基于灰靶决策模型的煤自燃程度判定方法

为了提高矿井煤自燃预测预报准确性,采用程序升温煤自燃氧化模拟实验,分析了煤自燃氧化过程中指标气体和煤温的变化规律,划分了煤自燃氧化阶段,确定了煤自燃适用的预测指标。基于多指标加权灰靶决策理论,提出了煤自燃程度多指标融合判定方法。结果表明:指标△CO/△O_2、△CO_2/△O_2和△CO/△CO_2均适用于煤自燃预测预报;煤自燃缓慢氧化、加速氧化和剧烈氧化阶段的温度范围分别为<60.4℃、60.4～121.9℃和>121.9℃,各阶段升温规律具有明显差异;采用多指标融合方法判定煤自燃程度,靶心距随煤温升高基本呈线性生成,数据分辨率得到显著提高,可有效提高煤自燃预测预报结果的准确性。     

羟基乙叉二膦酸抑制煤自燃特性的实验研究北大核心

为研究羟基乙叉二膦酸(HEDP)对煤自燃阻化特性的影响,采用程序升温-气相色谱联用实验,对比分析原煤样和HEDP阻化煤样标志性气体的产生发展规律,HEDP阻化剂对实验煤样的阻化率;同时采用同步热分析装置分析实验煤样在煤自燃氧化过程中特征温度点和放热特性。程序升温实验表明:在煤自燃氧化过程中,HEDP阻化剂可降低CO气体的释放量,随着温度的升高,HEDP阻化剂对煤自燃的抑制作用逐渐增强;对于煤中过渡金属离子含量越多的煤种,HEDP阻化效果越明显,对肥煤(FM)阻化率最高为51.74%,对气煤(QM)的阻化率最低为16.74%。同步热分析实验表明:HEDP阻化剂可作用于煤自燃氧化全过程,在煤自燃氧化初期,HEDP阻化剂即可对煤自燃氧化反应产生抑制作用,能够显著地提高煤自燃氧化过程中的干裂温度、着火温度、最大热失重速率温度等,并降低煤自燃的最大热释放功率和总放热量。     

“S”型裂隙岩体锚固效果及应力场分布规律

针对裂隙岩体中的"S"型节理裂隙进行机理分析并对该节理的锚注效果进行了数值模拟研究,通过数值模拟软件FLAC3D建立单根、双根2种锚固方式下的裂隙岩体模型,并利用对FLAC3D软件不同加锚方式下裂隙岩体的力学性能进行模拟,对比分析不同锚注方式下的锚固效果和主要破坏方式。研究结果表明:加锚可有效提高裂隙岩体的强度、弹模等力学参数,改善岩体的整体力学性质,不同的锚注方式对裂隙岩体的锚注效果差别明显。对"S"型裂隙岩体加以锚杆锚固,其应力集中现象可以得到缓解,拉应力峰值也有所下降,在裂隙端部加锚杆比在裂隙中部加锚杆的锚固效果要好,特别是在峰值强度和弹模方面有较大差别,且在裂隙端部位置加锚杆在峰值强度后表现较好,对裂隙后期扩展有较好的抑制作用。该研究成果对该类型的裂隙岩体锚固提供了理论依据。     

高浓度全尾砂料浆管道输送数值模拟研究

高浓度全尾砂胶结充填采矿法在地下黑色金属矿山中应用广泛,高浓度全尾砂胶结充填料浆管道输送技术是研究该采矿方法的重要内容。以吴庄铁矿高浓度全尾砂胶结充填开采为背景,根据该矿山需要达到的充填能力,选择内径为90 mm、113 mm和122 mm的充填管道,采用双精度流体力学软件fluent-2ddp研究高浓度全尾砂料浆在充填管道内的流动状态。根据矿体的赋存状态、矿山生产规模和充填料浆的性质,构建管道输送系统数值模型。设定管道入口和管壁的边界条件,进行料浆输送过程的数值解算,分析解算结果。研究结果表明,与90 mm和122 mm管道输送相比,113 mm管道输送料浆的压力损失和流速最合理;料浆在弯管内侧流速骤增,且显著大于外侧;料浆流速在管道断面上近似抛物线分布,最大流速位于管道中心的上方。     

