基于FLAC3D的钻孔扩孔前后应力分布特征研究

煤层的钻孔成孔技术一直是煤矿瓦斯抽采的重要内容。本文以新景矿井下钻孔为研究对象,利用FLAC3D技术模拟分析钻孔扩孔前后钻孔周边的应力分布特征,分析了顺层钻孔和穿层钻孔扩孔前后应力分布的规律和钻孔有效卸压的影响范围。结果表明,随着钻孔的施工,钻孔周边应力释放形成明显的应力区,钻孔扩孔后,顺层钻孔的有效卸压范围由0.8 m扩大至4 m,穿层钻孔的有效卸压范围由0.6 m扩大至3.8 m,有效提高了煤层的抽采效果。     

基于采动裂隙区域分布特征的定向钻孔空间位置研究

采用定向钻孔抽采采空区卸压瓦斯是矿井工作面瓦斯治理的一种重要方法,其在覆岩布置层位区域的准确确定是实现稳定高效抽采的关键。以焦煤古汉山矿16031工作面为工程背景,采用物理相似模拟、理论分析和现场试验的方法分析了覆岩采动裂隙分区演化特征及不同层位定向钻孔的稳定性,在对覆岩裂隙分布进行区域划分的基础上,确定了结构裂隙区(上山侧)为布置瓦斯抽采定向钻孔的最佳区域,进而给出了区域内的核心布置范围,并推导了结构裂隙区空间位置边界理论计算公式。通过现场工程试验测试,结果表明：从各定向钻孔抽采数据判定的相应区域边界与理论计算公式相符,布置于结构裂隙区核心位置范围内的定向钻孔对采空区卸压瓦斯进行了有效抽采,其单孔瓦斯抽采纯量最高可达5.5 m³/min,验证了理论界定结构裂隙区空间位置边界及确定定向钻孔布置核心范围的实用性与合理性。研究成果对矿井预防瓦斯灾害事故、实现瓦斯高效抽采具有重要实际意义。     

基于光谱曲线相似度的可见光-近红外波段辉钼矿主矿物分布特征快速识别方法研究

矿石中矿物组成及其嵌布特征与破碎磨矿效果关系密切,识别矿石的主矿物分布特征可以实现对选矿给料的合理分配,但常规的化学检测及物相分析需要一定的时间周期,导致原矿数据采集滞后。本文尝试将光谱成像数据分析方法应用于原矿矿石的矿物组成及分布特征快速识别,为矿石性质的原位测试提供基础。以辉钼矿矿石为研究对象,制备岩石薄片样品,确定主要矿物组分并采集样品的高光谱数据,分析石英、钾长石、黄铁矿、黑云母的光谱曲线特征;计算豪斯多夫距离与欧氏距离,通过光谱曲线相似度计算识别不同种类矿物并考察其空间分布特征。研究结果表明：石英、钾长石、黄铁矿、黑云母等矿物在可见光-近红外波段内（400～1 000 nm）可以采用光谱曲线相似度算法对光谱曲线间的差异性进行量化,实现矿石种类的有效区分,进而通过统计分析获得矿石中主矿物的颗粒团块粒径大小及其空间分布。两种算法的计算结果具有一定的一致性,但相比较而言,欧氏距离在识别微细颗粒时具有更高的精度。本文研究成果丰富了矿石原矿性质分析方法,为矿山改进矿石加工工艺、实现节能增效提供了依据。     

模型反演方法在煤层顶板岩性预测中的应用

在充分分析山西某煤矿地质情况、测井资料状况和地震数据体的前提下,提出了一套基于煤层顶板岩性反演的方法和关键技术,对岩性反演数据体进行解释,得出了煤层顶板岩性分布图,为煤矿的安全开采提供了依据。     

基于钻孔数据的采空区三维模型可视化

基于现场大量钻孔地质编录数据,应用Surpac软件,构建了高速公路隧道下伏采空区的三维可视化模型,并对采空区的冒落状况进行了分析。     

液压支架梁端轨迹的多项式逼近方法

本文采用SolidWorks软件构建ZF80/2300/3700型支架模型,再用ADAMS软件进行运动仿真,并用Matlab软件对仿真获得的数据作最小二乘多项式拟合,成功地实现了液压支架梁端轨迹的多项式逼近。     

