矿井煤层冲击危险性多层次综合评价研究

为了更合理评价矿井煤层冲击危险性,减少不同指标之间的相互影响,避免造成评价结果的不准确,应用模糊综合评价模型对矿井煤层进行冲击危险性综合评价,提出了基于层次分析法的矿井煤层冲击危险性模糊综合评价模型;得到了基于层次分析法的矿井煤层冲击危险性影响因素,即:开采深度、冲击倾向性、煤层顶底板性质、地质构造、开采技术;确定了评价因素集,建立了模糊综合评价关系矩阵,进行了模糊综合评价,创建了矿井煤层冲击危险性模糊综合评价模型;最后对矿井煤层冲击危险性做出无冲击危险性、弱冲击危险性、中等冲击危险性和强冲击危险性的定量评价,提高了评价结果的精确度。以内蒙古某矿评价应用为例,选取2-1煤层进行模糊综合评价,通过应用基于层次分析法的矿井煤层冲击危险性模糊综合评价模型,得出2-1煤层最大隶属度指数x=0.43,评价结果为中等冲击危险性,与采用综合指数法评价得到的结果一致,表明了该模型可以用于评价矿井煤层冲击危险性。应用该模型在对矿井煤层进行模糊综合评价时,更注重各影响因素之间的相互关系对结果的影响,因而得到的评价结果更合理。研究为矿井煤层冲击危险性模糊综合评价研究提出一种新的评价角度。     

伪斜面刮板输送机防滑三维立体分析

针对担水沟煤业有限公司4101伪斜工作面刮板输送机普遍存在的下滑问题,通过惯性力解析解的推导、刮板输送机下滑趋势的判断和伪斜工作面三维立体模型的建立,求解出了伪斜工作面刮板输送机不下滑条件不等式。运用数学分析方法对刮板输送机不下滑条件不等式进行了深入的探讨,提出了伪斜工作面刮板输送机防滑的技术措施。     

基于煤体微裂隙演化进程的综放窄煤柱煤巷非对称支护研究

针对窄煤柱煤巷掘进完成初期出现的大变形控制难题,结合窄煤柱煤巷动静支承压力基本认识,运用CT扫描技术系统研究了窄煤柱煤巷巷道中心轴两侧煤体微裂隙的演化进程,提出双锚索桁架与单体锚索平行布置非对称支护技术,并对其组成结构、控制机理、应力场分布规律进行了系统研究。结果表明:1)窄煤柱煤巷巷道中心轴两侧煤体微裂隙数量、发育速度和贯通速度具有明显的不对称性;2)顶板和煤柱帮桁架锚索应力场沿垂直方向呈"蝙蝠形"向岩体深部扩展,应力叠加区更大范围锚固体处于受压应力状态。双锚索桁架平行布置非对称支护技术在120210窄煤柱煤巷试验成功,巷道围岩在静态支承压力和动态支承压力作用期间变形协调一致,控制效果良好,研究成果对类似工程条件的支护设计具有一定的理论意义和实用价值。     

高预紧力桁架锚索与单体锚索平行布置支护原理及应用

综合理论分析、数值模拟、现场试验及实测,分析了高预紧力桁架锚索与单体锚索不同支护原理及其优缺点,提出高预紧力桁架锚索与单体锚索平行布置支护技术,并对其组成结构、控制机理、应力场分布规律进行系统研究.结果表明:1)单体锚索自由端预紧力在锚固体内形成的垂直应力随锚索轴向深度增大呈指数形式迅速减小,其有效作用深度为0~6m,有效作用半径为0~2.4m;2)桁架锚索新型特制联接锁紧器使闭锁结构内锚固体受水平应力和垂直应力双重作用,锚固体中性轴位置下移,更大范围煤岩体处于受压应力状态;3)单体锚索应力场以环形波纹状向岩体深部扩展,桁架锚索应力场呈燕尾形沿垂直方向向岩体深部扩展,叠加区内更大范围锚固体处于受压状态.实测五家沟矿5203特大断面开切眼顶板最大变形量为393mm,围岩控制效果良好.     

