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近距离冲击地压煤层开采遗留煤柱与断层复合影响下冲击危险性研究

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中国矿业 2024年第6期33卷 174-182页

作者：冯美华赵森闫耀东郝电伟李文帅史庆稳中煤科工开采研究院有限公司北京101300 陕西彬长大佛寺矿业有限公司陕西咸阳713500 华北科技学院矿山安全学院河北三河065201

我国主要冲击地压矿井往往同时赋存多层可采煤层,多煤层协同安全开采是事关我国能源安全的重要课题。近距离冲击地压煤层开采时,上部煤层留设的煤柱承载了较高的上覆岩层载荷,给下部煤层开采带来了较大的风险。当遗留煤柱下发育断层时,... 详细信息

我国主要冲击地压矿井往往同时赋存多层可采煤层,多煤层协同安全开采是事关我国能源安全的重要课题。近距离冲击地压煤层开采时,上部煤层留设的煤柱承载了较高的上覆岩层载荷,给下部煤层开采带来了较大的风险。当遗留煤柱下发育断层时,该遗留煤柱导致的应力集中区与断层围岩附近的应力异常区产生的复合作用对工作面开采产生巨大影响。本文以陕西彬长大佛寺煤矿40201工作面为研究对象,理论分析了上煤层遗留煤柱和断层复合作用对下部冲击地压煤层开采时冲击危险性的影响,采用地震波层析成像技术和微震监测技术,分别探明了遗留煤柱和断层复合作用下工作面围岩静载荷、动载荷分布规律。研究结果表明:煤层中的断层破碎带在上覆遗留煤柱作用下产生的静载荷集中区域会向断层两盘远处转移,使得断层更易发生滑移失稳;在遗留煤柱和断层的复合作用下,工作面“见方”区域来压早于理论预测结果,且来压强度增大;工作面动载显现以遗留煤柱下区域为主,遗留煤柱的存在增大了工作面超前支承压力的影响范围。本文研究可对类似条件下的冲击地压煤层开采提供一些借鉴。

关键词：近距离煤层冲击地压遗留煤柱断层地震波层析成像微震监测

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广汇能源股权激励对企业绩效的影响研究

广汇能源股权激励对企业绩效的影响研究

作者：闫耀东石河子大学

学位级别：硕士

20世纪90年代以来,我国能源产业主要是依靠高污染、高耗能的发展模式,经济虽然取得了快速的发展,但是付出的代价是环境遭到了破坏。因此,在近十年中我国进行了诸多改革,颁布了保护环境减少污染的政策、法规,如,加大对可持续发展能源的... 详细信息

20世纪90年代以来,我国能源产业主要是依靠高污染、高耗能的发展模式,经济虽然取得了快速的发展,但是付出的代价是环境遭到了破坏。因此,在近十年中我国进行了诸多改革,颁布了保护环境减少污染的政策、法规,如,加大对可持续发展能源的财政补贴、新能源车辆上路行驶不限号政策等,来鼓励新型能源的发展。此外,随着人们环保意识的逐渐增强与能源产业的快速发展,能源产业正在经历着巨大的变化。因此,在当今经济形式下,能源企业的发展问题日益突出。那么,该如何推动能源企业发展?如何改善企业绩效?如何解决能源企业中高管流失的问题?如何满足企业对人力资本的需要?如何增强企业的竞争力,提高企业价值?是多数能源企业都将面临的问题。在企业中实施股权激励可能是解决以上问题的一种方案。本文的主要内容是对广汇能源的股权激励案例进行分析,研究广汇能源股权激励对企业绩效的影响。广汇能源在2018年首次实施股权激励计划,该方案中具体的激励措施和激励方式等都具有一定的借鉴与指导意义。本文主要采用文献研究法,案例研究法等研究方法结合人力资本理论、委托代理理论、需求层次理论和信息不对称理论等基础理论展开分析。首先,本文介绍了广汇能源实施股权激励的公司背景、实施股权激励的过程;其次,介绍了广汇能源股权激励方案的具体内容,分析了广汇能源股权激励方案;再次,分析了广汇能源实施股权激励的动因与股权激励对各种指标的影响机理;另外,计算了广汇能源的相关数据,从多个方面分析了股权激励对企业绩效影响,分析发现广汇能源在实施股权激励计划之后企业股价在短期内有所提高,除了偿债能力外,企业其他的各项财务能力都有所增强;企业的非财务指标也有所改善,如企业员工学历结构在实施股权激励计划之后,有明显的改善;企业的经济增加值也有一定程度的提高;最后,通过研究得出结论,广汇能源实施的股权激励计划满足了企业实施股权激励的动因,即(1)激励了高管、满足了企业对人力资源需求;(2)提升企业的治理水平、降低代理成本;(3)提高了企业竞争力和企业价值。但是,在具体分析时也发现了广汇能源股权激励方案的一些不足之处:(1)激励方式的针对性不足;(2)激励对象较少、激励强度较小;(3)行权考核指标制定不合理。总之,本文以我国能源企业广汇能源的股权激励作为案例进行研究,分析股权激励对企业绩效的影响,发现了广汇能源股权激励方案设计中存在的问题,并希望对将要实施股权激励的能源企业有一定帮助与启示。