基于采动裂隙演化特征的高位钻孔优化研究

为了提高高位钻孔的瓦斯抽采效果,以漳村煤矿2203综放工作面为工程背景,结合3号煤层的开采条件,首先应用关键层理论确定了3号煤层的顶板裂隙带位于其上方12.8~36.5 m,再采用薄板理论和数值模拟相结合的方法,研究了3号煤层顶板裂隙带的分布和演化特征。结果表明,随工作面的推进,上覆岩层裂隙由下而上逐渐发育,工作面推进至60 m时主关键层以下形成较密集的裂隙,至110—170 m时部分主关键层岩块裂隙闭合,并在下部形成2个小范围压实区并逐渐扩展而形成大面积压实区。煤层顶板裂隙经历了一个产生—发育—部分闭合的过程。基于以上研究结果,对2203工作面2组钻场内的高位钻孔布置参数进行了优化。现场应用结果表明,优化后单孔平均瓦斯抽采量增加了2.39~3.03倍,单位钻孔工程效益提高2.00~2.58倍。     

基于沉降监测的预测模型的选取

文中结合唐山市某建筑物沉降观测的工作实践,分别运用泊松模型、指数曲线模型和GM(1,1)模型进行分析预测,并且通过三种模型的对比,选出GM(1,1)模型更适合沉降规律.     

基于灰色马尔可夫模型的齿轮寿命预测

灰色GM(1,1)模型不适合描述随机波动性较大的预测问题,单纯应用该模型进行齿轮寿命预测时,预测精度不能保证;引入马尔可夫理论,建立了灰色马尔可夫预测模型,采用统计的方法,通过计算系统到达目标时刻的不同步数的转移概率矩阵,确定系统的目标状态。实例证明,相比与GM(1,1)模型,灰色马尔可夫模型的预测精度更高。     

基于Weibull分布的Bond冲击破碎粒度分布特征

为了对石灰石受冲击破碎后的颗粒粒度分布特征进行分析,采用Bond冲击破碎试验机对不同粒度的单个石灰石颗粒在不同摆锤冲击角度下进行冲击破碎试验。结果表明：Bond冲击破碎后石灰石颗粒粒度符合Weibull分布模型;破碎后颗粒的质量累积概率随冲击能量的增加而提高;破碎后颗粒的质量累积概率密度函数曲线峰值随着给矿粒度的增加而减小;冲击能量增加到一定数值后,冲击能量继续增加,破碎后石灰石各粒径颗粒的质量增加效果随给矿粒径增加而逐渐减弱;给矿粒度一定时,细粒径颗粒的增加幅度随着冲击能的增加而较小,破碎后颗粒的质量累积概率密度函数曲线的峰值随着冲击能的增加而提高;破碎后颗粒的质量累积概率密度函数曲线的宽度随给矿粒径的增加而增大。     

基于EMD-ARMA的矿井瓦斯涌出量预测

以矿井瓦斯涌出量预测方法为主要研究目的,针对瓦斯涌出量影响因素多,各因素间耦合机理及瓦斯涌出量变化规律复杂等诸多预测难点,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和ARMA时间序列的综合分析方法,采用经过处理的时间序列对矿井瓦斯涌出量进行具体预测。根据各样本数据的不同特点选取合适的模型,建立EMD-ARMA预测模型,对矿井瓦斯涌出量及其变化趋势进行预测。     

基于灰色模型的瓦斯涌出量预测

运用灰色模型得出了回采工作面和掘进工作面的瓦斯涌出量预测值;统计分析了7601综采工作面日产量(日进度)与相对瓦斯涌出量之间的关系;运用MATLAB曲线拟合工具,通过对原始数据的等间隔序列化等处理,得到了灰色预测模型。实测检验表明该方法预测结果与实际基本吻合。     

阿艾矿区瓦斯分布特征分析及区域预测

在收集整理阿艾矿区瓦斯资料的基础上,根据阿艾矿区地质构造及控制特征,分析其瓦斯分布特征,矿区划分3个瓦斯地质构造单元。运用矿山统计法、分源预测法对矿区瓦斯含量进行预测。同时,结合相应的地质因素,对矿区的煤与瓦斯突出危险性进行了分析。