巷道棚子支护对围岩传热影响研究

围岩散热在矿井热源中占有很大的比例,而棚子支护对巷道围岩传热产生一定的影响。利用数值计算方法,采用湍流模型Standard k-e,分析了在雷诺数25860~689600下棚子支护巷道的湍流传热、流阻及对巷道风流的影响。结果表明,棚子支护增大对流换热强度,加大壁面向巷道空间散热,随雷诺数的增大呈线性增强;巷道棚子支护扩大了温度梯度,使距离壁面0.75m处温度便显著增加,压差随雷诺数呈指数函数增加,而无支护压差呈直线增加。     

风流温度周期性变化的围岩传热数学模型研究

针对深井围岩传热问题,建立了风流温度周期性变化的围岩传热模型。通过对巷道进行特性优化,构建了巷道围岩传热的物理模型,基于物理模型建立了径向一维非稳态传热模型,在此基础上对风流温度的周期性变化与围岩散热的数学关系进行了研究。通过求解得出受风流温度周期性变化的巷道壁面温度以及围岩散热量的表达式,为深井降温提供了技术支撑。     

回采巷道围岩体积变化规律研究

在现场实测回采工作面巷道围岩移动变形结果的基础上，分析了巷道围岩膨胀变形规律和围岩体积膨胀系数与工作面及巷道周边距离的关系，并得出了其经验公式。     

残差辨识模型在巷道围岩变形预测中的应用

巷道围岩变形预测在矿井安全工作中具有极其重要的作用,在对阜新市王营矿巷道围岩变形进行深入而系统的分析基础上,采用残差辨识模型的预测方法,借助于计算机对巷道的围岩变形进行预测,其结果和与实测值基本趋于一致,由此看出将GM模型理论和巷道的围岩变形预测相结合,计算过程简单,结果也较传统的预测方法更为准确。     

基于机器学习与构建井巷围岩分级模型初探

巷道围岩稳定性是煤矿安全生产的关键，准确的巷道围岩分级是围岩控制的基础。本文采用BP人工神经网络，设计训练得到一种巷道围岩分级模型，用以自动识别巷道围岩稳定性。根据工程实践中巷道的围岩稳定性分析案例，考虑巷道围岩的相关地质力学参数，通过Python构建改进的BP神经网络模型，对样本进行学习并将预测结果与实际相拟合。研究表明，构建围岩分级模型能够较为准确地对巷道围岩稳定性类别进行有效判断。     

深热矿井巷道围岩的热分析

巷道围岩散热是一个复杂的非稳态过程,包括围岩内部的热传导和围岩与风流的对流热交换,着重从这两个方面对巷道围岩进行热分析。分析了巷道围岩调热圈和围岩内部温度场及其影响因素,以及围岩与风流热湿交换的显热和潜热。     

大断面矩形巷道支护参数设计研究

文章针对坚硬顶板下矩形巷道断面加大后的围岩稳定性控制问题,对未支护过的大断面矩形巷道进行锚杆支护设计,介绍了扁椭圆巷道围岩破坏范围的计算方法,并对大断面矩形巷道的锚杆锚索联合支护进行计算设计,采用数值模拟探究支护后的巷道围岩变形情况,最后对巷道的围岩变形及变形速率进行现场长周期监测。数值模拟结果显示,围岩应力主要集中于顶板左右边角处。巷道围岩最大主应力和水平应力均在锚杆承力范围内。现场监测结果显示,锚杆支护后,围岩顶板最大位移158mm,两帮最大位移61mm。围岩变形相对大断面较小,并在检测周期结束时,围岩几乎不再变形。文章介绍了坚硬顶板大断面巷道锚杆支护计算方法,并通过数值模拟和现场监测验证了支护效果,可对相关巷道断面扩大围岩支护工程提供一定经验。     

