摘要：针对榆神矿区多层厚硬顶板条件下工作面“大、小周期来压”现象及矿压显现强烈问题,综合采用理论分析、数值计算以及微震实测等手段,对曹家滩矿多层厚硬顶板条件下工作面顶板破断运动及工作面来压规律进行分析研究。结果表明:垂高40m范围内的低位基本顶及关键层是影响工作面“小周期”来压的主要顶板层位;垂高70~150 m范围内的中高位关键层破断具有“低频次”“大断距”的特点,并与“大周期”存在密切关联;高低层关键层破断的时空叠加是工作面发生“大周期来压”的重要致因。研究结论对深化榆神矿区类似地质条件下工作面“大周期”强矿压现象的理解以及指导后续系统治理工程实践的开展具有积极指导意义。

摘要：为了解决现有煤矿顶板矿压预警技术可靠性低、准确性差、智能化不足的问题,研究了基于机器学习的工作面矿压预警指标分析方法,并分别采用了线性回归、系统聚类方法对液压支架循环内载荷以及周期来压步距进行分析,构建了顶板灾害预警算法,实现了工作面顶板灾害监测关键指标的自动分析和预测预警。现场应用结果表明:预警系统运行可靠性高、分析预警功能全且准确性高,在示范矿井进行顶板来压实际次数统计,其中预测准确次数不低于90%。能够为煤矿顶板灾害防治提供重要支持。

摘要：采用ALE算法对高压水射流破岩过程进行数值模拟,通过模拟连续射流破岩过程,分析讨论了高压水射流破岩机理、岩石破坏形态以及岩石损伤特征。研究结果表明,射流破岩过程中岩石受到压应力、拉应力以及剪应力,岩石破碎是由冲击压力、水锤压力、应力波、水楔共同作用的结果,射流破岩具有阶段循环性,在不同破岩循环时期阶段各作用力具有相应的主导性。岩石破坏形态具有时变性,随着时间推移,其破坏形态不断变化,最终破坏形态呈漏斗状或深“V”形,岩石破坏具有局部特征以及分区性,可分为破坏区、损伤区以及原始状态区。岩石损伤具有阶段性,可分为无损伤阶段、密集损伤阶段以及破坏阶段。研究成果对高压水射流破岩领域研究具有一定的借鉴意义。

摘要：从分析层状顶板离层特征和顶板离层观测的原理入手,结合现场观测结果,认为两基点离层指示仪的深浅基点应分别设置在与巷道顶板锚索锚杆上端头同一水平位置;各类回采巷道在经受工作面采动影响时,安设深基点的顶板岩层都将产生位移,因此,对锚杆锚索支护巷道进行顶板离层观测的同时,还必须开展巷道顶板下沉量观测,只有把这2种观测结果结合起来,才能准确和客观地评价巷道锚杆锚索支护效果以及巷道的稳定性。在全面分析研究不同顶板岩层赋存条件下锚杆锚索支护巷道的变形与离层的基础上,得到了各类巷道顶板离层的临界值。

摘要：为解决坚硬难垮落顶板治理、瓦斯抽采增透等安全高效开采技术面临的核心装备支撑不足难题,研究了一套煤矿井下智能压裂泵系统。该系统攻克了泄液回收大流量压力控制技术、压裂过程变频压力实时调节技术以及智能控制和监测技术等关键难题。研究阀芯硬密封副技术、可靠性开启技术、瞬态大流量流道和容腔设计及泄液回收技术和压力检测及泄压技术为一体的泄液回收大流量压力控制技术,研制了最大流量1000 L/min、额定压力40 MPa的大流量泄液回收压力控制阀,实现大流量工况下压力精确控制和泄液回收功能。压裂过程变频压力实时调节技术是以坐封、起裂及压裂过程的压力需求函数,通过控制器、传感器、变频泵站及电控流量阀组成的控制闭环,实现了3~40 MPa大压力范围的压裂压力精确控制。智能控制和监测技术攻克了低压自动坐封、压力自动跟随起裂和压裂自动识别等核心技术难题。在榆林大梁湾煤矿、陕煤集团孟村煤矿和华晋集团沙曲一矿进行了井下超长孔复合压裂关键技术的实施验证,完成了坚硬岩层顶板水力压裂治理的工业性试验,现场试验得出:煤层起裂时间范围在4~15 min,起裂压力范围在15~21 MPa,压裂后维持压力在12~16 MPa,单次注水量范围在1.3~5.5 m^(3)。应用表明,该系统能够满足超长距离坚硬难垮落顶板的弱化及治理对水力压力装备的要求。

