摘要：以平煤股份公司十二矿超千米埋深己14-31050采面为测试基地,基于现场原位监测以及三维数值模拟,研究了沿空留巷采动条件下千米深井煤岩采动应力特征及采动裂隙演化规律.研究结果表明:平煤超千米巷道的采动影响范围明显较浅部增大,整体影响范围约为70m左右,采动应力峰值在距离采面10~30m,钻孔应力和锚杆应力均呈现阶段式演化特征;在距采面70m时,采动裂隙分维随采面推进快速增长并保持较高水平,煤岩易出现由初始破碎带与采动裂隙贯通后形成的破碎带群.数值计算表明:千米深井的采空区两侧25m范围内以及沿空留巷充填体上方会产生应力集中,系数分别为1.43和1.65.针对平煤矿区超千米巷道,采面前方重点支护区域应确定为采面前方70m范围,特别关注区域应由浅部的15m向开采方向延伸到20~30m.研究成果可为超千米埋深的巷道支护、工程设计、安全开采和采矿技术优化等提供指导.

摘要：综述了近年来自愈合水性聚氨酯(WPU)的设计策略与合成方法,包括微胶囊策略、动态共价键、超分子作用、纳米材料改性等。分析和总结了WPU自愈合的表征技术。讨论了存在的问题和面临的挑战,探讨了WPU的研究方向与应用前景。

摘要：泡沫灭火剂是常用的火灾扑救方法之一,但常规泡沫灭火剂存在半衰期短,析液、聚并迅速而影响灭火效能的问题,基于火灾化学和活性剂技术,提出碳氢表面活性剂SDS、有机硅表面活性剂LS-99和低碳醇的三元系泡沫体系,并系统探究碳氢/有机硅/低碳醇的复配配比。通过表面张力、发泡高度、稳泡系数的大量测试,发现LS-99的临界胶束浓度为0.0083%。LS-99和SDS二元系在降低表面张力、提升发泡高度和稳泡系数方面具有良好的协同增效作用。在此基础上引入适量浓度的能够延缓泡沫析液、聚并的异丁醇,设计出了性能优良的碳氢/有机硅/低碳醇泡沫灭火剂。LS-99、SDS和异丁醇的质量分数为0.1%时,测试结果表明SDS/LS-99/醇三元系泡沫的发泡倍数可达52.5倍,25%析液时间可达210 s,300 s时的稳泡系数高达0.958,半衰期远超常规泡沫。煤自燃的灭火抑制实验表明,SDS/LS-99/醇三元系泡沫作用下,煤自燃各反应阶段的活化能相较于空气氛围均增大,反应难度增强;最大失重速率下降,反应剧烈程度减弱。初期吸热阶段的吸热量为78.3 J/g,大于空气氛围下煤氧复合的吸热量,吸热增幅高达2.16倍。放热阶段的放热量为1765.4 J/g,相较于空气氛围放热降幅达到15.15%,表明SDS/LS-99/醇三元系泡沫对煤自燃具有良好的灭火效果。

摘要：平煤矿区首次开采近全岩下保护层工作面用于解放其上部受瓦斯突出威胁的己组煤炭资源,近千米埋深开采近全岩层势必加大底板破坏深度,一旦扰动隔水层内L5弱富水性含水层形成寒灰水间接补给通道,影响工作面底板安全稳定。为此首先建立双层结构底板塑性滑移线场理论模型,推导出三种工况下双层底板最大破坏深度解析解;然后通过自主设计的孔隙水压力(弹簧)和地层有效应力(千斤顶)协同工作的相似模拟试验平台,基于数字图像相关技术模拟分析了采场顶底板变形形态和破坏特征;最后使用钻孔应变测量方法在平煤十二矿己_(15)-31040近全岩工作面开展底板破裂发育形态现场监测。结果表明:采用双层结构底板塑性滑移线场理论计算出己_(15)-31040近全岩工作面底板最大破坏深度为16.59 m;相似模拟试验揭示了底板破坏集中于开切眼及工作面两端,具有明显滞后破坏特征,最大破坏深度为17.8 m,工作面推进159.9 m进入充分开采后,底板应力逐渐恢复;现场实测结果显示底板岩体在工作面前方7.9 m出现压剪滑移破坏,工作面推过钻孔前后底板分别表现出压剪和拉剪破坏,底板最大破坏深度介于16.5~18 m。现场实测与理论计算和相似模拟试验结果较为吻合,研究成果有利于推动大埋深、高承压煤岩层开采底板水害防治技术的进步。

摘要：结合平煤十二矿深部突出矿井的地质特点,针对己15突出煤层需要卸压开采但不具备常规保护层的问题,提出了近全岩保护层开采理论,将仅含煤线厚夹矸的全岩或近全岩层设计为保护层;针对高夹矸煤一次采全高设备损坏率高的难题,通过硬岩辅助预裂爆破软化处理工艺实现了煤岩快速截割。其次,鉴于近全岩保护层开采过程中矸石产量大的问题,平煤十二矿结合现场实际工况合理高效地布置了煤矸井下分选系统,研发了适用于千米深地煤矿井下洗选一体化设备,实现了矿山灾害防治和矿山安全高效生产。最后,采用阻化剂对矸石进行阻化处理,研究了井下充填工艺与方法,形成了深部突出矿井的安全、绿色开发模式,对我国同类矿井的开发具有一定的参考价值。