林南仓矿软岩巷道壁后充填支护技术

通过对林南仓矿-650 m水平轨道石门变形破坏机理的研究,发现巷道变形破坏主要是由于围岩岩性弱化,使支护区域发生结构性失稳,巷道变形严重。基于此,设计出了壁后充填的巷道支护方式,通过FLAC3D模拟计算,该支护方式能很好地控制帮顶破碎区,将巷道围岩的应力场和位移场趋于均匀化,控制了围岩的破碎大变形。     

高应力软岩巷道支护参数优化与实践

开滦林南仓矿-650 m水平巷道以深埋高应力和泥质软碎围岩为主要特征,普通的锚喷技术难以适应围岩的非线性大变形,通过分析高应力泥质软岩巷道的破坏机理及变形规律,提炼了主要支护难点并利用FLAC3D软件进行了模拟计算,优化了支护方法与参数,确定在支护难度较大的地段需匹配0.5 MPa以上支护强度,其实施方法为29U架棚壁后充填结合腿部锁腿和锚索强化,实践中取得了较好的技术经济效果,为同类巷道的施工提供了有益的指导和借鉴。     

泥质软岩巷道变形机理与控制对策

开滦泥质软岩巷道呈现全断面非线性大变形特征,通过扫描电镜、透射电镜及X射线衍射等微观分析手段,摸清了高蒙脱石含量泥质岩层巷道的软化膨胀机理,对带关键点强化的锁腿支架实施壁后充填、滞后注浆等技术,实现了巷道变形的稳定控制。     

破碎带内难采矿体采矿方法优化研究

针对破碎带内成矿特点,结合矿山开采技术条件和现有开采情况,对现有采矿方法进行优化,采用上向分层干式充填采矿法进行开采,该采矿方法充分利用围岩的破碎性,有效解决了厚矿体开采后的废石充填问题,避免了工作面围岩瞬时冒落事故的发生;改善了采场作业环境,降低了矿石损失贫化指标,对类似矿山的开采具有一定的借鉴意义。     

一维动静组合加载下充填体动力学性质试验研究

充填采矿法二步回采时，充填体矿柱不可避免地受到爆破振动的扰动。开展对其动力学特性的研究对实现二步矿柱安全高效回采具有重要的理论意义和工程价值。以尾砂胶结充填体为研究对象，选取不同轴压水平，开展不同应变率的SHPB动载单轴冲击试验，对一维动静组合加载下充填体的动静组合加载强度、变形特性、能量传递规律和破坏模式进行了分析。研究表明：①在应变率近似相同的情况下，充填体试样的动态强度会随着轴向载荷的施加而呈现先增大后减小的趋势，而在轴向载荷相同的情况下，充填体试样的动态强度随着应变率的增加而增加，两者显现了较强的相关性；②充填体试样冲击试验应力-应变曲线主要分为3个阶段：弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段，没有明显体现出压密阶段，并且充填体试样在低应变率条件下并不敏感；③吸收能随入射能的增加，整体呈现增加趋势，但是增加幅度略有降低，单位体积吸收能随应变率的增加而逐渐增加，透射能的增量随入射能的增加逐渐减小；④常规SHPB情况下，充填体试样的破坏模式为拉伸破坏，组合加载条件下，充填体试样的破坏模式主要为压剪破坏。     

煤自燃加速氧化阶段指标气体优选实验研究及分析

以林南仓矿11~#煤层为研究对象,通过程序升温实验确定了煤自燃加速氧化阶段(100~200℃)各指标气体浓度与温度的对应关系并分析了其变化规律,利用灰色B型关联度分析法对指标气体进行优选筛选,并计算了各指标气与煤自燃氧化温度的关联程度,确定了各指标气体的可信度。结果表明:在加速氧化阶段,林南仓矿11~#煤层的C_3H_8/C_2H_6与温度的关联度最大,其次是C_2H_4/C_2H_6,因此选择C_3H_8/C_2H_6为最优指标气体,C_2H_4/C_2H_6为辅助指标气体。该研究结果对提高煤层自燃预报的准确性具有重要意义。