关键层判别方法的计算机实现

采用Delphi4.0编制了判别覆岩关键层位置的计算机软件KSPB,介绍了软件的结构及使用方法.通过关键层实例判别,证明KSPB软件是有效而便捷的关键层判别工具.     

覆岩采动裂隙分布特征的研究

本文应用模型实验、图像分析、离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究。揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙分布的两阶段特征与“○”形圈特征，建立了卸压瓦斯的“○”形圈抽放理论，并将其应用于淮北矿区卸压瓦斯的抽放，取得了显著效果。     

覆岩主关键层位置对导水裂隙带高度的影响

 采用理论分析、模拟实验和工程探测等方法,就覆岩主关键层位置对导水裂隙带高度的影响进行深入研究。研究结果表明：覆岩主关键层位置会影响顶板导水裂隙带高度,当主关键与开采煤层距离较近并小于某一临界距离时,顶板导水裂隙带将发育至基岩顶部,导水裂隙带高度明显大于按我国《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(以下简称“规程”)中的顶板导水裂隙带高度确定方法得到的结果。对导水裂隙带高度产生影响的主关键层与开采煤层临界距离主要与煤层采高、顶板碎胀压实特性、主关键层破断块度等因素有关,可以粗略按7～10倍煤层采高计算该临界距离。当覆岩主关键层与开采煤层距离小于7～10倍采高时,不能按规程中的方法确定顶板导水裂隙带高度;当覆岩主关键层与开采煤层距离大于7～10倍采高时,仍可按规程中的方法确定顶板导水裂隙带高度。上述结果能很好地解释部分煤矿顶板异常突水灾害的发生机制,并指导神东矿区补连塔煤矿顶板突水灾害防治实践,取得显著的经济效益。     

实现复杂位置曲线跟踪的直流无刷电机控制器设计

针对现有的无刷直流电机控制器不能接收高频数字指令以实现复杂位置曲线跟踪的问题,设计了指令更新速率高达1 kHz的控制器.硬件上,采用ARM Cortex-M3微控制器作为处理器,使用芯片A4936作为3相桥的换相逻辑控制器.软件上,应用了带有速度、加速度前馈的PID控制算法.使用更新速率是1 kHz的指令进行测试,结果表明,有很高的跟踪精度和较快的响应速度.     

基于关键层控制的部分充填采煤技术

建筑物(村庄)下压煤开采一直是困扰我国煤矿的重大技术难题。针对充填采煤技术面临的难点与挑战,结合煤系层状覆岩移动特点和控制要求研发了基于关键层控制的部分充填采煤技术。研究揭示了覆岩关键层对地表沉陷控制机理;建立了基于关键层控制的地表沉陷控制模型及部分充填采煤的设计方法;研发了采空区条带(墩柱)充填、冒落区嗣后充填和覆岩隔离注浆充填等部分充填采煤技术,已在淮北、淄博、阳泉、皖北等矿区10余对矿井的40余个工作面成功应用。部分充填采煤技术充分利用了覆岩结构的自承载能力,减少了充填工作量、降低了充填成本,是高效低成本的建筑物压煤充填开采技术。     

沟深对浅埋煤层工作面矿压的影响规律研究

针对神东矿区活鸡兔井在沟谷地形下工作面动载矿压灾害问题,通过理论分析和模拟实验,就沟谷沟深对工作面动载矿压的影响规律进行了研究。结果表明：当工作面推进到沟谷地形时,沟深越深,覆岩主关键层(PKS)被侵蚀的可能性越大,由于沟谷上坡段被侵蚀的 PKS 块体不能够形成稳定的砌体梁结构产生失稳,从而使亚关键层(SKS)结构块体承受的载荷迅速增大,导致工作面发生发生动载矿压灾害事故;反之,若沟深较小,PKS 块体未被侵蚀,则一般不会发生矿压事故。理论分析和模拟结果与现场实测吻合良好。     

浅埋近距离煤层出煤柱开采压架防治对策

针对浅埋近距离煤层工作面在推出上覆遗留煤柱过程中普遍出现的压架灾害,采用理论分析和模拟实验,结合压架发生的机理,提出了相应的防治对策。结果表明：出煤柱开采时,煤柱上方2关键块体形成的三铰式结构是不稳定的,该结构的相对回转运动会造成煤层间关键层断裂结构的载荷过大而失稳,最终引起工作面的压架。因此,控制关键块体的回转运动是防治压架的关键。据此提出了以促使关键块体提前回转、阻止和破坏其回转3个方面为思路的压架灾害防治措施,各措施的防治效果得到了相似材料模拟实验的验证,现场应用效果显著。     

近距离煤层采场过上覆T形煤柱矿压显现规律

为对大柳塔煤矿21306工作面过上覆T形交叉煤柱矿压显现规律进行分析,运用理论分析和FLAC3D数值模拟,从煤柱内应力分布角度对T形煤柱的作用机理进行了分析。结果表明,上覆走向煤柱区下的工作面来压呈现对称性分布,且支架载荷普遍大于采空区下对应支架;上覆倾向煤柱区下的工作面推进过程中,分别在进入倾向煤柱、煤柱正下方以及出倾向煤柱呈现出3阶段不同的来压特征。上覆倾向煤柱对采场矿压影响明显大于走向煤柱,因走向煤柱与倾向煤柱的影响作用叠加,T形煤柱交叉区对工作面来压的影响程度则介于两者之间。煤柱上的集中应力分布是造成走向煤柱区以及进入倾向煤柱阶段采场矿压显现规律不同于其他区域的原因,而对于出倾向煤柱阶段工作面的动载矿压则是由于煤柱上方不稳定的关键块体结构的相对旋转运动造成的。     

FJ液压支架的顶梁改造与使用

在鲍店煤矿端面冒顶治理中，对ＦＪ－４×４５７支架的顶梁进行了改造，本文对此进行了介绍，并对改造顶梁的使用效果进行了分析，对类似开采条件下支架选型与顶板管理有借鉴作用。     

条带开采断层煤柱留设的研究

从岩移控制的关键层理论出发，应用离散单元法对沛成矿条带开采断层煤柱留设进行了研究，条带开条断层煤柱留设的是使关键层处于两端简支状态。据此确定沛城煤矿ｆ１０断层煤柱留设宽度为４０ｍ。