摘要：复杂含煤地层顶板水平井射孔压裂是增加煤层透气性、提升瓦斯抽采效率的关键,而地层结构和射孔位置影响裂缝扩展形态。考虑地层结构特征及射孔位置,建立压裂工程地质模型;基于有限元方法构建数值模型,研究射孔位置、地层条件、垂向应力与水平应力差对裂缝扩展的影响,并进行工程验证,提出施工建议。结果表明:射孔孔眼位置存在全部位于煤层中、全部位于顶板岩层中和部分位于顶板部分位于煤层3种情况。孔眼位于煤层中,裂缝受到界面的“阻隔”作用,对煤层改造有利;孔眼位于顶板,当顶板层理发育,垂向应力与最小水平主应力差大于2MPa时裂缝能够穿越层理和界面进入煤层,而顶板完整时,应力差大于-2MPa裂缝即可在孔眼诱导作用下进入煤层,顶板层理和界面对裂缝垂向扩展具有“阻挡”作用,结构完整地层有利于裂缝的垂向穿层扩展;孔眼部分进入煤层,对裂缝起裂、扩展产生明显诱导作用,形成沿界面的水平缝和进入煤层的垂直缝,无论顶板是否完整,都能形成有效改造裂缝。当射孔孔眼距煤层较远、孔眼与煤层间弱面发育、水平应力大于垂向应力或压裂施工规模不足时,建议采用深穿透射孔、分支孔等能够沟通煤层的工程措施,以保证压裂效果。研究结果在陕西韩城某煤矿的井下分段压裂施工中进行了应用,试验孔瓦斯抽采效果良好,可为类似地质、工程条件下的压裂施工提供借鉴。

摘要：【目的】煤矿开采扰动破坏覆岩含/隔水层结构,造成集中涌水,影响矿井安全生产。【方法】以面临典型顶板砂岩水影响的蒙陕接壤区主采煤层3-1煤开采涌水过程为研究对象,采用物理相似材料模拟、数值仿真模拟、现场原位监测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井实测数据对比,分析3-1煤典型工作面开采煤体支承压力周期性演变规律、采空区覆岩垂直位移演变规律,定量获取实验室尺度顶板周期来压瞬间微震能量事件变化特征,综合确定顶板导水裂隙带随采发育特征,以及顶板涌水随覆岩周期来压变化趋势。【结果和结论】结果表明:工作面开采覆岩初次来压步距约40 m,周期性来压步距12~28 m,覆岩破断瞬间围岩周期性来压呈现“先增后稳定”的趋势,在推进至第5次周期来压(推进距离约140 m)时,超前支承压力达到最大,覆岩周期性来压、破断瞬间垂直位移峰值随采呈现“之”字型变化特征,同样,位移监测数据、微震事件总能量、事件频次等综合指标指示,在第5次周期来压瞬间,覆岩垂直位移变幅达到最大值,塑性区发育高度基本稳定;导水裂隙带发育最大高度在120 m左右,将直接沟通顶板直罗组砂岩含水层,地下水随采涌入过程呈现两种波动变化趋势,工作面全局尺度上呈现长周期“阶梯式”增长趋势,“阶梯式”增长周期约800 m,局部尺度呈现短周期“振荡”变化趋势,振荡周期16~48 m,并表现出与覆岩来压周期之间的较强关联性。研究结果为工作面涌水量预测以及防排水系统布设提供参考。

摘要：随着煤矿智能化开采技术的不断发展和进步,各类传感器、控制器等智能设备需要采集和传输的数据量越发庞大。液压支架电液控制器在收发数据出现通信延迟或者数据丢失时会对液压支架的运作控制产生干扰,甚至会产生不可估量的损失。为了解决液压支架电液控制器之间的数据通信问题,提出了基于以太网通信技术、CAN总线通信技术和无线通信技术的自适应通信网络技术,并应用于液压支架电液控制器的设计与数据的通信。该自适应通信网络算法实现了对各数据传输网络的实时监测与最优数据传输网络的自适应选择,可有效提高液压支架电液控制器之间的数据通信可靠性。

