摘要：矿石通过斜溜槽进入溜井时,不可避免地会对井壁造成冲击性损害。准确评估矿石对井壁的冲击位置、冲击力及其持续时间,对于选择合适的支护策略和确保溜井长期稳定运行至关重要。以张庄铁矿6-1盘区溜井为研究对象,基于相似模拟原理建立溜井模型,结合数值模拟,模拟斜溜槽倾角为40°、50°、60°和70°情况下,不同斜溜槽倾角对矿石卸矿过程中冲击效应的影响。研究结果表明:矿石首次冲击位置较第二次冲击位置更为集中,且首次冲击对井壁的破坏更为显著;随着斜溜槽倾角增大,斜溜槽下槽面所受法向冲量和切向冲量逐渐减小,下段溜井左右两侧井壁所受法向冲量和切向冲量均逐渐减小,即随着斜溜槽倾角增大,溜井所受冲击破损程度逐渐减小。数值模拟结果与相似模拟结果相吻合,验证了数值模拟方法在此类研究中的可靠性和有效性,为溜井斜溜槽角度选择及井壁支护和加固提供了科学依据。研究结果有助于优化溜井结构设计,降低工程成本,延长溜井使用寿命。

摘要：地下储气库具有能源储备、季节调峰和应急供气的功能,其运行需要满足安全性、可靠性、经济性和高效性要求。为实现地下储气库的运行要求,需要建立地下储气库智能化的生产运行系统,而构建地下储气库数字孪生是实现地下储气库智能化生产运行的有效途径。从对象孪生、状态孪生和自主孪生三个层次给出了地下储气库数字孪生的定义。从数据、模型与算法、功能三方面设计了地下储气库数字孪生框架,总结了其中的关键技术,包括:地面—井筒—地质体一体化建模技术;地面注采站智能化运行技术;储气库稳定性及风险评估技术;数据融合算法;多目标多约束优化算法;机器学习辅助预测、预警、优化、决策算法。

摘要：针对超前液压支架随工作面的开采向前移动过程中易发生倾斜、倒架等安全事故,在分析、调研的基础上,设计研发了一种超前液压支架辅助自移装置。该辅助自移装置可以有效避免超前液压支架在移动过程中的倾斜、倒架,解决现有超前液压支架移架过程中人工干预多、劳动强度大、易发生安全事故等问题,有效提高工作面超前支护安全和工作效率、降低工人劳动强度。

摘要：为了研究早龄期钢管混凝土抗冲击能力,基于霍普金森压杆试验系统对C50与C30核心混凝土的钢管混凝土的动态力学性能展开研究,研究结果表明:钢管混凝土的破坏程度、动态峰值应力、动态峰值应变、吸收能占比均与冲击气压呈正相关;钢管混凝土的破坏程度从平缓到剧烈逐渐表现为表层脱落、开裂及内部碎块脱落,与混凝土设计强度正相关但与龄期负相关;冲击气压相同时,钢管混凝土的动态峰值应变、峰值应力、吸收能占比与设计强度和龄期都呈正相关,峰值应变受设计强度影响更大,峰值应力与吸收能占比受龄期即核心混凝土实际强度影响更大。

摘要：开发多活性位点绿色高效絮凝剂对构建低絮凝剂用量的高效固液分离过程、实现选矿废水高效处理与循环回用具有重要意义.本文为考察天然阳离子型线性高分子壳聚糖接枝阳离子型聚丙烯酰胺(Chi-g-CPAM)的絮凝性能,改变引发剂质量分数将壳聚糖、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵通过紫外引发水溶液聚合法进行接枝共聚,合成了分子结构不同的Chi-g-CPAM,使用石英晶体微天平(QCM-D)研究了其在SiO2芯片表面的吸附行为和后继原位絮凝高岭土的动力学,分析了絮体结构变化;并采用动力学方程拟合以揭示絮凝机理;最后进行了絮凝剂沉降性能试验.结果表明,长支链可增强絮凝剂对高岭土的架桥网捕作用,加快沉降;接枝率越高则有助于降低上清液浊度.引发剂质量分数为0.10%所合成的Chi-g-CPAM支链相对多而长,在SiO2芯片表面平衡吸附量最大,为(–11.68±0.40)Hz,吸附的第Ⅰ、Ⅱ阶段K值分别为0.1814和0.5054,吸附构象趋于向外伸展,后继所絮凝高岭土量少且絮体结构疏松,架桥、网捕和电中和作用协同使其在沉降试验中表现的沉降速率最大(12.18 m·h–1),上清液浊度最低(13 NTU).支链多而长的Chi-g-CPAM絮凝高岭土的过程复杂,准一级、准二级动力学和Elovich方程对其拟合效果均较好.引发剂质量分数为0.15%和0.05%时,对应所合成支链多而短、支链少而短的Chi-gCPAM在SiO2表面呈扁平的“列车式”吸附构象,架桥和网捕能力低,絮凝沉降性能差.多活性官能团絮凝剂的分子结构影响其在矿物表面的吸附构象,是决定其絮凝性能的关键因素之一.本研究对选矿大分子药剂的分子结构设计具有重要意义.

