开采解放层后支承压力分布规律的数值分析

为得出煤层开采解放层的卸压效果及开采过程中采场支承压力的变化特征,采用有限差分法分析软件FLAC3D进行模拟分析,得出开采解放层是煤层卸压的有效措施;支承压力集中系数与工作面推进距离有关,工作面初次来压完成后,随工作面向前推进,支承压力峰值逐渐增大,推进到一定距离后支承压力峰值趋于稳定;采空区支承压力分为卸压带、高支承压力带和原岩应力带。该研究为工作面开采设计提供理论指导,对防治冲击地压具有一定的现实意义。     

潘西煤矿低瓦斯煤层喷孔动力显现规律研究

为揭示潘西煤矿深部低瓦斯煤层喷孔动力显现规律,在潘西煤矿6198工作面对瓦斯含量与采动应力进行了现场测试,并采用FLAC3D软件对6198工作面前方应力分布进行了模拟分析,总结了工作面瓦斯含量和应力分布规律,分析了低瓦斯煤层喷孔动力显现机制。研究结果表明:①潘西煤矿6198工作面整体瓦斯含量偏低,采深越大,瓦斯含量越高。②受断层影响,工作面前方应力集中系数最大为1.36。③潘西煤矿6198工作面低瓦斯煤层喷孔等动力显现现象是高应力作用下煤体破碎、瓦斯压力作用下煤体喷出的过程;煤体释放的内部潜能和瓦斯内能为煤体破碎和移动提供能量,与浅部煤层相比,深部低瓦斯煤层喷孔动力显现所需的瓦斯膨胀能阈值降低。     

水力压裂弱化顶板护孔技术

煤矿工作面单翼布置顺序开采的情况下,工作面顺层钻孔容易受到邻近工作面采动支承应力影响导致钻孔失效。现阶段的护孔研究集中在增强钻孔本身强度,未针对影响钻孔稳定性的根本性因素提出解决措施。针对上述问题,提出了一种水力压裂弱化顶板护孔技术。通过水力压裂弱化顶板,减小作用在邻近工作面煤体上的采动支承应力峰值,阻断高支承应力向顺层钻孔周围煤体的传递,并在顺层钻孔内全程下筛管,保证煤体逸散出的瓦斯可以进入顺层钻孔。采用数值模拟分析了水力压裂弱化顶板前后顺层钻孔周围煤体垂直应力和塑性区变化规律,结果表明：通过水力压裂弱化顶板,顺层钻孔周围煤体的垂直应力峰值由21.2 MPa降低为9.1 MPa,煤体塑性区范围由19 m减小为11 m。根据数值模拟结果确定的水力压裂参数进行了现场测试,结果表明：采用水力压裂弱化顶板护孔技术后,钻孔瓦斯抽采体积分数平均值由3.6%提高到14.1%,瓦斯抽采混合流量平均值由1.28 m³/min降低为0.464 m³/min,未出现大范围顺层钻孔内发生煤体氧化而产生CO的情况。因此,水力压裂弱化顶板护孔技术可有效避免钻孔失效漏气...     

深部“三面”孤岛工作面采动覆岩变形特征研究

为研究左、右、上三面均存在老采空区的深部"三面"孤岛工作面回采过程中覆岩变形破坏特征,以某煤矿120502工作面为研究对象,利用FLAC~(3D)模拟软件对回采过程中覆岩应力、位移和塑性区变形特征进行了系统的数值研究。结果表明:左、右、上三面均存在老采空区的"三面"孤岛工作面在回采过程中主要受上部老采空区扰动,倾向上左侧煤柱应力集中程度较高,走向上工作面前方的垂直应力先降低后不断升高,应力集中系数不断增大;垂直位移的方向由向下转变为向上,向下的垂直位移峰值不断增大,但向上的垂直位移峰值保持稳定;塑性区的破坏范围呈现"马鞍形",逐渐扩大与临近3个老采空区塑性区相互贯通,且顶板上方岩体处于拉压应力区,采空区围岩裂隙发育更为充分;临近老采空区和卸压煤体内的瓦斯均向开采层采空区流动,应重点加强该工作面采空区内的瓦斯抽采工作。     

