硬质体构造对煤层瓦斯流动的力学控制效应

为研究煤层内硬质体构造对瓦斯流动的力学控制效应,运用数值模拟分析和现场验证相结合的研究方法,对正常煤层和含硬质体煤层掘进工作面的应力异常分布特性、煤层渗透性变化和瓦斯流动规律进行了对比分析。研究结果表明:掘进工作面前方硬质体构造附近的集中应力就像一道"闭合闸门",明显降低了附近煤体的渗透性,阻碍了较远处煤体内的瓦斯向掘进工作面的正常渗流流动,这是高瓦斯矿井采掘过程中瓦斯异常涌出的诱因之一。为避免高瓦斯煤层掘进工作面瓦斯异常涌出威胁,所采取的各种卸压增透措施必须打开或卸除这个"闭合闸门",为前方煤层瓦斯的安全释放提供畅通通道。

似膏体充填开采工业广场保护煤柱后地表移动变形分析

似膏体充填技术对于煤矿实现绿色开采提供了有效途径,根据似膏体充填开采的现场实践及似膏体充填特性提出似膏体充填的等价采高由支架后顶底板移近量、充填欠接顶高度、充填体的变形量组成,并对等价采高的构成量进行了现场实测分析。将等价采高计算模型得出的采高及矿区预计参数与开采沉陷预计可视化系统相结合对西马煤矿南一采区1327工作面进行了似膏体充填开采后地表移动变形预计。结果表明,预计值与现场地表岩移观测站实测值是吻合的,地表上方的建筑物损坏程度均在一级损坏允许范围之内,确保了建筑物的正常安全使用。

似膏体充填开采沉陷的FLAC^(3D)数值模拟

基于FLAC^(3D)数值模拟软件与Midas/GTS辅助建模技术,采用Mohr Coulomb本构模型,对西马煤矿南一采区工业广场保护煤柱范围内的1327工作面进行了似膏体充填开采后的地表移动变形预计分析,并将其结果与概率积分法预计结果进行比较,得出FLAC^(3D)模拟结果(该结果符合实测数据)。分析结果表明:FLAC^(3D)数值模拟不需要确定繁杂的参数,而是以实际钻取的煤岩的物理参数为计算依据,较概率积分法更为简捷;研究成果为似膏体充填开采沉陷预计分析探求了一种更为高效的研究方法,也是对于传统概率积分预计方法的有效补充。

旺格维利采矿法矿柱合理尺寸数值模拟

为回收瓦厂坪铝土矿边角矿体并提高矿井资源回收率,本文基于简支梁、固定梁及两区约束理论,结合FLAC^(3D)数值模拟软件,对瓦厂坪铝土矿采用旺格维利采矿法回收边角矿体时刀间矿柱的合理尺寸进行模拟分析,得出刀间矿柱随采硐数目增加所受垂直应力和塑性区的变化规律。结果表明:较合理的刀间矿柱尺寸为1.0 m,1.0 m刀间矿柱能够保护当前回采采硐,且靠近工作面的三到四对刀间矿柱部分发生塑性破坏,能起到临时支撑顶板作用。

液态二氧化碳防灭火装备及其工程应用

为有效消除矿井火灾隐患,保障井下作业人员安全,避免煤炭资源的损失扩大,研制了液态二氧化碳CO2(l)的储罐、地面汽化防灭火系统和井下直接防灭火系统。储罐的自增压系统可使CO2在其内保持液态状态而不结冰;CO2(l)的地面汽化灭火系统可以将CO2(l)在地面运用电热汽化器和空温汽化器汽化,气态的CO2在稳压罐内稳压达到1.5MPa后,以0.5MPa的压力通过管道输送至火区进行防灭火;CO2(l)防灭火列车可以直接将其运到煤矿井下的高温地点或火区附近,快速降温、灭火。照金煤矿122综采工作面防火工程实践表明,CO2(l)可以快速有效降低火区环境的温度、氧气和煤自燃指标气体浓度,消除火灾隐患。

基于PCA-ELM的矿井瓦斯涌出量预测

为进一步提高矿井瓦斯涌出量的预测效率和精度,将主成分分析法(PCA)和极限学习机(ELM)神经网络相结合,建立基于PCA-ELM的矿井瓦斯涌出量预测模型。运用主成分分析法对矿井瓦斯涌出量影响因素样本进行主成分提取,去除各变量之间的线性相关,得到降维后的有效因子。再将这些有效因子作为ELM神经网络的输入层进行训练和预测,借助ELM神经网络不需较多参数调整、学习速度快、泛化性能好的特点,进行快速准确的预测。利用某典型矿井的实测数据进行实例分析,PCA-ELM方法预测的最大误差为0.2589,最小误差为0.0312,平均误差为0.1370,结果表明该预测模型预测速度快、精度高,能够用于矿井瓦斯涌出量预测。