摘要：为解决智能化综放开采放煤过程的自动化控制难题,在总结现有煤矸识别技术存在不足的基础上,提出以射频识别(RFID)为技术核心的基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术,阐述了该技术的主要技术原理及自动化放煤控制流程,构建了基于该技术的自动化放煤控制系统,介绍了该系统的组成及各部分的安装布设方式,提出自动化放煤条件下应优选多轮顺序放煤,给出确定每一轮次放煤时间的方法。以朱仙庄矿8105综放工作面为研究背景,建立沿工作面倾向的数值计算模型,分别比较单轮顺序、单轮间隔及多轮顺序放煤方式下的煤岩分界面形态特征及顶煤采出率,结果表明,采用多轮顺序放煤方式可以实现煤岩分界面缓慢均匀下降。顶煤采出率方面,单轮间隔放煤方式下顶煤采出率比单轮顺序放煤高3.42%,而采用多轮顺序放煤方式时,顶煤采出率随放煤轮数的增加基本呈增加趋势,且放煤轮数为5~6轮时的顶煤采出率增长最为明显,达到98.01%。多轮顺序放煤方式的顶煤采出率相较于单轮放煤可提高0.59%~2.00%。以朱仙庄矿8105综放工作面为应用现场,进行基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术的现场测试,沿工作面倾向共布置顶煤运移跟踪仪18个,当工作面推过顶煤运移跟踪仪布置区域后,测得顶煤运移跟踪仪采出率为88.9%,顶煤的平均流动速度为0.03 m/s。现场测试采集的顶煤流动速度等数据为后期多轮顺序放煤轮数的设计提供了设计依据,结果表明基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术可以实现放煤过程的自动化控制。

摘要：首先设计了一种新兴的综掘巷道自移式超前支护装备并阐明了其装备组成及工艺原理,为确保其自移式临时支架在非水平底板环境下实现煤巷顶板的快速有效支护,提出了一种自移式临时支架的异步耦合多液压缸调平控制方法。基于煤巷地质成分不均造成的非水平底板工况与自移式临时支架的结构特性,采用了适用于自移式临时支架的逐最高点双向异步控制方法,并利用三维空间欧拉角法原理解算出了自移式临时支架支撑立柱液压缸的期望位移坐标值。然后针对自移式临时支架顶梁空间姿态调平过程中相邻支撑立柱液压缸之间同步误差的权重失衡问题,采用了多缸驱动下的相邻交叉耦合控制结构并构建了基于变权因子调节器的同步控制器,实现了对自移式临时支架支撑立柱相邻液压缸之间的同步误差精度优化。最终通过Interface Block模块实现了AMESim与Matlab/Simulink的情景交互,并进行了基于异步耦合调平控制模型的半实体物理联合仿真,仿真结果表明:异步耦合调平控制方法相较于模糊PID控制,可使得自移式临时支架的4个液压缸之间的同步误差值从±4 mm精确到±1 mm范围内,同时其同步误差的波动幅度更为均匀平缓不易于发生震颤现象,验证了所建立异步耦合调平控制方法的可行性与先进性。

