浆液磨料水射流切割能力试验及切割深度预测模型

为提高浆液磨料水射流切割能力,运用自研的浆液磨料和切割设备,进行混凝土和岩石切割试验,分析切割压力、喷嘴移动速度、材料单轴抗压强度对切割能力的影响。结果表明：相同工况下浆液磨料水射流切割能力远超纯水射流的,混凝土切割深度显著提高,并且材料强度越大,浆液磨料水射流切割能力优势越明显;浆液磨料水射流能够实现对中—硬砂岩的有效切割（0.5～1.0 h内能切割100 mm深,10 m长）,可以应用于煤矿切顶卸压、切顶留巷、工作面夹矸处理等现场工程;射流喷嘴在切割对象同一位置的冲击时间越长,“水垫”作用越明显,相同切割时间内,喷嘴多次快速移动的重复切割比单次慢速移动的切割效率高。通过分析切割实验结果,以切割压力、喷嘴移动速度、材料单轴抗压强度为变量构建切缝深度预测模型,并在此基础上得到重复切割时以切割次数为变量的切割深度预测模型。     

围压卸荷对矿柱破坏模式影响分析

利用东北大学岩石破裂过程分析系统(RFPA2D),研究了围压卸荷对矿柱破坏模式的影响。通过对不同围压卸荷方式中岩石试件的应力积累、裂隙扩展及整个破坏过程进行分析,得出了围压卸荷条件下矿柱的破坏规律。数值计算结果表明,当轴向载荷超过岩石试样的单轴抗压强度时,对试件围压实施一次卸荷容易引起岩石剧烈的脆性破坏,而对试件实施围压逐步卸荷,岩石试件则呈现出较明显的延性特征,其内部积累的能量随着卸荷步骤逐渐释放出来,能避免岩石发生剧烈脆性破坏。这一结果对指导采场开挖过程中,保护采场以及矿柱的稳定具有重要的理论意义。     

特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布研究

为解决塔山矿区段煤柱造成资源浪费严重、巷道矿压显现强烈等问题,采用相似模拟的方法对特厚煤层综放工作面回采后侧向支承压力分布特征进行研究,为塔山矿沿空掘巷煤柱留宽度优化设计提供理论依据。结果表明:塔山矿8206工作面煤体侧向支承压力影响范围为60~70 m,其应力降低区范围为11 m,应力峰值为41 MPa,位于煤壁内30 m处,应力集中系数为3.3;侧向支承压力影响范围为60~70 m。相似模拟结果与极限平衡理论计算结果、现场微震监测结果一致,从而得出当煤柱宽度小于6 m时巷道处在应力降低区内,即区间煤柱宽度为6 m。     

基于微震监测及应力场分析的冲击地压预测方法

主要对国内外冲击地压发生情况以及对冲击地压的监测发展情况进行了总结和分析，发现随着矿山开采深度的增加，冲击地压活动越来越频繁，发生的范围也越来越广，但是目前仍没有有效的监测与分析方法能够对冲击地压的发生进行预测预报。为了能够对冲击地压发生实现预测预报，引入地球物理学方法，建立矿山微震监测分析系统。将矿山微震监测系统监测到的矿山微震活动信息，通过网络传输，实现与数值分析系统之间的数据交换：利用微震活动信息修改数值模型的单元信息；借助大规模科学计算，分析开采造成采场以及巷道围岩内部岩体的应力积累、应力阴影和应力迁移过程，进而实现对矿山冲击地压活动进行预测预报。同时，微震监测分析系统能够实现对其他岩石工程动力灾害问题进行预测预报。     

考虑阻塞的双向AGV路径规划方法

针对制造车间物料搬运系统中的AGV路径规划问题,提出一种考虑阻塞的AGV路径规划方法。依据各相邻节点之间路径中AGV搬运情况的统计数据计算路径的拥堵系数;引入拥堵系数计算AGV的统计搬运时间矩阵,将其作为路径规划的权值矩阵;设计Dijkstra算法求解起始点到终点的最短统计搬运时间路径,将其存入最短统计搬运时间路径表供查询使用。案例分析结果表明：与传统Dijkstra算法相比,考虑阻塞的AGV路径规划方法可以有效降低搬运时间,提高搬运效率。     

网壳锚喷支护在复合型软岩巷道中的应用

通过对古汉山矿西大巷复合型软岩成分的分析,针对复合型软岩强膨胀、强流变性的特点,提出采用"网壳锚喷"的支护形式,介绍了该支护形式的结构特征和施工工艺,取得了有效控制软岩巷道围岩持续变形的良好效果.     

