摘要：为研究堆喷工艺对沿空留巷的适应性,基于11212-2工作面沿空留巷的工程实际,运用数值模拟、物理试验、理论分析的方法,对堆喷工艺巷旁支护体进行了研究。结果表明:切顶条件下,支护体顶板围岩破断特征呈倒梯形,力学模型计算得到的支护体支护阻力为4.16 MPa;数值模拟说明切顶条件下,顶板围岩垮落充分,支护体上部围岩破断边缘类似倒梯形,验证了前面分析的合理性;堆喷工艺混凝土材料具有早强性,1 d强度达到12 MPa,增阻速度快,28 d达到40.6 MPa,最终强度高并且没有强度损失;前期支护体容易发生横向变形,内置钢筋网片结构后,计算减少78%横向变形;后期支护体存在拉压应力区和剪应力区,容易发生破坏,设计内置对拉钢筋,底部施加锚杆。

摘要：为实现深部煤层气的高效开采,通过研究不同温度、围压和气体压力下煤体蠕变变形和渗透率演化规律,得到多因素作用下煤体蠕变-渗流耦合关系;采用自行设计的岩石三轴蠕变-渗流装置,对焦煤进行多因素变量下的压缩蠕变-渗流试验。结果表明:温度与煤样的蠕变呈正相关性,随温度的增加焦煤煤样径向和轴向应变变化速率增大且高温(110℃)下这种变化会一直持续直至煤样破裂;围压强度3 MPa与4 MPa的焦煤煤样在温度30、70、110℃下其气体渗透率降低率最大和最小差值分别为7.8%、5.2%、6.5%和4.2%、2.1%、1.9%;焦煤煤样的渗透率最大降低率随着温度水平升高而增大,试验温度110、70、30℃下的焦煤煤样的气体渗透率最大降低率均值依次为91%、84.6%、73.25%。

摘要：我国煤矿智能化综采工作面建设处于初级阶段,液压支架电液控自动化技术已广泛应用,但目前液压支架单一固化的自动化控制逻辑难以适应复杂、多变、动态的工作面生产场景,现场实际控制过程仍大多采用自动化+人工干预方式。针对综采工作面复杂场景中液压支架人机交互协作任务需求,提出液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统的理论方法与技术原理。首先,设计了人工式、分工式、批准式、否决式4种人机协同模态,以煤层地质、瓦斯粉尘、采煤机速度、液压支架智能水平、系统状态、岗位工技术水平、任务负荷等为判别因素,构建了基于AOG的液压支架人机协同模态选择模型,实现了人工、机器偏好的模态选择。然后,设计了液压支架中部跟机人机协同控制决策机制,提出液压支架中部跟机再次调控策略AI推理技术思路,利用现场数据学习人工操作经验,分别构建了液压支架是否再次调控决策树分类模型和再次拉架时间贝叶斯回归模型,基于上述模型开发了液压支架人机协同控制决策程序,实现了基于多模态与或推理和再次调控策略AI推理的液压支架人机协同控制。最后,采用云-边-端架构软硬件技术,开发了液压支架多模态人机协同控制系统,实现了模型进化、运算推理、程序执行等液压支架多模态人机协同控制功能。该系统在沙曲二矿3404工作面进行了工业试运行,相比于系统使用前,该工作面液压支架中部跟机效率平均提高2%。

摘要：为提高水介旋流器分选效果,设计了一种新型充气水介旋流器,即在水介旋流器溢流管上部设置充气装置,研究充气量、入料压力对充气水介旋流器分选效果的影响。试验结果表明,经溢流管充气后,溢流灰分基本不变,-0.5~+0.25 mm粒级的底流灰分由51.80%增加至72.75%,说明气体的引入对重选分选有促进作用,最佳充气量为2.4 Nm^(3)/h;在充气条件下,增大给料压力,各粒级溢流灰分小幅增大,底流灰分大幅增加,分选效果明显提高。采用Ansys Fluent软件,对充气水介旋流器进行流场模拟。模拟结果表明:经溢流管充气后,旋流器内空气柱消失,旋流器内部分区域流体流动迹线改变,底流口锥部出现一个较为明显的新分离区。对比试验和模拟结果可知,溢流管充气后旋流器内实际分选空间增大、流体流动特性改变及锥部分选作用增强是溢流管充气提高水介旋流器分选效果的主要原因。

摘要：为实现旋流器高效分级的同时可在线调控,以Cavex旋流器为结构雏形,设计了一种组合旋流器,利用计算流体动力学数值模拟与试验相结合的方法,研究了冲洗水压力对可调控组合旋流器分离性能的影响。利用Fluent软件采用RSM+VOF模型对旋流器内部流场进行了模拟,对比分析了不同冲洗水压力下可调控组合旋流器压力分布和切向速度分布,并通过DPM模型对不同粒度颗粒运动轨迹进行了预测。分级试验研究结果表明,常规旋流器分级粒度调节困难,对于-0.045 mm粒级石英颗粒分级的汉考克综合效率最高为63.80%。可调控组合旋流器随着冲洗水压力的增加底流夹细减少,在冲洗水压力为0.02 MPa时对-0.045 mm粒级石英颗粒分级效率可达79.58%。研究结果证明了组合旋流器在分级效率与可调控两个方面比常规旋流器有明显的优势。