围岩散热风流温度、湿度计算时水分蒸发的处理

在进行巷道水分蒸发处理时,建立了壁面水分、风流中水分同时蒸发情况下,围岩温度场分布、壁面与风流热湿交换、风流温湿度变化的数学方程。当水分蒸发量一定情况下,解算出水分全部由巷道壁面蒸发和全部从风流中蒸发时的围岩温度分布规律,壁面温度、风流温度、风流相对湿度随巷道距离的分布规律,围岩散热热流密度随通风时间的变化规律并进行了对比分析。结果表明,水分全部由巷道壁面蒸发时比水分全部从风流中蒸发时的围岩温度低,巷道壁面温度也低,围岩散热量大,所计算出的风流温度也高;通风时间越短和巷道距离越长,差别越大。因此,在对井下风流热环境进行预测时,将巷道中水分蒸发全部处理成在巷道壁面蒸发是不合理的,应该根据实际情况同时考虑巷道壁面水分蒸发和风流中水分蒸发两个过程。     

采空区巷道围岩应力分布及稳定性分析

针对煤峪口矿上煤层与下煤层距离太近,建立上覆煤层采空区数值模型,通过分析12#煤层采空区对14#煤层巷道围岩的影响,在FLAC3D中对围岩的应力和塑性区分布规律以及巷道位移量变化的分析,实际表明:进行巷道支护后,在前30 d内,巷道位移量变化相对较大,收敛速率和顶板移近速率分别为1.8 mm/d、1.64 mm/d;在巷道掘进30～60 d内,位移量逐步稳定,收敛量和两帮移近量分别为15.5 mm、31.0 mm,巷道围岩表面没有出现变形,在后续开采过程中逐渐达到稳定状态.     

深井巷道围岩稳定状态与有效载荷因数的关系

在分析研究影响巷道围岩稳定状态主要因素的基础上，结合大量的实测资料，提出了深井巷道当围岩有效载荷因数C≥0．45时，巷道围岩才开始出现松动圈，围岩才开始流变，并总结出围岩流变速度与有效载荷因数之间的经验公式。     

巷道围岩松动范围预测公式拟合分析

围岩松动圈理论是分析锚杆作用机理及指导锚杆支护设计的有效理论依据。针对澄合矿区巷道围岩变形影响因素,基于数学理论,利用现场斜井监测数据对巷道顶底板和两帮进行了围岩松动范围与埋深、原岩应力与强度比值、巷道宽度、围岩岩性等多因素不同形式的公式拟合,得到了王村煤矿斜井单因素和多因素的围岩松动范围最优预测公式。围岩松动范围预测值与实际监测值的对比误差较小,各拟合公式在一定程度上能较好地反映澄合矿区王村煤矿斜井监测巷道围岩松动圈的基本分布规律,为王村煤矿斜井巷道锚杆(索)支护优化设计提供了依据。     

巷道围岩调热圈半径及温度场分布规律研究

巷道围岩散热是一个复杂的非稳态过程,包括围岩内部的热传导和围岩与巷道风流的热交换。随着矿井开采深度的增加,巷道围岩与空气热交换所占比重增大。研究围岩与空气热交换规律对井下风流温度预测及制定矿井降温措施有着重要的意义。利用数值模拟软件模拟了淮南某矿-965 m轨道大巷不同通风时间围岩的温度场,研究了通风时间对巷道围岩温度的影响,并用实测数据对模型进行了分析验证。     

基于有限体积法的巷道围岩散热无因次分析

根据巷道围岩散热的特点, 建立了非稳态围岩导热微分方程, 运用有限体积法对方程进行了处理。引入无因次准数, 对导热微分方程及运用有限体积法进行离散处理后的方程进行无因次分析。通过编写Visual Basic计算机程序对方程进行解算, 得到巷道围岩内部在不同时间点下不同节点处的温度变化曲线、不同毕渥数时不同时间点下的巷道壁面温度和不稳定换热准数曲线。通过查图得到不稳定换热准数, 进而可以计算一定长度的巷道围岩散热量。     

