安全科学与工程专业学位课程案例建设及应用——以现代安全管理理论与方法课程为例

针对深化安全科学与工程专业研究生培养模式改革,提高培养质量的指导思想,现代安全管理理论与方法课程强调案例教学实践,选择当今时代主题下的典型案例,并运用多种教学设施和环节相结合、多种评价指标相结合的案例教学模式,让学生能够在案例的阅读、思考、分析和讨论中建立起一套适于己用的独立思考方式和逻辑推理方法,从而实现课程教学目标,为安全科学与工程专业学位研究生实施案例教学提供理论依据与指导。

研究生国际化培养机制与实践——以河南理工大学矿业工程研究生为例

针对矿业工程研究生国际化培养的实践积累,从培养理念、培养平台、培养方法以及考评模式四个方面入手,提出了需求牵引型国际化培养理念、教研合一式国际化培养平台、政用产学研国际化培养方法以及多元目标型国际化考评模式,形成了相互耦合、系统严谨、相辅相成与逻辑清晰的矿业工程研究生国际化培养机制,实践成果为矿业工程研究生国际化培养提供了新思路,对提升矿业工程研究生培养质量具有重要意义。

煤及煤层气工程专业课程体系建设的实践与思考——以河南理工大学为例

本文以河南理工大学为例,根据煤及煤层气工程专业开办5年以来的教学实践,阐述了专业的课程体系设置情况,指出了目前课程设置中专业课程定位、教材体系建设、专业课程设置以及教学实践等方面存在的问题,明确了该专业课程体系改革的思路。

以实践能力培养为导向的税务会计课程改革探析——以河南理工大学为例

税务会计是管理类学科开设的一门核心专业课,既包括会计理论知识,也包括税法的基本内容,具有较强的实践性、理论性与实用性,对学生的职业发展具有十分重要的作用。随着我国社会经济的发展,越来越多的大型企业业务趋于多元化,对税务会计的要求越来越高,以往的教学模式较难适应高速发展的社会需求。为顺应社会需求,高校应加快对税务会计课程的改革。该文从税务会计课程目标及教学要求入手,分析当前高校税务会计课程教学过程中普遍存在的问题,提出突出实践能力培养的教学改革措施,构建实践性、理论性较强的教学模式,从而提升学生理论及实践操作能力,使其更能适应社会发展需求,促进其成长成才。

松软煤层大采高工作面煤壁片帮机理及深浅孔交替超前预注浆加固技术研究

目的为探究松软煤层大采高工作面煤壁片帮机理,并对片帮严重的松软煤层大采高工作面煤壁进行有效控制,方法利用材料力学理论得到煤壁片帮的频发位置,引入煤壁剪切破坏准则,得出松软煤体煤壁片帮的主控因素。并以李村煤矿1305工作面为例,通过FLAC3D建立数值模型,以煤壁最大位移、煤体破坏深度、支承压力大小和支承压力峰值位置4个因素作为参考比较对象,通过引入正交试验法,研究了煤层埋深、内摩擦角、黏聚力、抗拉强度以及支护强度对煤壁片帮的影响程度。结果结果表明:煤体自身的物理力学性质(内摩擦角和黏聚力)是影响煤壁片帮的主要因素,其次煤体的赋存条件(埋深)也是一个较为关键的影响因素。结论工业性试验基于正交试验结果提出了大采高综采工作面深浅孔交替超前预注浆加固技术,有效控制了李村煤矿1305工作面煤壁片帮严重情况,为其他类似地质条件大采高综采工作面煤壁片帮控制提供了借鉴。