摘要：煤泥滤饼结构对脱水效果有重要影响,采用自制加压脱水装置及CT扫描等方法研究了压滤脱水过程中滤饼结构特性及其演化规律。将压滤过程修正为4个阶段,其中滤饼脱水阶段主要脱去滤饼内部水分,此阶段滤饼孔隙结构越发达则压滤脱水效果越好;滤饼压缩阶段主要对滤饼进行最后压缩,此阶段滤饼可压缩性越高,滤饼最终的孔隙率和含水量就越低。并采用聚合硫酸铁(PFS)和α-半水石膏(α-HH)对煤泥进行助滤实验。从煤泥颗粒絮团结构、滤饼物相组成、滤饼三维结构等多方面分析了助滤机理。结果表明:PFS和α-HH联合使用显著提升了煤泥的过滤效果,通过中心组合设计(CCD),确定了2者最佳药剂量为1711.44 g/t和48.33 mg/g。在最佳条件下,滤饼含水量降低至16.97%,过滤速度提高至145.89 mL/(s·m^(2))。α-HH的加入使滤液Zeta电位的绝对值降低到1.45 mV,从而降低了煤泥颗粒之间的静电排斥力,增强了PFS的絮凝效果,使絮状物的弦长增加到71~171μm。同时在PFS体系中,α-HH的水化反应被加速,形成大量二水石膏晶体,在煤泥絮体中形成交织的骨架,发挥了骨架构建体的作用,使煤泥压滤脱水指数(I_(CD))提升至176.30,增强了滤饼强度,使压滤过程中煤泥滤饼孔隙率从12.14%提高到14.39%,提高了煤泥滤饼的孔隙配位数及连通性从而提高了过滤效果。

摘要：垂线法广泛应用于我国矿区地表建(构)筑物的保护煤柱的设计,但其原理中存在走向方向不明确导致计算时需人工干预和小角值拐角处保护煤柱过估等问题。针对村庄尺度的建筑物群,提出应按位置给出不同的开采参数和松散层参数;用煤层倾向作为垂线法的参考方向,代替指向不明确的走向,实现垂线计算公式选择、垂线长度计算的自动化;提出锐角优化算法,解决煤柱角点角值较小时出现的煤柱留设尺寸过大问题。基于上述优化,通过MATLAB编程实现煤柱自动化计算,并一定程度上减小了煤柱的尺寸。优化后的垂线法能够更好地应用于矿山保护煤柱设计。

摘要：为研究近断层煤层采空区地震动力响应及其对地表的影响规律,以山西炉峪口煤矿为工程背景,基于工程波动理论,运用MIDAS GTS NX有限元软件并结合地质环境条件建立三维数值模型,对自由场地和近断层煤层开采场地采用非线性时程分析方法,计算分析其加速度响应规律、位移变化规律和塑性区分布情况。研究结果表明:在剪切地震波作用下,采空区的存在会减小其上方水平加速度峰值,改变了地表动力反应特性;采空区与断层之间会在极短时间内产生裂隙贯通,裂隙的扩张导致采空区跨落会持续加重,造成地表变形;相比自由场地,开采后下盘出露地表岩层沿软弱层面迅速产生裂隙贯通,其位移响应更大,会引起地表崩塌、滑坡等地质灾害。研究结果可以为煤矿地震动力灾害的科学防治提供一定参考依据。

摘要：针对应用数字孪生实现综采工作面液压支架姿态映射存在精度低、时延大及精度与时延难以平衡等问题,提出了一种液压支架姿态数字孪生精准快速映射方法。设计了包括物理感知层、数据层、业务逻辑层和表现层的液压支架姿态数字孪生系统架构;在业务逻辑层,通过保留液压支架高精度模型外部形状并将关键部位合并成轻量化结构件,建立了液压支架姿态数字孪生模型,减少了渲染时延,并通过建立倾角传感器测量角度与数字孪生模型转动角度之间的转换关系,实现液压支架姿态数字孪生模型与液压支架实体虚实映射一致,保证了液压支架姿态映射的精度;在数据层,从各数据传输环节中划分出传输间隔并进行参数约束,应用参数规划求解优化可调环节的数据更新间隔,减少了数字孪生系统数据传输过程的资源浪费和时延。搭建了液压支架姿态数字孪生精准快速映射平台,进行液压支架姿态虚实映射的时延和精度测试,结果表明,该方法在保证液压支架姿态映射精度的前提下具有较低的时延。

摘要：国内现有的非常规油气储层的渗透性测试大多采用圆柱试样,通过假三轴试验装置进行测试,而真三轴条件下立方体试件棱边大多存在棱边串流与端面密封不严的缺陷。基于现有真三轴试验装置,以及大量的实验经验,针对现有的立方体试件单橡胶套渗流密封方式进行改进。介绍了嵌套式“上下密封套”结构特征,特别对棱边区的密封进行了设计,提出了密封套顶-底端面凹陷型内嵌“单孔网槽导流板”结构设计,并对顶部传压板的尺寸进行了讨论。对100 mm×100 mm×100 mm立方体煤样进行了真三轴渗流试验分析,得到了不同入口渗透压力真三轴围压条件下的渗透率。该密封方法的改进有助于提高科研单位及测试中心对原位地应力条件下非常规油气储层渗透性测试精度,并提高高端科研人才的实践创新能力与科研素养。