挖煤机滚筒智能化调高技能的分析

在回顾分析近几年出现的一些挖煤机滚筒智能化调高技能应用情况的基础上,阐述了使用记忆智能远程操纵为主与传感器煤岩分界为辅的综合辨别技能,不但可弥补单一传感器辨别所带来的稳定性及可靠性差和精度低的缺陷,又可阻止记忆远程操纵过于依靠人所带来的误时和随机现象,并指出滚筒智能化调高是实现挖煤工作面智能化的重要技能之一,其核心是煤岩分界辨别技能,这种技能方法适用于大功率智能化挖煤机,是首选的调高方法。     

半煤岩巷道围岩变形破坏分析及支护技术研究

曙光矿专用行人巷为半煤岩巷道,巷道变形破坏严重。利用霍克-布朗(Hoek-Brown)强度准则计算了专用行人巷的松动圈范围,并对巷道围岩破坏进行了岩层影像探测研究,基于松动圈支护理论提出了相应的支护措施,并对支护效果进行了现场观测,取得了良好应用效果。     

不同装药模式爆破载荷作用下煤层裂隙扩展特征试验研究

 为了研究炸药在不同煤岩介质中爆破所产生的裂隙扩展和力学特征,提高深孔预裂爆破对低透气性煤层进行增透的效果,在实验室搭建爆破模拟试验系统,设计穿层钻孔和顺层钻孔2种不同的装药模式,以Froude 比例法建立煤层深孔预裂爆破的试验模型,利用相似材料配比加工制备尺寸为50 cm×50 cm×50 cm的试样进行爆破模拟试验。通过超动态应变仪监测煤岩层的应变信号,利用高速摄像仪记录试样完整的裂纹萌生、扩展、贯通直至试样破坏的全过程,分析爆破载荷作用下试样的动态力学特性和裂纹扩展特性。研究发现,裂纹主要是由压缩波与卸载波共同作用形成的,裂纹扩展方向与炮孔轴线方向垂直;在煤岩介质中实施穿层钻孔爆破的爆破效果优于顺层钻孔煤层爆破效果,当爆破应力波从煤层入射到岩层后,出现反射拉伸波,反作用于煤体上,加剧煤岩不同爆破介质的破坏程度,促使爆破裂隙的扩展。研究成果可用于指导井下低透气性煤层深孔预裂爆破装药方式的选择,以提高瓦斯抽采效率。     

基于模糊神经网络信息融合的采煤机煤岩识别系统

针对采用单一信号进行煤岩界面识别实现采煤机滚筒高度调整控制时精确度和可靠性不高的问题,提出一种基于模糊神经网络的多传感器信息融合煤岩识别方法。通过实验数据采集和分析得到不同煤岩比例截面截割过程中的振动、电流以及声功率谱信号特征样本,根据最小模糊度优化模型求得各煤岩识别信号的模糊隶属度函数,采用基于自适应神经网络模糊推理系统构建的多维模糊神经网络实现多传感器信息的决策融合,得到高可信度和精确度的滚筒调高控制量值。实验室截割实验对比以及现场随机煤岩轨迹的截割实验结果表明,采煤机滚筒截割轨迹与实际随机煤岩轨迹基本吻合,实验结果验证了系统的有效性和可靠性。     

煤微观结构三维表征及其孔–渗时空演化模式数值分析

 探讨煤岩微观孔隙结构统计意义上的等效构建方法,并于孔隙尺度下模拟流体运移行为的时空演化过程。首先,结合煤岩孔隙结构的各向异性及非线性特征,采用修正的四参数随机生长(QSGS)算法构建煤岩多孔介质模型。随后,采用格子Boltzmann方法(LBM)模拟孔隙中气体单相流的运移过程,并基于数值试验结果,分析煤岩介质中影响渗透率的主要因素及流体运移达到平衡态前的演化模式。分析结果表明：(1) 多孔介质的渗透性能受控于少量、连通性好的大孔所形成的通道,而小孔及微孔中气体的行为基本属于浓度扩散过程;(2) 孔隙属性空间变异条件相同情况下,孔隙度同渗透率之间满足乘幂关系,但幂率系数随孔隙属性变异因子的降低而增加;(3) 渗透率随时间呈减少趋势,自运移开始达到动态平衡的耗时量同孔隙度之间是一种负相关的幂率关系。     