千万吨级综放工作面智能化放煤理论及关键技术

针对综采放顶煤工作面在智能放煤理论、智能感知与识别关键技术、智能放煤综合决策技术和远程放顶煤智能控制技术方面存在的问题,依托“十三五”国家重点研发计划——千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术及示范,开展了千万吨级综放工作面智能化放煤理论及关键技术研究,取得如下成果:(1)开展了顶板顶煤组合体压缩试验、煤岩组合体破碎块度分布试验和不同顶板-顶煤条件下综放开采放煤相似模拟试验,阐明了顶板顶煤的破碎-运移的相互作用过程;开发了采空区三维激光空间探测技术,证明了群组放煤过程中顶煤“面接触块体成拱现象;开展以采放协调、高回收率、低含矸率为约束条件的特厚煤层多口群组智能放煤数值模拟,确定了群组放煤口数量;综上,为智能放煤工艺优化提供了可靠理论基础。(2)对工作面煤矸地质信息及物性特征、顶煤放落过程全周期感知要素进行探索研究,形成了包含“顶煤厚度在线探测-煤矸精准识别-煤流动态测量”的综合感知技术体系,为智能化放煤决策技术提供了充分的数据信息支撑。(3)建立了综放面“人-机-环”多源信息数据库,构建了基于采放时间协调、采放空间协调、采放运能协调的特厚煤层综放面采放协调决策模型,开发了基于Q-learning算法的智能放煤决策软件,形成了基于煤矸识别、顶煤厚度探测和过煤量监测感知,结合煤矸运移时序特征和经验数据的人工智能决策技术。(4)研发了智能综放面三机位姿高精度惯导监测与控制技术,实现了采煤机、液压支架、刮板输送机的实时定位、姿态监测及动作控制;开发了智能化矿山融合通信调度系统,构建了智能综放远程综合控制平台,成功实现了“远程一键启动”模式的智能放煤。(5)在塔山矿8222工作面,开展了基于探地雷达的顶煤厚度在线探测技术、融合振动-音频-高光谱的煤矸精准识别技术、基于激光三维扫描的放煤量实时监测技术和综放工作面智能化放煤决策软件的应用,现场顶煤厚度探测、混矸率和放煤量的误差分别控制在10.71%、9.32%和7.8%以内,平均每个放煤循环节省时间约30 min,实现了年产1500万t的综放工作面智能高效放煤。

平顶山矿区多煤层卸压立体抽采模式与工程示范

平顶山矿区多煤层发育、含气层段多,仅靠井下进行瓦斯治理工程量大、难度高。为了开辟平顶山矿区瓦斯抽采新模式,达到“采一层抽多层”的目的,采用气测录井与含气量测试相结合的方法精准判识了煤系主要含气层段和含气量;采用体积法评价了东部5对矿井采动区和采空区的煤系气资源量。基于“O”形圈理论和“防-抗-让”思想,分别优化设计了采动井、采空井的井位、层位和井身结构,构建了采动区、采空区多煤层卸压立体抽采模式并进行了工程示范。结果表明:(1)二_(1)煤层顶板200 m范围内存在四煤组、三煤组、二_(1)煤层顶板60 m范围内的砂岩/泥质砂岩互层段等3处主要含气段。平顶山矿区东部5对矿井的采动区和采空区资源量分别为26.36×10~8 m^(3)和20.00×10~8 m^(3)。(2)采动井最佳井位为0.17~0.28倍采长,且靠近回风巷条带区域;走向上,采动井的间距一般为80~100 m。创建了“大口径、避开岩体变形强烈区、P110梯型扣套管”的采动直井稳孔技术体系和“下行水平轨迹+提高套管强度”的采动L型水平井稳产技术体系,保证了产气通道的畅通性。采空井一般布置在距离回风巷30~50 m的区域,完钻位置一般为二_(1)煤层顶板40~60 m的范围;筛管布置在四煤段顶板至裂隙带底部。(3)建立了“地面采动直井/定向井-采动L型水平井-采空井”联作的卸压立体抽采模式,实现了多气源立体抽采。截至2024年4月30日,累计抽采纯量达5258.8万m^(3),总利用量达到3735.4万m^(3),率先在河南省实现了煤系气产业化开发,示范和引领带动作用显著。

基于PDCA的矿业工程专业学位研究生课程教学改革研究——以矿井瓦斯抽采理论与技术为例

针对矿业工程专业学位研究生教育课程中存在的学生基础差异大、实践教学效果不显著、专业学位研究生课程内容与学术学位研究生趋同等问题,采用PDCA控制理论,以矿业工程专业学位研究生课程矿井瓦斯抽采理论与技术为例,论述课程形成“理论知识在线自学+难点重点分组讨论+案例分析胶合理论+实践验证升华反思+效果评价反馈改进”的课程教学模式。通过教学设计,实现横向和纵向的计划(Plan)—执行(Do)—检查(Check)—处理(Action)循环改进,契合培养目标,提升研究生的认知能力、创新精神、实践能力和社会责任感。

