摘要：电法监测技术因其对煤岩电阻率变化的高灵敏特点而逐步在突水风险较高的矿井进行推广应用,然而由于井下工作面两巷工况环境复杂,不同场源发射监测电极间的接地条件差异较大且随时间变化,难以在整个监测周期内提供稳定的场源信号。设计了一种基于STM32F407的负反馈式本安型电法监测场源信号发射装置,该装置可自适应调节不同发射电极间的接入电阻,具备双重可靠本安保护电路,实现了本安限制条件下场源信号的最大功率稳定发射,既而使场源能量最大化加载至目标监测地质体来获得尽可能强的场源响应信号,提升电法监测系统数据采集质量,提高反演解释的准确性。

摘要：为解决煤矿转载点处粉尘污染严重的问题,搭建试验平台模拟转载点处粉尘产生与运移全过程,研究转载区域粉尘分布规律;根据转载点区域粉尘分布情况结合理论计算选择合适的气雾喷嘴结构,并通过试验确定最佳供气压力、供水压力、供水流量以及喷嘴的布置位置。试验结果表明:转载区域产生的粉尘以呼吸性粉尘为主,使用口径为1.5 mm可调广角喷嘴降尘效果较好,供水压力为0.55 MPa、供气压力为0.6 MPa、供水流量为0.25 L/min、喷嘴安装位置选择在距尘源点上方0.85 m位置时,降尘效果最佳。根据试验参数设计气水喷雾降尘系统并在综采工作面转载点处进行现场试验,降尘效率可达90%以上。

摘要：为进一步揭示煤岩体冲击动力学特性与能量演化之间的内在联系,采用真三轴试验系统对不同煤样厚度比例的煤岩体试样开展加卸载试验,通过积分计算求得试样在外力加卸载变形直至失稳破坏过程中所吸收的能量值,对比分析各试样在试验过程中不同阶段、不同方向的能量演化特征,并结合其失稳破坏时的强度特征与破坏裂纹特征,分析能量演化规律。结果表明:①随着煤样厚度比例的增加,试样失稳破坏时累计吸收的能量呈现先增加后降低的上凸抛物线特征,与试样破坏裂纹特征演化特征有正相关关系,说明煤岩体累计吸收能量大小与其失稳破坏所呈现的动力学特征为正相关关系;②随着煤样厚度比例的增加,试样强度逐渐下降,与试样累计吸收能量演化规律并无明显的正相关关系。因此通过能量分析并研究其调整规律相比分析破坏强度可以更好地揭示煤岩体破坏失稳本质;③在不同煤岩体介质属性条件下,原岩应力所导致的能量积聚和后期外力扰动所导致的能量增量均可以成为其冲击破坏的主导原因。进一步印证,一定条件下高静载荷和动静载荷叠加均可诱发冲击地压;④外力加载是能量吸收的本质来源,而某单一方向能量吸收还与结构面、其余方向外力卸载相关。因此抑制能量积聚的根本方法是卸载外力,同时还需考虑煤岩体结构与其他方向外力变化所引起的联动效应。研究成果对于探究煤岩体冲击力学特性具有一定的理论意义,并可为冲击地压防控提供理论及技术支撑。

摘要：为了解决软岩采场终采线附近大巷受工作面回采应力长时高压作用引起的巷道围岩结构大变形问题,以风水沟煤矿软岩地质条件为工程背景,从力源传递角度出发,提出了顶板深部围岩双主动超前深孔预裂爆破卸压原理,建立了爆破裂隙带构造应力场力学模型和终采线附近高位稳定岩层弹性基础连续板力学模型,对比分析了采场超前支承压力和爆破裂隙带构造应力分布特征,研究了顶板深部围岩双主动超前爆破卸压机制。研究得出:风水沟煤矿软岩采场超前支承压力动态演化规律具有动压影响区域广,峰值影响范围大,应力集中程度高的特点;终采线区域顶板深部围岩双主动超前爆破卸压后,爆破裂隙带构造应力场剧烈影响范围减小,应力集中程度降低,顶板下沉量和弯矩明显减小,工作面终采线预裂岩层及时垮落,冒落岩体的碎胀效应有效控制高位稳定岩层的变形以及破坏发展模式;煤柱区爆破裂隙带切断应力传递路径,采场应力环境得到明显优化。在工作面回采结束3个月后,现场监测的大巷围岩垂直应力增量在5%以下,巷道顶底板及两帮的移近量较小。研究结果表明,顶板双主动爆破卸压后形成的裂隙带阻挡了超前支承压力向前传递,降低了巷道围岩应力,减小了大巷变形。

摘要：为研究煤岩组合结构受压过程中的能量演化规律与破坏机制,对煤、岩石及3组煤岩组合体进行了单轴一次加载与循环加卸载试验,分析了煤岩组合体输入能密度、弹性能密度、耗散能密度以及弹性模量与单轴抗压强度等力学参数的演化规律,得到了不同试样的储能特性,基于煤岩组合体的力学响应、能量演化与变形破坏特征,建立并探讨了煤岩组合体破坏的能量驱动机制。结果表明:煤岩组合体峰前阶段的输入能密度、弹性能密度及耗散能密度随轴向应力的增加呈明显的非线性增长特征,峰前阶段的能量密度-应力曲线可分为压密段、弹性变形段和非稳定破裂发展阶段,整个过程储存在试样内部的弹性能较高,耗散能较少,试样达到屈服后,耗散能所占比例开始增加。煤岩组合体的单轴抗压强度与弹性模量介于纯煤和岩石试件中间,更接近于纯煤试件,随着岩石强度的增大,组合体力学性能稍有增强,但幅度有限,煤体是控制组合体强度等力学特性的主要因素。煤岩组合体破坏的能量驱动机制可概括为:煤岩组合体受压过程中,煤、岩开始不断储存弹性应变能,煤体储能速度快,内部弹性能达到其储能极限时,煤体率先发生破坏,破碎程度高,主要呈X状共轭斜面剪切破坏,破坏瞬间释放的能量传递至岩石,达到岩石的储能极限时,煤体中裂纹扩展贯通至岩石内部,在弹性能的驱动下岩石发生张拉破坏。