高瓦斯薄煤层采动裂隙演化规律及瓦斯抽采技术

为了研究高瓦斯薄煤层采动裂隙演化规律,以鸡西矿区杏花矿薄煤层现存在工作面瓦斯难排问题为研究对象,运用了理论计算分析及数值模拟相结合的研究手段,研究结果表明:薄煤层工作面顶板环形裂隙圈的宽度较小,且在采动过程中不能使上部亚关键层破断,致使亚关键层及以上岩层中不能发育贯通裂隙而富集瓦斯。因此该采动裂隙演化规律用于指导现场瓦斯抽采工程方案的设计,现场采取了顶板抽采巷道及高位近水平钻场结合抽采方案,大大降低了工作面及回风巷的瓦斯浓度,保证了安全的生产环境,提高了矿井生产能力。     

综放支架超声相控阵无损探伤原理与检测技术

为了对综放面几何形状相对复杂的大型机电设备及其组件进行精准探伤,基于综放支架进行无损检测的必要性,提出一维线性超声相控阵无损检测技术。以ZFG10000/23/37H型综放支架活柱探伤为依据,研究了相控聚焦和相控延时接收的基本原理,并结合单一阵元的归一化声压函数,分析正弦增益加权变迹技术在降低旁瓣对输出波形清晰度影响方面的重要意义。最后以五家沟煤矿5201综放面焊缝开裂的掩护梁探伤为实践,阐述超声相控阵无损检测技术的构成和检测工艺。实例应用表明:一维线性超声相控阵无损探伤技术能够对掩护梁内部微裂隙和表面贯通裂隙进行精准的定位和定量,并能够根据三维图像输出结果准确判定裂隙的发展方向和贯通趋势。     

大采高综放工作面煤壁弧型滑动失稳机理与控制技术

针对同忻煤矿8107大采高综放工作面煤壁严重片帮事故,综合现场调研、煤岩样力学试验、数值模拟及理论分析,建立大采高综放工作面煤壁弧形滑动失稳力学模型。结果表明:大采高中硬煤层片帮主要形式是煤壁上部的弧形滑动片帮,片帮起始破裂点位于煤壁深部顶煤"冒落拱"拱脚位置。严格Janbu法煤壁弧形滑动片帮安全系数计算结果表明:8107大采高综放工作面煤壁片帮关键控制指标为护帮阻力Fr,控制区间1 000~2 000kN;弧形滑动轨迹控制参数α,合理值区间30°~60°;煤体力学参数及顶煤冒落拱相关参数。煤壁片帮主要原因是支架护帮千斤顶进液管路严重泄漏导致支架护帮阻力不足,YHX型液压泄漏检测仪通过拾取分析泄漏产生的高频声波和振动信号实现了液压故障检测和准确定位。     

大采高综放面支架—围岩系统失稳的模糊事故树法研究

基于同忻矿大采高综放面支架—围岩系统失稳机理,探究影响综放面稳定性的因素,建立了大采高综放面支架—围岩系统失稳事故树;运用三角模糊函数和布尔代数法求出顶事件发生的模糊概率,评价系统的安全性;对基本事件的模糊重要度进行排序,从而确定导致综放面支架—围岩系统失稳的主要因素。     

综放支架固液两相严重故障同步检测原理与应用

针对综放支架回采过程中固体构件损伤和液压系统泄漏导致的端面煤岩体冒顶片帮问题,综合现场调研、理论分析、模拟试验、现场应用实测等方法,结合共因失效计算模型,提出综放支架固液两相严重故障同步检测技术,系统研究了综放支架固体构件超声相控阵无损探伤原理和液压系统YHX型无损检测原理。综放支架固液两相严重故障同步检测技术在同忻煤矿8107综放面试验成功,故障检测维修后,端面冒顶片帮事故得到有效控制。     

基于断面尺寸效应的矩形巷道围岩稳定性研究

为研究断面宽高比对矩形巷道表面位移、剪切方位和破坏模式的影响,采用理论建模分析、数值模拟计算和现场工程应用的研究方法,对不同最大主应力方向条件下断面宽高比对矩形巷道的围岩稳定性进行了系统研究。结果表明:最大主应力为水平应力时,较大宽高比有利于矩形巷道稳定性控制,巷道顶板剪切破坏范围和两帮变形量均较小;当自重应力成为最大主应力时,矩形巷道两帮剪切破坏程度较高,顶底板和两帮表面位移较大,较小宽高比更有利于巷道稳定性控制。针对沙曲矿最大主应力为水平应力的工程实践,对宽高比为1. 76的矩形巷道进行现场矿压观测,顶板最大下沉量134 mm,两帮最大相对移近量195 mm,围岩控制效果良好。