智能化教室在采矿工程专业教学转化中的应用

智能化教室的建设与完善是实现教学信息化的重要组成部分,专业教学与智能化教室的有机结合是高等院校专业教学的发展趋势。基于此,以河南理工大学采矿工程专业智能化教室建设与教学应用为例,分析采矿工程专业智能化教室的主要技术架构,并以冲击地压工程学课程中冲击地压相关知识点讲解为切入点,讨论智能化教室在采矿工程专业教学中的应用。教学效果表明,专业知识点与智能化教室的音频、视频、图像功能结合较好,学生学习热情较高、师生互动效果好,可为相关专业智能化教室建设应用提供借鉴。

神东矿区综采工作面过同层位空巷强矿压显现机理及控制方法

神东矿区各矿井在回采过程中由于工作面布置方式调整,工作面前方常会出现以往工作面空巷。为避免工作面过空巷期间发生顶板事故,总结了神东矿区多个工作面和空巷赋存条件、过空巷处理方法与矿压控制效果,分析了工作面过空巷期间顶板超前断裂失稳机理。综合考虑空巷、泵送支柱、煤柱与支架对顶板的不同支撑作用,采用数值模拟研究了不同煤柱尺寸、周期来压破断位置、空巷跨度与泵送支柱强度条件下,工作面过空巷期间顶板下沉和弯曲拉应力分布情况,结果表明:随着空巷与工作面斜角度从90°垂直减小至0°平行,空巷对工作面影响的推进长度减小,但过空巷期间工作面矿压显现范围增大,强度更加剧烈。工作面过空巷期间矿压显现强度主要受煤柱尺寸、过空巷前上一次顶板断裂位置、空巷跨度和空巷支护情况等因素的控制。随着工作面靠近空巷,煤柱必然逐渐失稳,且大多数空巷在工作面开采前已经存在,其跨度难以改变。神东矿区通过加强巷道顶板支护和通过等压调整顶板周期破断位置以实现工作面过空巷期间的矿压控制。随着泵送支柱峰值强度和弹性模量的增大,对空巷顶板的控制效果明显,但在顶板悬露过长时可能发生失稳破坏并失去承载能力。当顶板周期断裂位置分别位于过空巷前后,过空巷期间顶板能够承担主要上覆载荷,采场矿压得到有效控制;反之,顶板将在过空巷期间发生超前断裂,导致发生冒顶和压架事故。最后以神东矿区哈拉沟煤矿综采工作面过空巷为例,分析了泵送支柱和等压开采在工作面过空巷期间的矿压控制效果,为神东矿区乃至其他矿区工作面过空巷期间矿压控制提供借鉴。

孔底组合钻具瓦斯喷涌阻尼机制及工程应用

为解决抽采钻孔喷孔瓦斯超限的技术难题,提出将钻孔瓦斯喷涌压力在孔内进行削弱的思路,构建了孔底组合阻尼钻具结构模型,通过建立气流阻力力学方程、孔底组合钻具阻尼效果数值模拟,分析孔底组合钻具瓦斯喷涌阻尼机制,研制了孔底组合阻尼钻具,包括揭露钻头、熔涂阻尼钻杆、扩孔钻头,并在屯兰矿8号煤层18407轨道巷开展了现场钻进工业性试验。研究结果表明:①降低钻孔孔底揭露面积和增加喷孔源高压气体流动的阻力是削弱瓦斯喷涌压力技术的关键,采用小直径钻头钻进、大直径钻头扩孔分层、分段逐渐增大钻孔,通过合理设计阻尼钻具“降压间隙”β,改变钻具相对粗糙度,提高沿程阻力系数,增加风阻,能够将喷出的瓦斯压力降低到初始的25%以下。②数值计算表明:孔底组合钻具能够大幅削弱喷孔的气流压力,降低了高压气流在孔口高速喷出的风险;揭露钻头与阻尼钻杆形成的“降压间隙”对阻尼效果起决定作用。③现场使用孔底组合阻尼钻具施工,钻具供水阀门开度全开,钻进速度略有降低,同时在钻孔孔口处检测到2次明显瓦斯波动现象,钻孔揭露到高压瓦斯富集区,未出现喷孔瓦斯超限,表明孔底组合阻尼钻具对钻孔瓦斯涌出压力具有显著的削弱作用,降低了孔口防喷装置的防喷压力。

