支护阻力对软岩巷道围岩变形控制作用的研究

本文研究了围压对软岩峰后软化特性的影响 ,根据三轴压缩试验的应力—应变曲线 ,运用 Hoek提出的由主应力圆包络线确定粘聚力和内摩擦角等效值的方法和曲线拟合的方法 ,研究软岩的宏观物性参数峰后应变软化规律 ,建立了峰后应变软化数值模型。对软岩巷道的数值计算研究表明软岩巷道中支护阻力使巷道周边围岩由二向受力状态转变为三向受力状态 ,产生一定的围压 ,从而提高其残余强度 ,并减小其强度随塑性应变增大而衰减的速度 ,从而实现了对围岩破碎区范围的控制 ,最终控制巷道位移量     

数值模拟在松散煤层大断面巷道支护设计中的应用

采用数值模拟的方法,对赵庄煤矿松散煤层大断面巷道锚杆支护进行设计,通过现场实施、综合监测、信息反馈证明,将数值模拟应用于锚杆支护设计,从技术和经济方面均收到了良好的效益。     

壁式连采连充保水采煤技术及实践

针对极薄阻隔层条件下保水采煤难题,提出一种壁式布置、负压通风和全采充填的连采连充保水采煤技术.该技术将壁式体系采煤法和房式连续快速采煤法相融合,建立了"多支巷布置、采充并行"的开采模式,将充填材料密实充入始终受到保护的采场支巷约束空间内,在能满足保护浅表生态水资源或维持含水层稳定性的同时,高效采出极薄阻隔层条件下的煤炭资源.开采块段按正常壁式采煤工作面布置回采巷道,设置2个及以上安全出口,并形成负压通风系统.按照旺格维利式布置采场支巷,对采场支巷进行多阶段间隔开采,块段内始终保持一条或多条采场支巷采煤与充填同时作业的高效开采模式,直至开采并充填完毕所有采场支巷.为了提高采煤效率,研发了高强度、大排距和低成本的大断面采场支巷快速支护技术,研制了以工业固体废渣为基础的多元化高水膨胀充填材料,发明了内置排气管的受约束空间内充填材料主动密实接顶技术,并结合快速采煤与连续运输技术,形成了"采装运支充"一体化高效采煤工艺及作业线.建立了基于壁式连采连充的覆岩变形结构力学模型,得出了包括隔水层在内的采场上覆各岩层变形计算公式,确定了能够保证安全开采的采场支巷最大空巷数目、最大滞后充填距离等关键开采参数.研究成果在煤矿现场进行了工业性试验,实现了极薄阻隔层条件下水资源保护性采煤.     

盘区大倾角工作面开采的顶板控制方法初探

以寺河矿东一盘区1304工作面为现场研究对像,得出大倾角工作面顶板运动规律,垮落特征,用数值模拟方法得到大倾角条件下采动应力场分布特征。分析沿工作面走向与倾向等条件下支架稳定性,并提出支架防倒、滑的相应措施。保证工作面正常生产。     

大采高工作面端头无机注浆加固技术研究

提出了无机注浆加固技术进行工作面端头围岩的控制方案,采用新型无机注浆材料替代高分子注浆材料。现场工业性试验结果表明,采用无机注浆加固技术以后,大采高工作面片帮量大大减少,达到了防止煤壁片帮的要求,端头围岩破碎状况得到显著改善,技术与经济优势显著。     

基于电流观测与重复控制的逆变器多环控制策略研究北大核心

提出一种基于电流观测与重复控制的单相逆变器多环控制策略。内层双环控制器采用输出电压和电容电流反馈,通过电容电流观测器实现了电流内环最小拍控制,可实现系统的快速动态响应,解决了负载突增时电压跌落的问题。基于此又增加了外层重复控制,采用FIR数字滤波器替代传统二阶低通滤波器作为重复控制补偿器,不仅简化了设计过程而且提高了系统稳态精度和抗非线性负载扰动能力。试验结果表明该策略可兼具动态响应快、稳态波形精度高和鲁棒性强等特性,适用于交流稳压器等需要高性能电压输出控制的场合。     