极近距离煤层同采工作面错距优化研究

针对现有极近距离煤层联合开采研究方法获取开采错距存在较大误差的问题,以某煤矿9号和10号煤层为工程背景,分析了极近距离同采工作面在30,36,44m开采错距下的矿压规律,研究了3种开采错距下工作面支架工作阻力变化与支承压力的演化特征。结果表明:100402综采工作面支架工作阻力随开采错距增大呈现先减小后增大的特点,36m开采错距下100402综采工作面倾斜方向支架工作阻力利用率变化幅度最为平稳;090402普采工作面超前支承压力峰值随开采错距增大呈现先减小后增大的演化特征,其与支架工作阻力变化规律一致;开采错距为36m时上下工作面两巷受超前支承压力影响,前顶板锚杆压力变化平稳,顶板离层较小,离层量基本稳定在0.6mm以内,说明36m开采错距合理,工作面两巷超前段锚杆压力与顶板离层略有增大,需加强巷道支护。     

郭屯煤矿回采工作面次生应力变化规律研究

针对郭屯煤矿1304工作面巷道变形破坏现状,对该工作面次生应力进行实测:在该工作面巷道某处施工3个监测钻孔,在钻孔距工作面150m处布置4个HI传感器,分别监测不同位置岩体受采动影响所产生的次生应力变化。实测结果表明,超前支承压力峰值位于1304工作面前方约6.9m处,应力集中系数约为2,为避开超前支承压力峰值,小煤柱尺寸应小于6.9m;巷帮煤体承受的垂直应力较高,为56.7 MPa,巷道掘进中应及时进行支护,以提高小煤柱的承载能力。     

近距离煤层群综采工作面瓦斯治理优选措施

相对于单一煤层或其他煤层群开采,近距离煤层群在开采过程中邻近层受到开采层应力影响更为剧烈,瓦斯更容易通过发育的裂隙涌入开采层,造成开采层工作面瓦斯积聚。现有的针对近距离煤层群的瓦斯治理研究主要侧重于单一措施参数的确定及效果分析,没有深入研究瓦斯治理措施在时间、空间层面之间的联系,对综合瓦斯治理措施的优选组合、具体参数的确定依据及措施采取后的效果分析不够深入。针对上述问题,以阳煤一矿81403综采工作面为研究对象,通过数值模拟方式分析了近距离煤层群条件下开采应力分布及演化过程,研究了上覆岩层破坏及裂隙发育变化规律,得到了81403综采工作面瓦斯主要来源为煤层解吸瓦斯、上邻近层卸压瓦斯、采空区瓦斯等,针对不同瓦斯涌出源头和特点,优先采取顺层预抽+高抽巷+高位钻孔+采空区埋管的瓦斯抽采措施,即在开采前充分预抽减少煤层解析瓦斯量,通过高位钻孔、高抽巷处理邻近层瓦斯涌入,采用埋管治理上隅角瓦斯局部聚集,在时间和空间上形成综合的治理体系,从而达到瓦斯治理目的。实际应用结果表明,工作面回采期间瓦斯抽采率达到了89.9%,回风巷及上隅角瓦斯体积分数保持在1%以下,保证了工作面的安全回采。     

综采工作面上覆岩层位移特征相似模拟

以淮南矿业集团谢桥矿1232(1)综采工作面为工程背景,采用相似模拟实验方法,研究了煤层开采过程中上覆岩层位移特征。结果表明:①随着综采工作面不断推进,垮落角基本保持不变,垮落带和断裂带高度逐渐增大,上覆岩层受采动影响不断增大。②上覆岩层垂直位移峰值基本位于采空区中部,向两端逐渐减小,上覆岩层垂直位移曲线基本上呈对称分布;随着综采工作面推进距离增大,垂直位移峰值不断增大;随着距煤层距离的增大,上覆岩层垂直位移不断减小。     

高瓦斯矿井高、底抽巷联合抽采瓦斯技术研究

针对煤矿松软低透煤层U型通风回采工作面的瓦斯治理存在抽采效率低、抽采浓度低、煤层透气性差、打钻成孔难等问题,以山西晋煤集团赵庄矿1307综采工作面为研究对象,提出了一种高瓦斯矿井高抽巷和底抽巷联合抽采的瓦斯抽采技术,即在原有U型通风的基础上外加一条高抽巷、一条中部底抽巷和一条边部底抽巷,边部底抽巷掩护2个掘进工作面的掘进,中部底抽巷穿层区域条带预抽本煤层瓦斯,高抽巷抽采上隅角瓦斯。确定了边部底抽巷和中部底抽巷的层位、钻孔布置及高抽巷的合理层位布置。实际应用结果表明,边部底抽巷掩护的煤巷掘进工作面最大瓦斯体积分数为0.48%,穿层钻孔抽采有效降低了掘进工作面的瓦斯涌出量;中部底抽巷抽采本煤层瓦斯后,瓦斯含量平均下降了4.18m3/t;高抽巷抽采负压为12～15kPa时,抽采纯量在46.13m3左右,减小了瓦斯向工作面涌出。     