编程式数值模拟模块化建模思想及工程应用

针对编程式数值模拟需反复输入命令和参数、辅助运算和操作量大、费时耗力等问题,以龙泉煤矿切顶卸压沿空掘巷为工程背景,探讨数值模拟模块化建模的思想内涵以及使用FLAC3D 5.0和3DEC 5.2软件解决该问题的方法。结果表明:把模拟过程分解为若干个子模块如建模模块、边界固定模块、本构关系赋参模块、开挖工作面模块、开挖巷道模块、切顶卸压模块、锚杆(索)布置模块、图片提取模块、监测点布置模块、监测数据提取模块、数据可视化模块等,各个子模块作为“黑箱”独立运行,可相互组合和嵌套;子模块内部关系明确,外部接口标准,可移植和二次开发,实现跨模型建模时的“搭积木”式调用;模块化数值模拟建模方法用最少的参数表示最多的变量,可极大提高修改模型和参数研究的效率,实现修改一个参数,生成一个模型,改变一系列参数,得到一系列图表,运行过程无人值守,任务结束自动关机;模块的“黑箱”化过程需要投入大量精力,从长远看,模块化建模思想和方法可为参数对比研究和跨模型开发提供“一站式服务”,节约广大研究人员的时间和精力。

条带式Wongawilli开采煤柱系统突变失稳机理及工程稳定性研究

对于条带式Wongawilli新型减沉开采技术,煤柱失稳直接导致地表沉陷,影响建（构）筑物的安全,采用突变理论和损伤本构方程,建立了采硐间狭窄煤柱和条带煤柱失稳的尖点突变模型。计算分析了条带式Wongawilli开采煤柱系统工程稳定性及突变影响参数,得出了窄煤柱与条带煤柱的突跳压缩量计算公式,通过工程实例计算与数值模拟验证了结果的合理性。研究结果表明：采硐狭窄煤柱满足突变失稳的必要条件,其所受载荷、屈服刚度和峰值载荷压缩量决定着突变的发生;当采高在2~6 m变化时,采留宽度比需控制在0.16~0.75,才可保证系统不产生突变失稳。条带煤柱保持稳定则要求其核区率大于17%,在弹塑性区宽度比小于0.21的情况下,条带煤柱可能发生突变失稳。

“互联网+”背景下大学生科技创新竞赛团队培养模式研究

“互联网+”背景下大学生科技创新竞赛形式多样,但学生竞赛的参赛队伍实力、教师指导水平以及竞赛融合程度都有待提高。以中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛为例,基于“互联网+”赛事规则,从竞赛团队组建、团队培养、教师能力提升以及成功要素整合四个方面,探讨科技创新团队组建的思路,分析教师指导能力提升的途径,提出团队组建成功的要素,最后以实例进行分析,为高校大学生科技创新竞赛团队组建提供新思路。