摘要：通过实验室单轴压缩试验与数值模拟计算,研究不同强度比组合煤岩的力学响应特征与能量分区演化规律。结果表明:煤岩组合体的强度与变形参数主要受薄弱载体控制,当岩石强度低于煤的强度时,组合体强度与岩石强度相近,岩石是破坏的主体;两者强度相近时,组合体强度较煤、岩略有升高,此时煤岩均发生较充分的破坏;随着岩石强度与刚度的增大,组合体的强度与刚度也增大,岩石强度达到煤的2倍后,组合体的单轴抗压强度较煤增长达到15%并趋于平缓,弹性模量增幅超过70%后趋于平缓,此时煤是破坏的主体,且破坏形态较为一致。煤岩组合体受载阶段可分为应变能快速积累、应变能增速放缓和应变能快速释放3个阶段,耗散能与摩擦能在第2阶段开始缓慢增长,进入第3阶段后,耗散能、摩擦能与动能开始急剧增长。煤与岩石的应变能演化与组合体的相似,煤是组合体积聚应变能的重要载体。随着岩石强度的增大,煤岩组合体的应变能密度呈快速增大后缓慢减小的趋势,在煤岩强度比1∶2时,煤岩组合体的应变能密度最高;组合体中煤的应变能密度先快速增大后趋于平缓,当组合体中岩石强度高于煤时,能够增大煤储能应变能的能力,但增幅在30%以内;组合体中岩石的应变能密度呈先增大后减小的趋势,在煤岩强度比1∶1时达到峰值。

摘要：回采工作面顶板活动引起支架动态增阻,为预测支架工作阻力随时间演化过程,采集石圪台煤矿31201工作面、千树塔煤矿13302工作面、长平煤矿5302工作面2263个割煤循环矿压监测数据,分析不同回采阶段的支架增阻规律。根据支架工作阻力演化特征,将支架增阻曲线划分为第1类增阻曲线和第2类增阻曲线。引入广义开尔文模型和Maxwell模型描述宏观顶板的缓慢和剧烈活动,建立四区支撑的宏观顶板增阻预测结构模型,预测长平矿综放开采支架增阻过程,研究结果表明:①典型顶板支架增阻曲线可以划分为2类。第1类增阻曲线由顶板缓慢活动引起,呈收敛特征,支架增阻力和增阻率小;第2类增阻曲线由顶板剧烈活动引起,支架增阻明显且增阻率大。②长平5302工作面来压期间支架第1类增阻曲线概率为38.2%,第2类增阻曲线概率为61.8%。③基于四区支撑的宏观顶板增阻模型能较好地预测回采期间支架增阻过程。④增加初撑力能够减小支架增阻率和增阻量。⑤长平5302工作面支架为第1类增阻曲线时,支架工作阻力不超过11 MN,安全阀不开启。当支架为第2类增阻曲线时,6.2 h支架工作阻力达到11 MN,安全阀开启。为了避免支架压架事故,5302工作面应在6.2 h内完成1个采煤循环。

摘要：随着智能化水平的提高,对矿井生产重要环节—辅助运输智能化的需求也不断提高。燃油型物料车和锂电池人车自动驾驶的线控系统及装备的研发,实现了线控转向系统、线控制动系统、线控驱动与挡位系统、车身控制系统、底层数据反馈等自动驾驶控制系统;建立了多源异构信息融合的智能化感知和多传感器融合算法模型;开发了多种导航定位方式的路径计算方法,形成了七合一高精度融合定位技术与装备,解决了传统、单一的定位方式无法满足煤矿地面场区和井下巷道复杂环境定位需求的问题;研发矿用自动驾驶车辆控制算法与软件,实现了车辆自动驾驶系统从环境感知、导航定位、行为决策、路径规划到车辆控制的全流程智能化控制;开发煤矿辅助运输智能化系统上位机综合管控系统,解决了车辆的调度问题。从多个方面对辅助运输胶轮车自动驾驶关键技术与装备进行了阐述,为实现我国煤矿辅助运输车辆从地面场区到井下巷道的全地形、复杂路况的常态化自动驾驶,积累了技术、装备和管理经验。

摘要：反井钻井具有机械化程度高、施工速度快、安全性好等特点,采用反井钻井建设接替采区通风立井时能够充分利用矿井井下已有巷道和生产系统,机械破岩相较于凿岩爆破岩石扰动程度低且井帮稳定性好,以及有利于矿山开采和闭坑后的保护环境的优势。地层条件是决定大直径反井钻井施工是否顺利进行的重要影响因素之一。根据拟建采区风井的地质条件和井筒设计要求,确定了具体的反井钻井装备及相关参数,提出了反井钻井穿越特殊地层施工的技术难点;给出了反井钻井基础平台修筑和采用预注浆技术加固不稳定地层的具体关键技术;通过通风和降温技术的实施,实现了反井钻井成功穿越含瓦斯煤层,为反井钻井建设接替采区通风立井提供了借鉴。