摘要：针对深部远距离下保护层开采后上覆被保护层卸压及瓦斯治理难的问题,以朱仙庄煤矿Ⅲ1031工作面工程条件为背景,采用相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究了远距离下保护层开采过程中覆岩的应力演化规律、变形破坏特征和卸压增透效果。结果表明:保护层开采,产生延伸至被保护层的纵贯式穿层裂隙,基本顶发生平均步距15 m左右的周期破断,煤层压力先减小,采空区中部重新压实后,应力开始逐渐恢复;在围岩内形成应力增高区域,而应力在向采空区中部演化时,则以近似于弧状的应力递减圈形态发育。因煤层采动在采空区两侧形成离层裂隙发育区,为瓦斯流动提供通道,被保护层也因此得到卸压,其卸压率达到0.91,增透率增幅为5%~20%,被保护层出现明显卸压增透效应。为解决保护层开采后瓦斯需卸压抽采的问题,设计了穿层钻孔、顺层钻孔、高位钻孔配合拦截钻孔和采空区埋管的瓦斯抽采方案。

摘要：为了控制深部软岩巷道围岩变形,设计了锚杆拉拔正交试验,采用ABAQUS模拟了不同锚固因素对锚固承载特性的影响,并分析了不同影响因素的作用效果。研究表明,锚杆拉拔失效首先发生在锚杆与岩体黏结界面,锚杆拉拔锚固失效经历了初始弹性、短暂硬化、硬化、软化的动态阶段,不同的锚固因素对锚杆的承载效果产生了不同的影响,并且这些影响在拉拔失效的发展过程中也有所区别。其中,锚杆直径对锚杆极限拉拔力影响程度显著,并且极限拉拔力的大小与锚杆直径和锚固长度呈正相关。这些研究结果对于深部软岩巷道的设计和支护具有重要的指导意义。

摘要：针对输送带纵向撕裂检测中存在的检测视角单一、速度慢、精度低等问题,文章提出一种基于改进YOLOv3算法的输送带纵向撕裂多视角检测方法。首先对原始YOLOv3网络结构进行优化设计,采用29层网络模型(Darknet-29)作为特征提取网络,将原有的3种不同尺度锚点改用为2种不同尺度(26×26,52×52)锚点;将位于多视角检测点的工业相机所采集的纵向撕裂图像制作成数据集,使用K-means算法对输送带纵向撕裂标签进行维度聚类分析,确定先验框参数;最后将改进的YOLOv3算法在数据集上进行测试与训练,并与其他几种算法进行比较。实验结果表明:该检测方法不仅可以较好地检测出输送带纵向撕裂,还可以分类识别出大裂纹或完全撕裂情形;相较于原始YOLOv3算法,改进后的YOLOv3算法平均检测精度均值提高0.4%,达到98.7%,检测速度提高60.6%,达到53帧/s,模型占用内存减少93 Mb,仅为141 Mb,优于YOLOv2和YOLOv3-Tiny算法。该文提出的输送带纵向撕裂检测方法具有模型占用内存低、检测精度高及速度快等优点,为输送带纵向撕裂提供了一种新的检测方案。

摘要：为有效控制巷道走向变形失稳,提出了偏导倾斜长锚杆支护方案;通过理论分析巷道走向方向的应力传递过程,建立偏导支护力学模型,设计了优化偏导支护方案并采用FLAC3D数值模拟方法进行对比运算。结果表明:使用偏导倾斜长锚杆可以有效控制巷道整体变形量,优化-偏导支护方式可以减小巷道内原有支护造成的围岩局部应力集中;同时加设倾斜长锚杆的巷道,其顶板中大部分破坏较为单一,在巷道二次补强及维护方面具有优势;通过偏导支护方案优化,减少了45.45%的钢棚使用量,降低了23.56%的支护成本,一定程度上验证了偏导支护的可行性。