典型关键层结构下覆岩采动应力分布规律研究

针对目前对煤层支承压力的研究大多基于工作面上覆岩层结构均化处理展开,未充分考虑其内在结构影响的问题,基于岩层控制关键层理论,通过改变关键层位置、厚度等,对典型关键层结构下覆岩采动应力分布规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:随着关键层与煤层间距增大,工作面超前支承压力峰值逐渐减小,关键层下方软岩层超前支承压力峰值先减小后趋于稳定,关键层上方软岩层超前支承压力峰值先增大后趋于稳定,应力集中区域范围减小;随着关键层厚度增大,工作面超前支承压力峰值先增大后趋于稳定,上覆岩层超前支承压力峰值逐渐增大,应力集中区域范围增大。     

下伏被保护层双重采动影响下覆岩瓦斯富集规律

下伏被保护层开采过程中,覆岩在双重采动影响下遭到二次破坏,形成不同于单层开采条件下的垮落特征,同时对采场瓦斯运移富集状态产生影响.以青东煤矿下伏被保护层开采为研究背景,采用相似模拟实验和理论分析方法,研究了采场覆岩在双重采动影响下的垮落特征和瓦斯富集规律,结果表明:在下伏被保护层双重采动影响下,采场覆岩在短时间内发生大范围运动,周期性地形成二次采动影响区;采场内原本富集稳定的瓦斯涌入二次采动影响区,造成该区域短时间内瓦斯富集并发生周期性变化.根据研究结果,在青东煤矿下伏被保护层828工作面施工高位钻孔,对瓦斯富集区进行抽采,通过分析瓦斯抽采浓度,验证了二次采动影响区的存在和瓦斯富集规律,并取得了良好的瓦斯治理效果.     

WiFi通信在薄煤层综采工作面的应用

针对薄煤层综采工作面对无线通信高可靠性、高带宽、低延时、广覆盖的需求,以榆家梁煤矿43101薄煤层综采工作面为应用背景,从频段选择、网络拓扑、基站布置、快速漫游切换机制等方面提出了应用于薄煤层综采工作面的WiFi通信方案:选择5.8 GHz为WiFi通信优选频段;该工作面已铺设有线网络,WiFi基站直接连接到有线网络;为确定WiFi基站之间的间距,在该工作面选取2个测试点进行信号强度测试,得出需要每隔约57个支架设置1个WiFi基站,实现相邻WiFi基站之间无线信号重叠覆盖;基于在线扫描、客户端链接质量排序、智能学习、预连接、数据缓存5种技术完成快速漫游切换,确保工作面的客户端始终连接最佳信号的WiFi基站。测试结果表明,该方案实现了工作面无线信号全覆盖,具有较好的通信稳定性,通信速率达30 Mbit/s以上,漫游切换时间为25~50 ms,达到快速漫游目的。     

薄煤层无人工作面自动化开采技术应用

针对某矿薄煤层保护层安全高效开采的需求,提出了对其2号薄煤层进行上保护层无人工作面开采的设计方案;根据2号薄煤层22201首采保护层工作面的实际情况,给出了22201无人工作面的采煤机、液压支架、刮板输送机的配套选型,详细介绍了22201无人工作面自动化控制系统的网络结构及采煤工艺。现场工业性试验结果表明,该方案可自动完成割煤、移架、推刮板输送机和顶板支护等生产流程,实现了薄煤层工作面的自动化开采。     

薄煤层智能回采系统关键技术研究

介绍了国内外薄煤层智能化回采技术发展概况;重点阐述了液压支架全工作面跟机智能化技术、采煤机全工作面智能切割技术、工作面视频监控技术、液压支架电液控制技术、工作面直线度控制技术、智能化远程集控技术、智能化集成供液控制技术、超前支护智能控制技术等薄煤层智能回采系统关键技术原理;针对目前矿井薄煤层回采存在开采难度大、经济效益低、资源采出率低等问题,从采煤机三维智能定位、煤岩界面智能识别、液压支架智能控制3个方面探讨了薄煤层智能回采系统关键技术的发展趋势。     