摘要：煤矿高强度开采易引起地表沉陷和地裂缝等灾害,损伤地表生态,甚至诱发遗煤自燃,威胁煤矿安全生产。西部矿区土地荒漠化严重,部分矿区地表覆盖风积沙,地表采动裂缝易被风积沙掩盖,常规监测方法难于识别采动地表浅层隐蔽裂缝。为探究采动地表浅层隐蔽裂缝识别的可行性,提出了基于无人机红外识别采动地表浅层隐蔽裂缝的方法。以神东矿区大柳塔煤矿52605工作面为工程背景,对工作面上方一地表采动裂缝设计不同埋深的隐蔽裂缝并于夜间进行连续监测,获取了不同时刻的红外图像,并对不同时刻红外图像中隐蔽裂缝、风积沙、植被的温度信息进行了提取和分析。研究结果表明:基于无人机搭载红外相机可有效识别采动地表浅层隐蔽裂缝且不同时刻可识别的埋深不同,隐蔽裂缝与周围地物温差越大,其越易于被识别。隐蔽裂缝温度在采动裂缝导热和环境温度共同作用下不同于周边地物的温度,且与埋深相关性较强。该研究条件下,21:00 pm至5:00 am,隐蔽裂缝温度、地表采动裂缝温度、风积沙温度、植被温度不断下降。1:00 am至5:00 am期间,不同埋深隐蔽裂缝与风积沙的绝对温差均≥1.2℃、与植被的绝对温差均≥2.1℃,绝对温差较大,此期间易于识别隐蔽裂缝。而21:00 pm时,埋深15,20,30 cm隐蔽裂缝与风积沙的绝对温差分别为0.8,0.6,0.8℃;23:00 pm时,埋深20 cm隐蔽裂缝与风积沙的绝对温差为0.7℃,温差绝对值相对较小;因此,21:00 pm,23:00 pm时上述埋深的隐蔽裂缝难于识别。

摘要：综采工作面矿压显现的分析与预测对于复杂地质条件下工作面顶板管理,保证矿井生产安全具有重要意义。采用关系型数据库储存液压支架工作阻力数据以及利用工作面推进过程中矿压显现的时序特性,采用SQL语言,运用长短时记忆网络(Long Short Time Memory,LSTM)深度学习方法,以红庆河矿31101大采高综采工作面矿压规律为研究对象,对工作面支架工作阻力、支架不平衡力、支架安全阀开启情况及初次来压与周期来压等矿压显现规律进行分析;基于建立的数据库,预测了红庆河大采高工作面矿山压力,预测结果表明LSTM方法较BP神经网络预测更具准确性。为进一步讨论本研究采用的LSTM网络模型的泛化能力,在采用布尔台42103大采高工作面、上湾矿12401大采高工作面少量矿压数据的前提下,使用迁移学习方法,对矿压数据进行预测检验,结果表明:LSTM模型具有很好的泛化能力,相比于不使用迁移学习方法,迁移学习可提高模型的泛化能力。最后,探讨了模型在3个大采高工作面矿压预测表现的差别,发现数据量本身对模型预测行为影响较大,增大数据量可弥补原始数据缺失等问题。在预测模型基础上设计了周期来压预警模型,集成形成相应矿压分析与预警系统,经工程验证判定预警系统分析效果良好。

摘要：以所研究矿井1-2,2-2煤层大采高开采工程地质条件为背景,以遗留煤柱下2-2煤层22306平巷大变形破坏为主线,通过理论分析和数值计算研究大采高工作面煤柱扰动下底板巷道冲击机理。结果表明:煤柱底板应力与煤柱所承受载荷有关,而采高是影响煤柱支承压力的主导因素,煤柱支承压力随采高的增大而增大,导致底板固定点的应力升高,对底板的影响范围和程度增加;构建煤柱效应下底板冲击理论模型,并对冲击过程进行分区,得出底板最大影响深度达到46.6 m,对2^(-2)煤层的开采有显著影响;数值计算工作面不同采高条件下煤柱支承压力变化及其对底板的效应,并验证了数值计算与理论计算是相吻合的;综合确定了巷道的合理位置与上层煤柱错动30m布置,得出巷道布置不仅与高、低应力区的分界线有关,还与主应力比值造成的围岩应力环境是否平衡有关。