摘要：在加筋板的振动主动控制中,传感片和作动片多采用对位粘贴形式,经实验证明,此方式存在局部应变效应,会导致振动控制效果减弱,甚至控制发散。针对该问题,构建了局部应变补偿方案,设计了基于局部应变补偿的改进幂次趋近律滑模控制算法,并选择加筋板振动作为研究对象,利用NI-CompactRIO 9024平台进行了加筋板振动主动控制实验。实验结果表明,针对加筋板的第一阶模态,基于局部应变补偿的改进幂次趋近律滑模控制算法振动抑制效果达到13.16 dB,相对于未补偿的改进幂次趋近律滑模算法效果的10.59 dB,提升了2.57 dB。

摘要：为减小加筋板振动主动控制系统的时滞影响,提升系统的稳定性和控制效果,在改进指数趋近律滑模变控制法的基础上,提出应用Smith预估法进行时滞补偿。设计出针对改进指数趋近律的时滞问题补偿策略,并根据Lyapunov第二法证明了改进指数趋近律的Smith预估补偿算法的稳定性,最后利用cSPACE平台进行加筋板振动主动控制实验。实验结果表明:针对加筋板的第一阶振动模态,与传统指数趋近律相比,复合Smith预估器的改进指数趋近律滑模变控制方法的时滞补偿和振动抑制效果更为显著,减振效果达到了2.878V,提升了0.639V。

摘要：针对煤矿辅助运输人工调度处理突发事件不够及时,智能化程度低等问题,设计了一款煤矿辅助运输智能调度平台。首先根据煤矿实际情况,搭建辅助运输平台架构;然后结合UWB定位技术,实时定位辅助运输设备;使用特定接口协议传输所收集到的数据,平台处理分析后,得到有效数据,通过TCP/IP协议,对整个矿井的辅助运输设备及物料进行调度。该平台实现了井上智能调度井下设备运输物料、井上调度室实时监测井下物料、人员及设备的状态、设备数据统计分析、数字化管理。

摘要：环境适应能力强、识别精度高是有效分离煤和矸石的前提。采用双能X射线透视煤和矸石并成像,避免了粉尘、光照强度和物料表面等外界因素影响。但双能X射线探测器采集射线能量数据存在余晖效应、厚度效应和射束硬化效应等缺陷。为降低缺陷影响,提高煤和矸石识别率,提出一种联合R值图像与高、低能图像特征对煤和矸石进行多维度分析的方法。首先基于双能X射线采集系统获取高、低能图像,并利用比值法得到R值图像;然后针对所获取的3种图像,研究煤和矸石密度及灰分含量等关键物性参数与图像特征关系,据此设计特征提取方案,共计提取8个特征参量,形成一种强特征组合;最后采用Relief算法度量每个特征参量的重要性,进而设计分类试验。以不同地区肥煤、焦煤、气煤和矸石为试验对象,观察剔除权重较低的特征后,分类模型准确率,发现以特征组合[R_(c),Gl_(c),G_(l),R_(a)]为输入,PSO-SVM分类模型对3种煤混合矸石识别效果最佳,识别率为99.4%。结合PSO-SVM分类模型和[R_(c),Gl_(c),G_(l),R_(a)]的特征组合对肥煤、焦煤和气煤分别混合矸石进行识别验证,结果表明:肥煤混合矸石识别率为98.89%,焦煤混合矸石识别率为100%,气煤混合矸石的识别率为99.44%。本方法通过联合多张图像的多个特征,进行多维度分析,发现R值图像特征和高能图像特征对煤和矸石的区分度最好,可有效降低双能X射线缺陷影响,能以较少的特征,实现对不同煤种的较高识别率,优于现有方法。此外,以灰分、密度为参照选取特征阈值,贴合实际需求,减少了工程应用中根据矿区煤质差异进行参数调整的频次,提高了识别模型的泛化能力。

