摘要：为研究煤矿锚喷支护巷道喷射混凝土的力学性能,采用“喷射大板法”在煤矿井下施工现场制作混凝土标准试块,通过实验室试验全面、简捷地测试了喷射混凝土在不同养护龄期下的抗压、抗拉、抗弯、抗剪系列强度以及粘聚力和内摩擦角等力学参数。试验结果表明:喷射混凝土的抗压、抗拉强度随时间呈对数式增长规律,前期增长迅速、后期增长缓慢,第7天的增长幅度高达373%~406%,第28d的增长幅度仅为9%~12%;抗弯、抗剪强度随时间呈抛物线式变化规律,前期一直增长,至21d左右达到峰值,最大抗弯、抗剪强度分别为5.04MPa、5.26MPa,之后呈下降趋势,28d抗弯、抗剪强度降幅分别为18%、19%;喷射混凝土28d基准抗拉、抗弯、抗剪强度为3.04MPa、4.11MPa、4.29MPa,分别为抗压强度的7%、9%、10%;喷射混凝土的粘聚力、内摩擦角分别约为C=0.20MPa、φ=50°。试验结果为喷射混凝土力学性能评估和数值模拟参数选取提供了依据。

摘要：为了研究多煤层重复采动下覆岩破坏高度的发育规律,以公乌素煤矿三煤层开采为工程背景,通过现场实测、数值模拟研究方法,得到了单层开采和三层重复开采时16煤1604工作面覆岩导水裂缝带高度,采用3DEC数值模拟研究了单煤层开采及重复采动覆岩的破坏特征,理论分析了重复采动覆岩裂隙发育机理及裂缝带高度的计算方法。结果表明:钻孔冲洗液观测与钻孔窥视结合实测法更准确,公乌素16煤重复采动条件下,裂采比15.14,垮采比3.15;模拟显示采空区两侧裂隙发育明显且为离散裂隙,中部裂隙闭合,裂隙高度与实测较为接近;提出了3种不同程度的重复采动裂缝带发育高度的计算方法,为确定重复采动条件下覆岩裂隙发育高度提供理论依据。

摘要：为深入认识拱形结构对钢托板力学特性的影响,及其与不同锚杆匹配的承载适用性,基于球壳结构弹性力学与极限平衡分析构建了2种拱形托板承载力理论关系式,结合工程实践详细论述了其中5个影响参数。采用实验室加载试验研究了不同板厚、不同拱高的方形托板承载力与变形特征。结果表明:托板承载力与钢板厚度、拱高与拱底圆直径之比呈正增长关系;试验承载力较好地验证了理论计算式的适用性;此外,调向球垫尺寸与强度对托板承载与支护的充分发挥非常重要。综合以上研究与煤炭行业标准,提出常用锚杆规格与拱形托板尺寸的合理匹配表,以供矿山支护工程参考使用。

摘要：基于理想弹塑性力学理论计算、FLAC3D数值模拟分析与多处矿区工程实践,得到宁东试验矿井现采区段留设的40 m煤柱宽度明显偏大。采用现场综合试验,监测受工作面采动影响前后,16组空心包体三维应变的实时增量、不同煤柱宽度（10 m,20 m）试验巷道的围岩应力与变形动态变化。试验结果表明：40 m宽度煤柱内存在明显的低应力增量弹性核区,该区域是巷道布置的有利位置;试验采面侧向支承压力的超前影响范围约45 m,随着采面推进,本区段40 m煤柱内采动应力峰值逐步由侧壁向其深处传递,第一主应力增量逐渐衰减;10 m煤柱宽度试验巷道的平均变形小于20 m煤柱巷道。综合以上理论计算与井下试验监测结果,确定出试验工作面特定区段煤柱设计的合理宽度范围（8.9～12.5 m）,从而为类似地质采矿条件下区段煤柱宽度设计提供经验指导。

摘要：为了得出露井协采矿山中井采工作面与露天矿边坡空间相对位置的最优布置方式,结合平朔矿区露井协采工程实践,设计了3套方案对不同井采工作面布置方向时井采对露天矿边坡稳定影响规律进行研究,研究表明:在露井协采中井采工作面与露天矿边坡面倾向平行布置时,井工开采对露井协采边坡稳定及端帮运输道路的不利影响最小。在井采工作面采取上述方式布置时,对井采工作面的推进方向进行优化分析,发现井采工作面沿背坡的方向回采时,露天矿边坡岩体受井采扰动较向坡开采时严重。故在露井协采工程实践中,建议井采工作面与露天矿边坡面倾向平行布置,采用向坡方向推进,以降低井工开采对边坡稳定的不利影响,提高煤炭资源采出率。

摘要：为解决煤矿转载点处粉尘污染严重的问题,搭建试验平台模拟转载点处粉尘产生与运移全过程,研究转载区域粉尘分布规律;根据转载点区域粉尘分布情况结合理论计算选择合适的气雾喷嘴结构,并通过试验确定最佳供气压力、供水压力、供水流量以及喷嘴的布置位置。试验结果表明:转载区域产生的粉尘以呼吸性粉尘为主,使用口径为1.5 mm可调广角喷嘴降尘效果较好,供水压力为0.55 MPa、供气压力为0.6 MPa、供水流量为0.25 L/min、喷嘴安装位置选择在距尘源点上方0.85 m位置时,降尘效果最佳。根据试验参数设计气水喷雾降尘系统并在综采工作面转载点处进行现场试验,降尘效率可达90%以上。

