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基于爆破卸压的深部构造应力富水软岩巷道底鼓控制技术研究

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煤炭科学技术 2022年第7期50卷 117-126页

作者：程敬义魏泽捷白纪成于智卓邢轲轲李庆明王俊有李晓张超张治军中国矿业大学江苏徐州220001 中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054 平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山410012 山西朔州山阴金海洋五家沟煤业有限公司山西朔州036999

底鼓是深部高应力软岩巷道常见的底板破坏形式,也是影响矿井安全高效生产的制约因素,更是目前千米深井亟待解决的关键问题。为解决深部高应力软岩巷道底鼓制约煤矿安全高效开采的现场问题,以平煤某矿-950水平回风大巷为工程背景,采用井... 详细信息

底鼓是深部高应力软岩巷道常见的底板破坏形式,也是影响矿井安全高效生产的制约因素,更是目前千米深井亟待解决的关键问题。为解决深部高应力软岩巷道底鼓制约煤矿安全高效开采的现场问题,以平煤某矿-950水平回风大巷为工程背景,采用井下试验、物化分析、室内试验相结合的方法,从岩石强度和应力特征视角分析了围岩结构、矿物成分、水理作用、支护强度、原岩应力对巷道底鼓的影响机制,发现了高构造应力和水理作用是影响巷道严重底鼓的主要因素,揭示了该巷道的挤压流动性底鼓和遇水膨胀性底鼓机理。根据深部高应力软岩巷道底鼓机理分析,提出了基于底板爆破卸压的注浆加固底鼓联合控制技术,利用松动爆破技术阻断底板高应力传播路径,改善巷道围岩应力环境,释放底板压力;同时,利用注浆加固技术强化巷道底板围岩的承载力,提高底板抗变形能力。基于上述研究成果,提出爆破卸压+注浆加固的布置方案与参数,并进行了工业试验和底鼓变形监测。现场工业应用监测结果表明:采用底板松动爆破+注浆加固的联合支护方案后,巷道底板围岩处于稳定状态,底板在300 d内最大位移不超过310 mm,巷道底鼓变形量较无支护状态下减少了36.7%~49.0%,巷道底板未发生明显变形破坏,底鼓控制效果明显。

关键词：巷道底鼓高地应力软岩爆破卸压注浆加固围岩控制

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美国长壁工作面自动化发展

中国矿业大学学报 2019年第4期48卷 693-703页

作者：彭赐灯杜锋程敬义李杨西弗吉尼亚大学西弗吉尼亚州摩根敦26505 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

回顾了近50 a来美国长壁开采技术从鲜为人知到成为世界标准的发展历程,重点阐述了自动化技术在长壁开采装备中的应用和发展.自动化技术从1984年开发电液控支架开始,一直持续应用.自动长壁系统于1995年正式投入生产,随着传感器技术和物... 详细信息

回顾了近50 a来美国长壁开采技术从鲜为人知到成为世界标准的发展历程,重点阐述了自动化技术在长壁开采装备中的应用和发展.自动化技术从1984年开发电液控支架开始,一直持续应用.自动长壁系统于1995年正式投入生产,随着传感器技术和物联网的发展,自动化开采技术逐步改进完善,其发展的重点一直集中在设备可靠性的提高、矿工的健康和安全以及生产,包括粉尘控制技术、接近传感器、防撞技术和远程控制方面.自动化分为单一设备自动化和长壁开采系统自动化,长壁开采系统的自动化发展分为采煤机牵引支架前进系统、半自动化长壁开采系统和远程控制采煤机3个阶段.

关键词：长壁开采自动化支架采煤机刮板输送机

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煤矿智慧班组管理系统研究与应用

煤炭工程 2023年第6期55卷 87-93页

作者：郭志强宋伟鹏邢轲轲李光琦程敬义杨润昀孙鑫内蒙古蒙东能源有限公司敏东一矿内蒙古呼伦贝尔021000 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学人工智能研究院江苏徐州221116

针对智能矿山基层工作繁杂,管理效益与装备水平不匹配的现状,本研究从人员-设备-作业-风险的角度,明确了以全面规范的基础管理体系、设备精准检修与适时维护的管理办法、任务和安全为核心的标准化作业流程和多系统联动的煤矿风险预警推... 详细信息