关键词：股权激励企业绩效广汇能源

冲击地压煤层宽掘窄充巷道围岩应力分布特征研究

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冲击地压煤层宽掘窄充巷道围岩应力分布特征研究

作者：闫耀东煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

通过总结分析传统冲击地压巷道布置方式的优缺点,提出了冲击地压煤层宽掘窄充巷道布置的技术构想,即在上区段工作面宽掘巷道的基础上,紧靠非回采帮构筑一堵充填体墙,下区段工作面掘巷时沿充填体掘进,实现无煤柱回采。结合葫芦素煤矿2110... 详细信息

通过总结分析传统冲击地压巷道布置方式的优缺点,提出了冲击地压煤层宽掘窄充巷道布置的技术构想,即在上区段工作面宽掘巷道的基础上,紧靠非回采帮构筑一堵充填体墙,下区段工作面掘巷时沿充填体掘进,实现无煤柱回采。结合葫芦素煤矿21103综采工作面地质条件,利用数值模拟及相似模拟试验的手段探索了宽掘窄充巷道布置方式的掘巷及充填参数的选择,获取了不同采掘阶段巷道围岩的应力分布及变形特征,建立了降载荷-增阻抗耦合防冲工程结构力学模型,初步分析了宽掘窄充巷道的防冲机制。论文取得以下研究成果:(1)掘巷与充填宽度的确定是研究巷道围岩应力与变形的前提。掘巷宽度的增大有利于顶底板水平应力及帮部垂直应力集中位置向煤层深处转移,但巷道变形严重;充填宽度的增大有利于降低巷道围岩变形、提高巷内支护,但充填构筑成本及工艺难度随之增大。(2)在首采面掘进阶段:充填体构筑于巷帮一侧,可为实体煤帮承担部分顶板载荷,非充填侧实体煤帮较充填侧有更高的垂直应力。(3)在首采面回采阶段:工作面正前方及侧方煤帮承载增大;巷道顶底板水平应力集中程度降低,集中位置向采空区偏移;充填体的存在限制了帮部煤岩的位移。(4)在接续面掘进阶段:高应力集中发生在回采巷道的实体煤侧;上工作面回采后显著降低了本工作面巷道煤岩附近的水平应力;充填体在此阶段起到隔离采空区的作用,切落侧向顶板,降低顶板悬而不垮带来的高静载;充填体下方底板在巷内底鼓明显。(5)在接续面回采阶段:工作面拐角实体煤区域垂直应力集中程度较高;充填体在此阶段产生最大的水平位移。(6)构建了冲击地压煤层宽掘窄充巷道各采掘阶段的结构模型,通过结构模型分析了不同采掘阶段下该布置方式对于防范冲击地压的作用。(7)阐述了宽掘窄充巷道布置方式下降载荷-增阻抗的防冲机制:1.巷道的宽掘及无煤柱开采利用巷帮充填体降低了帮部实体煤的应力集中、提高了发生冲击启动条件;2.同时充填体的存在增加了冲击能量传递过程中的阻抗,增加了冲击能量的损耗。

关键词：冲击地压巷道布置宽掘窄充应力分布演化规律

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煤矿冲击地压发生风险判别公式及应用

煤炭学报 2023年第5期48卷 1957-1968页

作者：潘俊锋高家明闫耀东杨光宇中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013 煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400044