摘要：钻孔卸压是冲击地压巷道防冲的重要手段,但卸压钻孔会对巷道围岩体产生破坏,进而影响支护环境。为研究卸压钻孔对巷道支护的影响,基于锚索受力在线监测系统对冲击地压巷道锚索在钻孔卸压后的受力进行监测,并通过数值软件3DEC对锚索受力情况进行模拟。结果表明:随掘进工作面推进,锚索受力初期均出现锯齿震荡式增长,并最终呈现缓慢平稳式增长;安装锚索后推进20 m,3根锚索受力均有明显增加,越靠近掘进工作面,锚索载荷增加幅度越大;施工卸压钻孔前后锚索受力变化较小,其中孔口部分略有下降;卸压钻孔对围岩整体塑性区影响不大,仅在孔壁形成部分零散塑性屈服点;在卸压钻孔孔口2 m内采用囊袋式封孔器进行充填,能较好解决卸压钻孔对锚网支护的影响。

摘要：通过实验室单轴压缩试验与数值模拟计算,研究不同强度比组合煤岩的力学响应特征与能量分区演化规律。结果表明:煤岩组合体的强度与变形参数主要受薄弱载体控制,当岩石强度低于煤的强度时,组合体强度与岩石强度相近,岩石是破坏的主体;两者强度相近时,组合体强度较煤、岩略有升高,此时煤岩均发生较充分的破坏;随着岩石强度与刚度的增大,组合体的强度与刚度也增大,岩石强度达到煤的2倍后,组合体的单轴抗压强度较煤增长达到15%并趋于平缓,弹性模量增幅超过70%后趋于平缓,此时煤是破坏的主体,且破坏形态较为一致。煤岩组合体受载阶段可分为应变能快速积累、应变能增速放缓和应变能快速释放3个阶段,耗散能与摩擦能在第2阶段开始缓慢增长,进入第3阶段后,耗散能、摩擦能与动能开始急剧增长。煤与岩石的应变能演化与组合体的相似,煤是组合体积聚应变能的重要载体。随着岩石强度的增大,煤岩组合体的应变能密度呈快速增大后缓慢减小的趋势,在煤岩强度比1∶2时,煤岩组合体的应变能密度最高;组合体中煤的应变能密度先快速增大后趋于平缓,当组合体中岩石强度高于煤时,能够增大煤储能应变能的能力,但增幅在30%以内;组合体中岩石的应变能密度呈先增大后减小的趋势,在煤岩强度比1∶1时达到峰值。

摘要：国家重大科研仪器研制项目“煤矿巷道断层滑移型冲击地压模拟试验系统”旨在研制大型三维断层滑移型冲击地压物理模拟仪器,断层滑移的诱导实现是项目面临的首要难题。为获得开挖诱导断层滑移的合理实现方式,提出了包含锁固段的断层结构形式,设计了单断层和双断层布置条件下开挖诱导断层滑移的试验方案,开展了相似模拟试验和数值模拟试验,系统研究了加载板摩擦、断层倾角和围压对断层滑移和锁固段破断的影响,给出了仪器设计的初步建议。研究结果表明:(1)断层滑移型冲击地压物理模拟仪器适合采用“三向四面”加载方式,模型体可采用单断层布置或双断层布置,断层结构可采用岩桥型锁固段。(2)在三维加载条件下,断层上盘底部瞬时开挖可成功诱导断层滑移。开挖后开挖空间上方模型体发生局部破坏,断层主滑方向边界应力降低;断层主滑方向边界应力恢复对残留断层上盘形成加载,导致断层在锁固段处滑移、锁固段被剪断。(3)断层滑移行为受加载板摩擦、断层倾角与围压的共同影响。加载板摩擦因数应不超过0.2;单断层布置时,断层倾角应不小于50°,双断层布置时(边界断层倾角为45°),滑移断层倾角应不小于60°;断层主滑方向边界应力应远大于断层倾向方向边界应力,断层走向方向边界应力应大于断层倾向方向边界应力。

摘要：为了解决瓦斯抽采治理智能化程度低、瓦斯防治信息不完善、抽采模型忽视数据分析与态势预测等缺陷,构建了1套以物联网“1张图”为基础,以智能调优算法与“大数据”挖掘为核心的瓦斯抽采达标智能决策平台。开发了数据关联融合功能实现抽采达标实时评判;集成实时抽采数据与历史抽采数据,采用神经网络预测方法对瓦斯治理数据进行有指导的数据挖掘,实现瓦斯抽采模型智能预测;应用API方式进行GIS功能的定制,实现瓦斯防治井下应用场景可视化、井上瓦斯治理工作流程化。平台在冀中能源股份有限公司东庞矿得以应用,现场试验结果表明:该平台可有效减少煤矿技术人员的工作量及人工处理、人工预测可能带来的误差,实现瓦斯抽采防治工作透明,推动了瓦斯治理智能化发展。