摘要：针对煤矿井下隔爆主机重量大、加工成本高、搬运移动便捷性差等问题,对现有的隔爆主机壳体进行理论计算和结构优化设计,实现在保证结构强度的情况下降低壳体质量的目的,并利用有限元方法对隔爆壳体进行仿真分析。结果表明,壳体采用7 mm厚的高强度钢板焊接,在壳体内部薄弱处设置加强肋,外部散热部位增加散热肋板同时起到增加强度和散热的作用,在满足性能的前提下壳体质量降低了54%,大幅减少了加工成本。

摘要：针对现有矿用本安电源体积大、效率低的问题,提出了应用氮化镓合封开关电源芯片设计的反激式开关型矿用本安电源。将AC 85~250 V输入转换为DC 12.5 V、2.5 A两路本安输出,使功率密度增加一倍。测试结果表明,这款本安电源输出稳定、效率高、纹波小,输出参数满足本安要求。

摘要：该文探讨了利用中红外量子级联激光器技术进行一氧化碳浓度检测的方法。该方法基于一氧化碳分子对特定红外波长的吸收特性,通过测量激光通过待测气体后的光强变化,实现对一氧化碳浓度的精确测量。由于煤矿设备本安防爆要求,传感器能耗有一定限制。该文中激光器采用脉冲电流驱动和温度控制动态调整,降低了整机功耗。同时传感器实时监测气体温度和压力,结合随机森林回归算法,对激光光谱的测量结果进行修正和补偿,由此显著提高了一氧化碳浓度测量的精度和稳定性。

摘要：针对矿用隔爆型电控箱内部控制器、变压器发热量大等问题,优化了箱体内散热结构,通过仿真软件分析了相同材料的单层、双层水冷管结构在同一环境下的散热能力,得出箱体内部温度场及水冷管内流体温度分布,并对散热结构进行理论计算。对比优化前后的仿真结果和计算数据,结果表明,优化后的双层水冷管散热效果更好、散热能力更强。

摘要：多灾害综合预警是国家煤矿智能化建设中智能安全监控系统板块的重要建设内容。为了加快煤矿多灾害综合预警技术的发展,提高煤矿灾害预警能力,阐述了煤矿灾害预警数据呈现的多源异构、数据频率和预警指标方面的特征;设计了由终端支撑层、数据处理层、系统应用层和系统展示层组成的煤矿多灾害综合预警系统架构;总结了多灾害综合预警系统中的关键技术,包括基于致因分析的灾害综合预警、基于数据驱动的灾害综合预警、应急辅助决策和灾变联动控制技术4部分,形成完整的多灾害预警技术链,对煤矿多灾害事前、事中和事后进行全过程管控,实现煤矿多灾害综合预警。以曹家滩煤矿多灾害综合预警系统建设为典型案例进行了工程实践,有效提升了煤矿的灾害预警能力和应急管理水平,为煤矿多灾害综合预警技术的研究及建设提供了新思路和新方法。

摘要：在井下复杂工况条件下,液压锚杆钻机的一些物理变量往往难以测得,且会随周围环境发生变化,这些时变参数会对控制性能产生影响。针对复杂多样的液压锚杆钻臂,首先通过状态变换得到锚杆钻臂位移系统模型空间表达式;然后采用神经网络径向基函数对未知不确定项进行逼近,并采用动态曲面技术解决计算复杂问题;最后设计了一种新型扰动观测器来估计由外部扰动和神经网络误差,结合反步法递推出控制器。根据Lyapunov函数证明系统是半全局稳定的,跟踪误差收敛至零点附近。通过与传统PID控制仿真对比,该控制器的控制精度、稳定性和鲁棒性均有显著提升。

摘要：单元支架是巷道长距支护的有效形式之一,针对ZQ4000/19/40单元支架在使用过程中出现抱箍、螺栓断裂问题,从分析支架顶梁偏载受力入手,通过简化模型得出了抱箍及螺栓的受力方程,通过分析计算,找到了抱箍螺栓断裂的原因,并给出了改进建议。研究结果为液压单元支架的结构优化和受力分析提供了一定的理论依据,为液压支架设计人员提供了有效的计算方法,提高了整个支架的使用寿命。