巷道两帮破坏范围的EKKO雷达探测研究

介绍了用ＥＫＫＯ探地雷达对华丰煤矿巷道两帮破坏范围进行探测研究的成果，并通过多元回归分析给出了两帮破坏范围与埋深，岩体单向抗压强度，巷道跨度及服务年限之间的关系式，这对类似条件下巷道两帮破坏范围的预测，具有重要参考价值．     

底板岩层水力学特性原位测试研究

本文介绍了井下煤层底板岩层水力学特性（含单位涌水量、水压、渗透系数、裂隙导高带等）的钻孔原位测试方法,以太原市东山煤矿为例,详细给出了煤层底板石炭纪太原组和本溪组岩层的含水性态（水压、单位涌水量、渗透系数）及其奥灰水裂隙导高带等测试方法和结果,对承压水上采煤问题具有重要的参考价值。     

磁场对瓦斯爆炸及其传播的影响

为了弄清煤矿井下巷道中变电站、大型机电设备等产生较强的磁场对瓦斯爆炸的影响机理和影响程度,实验研究了外加磁场对瓦斯爆炸过程中爆炸应力波和火焰传播速度的影响,并从磁场影响瓦斯爆炸及其传播的传质、传热、反应过程等进行了理论分析.研究结果表明:外加磁场能增加瓦斯爆炸强度和火焰传播速度以及增大压力波超压峰值和火焰传播速度峰值,...     

基于仪器化压入实验的煤体微纳尺度非均质力学响应特征

煤炭是我国的主体能源, 煤矿井下冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害的频繁严重影响煤炭的安全生产. 煤体是典型的混合物, 其内部不同组分的力学性质差异较大, 使其在外部扰动的作用下容易产生内部应力集中, 导致煤体的失稳、破坏, 形成煤矿动力灾害. 本文以非均质煤体为研究对象, 利用微焦CT、扫描电子显微镜和纳?微米压入实验, 研究了煤体微纳尺度的非均质结构和力学性质, 实验研究结果表明: 煤体是有机物和多种矿物组成的混合物, 矿物以点填充、丝状填充和条带状侵入等结构存在于煤体有机物中, 不同的矿物填充或侵入区域中矿物含量和结构具有差异, 这导致煤体微纳尺度的物理力学性质具有非均质性; 纳米尺度压入实验可以捕捉矿物在有机物中的填充或侵入结构, 测量煤体混合物中矿物和有机物单组分的力学参数, 识别两者力学性质的巨大差异; 微米尺度的压入实验可以表征煤体混合物整体的力学性质, 矿物填充量越多, 煤体混合物的力学性质越强, 同时煤体混合物微观尺度的破裂模式会受到矿物填充结构的影响. 研究结果揭示了煤体微观结构和力学性质的非均质特征, 探讨了煤体混合物的非均质结构可能引起的脆性破坏, 为煤矿井下冲击地压和煤与瓦斯突出等动力灾害的预测与防治提供了理论基础.      

采煤机三维轨迹的惯性基厘米级相对测量方法

针对煤矿长壁工作面自动开采的实时精确定位需求,基于惯性测量和编码器航位推算的精确相对定位能力,提出了采煤机三维轨迹坐标的测量方法。通过目标工作面端点坐标拾取和航位推算轨迹的整体旋转,推导了工作面自动调直修正量的计算方法。设计了更适用于井下供电环境的导航信息即时存储方案,实现了采煤机断电前后的快速接续位置测量。误差分析表明,相对测量方法不受惯性导航系统初始对准误差及其相对采煤机安装偏角的影响,理论上具有厘米级的定位精度。通过激光陀螺惯性测量组合井下跑空刀试验验证了定位算法的有效性,5 h工作时间,水平定位精度达到3.9 cm,高程定位精度达到1.5 cm,满足综采工作面自动化生产需求。     

井下管柱力学与控制方法若干研究进展

关于井下管柱力学的研究迄今已有七十多年的历程, 取得了许多重要的研究成果, 并主要在油气井工程中获应用实效. 然而, 由于井眼约束和作业工况的复杂性, 目前仍未能够全面而准确地揭示井下管柱在狭长井眼内的复杂力学行为, 导致相关工程设计控制方法难以解决好实际遇到的许多复杂问题. 本文回顾了井下管柱力学的整体发展脉络, 重点讨论井下管柱的静力学变形控制方程, 然后针对井下管柱力学中的几个重要科学问题, 包括井下管柱屈曲、井下管柱摩阻磨损、井下管柱安全作业极限和底部钻具组合力学特性及其相应的设计控制方法等, 分别简要介绍了相关研究进展、最新研究成果及存在的一些问题等, 并在一定程度上进行了总结与展望, 以期为井下管柱力学与控制方法的创新发展并促进油气井工程技术进步提供有益参考.      