摘要：为解决煤层瓦斯抽采体积分数低和抽采安全问题,分析抽采钻孔封堵段漏气原因和有效瓦斯抽采段压损机制。通过分析得到,漏气量与注浆压力、封堵长度成反比,与孔径大小和抽采负压成正比,且有效瓦斯抽采段全筛网管技术可减少沿程负压损失,在此基础上设计"两堵一注一排全网管"一体化装置。工程实践表明:与"两堵一注"封孔方法相比,在同等条件下"两堵一注一排全网管"封孔抽采瓦斯体积分提高了54.33%;"两堵一注一排全筛网管"比"两堵一注一排直管"在塌孔后平均瓦斯体积分数提高了125.82%。

摘要：为解决深部煤层高瓦斯含量、低渗透率、上覆岩层赋存不稳定等复杂条件保护层开采的典型工程技术难题,基于平顶山矿区地质条件,研发了深部"复杂条件保护层开采方法→煤矸井下分选→瓦斯立体抽采→被保护层混采→瓦斯地面发电"集成的"采-选-抽-充-用"协同开采技术。提出了"采-选-抽-充-用"协同开采技术的需求与现实意义,揭示了在复杂条件下保护层开采的技术方法与基本原理,建立了井下重介浅槽煤矸分选系统,实现了煤流矸石分选;在原生产系统的基础上,研发了充填垮落协同式开采方法,并设计了固体充填与传统综采混合开采工作面,实现了煤炭开采与分选矸石井下回填,同时建立瓦斯立体抽采及地面瓦斯发电系统,实现了被保护层瓦斯安全卸压抽采及清洁利用。将"采-选-抽-充-用"协同开采技术在平顶山矿区十二矿己_(14)-己_(15)煤层进行了工程实践,实践结果表明:宽度150 m的复杂条件保护层工作面月推进度达120 m,井下分选系统入选能力达400万t/a,充填与垮落式工作面长达220 m,生产能力达300万t/a,矸石全部井下就地处理。协同开采技术在十二矿自2015年应用以来,共解放煤炭资源588.0万t,安全回采煤炭资源381.5万t,抽采瓦斯9087.9万m^3,瓦斯发电6 084.8万kW·h,取得了显著的经济效益,实现了煤与瓦斯安全高效绿色共采。

摘要：地应力场是煤矿深部巷道开挖支护设计的基础数据。针对煤矿深部地层地应力实测值有较大随机误差的特点,提出基于支持向量回归(SVR)优化算法的地应力场反演方法。该方法以特征向量结构风险最小化为原则,将经验风险和置信范围最小化,减小实测地应力随机误差对参数反演的干扰。基于平煤一矿地质及地应力实测资料,建立三维有限元计算模型,引入侧压力系数,使用均匀设计表试验设计方法构造应力边界条件。根据计算分析结果建立学习样本,进而通过支持向量回归算法对边界条件参数进行优化,确定最佳应力边界条件,施加到模型上计算分析得到整个模型的地应力场。地应力测点反演值与实测值对比分析结果表明,反演值与实测值误差在合理范围,反演值比实测值随机性更小;反演地应力场分布规律与平顶山矿区地应力场分布规律一致;反演结果准确可靠。

摘要：深部煤炭开采过程中,岩体受到高地应力和强开采扰动的作用,是典型的动静组合加载问题,特别是千米级深井开采中少有成熟工程可借鉴,井下衍生的一系列工程地质灾害直接影响回采安全。为探索千米深井采动工作面矿压显现规律及覆岩位移特征,以平煤十矿24130工作面为依托,构建矿压立体监测–覆岩离层位移监测体系,对采动条件下,保护层开采过程中工作面前方钻孔应力、锚杆应力与巷道顶板离层位移进行长效监测与数据分析。结果表明,深部煤岩体受开采扰动影响呈现出显著非线性力学特性,而非单一线性增减,且开采扰动不是在整个回采过程中均对矿压显现产生明显影响,而是在开采至距采面45～65 m与25 m以内2个范围内存在显著影响;在上述2个范围内推进速度增加,扰动效果显著,因而在围岩较破碎的区域适当降低推进速度至0.5m/d左右,可保证煤岩体结构完整,始终具有一定承载力;此外,釆动对巷道顶板矿压影响相较于巷道巷帮更显著,在支护设计时应该对巷道顶板加强支护;采面前方15～5 m范围为采动对覆岩位移的主要影响区域,该范围内顶板离层发育较快,且顶板离层发育速度受到工作面推进速度的影响更显著,表明该区域内适当控制开采速度在0.8～1.1 m/d时,可保证生产要求的同时更利于工作面前方顶板管理,为千米级深井的采面安全生产提供科学指导。

摘要：软弱厚煤层工作面掘进回采巷道,通常采用沿底掘进,存在冒顶风险,且不易推广无煤柱开采。针对煤层厚度变化和煤层软弱的特点,提出一种“三沿”技术,即利用煤层顶板较为坚硬的特点,采用主动锚网索支护的方式进行回采巷道的“沿顶掘进”,使用定向预裂爆破技术实现切顶卸压“沿空留巷”,以及采用“主动锚网索+木垛+U型钢支架”的支护方式进行超前卧底形成超高巷道来实现煤炭最大程度的“沿底回采”。根据工作面开采动压影响和切顶卸压原理,在距离工作面不同距离范围内分别设计了6个阶段的动态支护参数。工程实践表明,沿顶掘进有利于巷道稳定和沿空留巷技术的应用,同时能够最大程度地回收煤炭资源。该技术解决了软弱厚煤层沿底掘进巷道支护困难、留设煤柱浪费资源等问题。