基于Logistic回归的大采深厚煤层冲击地压预警

针对大采深厚煤层冲击地压监测预警难题,分别建立了基于常规指标(支护阻力、钻孔应力和瓦斯浓度)及常规指标(支护阻力、钻孔应力和瓦斯浓度)与地球物理指标(微震平均震源距、微震日能量、微震日频次、电磁辐射强度)综合的Logistic回归冲击地压预警模型,得到了冲击地压危险性(发生概率)与监测指标之间的定量表达式,并结合千秋煤矿现场实测数据对冲击地压预警模型进行验证。研究结果表明,基于综合指标Logistic回归的冲击地压预警模型预测准确率达89.2%,其拟合优度和预测准确率均优于基于常规指标Logistic回归的冲击地压预警模型。     

王行庄煤矿近距离保护层开采防突效果考察

以河南新能开发有限公司王行庄煤矿为研究背景,介绍了保护层开采理论,考察了采取保护层开采措施前后同一测试地点的瓦斯参数,主要包括瓦斯含量、瓦斯压力、煤层的透气性系数及突出预测指标。现场试验结果表明,采取保护层开采措施后,被保护层区域瓦斯压力及含量大幅降低,瓦斯涌出量及突出预测指标明显下降,煤层透气性系数大幅增加。     

薄煤层综采工作面采煤机组合定位方法研究

为解决采煤机实时定位与自动导航问题,针对单独使用某一种定位技术难以满足采煤机快速、实时、精准定位要求,提出了一种薄煤层综采工作面采煤机组合定位方法。以加速度计和陀螺仪组成惯性导航参数解算系统,用于测量采煤机的三轴线加速度和三轴角速度数据,这些数据经传感器采集后,通过串口线路传输到设置在进风巷内的防爆计算机,经过数学求解运算解出姿态矩阵,通过姿态矩阵将采集的信息转换为坐标系中的角速度值和加速度值,由积分计算获得采煤机的位置、速度及姿态等导航信息;为了降低惯性导航产生的累积误差,建立了综采工作面精准地理模型,形成采煤机运行轨迹的参考数字地图,利用地图匹配技术进一步提高采煤机自主定位精度。仿真分析结果证明了该方法的可靠性。     

Geometry seam carving

We present a novel approach to feature-aware mesh deformation. Previous mesh editing methods are based on an elastic deformation model and thus tend to uniformly distribute the distortion in a least-squares sense over the entire deformation region. Recent results from image resizing, however, show that discrete local modifications such as deleting or adding connected seams of image pixels in regions with low saliency lead to far superior preservation of local features compared to uniform scaling — the image retargeting analog to least-squares mesh deformation. Hence, we propose a discrete mesh editing scheme that combines elastic as well as plastic deformation (in regions with little geometric detail) by transferring the concept of seam carving from image retargeting to the mesh deformation scenario. A geometry seam consists of a connected strip of triangles within the mesh’s deformation region. By collapsing or splitting the interior edges of this strip, we perform a deletion or insertion operation that is equivalent to image seam carving and can be interpreted as a local plastic deformation. We use a feature measure to rate the geometric saliency of each triangle in the mesh and a well-adjusted distortion measure to determine where the current mesh distortion asks for plastic deformations, i.e., for deletion or insertion of geometry seams. Precomputing a fixed set of low-saliency seams in the deformation region allows us to perform fast seam deletion and insertion operations in a predetermined order such that the local mesh modifications are properly restored when a mesh editing operation is (partially) undone. Geometry seam carving hence enables the deformation of a given mesh in a way that causes stronger distortion in homogeneous mesh regions while salient features are preserved much better.     

Sensory guidance of seam tracking robots

The primary goal of a seam tracking robot, based on sensory feedback, is to maintain a prescribed relationship between the end effector and the workpiece throughout the whole motion of the manipulator along the nominal path. The purpose of this article is to present the essential conceptual and theoretical features of a high-speed seam tracking controller for sealant application. The general system configuration is discussed, followed by a brief account of the key aspects involved with the sensing of the seam location and subsequent correction command generation for the guidance of the robot. The theoretical considerations are followed by a detailed account of the physical implementation of the proposed system, with performance evaluation data obtained under actual working conditions. © 1994 John Wiley & Sons, Inc.