摘要：液压支架是大倾角煤层伪俯斜工作面“围岩-装备”系统稳定性的核心,现有液压支架结构无法适应伪俯斜开采空间稳定性要求,严重影响了该类条件下工作面安全高效开采。以大倾角煤层伪俯斜开采工作面为研究背景,采用工程类比、结构运动学分析、数值仿真的综合研究方法,分析了大倾角伪俯斜工作面“支架-围岩”稳定性特征,并以ZY7000/22/45型液压支架为基础,发明一种新型平行四边形液压支架,进行了结构合理性设计,分析了关键构件运动学响应特征。研究表明:大倾角伪俯斜综采工作面垮落矸石非均匀填充以及矸石对支架的砸、压、推作用是影响支架稳定性的关键因素,平行四边形顶梁与底座更适应伪俯斜工作面。设计的平行四边形支架顶梁、底座及立柱排布方式为平行四边形,异形掩护梁与后连杆、油缸连杆、底座构成柔性四连杆结构。平行四边形支架立柱为主要承载结构,油缸连杆为主要运动机构,其运动特征影响因素主要为上下柱窝间距和前后连杆与掩护梁铰接位置间距,其中掩护梁与后连杆是支架位姿调控的关键,且支架运动过程中无双扭线产生。研究结果为该类条件工作面支架提供了一种选型,一定程度上保障了该类煤层的安全生产。

摘要：为解决大倾角煤层液压支架设计过程中多维受载特征被忽略、建模过程繁琐、设计周期长等问题,结合大倾角伪俯斜工作面液压支架受载特性,研发大倾角液压支架设计系统。采用运动仿真、强度测试、物理实验等综合研究方法,以ZY5000/15.5/38型大倾角煤层液压支架设计为例,根据大倾角伪俯斜采场液压支架多维受力特征建立力学模型,分析大倾角液压支架的空间受载特性,建立伪俯斜工作面液压支架顶梁、掩护梁力学线性矩阵,利用***为开发语言结合线性矩阵和SOLIDWORKS二次开发建模软件搭建液压支架设计系统,开发出良好的人机交互用户界面。研究分析表明:该系统生成下的模型液压支架顶梁前端运动轨迹范围48 mm左右,支架顶梁前端运动轨迹曲线满足双扭线特性;模型支架最大应力为146.7 MPa,远小于材料屈服的等效应力,最大变形位移也不超过0.531 mm;研制相似比为1∶5物理模型液压支架工作阻力在38 kN左右,在不同条件下测试支架顶梁、掩护梁受载特性,实验中模型支架的力学数据与系统生成的力学数据基本相符,且实验在初撑、增阻、恒阻及卸压各阶段均满足支架的运动要求及承载特性。研究结果体现了该设计系统下模型液压支架较好的适应性,对丰富大倾角煤层液压支架设计理论和指导液压支架设计生产具有一定的科学和实践意义。

摘要：为了实现大范围岩层控制技术,提高大倾角煤层长壁工作面"R-S-F"系统稳定性,在分析区段采空区围岩失稳机制的基础上,建立区段间围岩失稳模型,研究了区段煤柱的应力分布规律和失稳破坏准则,确定了区段煤柱的合理尺寸。结果表明:大倾角煤层区段围岩联通运移可总结为"挤压-弯垮"与"压垮-倾倒"两种模式。而要实现大范围岩层控制技术,应使区段采空区围岩以"压垮-倾倒"模式进行失稳联通。覆岩结构以"梁-拱组合梁"形式存在时,区段煤柱强度决定了区段采空区的联通运移模式,以"双拱连续梁"形式存在时,区段煤柱尺寸决定了"压垮-倾倒"联通运移模式的矿压显现特征及变形破坏后的采空区三维空间形态。因而大范围岩层控制技术的关键在于区段煤柱的设计。结合区段煤柱自身强度及失稳破坏准则,确定其宽度k须在满足k>kZH条件的同时尽量满足k<kSK。最后以甘肃东峡煤矿大倾角煤层多区段开采为例,进行理论计算判定与相似模拟实验对比分析,从而对提出的区段煤柱失稳机理进行了验证。

摘要：急倾斜煤层由于在倾角-重力场效应的影响下,采场覆岩运移及应力分布均较水平煤层更加复杂,且采场围岩的稳定性控制难度较大。以逢春煤矿N2821工作面为工程背景,综合采用物理相似模拟实验、数值模拟和理论分析方法,研究了急倾斜中厚煤层顶板垮落充填、应力演化特征及覆岩运移规律。结果表明,急倾斜中厚煤层伪俯斜采场顶板破断呈明显的时序性特征,顶板呈非对称破断,且垮落轮廓呈空间梯阶状“残垣”形状。采场围岩应力在空间上形成非对称“壳体”,顶底板应力释放区域呈拱形,工作面两端出现应力集中,随着采场持续推进及垮落顶板的逐渐充填,倾斜下部顶板会再次出现应力集中,同时“壳体”下拱脚位置会随着充填体的增多而逐渐上移,但整体形状在不断演化后最终趋于稳定。