针对传统冲击地压发生判别方法缺乏灾害全过程考虑的问题,以煤矿冲击地压发生物理过程分解为切入点,采用理论分析、数值模拟、力学推导、工程验证等方法,开展基于物理过程分解的煤矿冲击地压发生风险判别指数计算公式及其应用研究。结... 详细信息

针对传统冲击地压发生判别方法缺乏灾害全过程考虑的问题,以煤矿冲击地压发生物理过程分解为切入点,采用理论分析、数值模拟、力学推导、工程验证等方法,开展基于物理过程分解的煤矿冲击地压发生风险判别指数计算公式及其应用研究。结果表明,冲击地压发生物理过程中存在的空间序列为采动围岩极限平衡区—采动围岩近场弹、塑性区—采掘活动空间;依次对应的时间序列为冲击启动阶段—冲击能量传递阶段—冲击地压显现阶段。冲击地压完成物理过程必须同时满足冲击启动和克服阻抗2个力学条件;分别建立了动、静载荷加载型以及高静载荷叠加型冲击地压启动力学模型、冲击地压克服阻抗显现力学模型;得到了冲击地压启动能量判据公式、冲击地压显现能量判据公式;基于上述2项公式建立了既考虑动载荷源、又考虑静载荷源,兼顾冲击启动力学条件满足、冲击地压显现力学条件满足的冲击地压发生风险判别指数计算公式;依据判别指数计算公式,得到冲击地压发生风险性与煤岩体静、动载能之和成正比,与支护及围岩阻抗能成反比的关系;建立了基于冲击地压发生风险判别指数的巷道降载荷−增阻抗耦合防冲工程结构力学模型,并进行了工程应用,实践表明达到了防治冲击地压目的。

关键词：冲击地压全过程风险判别指数增阻抗能量判据

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黄陇侏罗纪煤田导水裂隙带高度预测研究

煤炭科学技术 2023年第S1期51卷 231-241页

作者：邬建宏潘俊锋高家明闫耀东马宏源煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013

为获得适用于黄陇煤田厚及特厚煤层开采条件下的导水裂隙带高度预测模型,以黄陇侏罗纪煤田为研究区域,以38组导水裂隙带高度实测数据为依据,综合考虑开采厚度、工作面斜长、煤层埋深、覆岩类型、开采方法5个因素对导水裂隙带高度的影响... 详细信息

为获得适用于黄陇煤田厚及特厚煤层开采条件下的导水裂隙带高度预测模型,以黄陇侏罗纪煤田为研究区域,以38组导水裂隙带高度实测数据为依据,综合考虑开采厚度、工作面斜长、煤层埋深、覆岩类型、开采方法5个因素对导水裂隙带高度的影响,基于数据驱动构建了适用于黄陇煤田导水裂隙带高度预测的多元非线性回归模型和遗传算法(GA)优化的BP神经网络(GA-BP)模型,并将2种模型应用于孟村矿401101工作面导水裂隙带高度预测。研究结果表明:导水裂隙带高度受多种因素影响,回归模型拟合系数从仅考虑开采厚度的0.52,提高到考虑综合多因素的0.82,模型预测精度随着考虑影响因素数量增多而提高;从数据驱动角度得出黄陇煤田导水裂隙带高度影响因素权重值排序为:开采厚度>工作面斜长>覆岩类型>煤层埋深>开采方法,开采厚度和工作面斜长是其主控影响因素,在开采过程中需加以控制,从而达到煤层顶板水害防治的目的。模型应用结果表明,多元非线性回归模型的最大相对误差为−3.67%,而GA-BP神经网络模型最大相对误差仅为−1.95%,2种预测模型的相对误差均小于5%,其精度能够满足工程实践要求,对于预测精度要求较高时,可选择GA-BP神经网络预测模型。研究成果可为黄陇煤田厚及特厚煤层条件下导水裂隙带高度研究提供一定依据和参考。

关键词：黄陇侏罗纪煤田导水裂隙带高度多元非线性回归分析 GA-BP神经网络预测模型

一次成孔300 mm煤层大直径钻孔防冲效能试验

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采矿与岩层控制工程学报 2022年第5期4卷 1-11页

作者：潘俊锋闫耀东马宏源邬迪刘少虹中煤科工开采研究院有限公司北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