摘要：21世纪以来,我国西部地区新建煤矿开采深度不断加大,且多数穿越白垩–侏罗纪深煤系地层。由于该地层多为砂岩、砾岩、砂质泥岩,具有泥质胶结、遇水砂化泥化、可注性差的特点,其含水基岩段立井井筒多采用冻结法施工。鉴于我国对该地区基岩冻结缺乏深入研究,冻结井筒设计仍参考东部地区选取井壁设计外荷载,造成井壁结构形式选取不合理,井壁厚度设计非厚即薄,安全性与经济性矛盾突出。因此,开展西部地区含水基岩段冻结立井外荷载形成机制研究,对科学设计该地区冻结井井壁,实现安全与经济的协调统一,具有重要的理论意义和应用价值。采用西部地区侏罗系直罗组含水层的中–粗砂岩岩样,通过XRD、NMR、SEM、岩石的铸体薄片测试与观察,分析了其矿物成分和微观孔隙结构;使用MTS 816型电液伺服岩石力学试验系统,开展了单轴和三轴压缩试验,获得了其力学特性,并基于三轴压缩试验结果,揭示了弱胶结砂岩变形机制;深入分析了白垩–侏罗系地层水文与工程地质特征,给出了其渗透率、弹性模量和泊松比等参数取值范围。深入分析了含水基岩冻结壁融化前后期间,冻结井内外层井壁受荷特征,基于共同作用原理,建立了井壁外荷载演化模型,得到了冻结立井施工过程中井壁与围岩应力以及井壁外荷载演化理论解,并据此计算分析了含水基岩冻结井外荷载形成过程;建立渗流–应力耦合模型,数值模拟了冻结立井施工过程中井壁与围岩应力以及井壁外荷载演化过程,并得到模型试验的验证。基于广义有效应力原理与渗流理论,构建了围岩与井壁共同作用下的单层井壁外荷载分析模型,给出了井壁外荷载解析解,通过与经典解和工程实测对比,验证了其正确性;结合西北地区富水围岩特性,讨论了实际工程中井壁外荷载的取值范围。研究表明,密贴状态下,井壁外侧水压折减系数β和围岩与井壁渗透率比值K_(r)/K_(c)密切相关,且成正比关系;K_(r)/K_(c)=10~100范围,在贴壁状态下,β计算值在0.422~0.879范围,β常见值在0.5~0.9范围;离壁状态下,β的极限值为1.0。贴壁状态下,井壁外荷载折减系数ω取值范围为0.496~0.963,ω常见值为0.5~0.9;离壁状态下,ω取值范围为0.520~1.0,常见值为0.5~1.0。在单层井壁外荷载解析与分析的基础上,建立了双层井壁外荷载解析模型,给出了贴壁式和离壁式井壁受力条件,获得了双层井壁外荷载的解析解,并在解析解的基础上通过影响因素分析,探讨了双层井壁外荷载形成机制。分析结果表明:当内壁渗透率与混凝土材料的渗透率一致时,内壁水压折减系数取值常见范围为0.233~0.6138;当外壁与围岩密贴状态时,其内壁外荷载折减系数取值范围为0.46~0.79;双层井壁内壁外水压和外荷载的常见取值均小于单层井壁。

摘要：为解决芦岭矿Ⅱ104东翼采区原设计布置的3个工作面造成的回采巷道布置困难、工作面搬家频繁、综采工作面连续推进长度短的问题,利用数值模拟和现场观测,并基于Ⅱ104东翼采区煤层赋存条件及原巷道布置特点,将原设计的3个工作面合为1个Ⅱ1041工作面,对综采大角度旋转开采方案、工艺参数和旋转技术要求、矿压显现规律等关键技术进行了研究,并对整个采场的采动应力变化规律进行了分析,有效解决了Ⅱ1041工作面旋转开采期间刮板输送机的上下窜动以及支架旋转角度控制的问题。研究结果表明:采用进刀比为1:8的旋转开采方案,经过54个循环,共旋转74°,旋转期间支架最大工作阻力为6481kN,与额定工作阻力相比仍有4.7%的富余量,且支架无倒架、挤架的现象。实现了工作面在复杂条件下不搬家,连续推进,保证了工作面的正常回采。