沿空留巷密集钻孔切顶机理及关键参数确定方法

为实现密集钻孔切顶条件下沿空留巷顶板结构安全稳定,研究正常情况与密集钻孔条件下顶板岩层结构受力状况,基于岩石断裂理论和弹性理论分析回采前后顶板密集钻孔孔间围岩受力分布及其破断过程,明确密集钻孔切顶机理及相邻钻孔的孔间集中应力相互作用机制,推导工作面端头弧形三角板结构巷道侧边界密集钻孔孔间围岩的拉剪应力计算公式。在此基础上,分析不同参数对孔间围岩所受拉剪应力的影响作用,提出沿空留巷密集钻孔切顶关键参数确定方法。研究表明:密集钻孔主要通过回采前后钻孔周围应力条件改变来增加钻孔围岩拉剪应力集中程度,引起孔间裂隙扩张联通,形成切缝线破断关键岩层。回采前钻孔主要受水平挤压应力影响,回采后钻孔受力逐渐转变为采空区顶板回转下沉产生的拉剪应力为主,钻孔孔间围岩状态随之由孔间围岩弱化阶段过渡到孔壁裂纹成形阶段,再转变为孔间围岩破断阶段。密集钻孔孔间围岩所受拉剪应力大小主要取决于关键岩层厚度及钻孔孔径与孔间距之比,与钻孔高度及间距成负相关,与角度及直径正相关。据此提出了密集钻孔关键参数确定方法,并根据龙滩矿3124 N工作面坚硬顶板条件设计了密集钻孔切顶留巷方案,确定钻孔长度为8.3 m,角度为15°,钻孔直径为48 mm,间距为500 mm。留巷后巷道顶帮变形可控且整体稳定性较好,由此可证明密集钻孔布置参数较为合理,密集钻孔关键参数确定方法有效可行。

美国肯塔基大学采矿工程专业课程分析及启示

在分析美国肯塔基大学采矿工程专业《露天开采设计和环境保护》课程的基础上,认为其课堂教学具有老师备课充分、信息丰富、学生课后作业贴合工程实际特点,达到了学生学得会、用得上的目的。针对河南理工大学采矿工程《矿山压力与岩层控制》课程,提出了发挥学生自主能动性,强化课后作业及设置课程设计的建议。

工业工程在煤矿安全管理中的适用性分析

我国煤矿事故频发,严重影响了煤矿的安全生产。文章在阐述了影响我国煤矿安全生产关键因素的基础上,结合煤矿安全管理的特点,分析了工业工程在煤矿安全管理中的适用性实践表明,工业工程在煤矿安全管理中的应用,为煤矿的安全生产提供了有效保障。

河南省煤炭工业绿色发展的瓶颈及绿色指标体系

结合河南省的实际分析了煤炭工业绿色发展的瓶颈制约因素,具体包括行业特点的惯性因素、经济因素、技术因素、制度因素以及文化因素等5大方面。在分析煤炭工业绿色发展内涵的基础上建立了河南省煤炭工业绿色发展的评估指标体系,包括绿色发展的经济增长及社会发展、资源环境承载力以及绿色发展支持度等3大类指标,最后给出了煤炭工业绿色发展的评估方向及适宜的绿色发展评估方法。

河南省煤炭工业绿色发展的规划及实施保障

阐述了煤炭工业绿色发展的必要性,结合煤炭工业的实际分别提出了河南省煤炭工业绿色发展的资源开发利用规划、技术创新规划、产业链模式规划以及生态环境损失及补偿规划。为了确保河南省煤炭工业绿色发展规划的实施分别给出了财税制度、生态补偿制度、产业升级政策以及消费模式转变制度等方面的保障措施。

河流下综放工作面覆岩破坏特征和陷落柱防水煤柱留设研究

目的长平矿Ⅲ2317工作面在开切巷处揭露陷落柱,地表丹河流向与工作面推进方向一致,受采动影响,陷落柱内部水体及河水可能通过开采裂隙导入回采空间,从而造成工作面突水。针对以上问题,方法本文采用理论分析、数值模拟和现场观测等方法,对回采工作面覆岩“两带”高度、覆岩破坏特征和陷落柱煤柱留设宽度进行研究。结果结果表明:工作面顶板垮落带与导水裂隙带最大发育高度分别为18.38,93.85 m,河水对工作面不构成突水威胁;无煤柱开采时,陷落柱一侧顶板裂隙沿陷落柱胶结面向上高度发育;结合理论计算和数值模拟分析,确定煤柱宽度为35 m。工作面在留设35 m煤柱条件下安全完成回采,地表变形特征符合预期,最大下沉量达到4000 mm,回采过程中工作面未发生突水事故。结论研究结果可为类似条件下的煤层安全开采提供理论和经验支撑。