矩形巷道围岩破坏规律数值模拟

运用岩石破裂过程分析系统(RFPA2D),对矩形巷道的破坏进行了数值模拟研究,通过对开挖后的应力分布、裂缝形成和发展及最终破坏模式进行数值计算和分析,获得了不同条件下矩形巷道的破坏规律.结果表明,矩形巷道由于其断面形状和围岩组成结构的关系,其开挖后的应力分布及破裂结果与其它形状巷道破坏模式明显不同.     

真三轴动静组合加载饱水煤样能量耗散特征

煤矿冲击地压发生与煤岩的物理力学性质、所受静载荷与动载荷的结构失稳等因素有关。煤岩体失稳过程伴随着能量的吸收、储存、转换和释放,现场煤岩体破坏是受多种环境影响下的复杂过程,较难完成定量描述煤岩体释放吸收能量的大小,真三轴动静组合加载条件煤岩变形破坏的机理和能量耗散特征值得深入研究。采用真三轴动静载霍普金森冲击加载系统对自然与饱水2种状态煤样进行不同动静组合加载试验,通过试验分析2种状态煤样真三轴动静组合加载变形破坏过程中各能量变化规律及占比特征。试验结果表明：通过饱水处理能够降低煤样对弹性能量的储存能力,饱水煤样的能量反射率比自然煤样高17.25%～37.04%,在相同Y轴静载作用下自然煤样的能量吸收率比饱水煤样高17.13%～55.95%;揭示了自由水在煤样裂隙中抑制能量的透射率,使入射能以反射能的方式进行无用耗散,减小煤样的能量吸收率;自然煤样的能耗密度大于饱水煤样,在冲击加载X方向煤样能耗密度与峰值动态应力呈正相关,在Y,Z轴方向呈负相关。证实了水在三维动静组合加载作用下对煤样吸能破坏的诱导作用,冲击能量在煤样中被煤样和水吸收,煤样吸收能量用于诱导形成新的裂隙,形成煤样宏观破坏,...     

厚泥岩复合顶板煤巷围岩控制技术研究

 针对首山一矿11061工作面运输平巷厚泥岩复合顶板强度低、无稳定承载结构、顶板下沉量大的问题,通过监测巷道围岩破坏及离层发育,统计巷道破坏具体形式,分析得出复杂应力条件下厚泥岩复合顶板巷道破坏的力学机制。基于普氏拱理论,结合现场具体支护和破坏状况,提出“预应力锚杆+锚索承载结构,配合原生裂隙区域注浆加固”的改进支护方案：预应力锚索(杆)形成的主、次承载结构协同作用,在两承载层间的泥岩顶板形成压缩区限制离层发展;布置倾斜锚索与垂直锚索,限制巷道顶帮角处围岩塑性区扩展,防止锚索锚固点所在岩层破断失去承载能力。依据塑性圈理论和数值模拟等手段,确定锚杆、锚索等具体支护参数,利用分区注浆加固泥岩强烈膨胀与松动破坏区域。数值模拟和现场工程实践的结果表明：与原支护方案对比,改进的支护方案巷道变形量减少约50%,巷道围岩完整程度明显提高,有效地控制了厚泥岩复合顶板变形与破坏。     

基于IAGA的多行设施布局优化方法

针对横向和纵向通道位置和数量均不确定的多行设施布局问题,提出一种基于IAGA的多行设施布局优化方法。考虑设施最大纵横比约束,建立以物流成本、搬运设备空载成本及占地面积成本的加权平均值最小化为优化目标的布局优化模型;设计基于柔性隔间结构编码的改进自适应遗传算法(IAGA)对模型进行求解。算法中设计了自适应调整交叉概率、自适应选择交叉算子(双点交叉算子和单亲单点交换算子)及分别针对隔间结构和设施编号排列的基本位变异算子,提高了其收敛速度和搜索能力。最后,通过案例分析验证了IAGA算法的有效性。