了煤柱两侧的损伤范围;在煤柱第1次损伤的基础上,进一步研究了沿空掘巷后煤柱内部裂隙由两侧向中间发育的破坏机理,建立了剪切裂隙和张拉裂隙的分布特征与煤柱承载特性的关系;研究了不同宽度煤柱对应的巷道围岩稳定性,最终确定了7106工作面风巷的护巷煤柱合理宽度为7.0 m;提出了使用高强度螺纹钢锚杆与双筋双梁钢筋梯子梁支护,并利用预应力锚索加强支护的工作面煤柱稳定性支护控制技术。现场应用实践表明支护控制效果良好。

基于参数轻量化的井下人体实时检测算法

针对现有井下人员目标检测方法因网络较深、计算量庞大而不能达到实时检测效果的问题,提出了一种基于参数轻量化的井下人体实时检测算法。采用深度可分离卷积模块和倒置残差模块构建轻量级特征提取网络:通过深度可分离卷积压缩参数量和运算量,提升特征提取网络的运算速度;倒置残差模块通过更高维度的张量来提取足够多的信息,保证特征提取网络的精确度。结合轻量级特征提取网络和SSD多尺度检测方法建立井下人体实时检测模型,该模型在轻量级倒置残差特征提取网络的基本结构上增添传统卷积层至27层进行卷积操作,其中6层特征图被抽取进行多尺度预测,测试结果表明,该模型的大小为18 MB,帧率约为35帧/s,性能优于常用的VGG16+Faster R-CNN模型和VGG16+多尺度检测模型。为适应井下特定环境的目标检测需求,设计了基于Faster R-CNN的人体数据半自动标注方法,可显著减少人工工作量,提高井下人体检测精度。利用矿工服装颜色信息对检测结果框进行二次筛选,剔除将背景检测为人体的误检框。测试结果表明,该算法实现了采煤工作面人员实时定位检测及框选,精度达92.86%,召回率为98.11%,有效解决了井下人员漏检及误检问题。

影响箱体类零件孔、面质量的主要因素分析

重点从定位、切削热、夹紧力、切削力、刀具材料、刀具角度、数控机床精度等方面分析影响箱体孔、面质量的主因素,提出现场解决方案及思路。

回采工作面透射多波探测技术在霄云煤矿中的应用

回采工作面内断层、冲刷带等隐蔽灾害因素是影响煤矿安全生产的重要隐患之一;利用透射多波探测技术快速、无损、对地质构造反应灵敏的特点,对回采工作面未知地质构造进行了探测;参考巷道实揭地质资料,联合利用了体波及槽波反演结果,综合超前预报回采工作面断层及煤层变薄带范围,为回采工作面布置提供设计依据,保证了煤矿安全高效生产。

小型水体下的采煤实践

依据王台铺矿IX2 331综采工作面顺利回采通过地表东上村水库实际情况 ,对小型水体下采煤地质条件及防治水工作作一分析、总结 ,以便更好地指导生产。

基于瞬变电磁法三维可视化技术的工作面探测

为了更为准确得到工作面顶底板方向的富水特征,根据矿井瞬变电磁法的基本原理,提出瞬变电磁法三维可视化技术用于煤矿工作面探测中的方法,实现了异常体的空间立体显示。探测实例结果表明,该方法能够准确地将工作面内异常体直观表现出来,提高了瞬变电磁探测解释的精度。

采煤工作面刮板运输机机头人体红外保护系统

针对采煤工作面运输机机头出煤期间有人员误闯入时进行主动保护的问题,提出了一种运输机机头人体红外保护系统,实现了运输机机头部位的本质安全。通过在陈四楼煤矿21503工作面的应用,该保护系统大大提高了设备的安全性,杜绝了转载部位煤矸飞出伤人事故的发生。

工作面内异常体无线电波CT成像效果分析

矿井工作面内地质异常体对安全高效生产影响较大,利用无线电波CT成像技术可以有效获得异常体的相对位置及特征,为工作面回采方案制定提供技术指导。论文结合矿井工作面地质条件探查结果,讨论其方法技术特点及其应用效果,其中对与巷道走向夹角大的地质异常体分辨能力强,而对走向延展长的地质异常体判断能力有限,需要结合多种方法综合探查与分析。

大采高工作面过空巷及对接切眼工艺应用

成庄矿5314大采高工作面在推进过程中,遇到了2条空巷、7个横川和1条平行对接切眼,极易造成煤体片帮和顶板破碎漏矸压溜问题,严重时甚至存在造成压死支架和顶板垮塌导致停产事故的风险。在明确工作面布置的基础上,从钻孔布置及施工、注浆管组合与封孔工艺、其他注意事项出发,详述了对接切眼深孔注浆的工艺流程;详述了53141巷充填柱布置、53146巷(垂直和斜交工作面倾向方向)充填柱布置等方案,以及锚索补强措施。实施效果表明,煤体顶板得到了有效控制,大幅度减少了顶板漏矸和压溜事故,在推进过程中保证了机电设备平稳和事故总体可控,保证了工作正常推进。

膏体置换煤柱充填体承载特性及工作面支护强度研究

以山东能源集团岱庄煤矿2351膏体充填置换条带煤柱工作面为例,对井下充填体承载特性及工作面支护强度进行了研究。在分析膏体充填开采顶板运动特征的基础上,建立了膏体充填开采顶板稳定性力学模型,推导出了膏体充填开采工作面支护强度力学关系式。结果表明:膏体的力学性质离散性较大,强度较高,弹性模量和泊松比偏低,在低围压下膏体即表现出典型的塑性强化特性。充填采场上覆岩层主要存在裂缝、离层和弯曲下沉,不存在垮落带。充填体上分布的垂直应力既不是大小相同的水平线,也不是类似于条带煤柱上的马鞍形分布,而呈现出波浪形分布,自充填完成至覆岩运动稳定,充填体受力未出现突变现象,是一个逐步增大并趋于稳定的过程。2351膏体充填工作面现选用的充填式液压支架虽可有效地控制顶板下沉,但未能发挥所选支架的效能,还可进行适当优化。