急倾斜煤岩体工程结构特征综合调查

急倾斜煤层赋存环境复杂,揭示急倾斜煤岩体工程结构特征是建立急倾斜煤层动力学畸变动态防控体系的基础。本文采用钻孔电视、地质雷达、光学钻孔摄像、DR扫描等综合手段进行了调查研究。研究表明:乌鲁木齐矿区地质构造活动频繁,采空区顶板宏观结构致密;急倾斜煤岩体为破坏后再稳定结构,存在松散未压实空洞,但未影响顶板的稳定性;急倾斜煤岩体大体划分为破碎区、塑性区及弹性区3个区域;煤体各向差异性显著,存在大量原生裂纹并夹含硫化物。岩体原生裂隙数量少,岩体试样的各向异性小且多掺杂泥岩或泥质砂岩等胶结物质,为导致采空区出现大面积悬顶及整体性垮落的主因。     

卸载条件下煤岩组合体的裂纹张开效应研究

利用MTS 815试验机对深部煤岩组合体进行分级循环加卸载试验,研究了卸载过程中煤岩组合体轴向裂纹的张开效应,得出其轴向裂纹闭合应力(应变)和张开应力(应变)。研究结果表明:随着循环次数的增加,加载和卸载过程中煤岩组合体的裂纹闭合应力(应变)和张开应力(应变)具有增大的趋势;由于分级荷载的逐步增加,煤岩组合体产生新的裂纹,轴向裂纹闭合应变差、轴向裂纹张开应变差、轴向裂纹应力差随循环次数增大而增大;推导出轴向裂纹张开模型,并利用试验数据进行验证,模型理论值与试验值较为吻合,能有效描述卸载条件下轴向裂纹张开效应。     

深部煤岩单体及组合体的破坏机制与力学特性研究

 采用MTS815试验机对钱家营岩样、煤样和煤岩组合体进行单轴和三轴压缩试验,获得不同应力条件下煤岩单体及组合体的破坏模式和力学行为,并比较异同。单轴条件下钱家营砂岩的破坏以剪切、劈裂及混合破坏模式为主,并且砂岩的峰值强度、弹性模量和波速近似成正比关系;在一定条件下砂岩能产生II类曲线,但需采用环向位移控制加载,且砂岩需具有高强度和低非均质度,但煤和煤岩组合体几乎不发生II类曲线破坏。单轴条件下煤样以劈裂破坏机制为主,但煤样的峰值强度与弹性模量、波速的关系基本不明显。对于不同围压下煤岩组合体的破坏主要发生在煤体内部：单轴条件下煤岩组合体的破坏以劈裂破坏为主,而煤体内部发生的破坏由于裂纹的高速扩展有可能贯通到岩石中去,从而导致岩石的破坏,并且煤岩组合体破坏后几乎完全丧失承载能力;而三轴试验中,煤岩组合体的破坏以剪切破坏为主,但破坏后还有残余强度。随着围压升高煤岩组合体弹性模量总体趋势是初始缓慢增加,当围压超过15 MPa后弹性模量迅速增加;组合体的峰值强度与围压基本成线性关系。     

黄河北阳谷—茌平煤田煤岩层对比及聚煤规律研究

黄河北矿区阳谷—茌平煤田与济宁、巨野煤田相似,属全掩盖式华北型石炭—二叠纪含煤岩系.因煤系地层沉积环境的变化和受聚煤期后构造运动的影响,煤层遭受了不同程度的沉缺、剥蚀、断缺等影响,整个煤田缺乏整体研究,含煤地层划分较为混乱.本次通过煤系地层沉积特征及聚煤变化规律的研究,采用煤岩层组合特征、标志层、层间距、测井曲线形态和...     

基于微震和应力动态监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究

采用微震监测技术、应力实时在线监测技术对方山矿新井11041工作面回采过程中煤岩破坏与应力变化进行了实测研究,结合工作面抽放和风排瓦斯涌出量监测数据,得到了综采工作面煤岩破坏、应力变化和瓦斯涌出三者之间的关系。研究表明:1)微震事件能量峰值的出现略早于工作面前方煤体应力极值和瓦斯抽放指数峰值,而工作面风排瓦斯涌出量峰值又略晚于瓦斯抽放指数峰值,可以根据微震事件能量变化来间接反映工作面煤体应力变化和瓦斯涌出情况;2)工作面基本顶的周期性运动是诱发工作面风排瓦斯涌出量周期性变化的主要原因,当基本顶周期性断裂时,采空区瓦斯涌出增大,工作面风排瓦斯含量变大,且瓦斯主要来源于采空区积聚瓦斯。