为了解决冲击地压煤层卸压钻孔一次成孔孔径小、卸压半径小、防冲效果差等问题,在煤层大直径钻孔卸压作用机制研究基础上,开发了针对冲击地压煤层的一次成孔300 mm大直径钻孔技术装备,开展了300 mm大直径钻孔技术防冲效能工程试验研究... 详细信息

为了解决冲击地压煤层卸压钻孔一次成孔孔径小、卸压半径小、防冲效果差等问题,在煤层大直径钻孔卸压作用机制研究基础上,开发了针对冲击地压煤层的一次成孔300 mm大直径钻孔技术装备,开展了300 mm大直径钻孔技术防冲效能工程试验研究。结果表明:研制的ZDY20000LK钻机具有施工一次成孔300 mm大直径钻孔的能力,利用视频监控系统可进行远程操作,大幅提高了钻机施工自动化水平和作业人员安全;从孔径角度来看,300 mm卸压钻孔弱化煤岩体的效果比150 mm卸压钻孔弱化煤岩体的效果提高18.5%;从孔间距角度来看,0.6 m的孔间距弱化煤岩体的效果比1.0 m的孔间距弱化煤岩体的效果提高7%,可见提高孔径可更大程度地提高钻孔卸压的能力;从时间角度来看,施工300 mm大直径钻孔卸压1周后,巷帮围岩支护区外的中等冲击危险性区域基本消失,弱冲击危险性区域所占面积下降89.7%;在支护区内2个弱冲击危险性区域面积分别下降85.8%,91.2%。实践表明一次成孔300 mm煤层大直径钻孔可显著提升防冲效果。

关键词：冲击地压一次成孔大直径遥控钻机防冲效能

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考虑时变特性的煤层大巷群冲击地压机理及防治

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煤炭学报 2022年第9期47卷 3384-3395页

作者：潘俊锋闫耀东马小辉谢非马文涛吕大钊孙晓东冯美华中煤科工开采研究院有限公司北京100013 陕西彬长矿业集团有限公司陕西咸阳712000 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

针对正常使用的煤层大巷群屡次发生冲击地压问题,采用现场探测、力学分析、数值模拟等方法,基于时变特性揭示了煤层大巷群冲击地压机理,并提出了新的防治方法。结果表明,中央大巷构造区域,断层、褶曲、埋深等提供了高应力基础环境,服务... 详细信息

针对正常使用的煤层大巷群屡次发生冲击地压问题,采用现场探测、力学分析、数值模拟等方法,基于时变特性揭示了煤层大巷群冲击地压机理,并提出了新的防治方法。结果表明,中央大巷构造区域,断层、褶曲、埋深等提供了高应力基础环境,服务周期长的大巷群围岩由于塑性区及破碎区范围随时间的延长而扩大,相邻巷道间煤柱弹性区范围不断减小,变为拥有共同的弹性区,两帮应力峰值随时间延长相互叠加,促使本来濒临临界状态的围岩应力达到准平衡状态,巷间煤柱静载荷高度集中,同时巷道内悬空面积增大的顶板断裂,产生动载荷对煤柱静载荷扰动诱发冲击地压启动;造成中央大巷巷间煤柱静载荷高度集中的根本原因是上覆厚硬顶板长梁式悬臂与下沉,并且随时间变化不断加剧,直至断裂产生了诱发冲击的动载荷;提出该类冲击地压防治,应该针对煤层上覆厚硬顶板人为致裂,使其长梁变短梁,从而不再具备悬臂功能,也使得其上覆载荷由硬传递变为软传递,降低了压裂区域下方煤层的整体静载水平;压裂后坚硬顶板能及时垮落并充填采空区,减小了顶板来压产生的集中动载,使动载效应减弱,冲击风险降低。采用千米钻机进行目标岩层深孔压裂试验,达到了降低巷道围岩载荷、防治冲击地压目的。

关键词：冲击地压时变特性巷道群区域压裂

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基于深度学习的不锈钢焊缝缺陷分类研究

基于深度学习的不锈钢焊缝缺陷分类研究

作者：闫耀东太原科技大学

学位级别：硕士

不锈钢材料因具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性和易焊接等特点逐渐被推广到储存输送、加工生产、机械制造等行业。不锈钢工件是利用焊接来实现两两结合,由于焊接存在局部不可见性,作为完整构件最薄弱区域的焊缝常会产生裂纹、气孔、夹渣、... 详细信息