巷道围岩松动圈的地质雷达探测及应用

在简述地质雷达探测原理的基础上, 分析了巷道围岩松动圈雷达探测的可行性。结合华丰矿巷道围岩松动圈探测实例, 提出了松动圈雷达探测方法、图像分析及探测结果应用。结果表明, 采用地质雷达探测巷道围岩松动圈是可行的, 可以用于指导巷道围岩的锚杆支护设计。     

碎石堆小行星的散体动力学建模与仿真方法综述

探测小行星将是未来几十年内航天界的研究热点. 现有资料表明小行星多为疏松多孔的碎石堆结构,易受探测活动的影响而破碎瓦解,因此对其探测必须先进行动力学建模,研究探测活动与小行星结构的相互作用,确保探测任务顺利执行. 在中国即将开展小行星探测任务的背景下,调研分析了散体动力学的研究和发展情况;并根据国内外的相关研究,对目前碎石堆小行星动力学模型与数值模拟方法的研究进行了综述;最后,结合小行星探测的应用背景,总结了小行星散体动力学模型中需解决的关键问题.      

瓦斯煤尘共存条件下的煤尘云爆炸下限

近年来瓦斯煤尘共存条件下的爆炸事故呈多发趋势。运用20 L爆炸特性测试系统,对瓦斯煤尘共存复合体系的爆炸特性进行实验研究,得到了瓦斯在不同点火能量、静止及湍流状态下的爆炸下限,以及不同条件下煤尘的爆炸下限。结果表明:随着瓦斯浓度的增加,煤尘的爆炸下限呈指数衰减;瓦斯浓度存在某临界点,高于此临界点,复合体系爆炸过程中瓦斯起主导作用,表现为"强瓦斯"性,反之,煤尘起主导作用,表现为"强煤尘"性。研究结论为有效预防煤矿井下瓦斯煤尘共存爆炸事故提供重要的理论依据。     

起下钻时的钻柱和液柱系统纵向振动过程分析

本文建立了钻柱、钻柱内液柱和环空液柱的系统纵向振动方程，分析了起下钻时波动压力和反压差的影响因素，阐明了井下钻柱所受载荷的变化与大钩载荷的变化具有相同规律，为井下工况的预测、井下事故原因分析及井眼轨道控制系统控制信号的确定提供理论依据。     

王营子矿煤层中水—煤层气两相流体渗流规律的研究

本文通过在实验室中自行设计的装置,测定了阜新王营子矿煤层中水、煤层气共同流动时的两相流体的流量、渗透率及随水的饱合度变化关系,并根据这种数据模拟出了该煤层反映水、煤层气渗透基本规律的数学关系式,从而为它的煤层气开采提供了理论依据。     

非金属粉末对方管内瓦斯预混火焰传播的影响

为研究非金属粉末对管内瓦斯预混火焰传播的影响,选用煤粉和石粉2类煤矿井下常见粉末,采用微细热电偶、火焰传感器测试得出内铺2种粉末管内瓦斯火焰传播的瞬态温度、火焰阵面位置及火焰传播速度等参数,初步分析2种粉末影响瓦斯火焰传播机制的不同。实验表明:(1)煤粉能够加速管内瓦斯火焰的传播,而石粉则抑制管内瓦斯火焰的传播,但两者影响机制有本质不同;(2)内铺煤粉时,火焰温度瞬时值曲线呈现出明显的双峰结构,反应区宽度增加,表明活性煤粉与瓦斯形成了瓦斯 煤粉复合火焰;(3)内铺石粉时,火焰温度值整体下降,温度半峰宽度变窄,说明撒布岩粉法能有效抑制瓦斯煤尘爆炸发生。     

软岩工程地质力学研究进展

在中国煤矿软岩工程地质力学的研究中 ,作者指出了国际岩石力学学会关于软岩定义的缺陷 ,提出了新的软岩定义和分类 ,并论述了软岩的变形力学机制、软化状态方程、软岩巷道支护理论、支护荷载的确定以及软岩工程地质力学设计方法。可以认为 ,中国软岩工程地质力学已经形成了较为完整的理论框架体系.     

