摘要：为保障急倾斜煤层开采的安全支护,提高急倾斜煤层采出率、降低工作强度。首先,根据急倾斜煤层开采支护实际需求确定支架需要具有的性能:支架可在某个方向上自由活动,但在其他方向上可以控制支架位移量;支架下方操作空间实现全封闭,不漏矸;支架的移动行走方式主要依靠支架上方采空区矸石的推挤和支架自身重力实现自动移架。其次,确定支架适用条件:煤层倾角大于25°的倾斜、急倾斜及有倒转的工作面;煤层厚度变化大的煤层;采用倾斜或伪倾斜壁式俯斜开采布置的工作面;顶板破碎煤层。最后,根据支架性能和适用条件,设计了1种具有无动力、体积小、重量轻、移动灵活、适应性强等特点的自移式柔性掩护液压支架。支架由导向梁、主梁或顶梁、掩护梁或背梁、摆梁或尾梁组成,各部分之间呈一定固定或可调夹角,相邻支架由连接装置连接。支架受到的力主要为采空区垮落矸石重力分力,在由底板自承、顶板自承、采空矸石、煤壁支撑及支架联合支撑所构筑的支护体系中,支架只起到辅助支撑作用。这有效降低了支架横截面所需刚性强度,从而减轻支架重量,降低支架成本和工人劳动强度。支架在土耳其、越南和中国等国家37个工作面使用,取得了较好效果,支架为急倾斜煤层开采提供了1种新的安全支护方式。

摘要：考虑煤层气解吸、扩散、渗流规律,建立了煤储层基质孔隙和裂隙双重介质的气、水两相排采数学模型,对刘家区复杂地质条件下的水平井排采煤层气进行了数值模拟研究,并结合经济效益约束方程,研究了储层中垂向井位对水平井产能、经济效益的影响,从水平井长度、井筒直径方面对水平井结构进行了优化设计,最后确定了优化后水平井的排采强度。结果表明:模拟结果与现场监测生产曲线吻合较好,表明所建数学模型和地质模型是可靠的;水平井的产气量和经济效益与储层的渗透率密切相关,渗透率最大的层位产能、效益最好;存在一个产能最优水平段长度、最优井筒直径。

摘要：为验证薄煤上保护层开采的卸压保护效果,采用相似材料模拟试验,对薄煤保护层开采设计方案进行实验室还原,得到保护层工作面推进过程中支承压力、被保护煤层及保护层底板的应力分布特征。给出被保护层相对保护层开切眼不同位置煤体的受载力学路径、卸压范围,并依据应力保护准则对保护有效性进行判定。依据岩石强度指数及广义胡克定律,计算得到底板导气裂隙带及卸压解吸带的分布范围。以红阳三矿保护层开采方案为例对保护有效性进行前期论证。研究结果表明,采用该保护层开采方案,未起到有效保护作用。

摘要：采用无限元作为岩体地下洞室静动力分析的边界条件,建立了岩体地下洞室的静动力有限元-无限元(FE-IE)计算模型,分析了柔性垫层对水电站厂房这类大型岩体洞室结构的减震效果。研究结果表明:柔性垫层虽未能从根本上改变岩体洞室结构的地震响应,但是设置一定厚度的柔性垫层后不仅能充分发挥岩体洞室围岩的自承能力,而且还能明显地减小混凝土衬砌的地震反应;用于水电站厂房这类大型岩体洞室减震的柔性垫层应该具有一定的厚度和弹性模量;在工程许可的情况下,应尽量选取密度较低的材料作为柔性垫层,可根据岩体洞室实际服务期限内所能经历的最大应力环境来确定柔性垫层的强度。研究成果对类似的地下工程的减震设计有一定的借鉴意义。

摘要：为解决高河能源高强度开采导致综放工作面瓦斯涌出量大的问题,采用理论计算和相似材料模拟相结合的方法在E2306工作面进行了大直径顶板裂隙带走向长钻孔瓦斯抽采技术的研究。研究结果表明:裂隙带发育高为18~89.63 m,并结合煤层顶板岩性,确定钻孔最佳布孔层位在18~38 m;将优化层位在现场设计施工钻孔,钻场稳定阶段平均抽采纯量为7.64 m^(3)/min,最大抽采纯量达到10.72 m^(3)/min,平均抽采体积分数为3.49%,最大抽采体积分数达9.22%,大直径顶板裂隙带走向长钻孔累计抽采瓦斯911200 m^(3);通过对单孔抽采数据进行分析,进一步优化大直径顶板裂隙带长钻孔参数,垂直方向为煤层上方20~25 m,水平位置宜布置在30~50 m内,抽采后工作面隅角瓦斯平均体积分数为0.24%,瓦斯治理效果较好。