壁式连采连充保水采煤条件下隔水层与地表变形特征

针对传统长壁式充填开采存在的充填与开采相互制约,有效充填空间不足等问题,提出了壁式连采连充保水采煤方法。首先将整个开采块段按照长壁系统设计运煤、运料及通风系统。此后,将块段内的采场巷道(宽巷)划分为若干开采阶段,在开采阶段内对采场巷道进行跳采式开采。每条采场巷道开采完毕,然后对其进行充填,直到开采并充填完阶段内的所有采场巷道,再进行下一阶段采场巷道的开采和充填,最终实现保水采煤。采用实验室物理模拟研究壁式连采连充"采充并行"保水采煤条件下的隔水层与地表变形特征,并进行了现场工业性试验。研究结果表明,所有阶段开采充填完毕后,隔水层的水平变形最大值小于2～3mm/m,隔水层仍具有隔水能力,可以实现保水采煤。在块段采出率超过90%的条件下,地表变形指标的最大值均小于国家规定的建筑物Ⅰ级损坏等级指标。     

成庄矿综放工作面过空巷技术

针对成庄矿3311综放工作面前方2条空巷为平行空巷和顶板空巷的特点以及在连续过空巷时工作面超前支承压力重叠、矿压显现剧烈及顶板垮落等突出问题,确定空巷充填为过空巷的合理方式。利用数值模拟,对比分析了不同强度充填体支撑下巷道围岩的破坏情况,确定空巷充填满足支撑条件的充填体强度不得低于2 MPa,确定高水材料选用水灰比为3∶1。结合现场实际情况,为工作面连续过2条顶板空巷设计合理空巷注浆接替方案,并进行了工业性试验。结果表明,工作面过空巷阶段与正常回采阶段无明显差别,未出现明显片帮、冒顶等现象。     

支护阻力对软岩巷道围岩变形控制作用的研究

本文研究了围压对软岩峰后软化特性的影响，根据三轴压缩试验的应力--应变曲线，运用Hoek提出的由主应力圆包络线确定粘聚力和内摩擦角等效值的方法和曲线拟合的方法，研究软岩的宏观物性参数峰后应变软化规律，建立了峰后应变软化数值模型。对软岩巷道的数值计算研究表明软岩巷道中支护阻力使巷道周边围岩由二向受力状态转变为三向受力状态，产生一定的围压，从而提高其残余强度，并减小其强度随塑性应变增大而衰减的速度，从而实现了对围岩破碎区范围的控制，最终控制巷道位移量。     

采空区瓦斯涌出来源量化判识方法——以寺河矿为例

为准确量化和动态反映工作面采空区瓦斯涌出来源,以沁水盆地寺河矿为研究区,采集煤体解吸瓦斯,测试分析了3号煤层及其7层邻近煤层解吸瓦斯组成成分,CH4,C2H6,CO2稳定碳同位素值,CH4氢同位素值及其分布特征,建立了基于稳定碳氢同位素和组分平均值的采空区瓦斯分源计算模型,实现采空区沿走向推进时各煤层瓦斯来源的量化分源计算,并完成了与传统分源预测计算结果的对比分析。研究表明,寺河矿主要煤层解吸气组分和稳定碳氢同位素值在横纵向均存在差异,总体表现为瓦斯中甲烷体积分数随煤层深度增大而增大,瓦斯碳氢同位素随深度增大出现偏重的特点,5302工作面采空区沿走向瓦斯涌出动态变化过程可以分本煤层涌入主体阶段、近邻近层涌入过渡阶段、动态平衡稳定阶段。随工作面推进,采空区内3号煤瓦斯涌出占比逐渐下降,最终稳定在20%~25%,近邻近层呈现先升后降并趋稳的特征,最终稳定在20%~25%,远邻近层9和15号瓦斯涌入主要在滞后工作面110 m后逐渐上升后趋稳,9号煤瓦斯最终占比20%~25%,15号煤瓦斯最终占比30%~35%。与传统分源预测结论相比,稳定碳氢同位素量化分源可以反映采空区内各煤层瓦斯涌出的动态演化过程,相比分源预测结论更有利于指导工作面生产实际。