摘要：煤矿中井底煤仓装卸煤过程实际上为仓内散体物料对仓壁力学作用过程,其侧压力出现原因一直是研究的难点,确定合理的仓壁径向压力是研究的关键。以直立筒状井底煤仓为例,通过简化井底煤仓建立了仓内贮料卸载过程中散体颗粒形成的三维立体承载结构力学模型,从散体力学角度进行了理论分析,并结合PFC^(3D)数值模拟实验及三维物理相似模拟实验模拟了井底煤仓卸料过程。结果表明:仓壁承受的侧压力主要是仓内煤矸散体颗粒在流动过程中相互挤压形成类似“三维锥壳”承载结构引起的。随着井底煤仓卸煤,仓内散体贮料不断放出,该结构不断形成和失稳,导致“三维锥壳”结构的支承点作用于仓壁形成动载,并随时间推移呈现卸载超压现象。散体颗粒对仓壁作用力与内部所形成的承载结构及上部荷载有关,结构稳定性受仓内散体贮料颗粒的粒径影响最大,内摩擦角及黏聚力次之,与现场工程实际及三维物理模拟实验具有较好的一致性。

摘要：为研究大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响,以新疆焦煤集团2130煤矿25213工作面为研究对象,采用物理相似模拟实验、Rhino+Kubrix+FLAC 3D相结合的数值模拟及现场实测的方法,深入分析了大倾角大采高工作面不同夹矸层数、厚度下煤矸互层顶板失稳规律与顶板-支架相互作用特征。结果表明,煤矸互层顶板破坏是由于倾斜中部、靠近支架的煤线先产生局部压剪破坏,随之向附近软煤夹层、夹矸扩展,导致顶板非均衡破坏,诱发架前冒顶、煤壁片帮等现象。大倾角大采高煤矸互层顶板工作面支架工作阻力、顶板最大主应力及顶板变形均呈明显的非对称性,且随着夹矸层数增加,支架上方煤矸顶板集中应力影响范围、围岩变形影响范围及塑性破坏范围均有所增大。煤矸互层顶板支架与围岩有顶板与支架正接触、破断顶板作用于支架掩护梁、架间相互作用等3种作用特征。较一般顶板的大倾角工作面,煤矸互层顶板对支架作用力明显减小,支架工作阻力整体呈倾斜中、下部大于上部的特征;支架非对称受载表现为前柱侧向载荷大于后柱,但随夹矸厚度的增加,顶梁受载程度趋于均布化。结合研究结果,提出了缩短空顶时间、分区域控制、超前预爆破及工作面实时矿压监测等一系列大倾角大采高煤矸互层顶板稳定性控制措施,其中,重点控制工作面倾斜中部煤矸互层顶板的稳定性,来保证工作面的安全高效生产。

摘要：为了更好地对巷道各部位锚杆受力状态进行实时观测,利用巷道相似材料模型可对巷道围岩变形破坏机理进行分析。采用LY-12硬铝合金作为弹性体材料设计了一种新型测力传感器,为确定巷道合理支护参数提供了科学依据。在对比分析目前锚杆测力计不足之处的基础上,运用材料力学理论确定了全桥环状锚杆测力计无孔状态下的尺寸,并运用FLAC3D数值模拟软件建立数值计算模型,对比分析锚杆测力计有孔与无孔状态下的应力分布。同时实验室标定与应用也表明新型测力计在结构尺寸、稳定性、精度等方面均能达到相似材料模拟实验要求,它为实验中锚杆测力提供了一种有效的观测手段,具有广泛的应用前景。

摘要：某矿大采高长壁工作面及其破碎围岩环境特征在国内6.0m以上的开采高度也处于独特地位,本文基于岩石力学实验与现场工程调查的结果,对该工作面采场破坏运移过程及规律进行三维数值模拟,结果表明:工作面开采对围岩破坏的力学演化和运移特征不同于一般综采工作面,大采高对采场上覆岩层影响大,工作面附近煤岩体失稳可能性大,特别是下端头与回采巷道交汇区域,煤体局部高应力导致片帮可能性增大。该结论为工作面安全开采设计提供了有力的理论依据。

摘要：基于新经济下新工科采矿工程专业建设的要求,针对传统采矿工程专业毕业实践教学存在的问题,应用工程教育需求导向理念,对毕业实践改造升级路径进行了探索,突出其工程性、创新性。提出了毕业实习聚集-分散模式、毕业设计全过程周期模式、实习-设计"间隔式"毕业实践教学模式,形成了虚实互补、线上线下混合式毕业实践教学方法,建设了校企融合与协同创新实践基地、"双师制与双师型"教学团队,设置多维度全过程考评机制等措施,实现了毕业实践提高学生综合应用能力的目标。

摘要：面对传统采矿工程专业向智能采矿升级转型的需求,基于OBE工程教育理念,对新工科背景下煤矿智能开采“金课”设计和实践进行了探索,提出了高阶性的课程学习目标,建设了具有前沿性和时代性的模块化学习内容及网络平台资源,构建了体现互动学习过程的混合学习模式,确定了过程性和个性化相融合的学习成果考核与评价的创新方法。形成具有高阶性、创新性、挑战度的“金课”,满足学生学习的需求。