摘要：将岩石在动载荷作用下破坏过程的应力场直观地表现出来,从变形场演化的角度研究岩石试件的破坏规律是岩石力学变形观测领域一个有重要意义的课题。采用岩石材料破坏过程变形场监测(Geo-DSCM)系统,观测循环载荷作用下岩石材料破坏过程中的变形场演化。岩石试件采用大理岩加工而成,对岩石试件加载的循环载荷为正弦波,其下、上限载荷分别为10,130kN,频率为0.04Hz。通过对多个岩石试件的变形破坏过程的观测,从变形场演化的角度总结岩石材料在循环载荷下的破坏规律。试验结果表明:循环载荷作用下岩石的变形经历3个阶段,即均匀阶段、局部化阶段和破坏阶段。岩石在破坏过程中其变形场演化表现出一个规律,即在破坏前夕发生严重的变形局部化现象,形成变形局部化带;变形局部化带中的变形进一步集中,形成宏观裂纹,导致试件破坏。从而可用一种描述变形场局部化特征的统计量(如变形场的方差)来表征变形场演化过程,岩石破坏前发生变形局部化,此统计量会发生突跳。因此,此统计量可用以指示岩石结构的破坏,如果设计现场观测系统,应用此方法有望实现灾害监测与预报。

摘要：为增强巷道超前液压支架抵抗冲击地压能力,有效支护巷道防煤矿冲击地压灾害发生,设计一种六边薄壁吸能防冲构件安装在支架顶梁上方来提高支架抵抗冲击能力。对构件的吸能防冲特性进行理论和实验研究,结果表明:六角处为圆弧形的吸能防冲构件压缩过程中具有非常稳定的变形破坏模式、恒定的反作用力和较高的冲程效率。材料参数和几何尺寸对载荷波动系数和冲程效率影响较小。构件压溃峰值载荷、平均压溃载荷和总吸能均随长度增加而增大;构件压溃峰值载荷和平均压溃载荷随内边长增加而减小,内边长对总吸能影响较小。构件吸能防冲特性的理论解与实验结果有较好的吻合,为构件选取提供了理论依据。六边薄壁吸能防冲构件也可作为高速公路防护栏或汽车防撞前梁等。

摘要：为探究露天矿端帮开采支撑煤柱失稳判据与支撑煤柱合理留设,实现露天矿端帮边坡与支撑煤柱最优形态参数设计,应用Winkler弹性地基理论,构建露天矿端帮开采下顶板-支撑煤柱力学承载模型,推导出顶板竖向位移及支撑煤柱竖向应力理论公式,并采用数值模拟方法验证理论计算结果,根据支撑煤柱安全系数要求,结合Wilson煤柱极限强度理论,建立露天矿端帮开采支撑煤柱失稳判据,从理论上揭示出露天矿端帮边坡与支撑煤柱形态参数对支撑煤柱安全系数的影响特征。研究结果表明:支撑煤柱安全系数与采深、边坡角及边坡高度呈负相关指数函数;与留设支撑煤柱总宽度呈正相关线性函数,顶板竖向位移及支撑煤柱竖向应力的理论计算曲线呈马鞍形分布,理论计算与数值模拟结果基本一致,证明理论计算具备一定的合理性与准确性。

摘要：为增强液压立柱防冲性能,有效防治煤矿冲击地压,或在一定程度上减小冲击地压事故造成的损失,提出并设计了一种与液压立柱结合使用的内外翻转式吸能构件。采用数值分析对构件吸能防冲特性进行研究,结果表明:轴向压缩下内外翻转式吸能构件具有非常好的稳定变形破坏模式,且构件变形后不向四周膨胀。内外翻转式吸能构件压缩过程中具有恒定的反作用力、较高的冲程效率和有较小的载荷波动系数。内外翻转式吸能防冲构件是一种较为理想的吸能防冲构件,其与现有常规立柱结合使用,可改善立柱受冲击载荷时的受力情况,增强立柱防冲性能。

摘要：微震信号P波初至拾取是微震数据处理的关键步骤之一。为了实现微震信号P波初至到时的精确拾取,针对微震信号不同信道各时段受噪声污染程度不同的特点,使用归一化后的信噪比、信号的明显程度和信号初至起跳点的明显程度叠加的信噪指数代替单一信噪比来量化微震信号的质量。以信噪指数作为判定条件选取质量较高的信号作为输入来提高P波到时准确度,设计一种基于质量寻优与归一化STA/LTA方法的微震P波初至到时拾取算法(QONSL方法)。为了验证该方法的可行性和有效性,分别对测试数据和阜新市五龙矿微震监测数据进行处理。对测试数据的处理结果表明,在量化微震信号的质量时,信噪指数比信噪比更准确,且信噪指数越大,到时拾取结果越接近准确到时。对阜新市五龙矿三分向数据处理结果表明,QONSL方法可以通过信噪指数快速锁定信号质量较高的信号通道并快速拾取微震P波初至到时,综合120个微震信号的到时拾取结果来看,与准确到时的误差保持在5 ms之内,将86个微震事件的到时误差控制在2 ms以内。与STA/LTA算法相比,QONSL算法拾取精度整体提升72%,整体误差范围波动减少75%。QONSL方法受噪声影响较小,具有较高的拾取效率和精度,可为煤层水力压裂、矿山动力灾害实时监测以及后续的微震自动高精度定位计算提供参考。