动力失稳下煤矿巷道围岩松动变形特征与支护参数研究

为了提升煤矿巷道围岩的稳定性,解决现有支护方式支护效果差的问题,分析煤矿巷道在动力失稳状态下的围岩松动变形特征,实现支护参数的优化计算。探测煤矿巷道围岩内部结构,根据动压巷道围岩变形的影响因素及其作用方式,建立煤矿巷道围岩动力失稳模型。在该模型下,通过确定应力变化规律和应力—应变关系,得出围岩松动变形的特征分析结果。参考围岩松动变形特征,确定合理的支护方式,得出锚杆长度、锚间排距、组合拱厚度等支护参数的计算结果。根据变形特征与支护参数结果,进行数值模拟分析,完成围岩松动变形支护。将模拟结果应用到实际的松动变形修复工作中,能够控制围岩松动变形量控制在要求范围内,降低裂缝破坏程度。     

深井回采巷道围岩破坏机理影响因素及FLAC3D模拟

对影响巷道围岩稳定性因素如围岩自身结构特点、围岩应力、支护形式等进行了初步分析,简要介绍了FLAC3D软件,并运用FLAC3D软件依照实际情况建立巷道围岩的数值模型,计算得出巷道围岩掘进及回采期间的垂直应力分布图,通过分析巷道掘进及回采期间不同的围岩应力分布图揭示了深井回采巷道围岩应力变化特征,以期为今后深井回采巷道支护生产实践有一定的指导作用.     

巷道掘进围岩纵向变形分析与支护技术

为了研究开挖面空间效应对巷道掘进时的影响,利用Hoek拟合的位移释放系数方程来描述空间效应下的巷道围岩纵向变形规律,建立巷道径向位移与力学模型中虚拟支护力关系的数学模型,导出开挖面空间效应下虚拟支护力与距开挖面距离的关系式。基于Mohr-Coulomb强度准则,推导出巷道开挖时围岩应力、塑性区半径与开挖距离的数学表达式。根据巷道围岩纵向位移以及塑性区半径的变化规律,能够更好地对巷道进行支护设计。结果表明:以巷道开挖面为例,建立的模型计算与FLAC~(3D)模拟分析进行对比,在开挖面处围岩位移释放约为31%,利用开挖面的空间效应及时地对巷道进行支护,能够有效控制巷道前期变形,减缓巷道围岩塑性区的发展。     

开采深度对沿空掘巷围岩变形规律的影响

为研究开采深度对沿空掘巷围岩变形规律的影响,运用FLAC3D数值计算,建立了沿空掘巷数值计算模型,从巷道围岩应力分布、巷道围岩塑性区分布和巷道围岩表面位移分布3个方面分析了不同开采深度下沿空掘巷围岩变形规律,并成功指导了工程实践。     

回采巷道围岩稳定性的神经网络控制

建立了煤矿回采巷道围岩分类与支护设计人工神经网络（ＢＰ网络）模型及巷道变形预测二级神经网络模型，并通过网络自适应、学习与匹配联想，得出了巷道围岩类别与支护强度及支护方式相对应的结果。同时，通过巷道变形预测二级神经网络模型预测了巷道顶底板移近速度，两帮移近速度及围岩动态。试验表明，神经网络（ＮＮ）输出结果与实际拟合良好。     

基于组合赋权-云模型巷道围岩稳定性预测评价研究

巷道围岩稳定性影响因素众多,单一的评价指标已不能准确描述围岩分类情况,然而多指标预测评价,权重往往对评价结果影响较大。采用粗糙集优化层次分析法和熵值法组合的方式对甄选的5个指标进行赋权,有效避免单一主、客观权重计算存在的误差;基于云模型计算各评价指标隶属于巷道各稳定性等级,依据综合确定度划分稳定性等级。通过现场计算,预测评价结果与实际工况一致,证明该模型构建科学合理,准确度高,开拓了巷道围岩稳定性预测评价的新思路。     

通风时间对巷道围岩温度场影响规律的研究

通风时间对围岩温度场的影响主要表现在2个方面:一是随着通风时间的增加巷道围岩温度逐渐降低,并且降低的速率随着通风时间的增加逐渐减小;二是随着通风时间的增加巷道围岩内部的温度影响范围逐渐往围岩深部扩展,巷道围岩冷却范围与通风时间的平方根成正比。