不锈钢材料因具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性和易焊接等特点逐渐被推广到储存输送、加工生产、机械制造等行业。不锈钢工件是利用焊接来实现两两结合,由于焊接存在局部不可见性,作为完整构件最薄弱区域的焊缝常会产生裂纹、气孔、夹渣、未熔合和未焊透等问题,难以实现质量可靠的两两焊接。同时,随着钢件的使用寿命增多和操作环境影响,钢板焊缝也会产生新的缺陷。忽视焊接产品质量造成的事故屡见不鲜,如何加强对不锈钢焊缝缺陷的质量检测,并在发现缺陷时能及时报警,对产生缺陷的原因进行分析,及时修复缺陷或停止生产,最大限度的降低经济损失,保障人民生命财产安全,对社会良好运行具有非常重要的意义。本文针对不锈钢材料在使用过程中产生的五类焊接缺陷进行研究,并分为如下三个部分来介绍本文工作。1.针对不锈钢焊缝缺陷超声时域图像数据集较少识别困难等问题,通过对Alex Net模型进行调整,并融合迁移学习技术;有效提高焊缝缺陷识别模型分类准确率到95.12%,通过上述研究解决了小样本情况下不锈钢焊缝缺陷分类精度较低的问题。2.提出了一种基于深浅多特征融合的Lack Net焊缝缺陷分类方法。通过对时频域分别进行特征提取,采用深浅多特征融合思想构建Lack Net焊缝缺陷识别网络。使用统计特征和Gabor纹理特征构建浅层特征,经过改进的VGG11网络作为深层特征提取网络;通过深浅层多特征的融合实现了五类焊缝缺陷特征97.44%的高精度识别。通过和前人研究所采用的机器学习方法和深度学习方法对比,本文算法具有运行高效省时、检测高精稳定等特点,在处理焊缝缺陷分类任务中具有良好表现。3.通过将前两部分研究内容进行整合,并采用MATLAB编程语言设计了不锈钢焊缝缺陷图像检测系统。本系统可以实现输入不锈钢焊缝缺陷超声序列信号后进行数据预处理,并将预处理后的图像数据输入神经网络中进行网络模型的训练,使用批量或者单张数据对生成的分类模型进行测试,最终通过本系统自动生成不锈钢焊缝缺陷检测报告辅助检测人员队焊缝缺陷进行判别。

关键词：卷积神经网络不锈钢焊缝缺陷分类图像预处理特征融合迁移学习

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我国东北矿区冲击地压发生特征及防治现状

煤炭科学技术 2021年第3期49卷 49-56页

作者：高家明潘俊锋杜涛涛闫耀东煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013

东北三省是我国重要的煤炭生产基地,随着资源开采进入中后期,矿井开采深度加大,冲击地压事故频发,冲击地压防治工作面临巨大挑战。通过问卷调查和实地调研相结合的方法,分析我国东三省冲击地压目前的发生现状、矿井特征、发生特征、发... 详细信息

东北三省是我国重要的煤炭生产基地,随着资源开采进入中后期,矿井开采深度加大,冲击地压事故频发,冲击地压防治工作面临巨大挑战。通过问卷调查和实地调研相结合的方法,分析我国东三省冲击地压目前的发生现状、矿井特征、发生特征、发生类型以及监测预警手段、防控防治方法等,剖析近年来典型冲击地压事故发生诱因,收集汇总矿方与监察部门反映及调研发现的共性问题并给出了建议。结果表明:东北矿区冲击地压发生历程可分为灾害初现、逐步增加、集中爆发和相对平稳4个阶段,矿区现有冲击地压矿井20座,具有煤层埋深大、赋存条件复杂、上覆厚硬顶板、地应力水平高等特征;冲击地压显现具有埋深较大,煤岩具有冲击倾向性和地质构造参与明显等共性特征,发生原因主要归结为上覆坚硬厚层顶板,开采布置不合理和地质构造活化等,近年来东北矿区典型冲击地压事故可划分为深部动静载叠加型和深部高静载加载型;东北矿区冲击地压防控工作开展较早,监测预警手段较全面且多种设备并行监测,但实际应用效率不高;现有冲击地压防治方法偏重局部解危,区域防范的重视与落实需进一步提升。

关键词：冲击地压东北矿区冲击地压特征监测预警冲击地压防治