滕县、兖州煤田红层的富水性及其对煤炭开采的影响

在滕县、兖州含煤盆地内,上侏罗统红层直接覆盖于二叠、石炭系煤系地层之上,在勘探时期曾被归为隔水层。本文通过现场资料分析和大量室内测试结果,系统研究了本区红层的化学成分和矿物组成、储水空间和分布特征及其红层地下水对煤矿开采的影响。作者得出下列结论：在岩性和构造适宜地段,红层中可以赋存较为丰富的地下水,他们既是许多煤矿的供水水源,又对煤矿的开采构成充水威胁,并通过采动裂隙引发突水事故。     

Damage Evolution and Post-peak Gas Permeability of Raw Coal Under Loading and Unloading Conditions

Coalbed methane, a naturally occurring gas in coal, is regarded as a relatively clean-burning and eco-friendly resource. During mining, coalbed methane may be leaked to the environment, leading to potential coal mine catastrophes such as coal and gas outbursts, and gas explosions. In the interest of mine stability, and to enhance resource recovery and utilisation, it is fundamentally important to understand the permeability characteristics of coal, in particular its post-peak permeability behaviour. In this paper, an in-house developed tri-axial apparatus with the ability to investigate coupled thermal–hydrological–mechanical behaviour under servo-controlled seepage has been used to carry out a series of gas permeation experiments in coal samples. The coal samples were subjected to tri-axial tests, including the simulation of coal extraction by unloading the confining pressure applied on the test specimens. The deformation and permeability characteristics of raw coal during these tests were recorded. The volume changes of the coal samples during the tests were observed to occur in three stages: Stage 1: contraction, Stage 2: little or no volume change, and Stage 3: dilation. Corresponding to the volume changes, the gas seepage can also be divided into three stages: seepage decrease, steady seepage, and accelerated seepage. Based on the observed behaviour of coal samples during the tri-axial permeation tests, an analytical model to simulate damage evolution and its effect on the permeability of coal containing gas is proposed in this paper. It may be used to study the evolution of permeability with stress changes, and to provide insights into coal and gas outbursts in practice.     

大埋深粘土三轴高压卸载变形与强度特征

以取自山东巨野矿区埋深近 4 30～ 6 0 0m的深部粘土样为例 ,分析测试了土的常规物理力学性质参数。考虑该埋深土的天然应力水平及其在煤矿建井开挖中的卸载应力变化 ,在三轴伺服仪上 ,进行三向等压分别达 11MPa、12MPa、14MPa下的卸除围压、保持轴压的三轴高压卸载试验 ,分析了深部粘土三轴高压卸载变形和强度特点 ,得到了相关力学参数。成果丰富了土的高压卸载力学性研究 ,并为巨野矿区煤矿立井建设提供了工程地质基础参数     

回采工作面周期来压步距的灰色预测

利用灰色系统理论, 将回采工作面周期来压视为灾变, 仿线性GM(1, 1)预测模型建模机理, 本文建立了包括线性模型在内的统一非线性GM(1, 1)预报模型。利用非线性模型特例Verhulst模型和线性模型分别对两个不同矿山条件老顶周期来压步距进行预测, 结果表明, 不同的地质条件将适合不同的预测模型, 不能简单一概用线性模型进行预测。对于地质条件发生灾变的情形可建立激励预测模型对周期来压步距进行预测。     

红层与煤系复合结构覆岩采动破坏分析及其应用

许多矿区煤层采动影响范围内的覆岩层由红层和煤层共同构成。本文研究了山东省太平煤矿东区二叠系 3号煤层覆岩破坏和防水煤柱留设的问题 ,在对上覆第四系水文地质条件分析的基础上 ,对红层和煤系复合结构覆岩的工程地质特征和破坏状况进行了分析 ,确定了合理的防水煤岩柱高度 ,并经过开采验证 ,避免了水害发生.     

井筒保护煤柱合理留设的相似材料模拟

本文首先给出了冠山矿井筒保护煤柱的留设方案，然后介绍了用相似材料模型检验其合理性的原理，过程和结果。     

门帘石及其地质意义

本文以大同煤田区域地质构造特征为基础, 对门帘石的定义、岩性特征、形态与产状、分布和成因进行了分析研究, 指出其与井田发育的准同生岩溶陷落柱具有成生联系。因此, 门帘石的存在具有重要的地质与生产意义。