摘要：分析了影响预掘回撤通道稳定性的主要因素,提出了工作面剩余煤柱力学分析模型,揭示了工作面剩余煤柱动态力学变化特征。通过数值模拟方法研究了逐步开挖条件下,回撤通道两侧煤体的应力响应特征,发现回采末期回撤通道两侧煤柱存在明显的应力转移现象;数值模拟得到工作面剩余煤柱应力变化趋势与理论预测值有较好的吻合。采用应力测试技术对煤壁应力和垛式支架载荷进行了现场监测,应力监测结果与理论预测以及数值模拟结果具有一致性。采用多种手段对预掘回撤通道应用所涉及的力学作用机理进行深入的剖析。

摘要：为了确定大采高综放开采合理的机采高度,基于理论分析与数值模拟计算方法,研究了不同机采高度对支架工作阻力、顶煤冒放规律、煤壁稳定性的影响。研究结果表明:大采高综放开采机采高度的确定应充分考虑采放比、煤壁稳定性、矿压显现、顶煤采出率及设备投资等。支架所需支护强度、顶煤采出率、煤壁片帮程度与机采高度成正相关性,但并不是简单的线性关系。由于受顶煤赋存条件及采出率等因素影响,相同采高大采高综放开采煤壁片帮几率要高于大采高综采。大采高综放开采是煤炭开采技术的新突破,是实现特厚煤层安全高效开采的有效途径。

摘要：锚杆全长预应力锚固支护方式是解决复杂困难巷道支护的有效手段,但是由于施工困难,一直制约着它的应用与推广。通过优化锚杆外形的方法,在保证锚杆锚固性能的前提下,解决煤矿巷道全长锚固施工困难的问题。采用实验室试验的方法,对锚杆外形与锚杆锚固性能以及安装阻力之间的关系进行了研究,提出锚杆外形相关参数的合理值。优化后的锚杆横肋高度由原来的1.46 mm降低为1.00 mm,锚杆横肋间距由原来的11.05 mm增加到33.15 mm,横肋采用交错布置的方式。对锚杆横肋高度和间距优化后,锚固长度125 mm时锚杆的拉拔力比改进前反而提高了7.7%;锚杆安装过程中的平均扭矩比优化前降低约40%,安装锚杆所需要的推力仅为优化前的50%左右,最大值为0.73 kN。

摘要：针对煤矿锚网喷支护巷道金属网选择及联网方式随意性大,严重影响支护质量的问题,采用实验室试验的方法对锚杆支护常用金属网的受力状态、变形状况及支护作用进行了研究。制作了专门的金属网变形破坏试验台和测力金属网,测试了3种金属网在不同支护下提供的最大护表力和挠度,分析了不同联网方式对金属网强度利用率的影响,得出3种金属网的极限承载能力和在不同支护方式下的强度利用率。指出钢筋网的强度利用率极低,联网强度是制约钢筋网充分发挥护表作用的薄弱环节。提出大幅度提高金属网的预张力是提高锚杆支护效果的重要方法和途径。

摘要：采用井下现场测量和理论分析相结合的方法,研究了晋城煤业集团寺河煤矿东采区3号煤层的三维地应力场分布和最优巷道布置方向,确定了该区域的地应力场形式为σHV型,属于典型的构造应力场。分析了在该类型的地应力场中,最优巷道布置方向与最大主应力方向的关系。研究结果表明:最优巷道布置方向不是沿着最大主应力的方向,而是与其成一定夹角,夹角大小取决于3个主应力的比值;当夹角不大于30°时,构造应力对巷道围岩稳定程度的影响较小。