针对智能矿山基层工作繁杂,管理效益与装备水平不匹配的现状,本研究从人员-设备-作业-风险的角度,明确了以全面规范的基础管理体系、设备精准检修与适时维护的管理办法、任务和安全为核心的标准化作业流程和多系统联动的煤矿风险预警推送为核心的建设内涵。介绍了智慧班组管理系统的技术路径,提出了包含信息流、基础设施、方法模型、功能应用和系统终端等的关键流程。设计了基于德尔菲和层次分析法的班组考核评价方法、基于关系型数据库的岗位作业匹配系统和基于云边端一体化的多系统联动信息推送方法等关键技术。最后开发了智慧班组管理系统PC端和移动端,并在敏东一矿基层班组成功应用。

关键词：智慧班组管理系统绩效考核作业匹配多系统联动信息化平台

线上线下混合式教学模式研究及实践——以“矿山虚拟仿真实践”课程为例

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中国信息技术教育 2022年第23期 102-105页

作者：张源万志军马文顶程敬义中国矿业大学矿业工程学院

线上线下混合式教学是信息技术与传统课堂教学相融合的一种全新教学模式,在实践教学中发挥的作用越来越明显。作者以中国矿业大学采矿工程专业“矿山虚拟仿真实践”课程为例,制订了课程质量标准,梳理了课程建设现有的虚拟仿真实践教学条... 详细信息

线上线下混合式教学是信息技术与传统课堂教学相融合的一种全新教学模式,在实践教学中发挥的作用越来越明显。作者以中国矿业大学采矿工程专业“矿山虚拟仿真实践”课程为例,制订了课程质量标准,梳理了课程建设现有的虚拟仿真实践教学条件,设计了线上线下混合式实践教学模式,并开展了教学实践,取得了良好的教学效果。

关键词：实践教学混合式教学教学模式虚拟仿真

深部高构造应力软岩巷道底鼓修复加固技术研究

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煤炭技术 2022年第10期41卷 49-53页

作者：王俊有邢轲轲程敬义李庆明罗安超张宇张治军平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467000 中国矿业大学江苏徐州221116

底鼓是深部开采时巷道围岩失稳的主要形式之一,严重影响矿井的安全高效生产。以三水平下延-950 m水平回风大巷为研究对象,分析了围岩环境特征及底鼓变形特性,揭示了围岩岩性、地应力、底板支护、水理作用是影响巷道底鼓程度的主要因素... 详细信息

底鼓是深部开采时巷道围岩失稳的主要形式之一,严重影响矿井的安全高效生产。以三水平下延-950 m水平回风大巷为研究对象,分析了围岩环境特征及底鼓变形特性,揭示了围岩岩性、地应力、底板支护、水理作用是影响巷道底鼓程度的主要因素。采用数值模拟对比研究了卧底、注浆、底板锚索+注浆3种方案的变形特征,阐明了底板锚索+注浆底板修复加固原理。提出了“注浆+高强预应力锚索全长锚注”的底鼓修复加固技术。现场试验表明:底板在300 d内最大位移量不超过75 mm,为解决深部高构造应力软岩巷道底鼓修复加固提供了借鉴。

关键词：底鼓深部巷道预应力锚索全长锚注

大倾角仰(俯)采采场顶板破断的薄板模型分析

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采矿与安全工程学报 2010年第4期27卷 487-493页

作者：张益东程敬义王晓溪冯志江季明中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 国投新集能源股份有限公司安徽淮南232000

为了研究大倾角仰采、俯采采场顶板破断机理,建立了大倾角仰、俯采顶板薄板力学模型,利用薄板理论并结合力学分析、数值计算对大倾角俯采及仰采工作面破断时的基本顶岩层应力分布特征与破断机理进行了分析计算,得出了薄板极限破断准则... 详细信息

为了研究大倾角仰采、俯采采场顶板破断机理,建立了大倾角仰、俯采顶板薄板力学模型,利用薄板理论并结合力学分析、数值计算对大倾角俯采及仰采工作面破断时的基本顶岩层应力分布特征与破断机理进行了分析计算,得出了薄板极限破断准则和破断步距理论计算式.结果表明:大倾角仰(俯)采采场顶板破断形式不同于近水平煤层顶板的"O-X"型破断;倾角影响并决定着采场顶板倾向方向的破断特征;走向仰(俯)角对顶板岩层初次破断特征和周期破断特征呈现出不同的影响.

关键词：大倾角仰(俯)采顶板破断机理薄板模型数值计算

Unsteady temperature field of surrounding rock mass in high geothermal roadway during mechanical ventilation

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Journal of Central South University 2017年第2期24卷 374-381页

作者：张源万志军顾斌周长冰程敬义 School of Mines China University of Mining and Technology Key Laboratory of Deep Coal Resource Mining of Education Ministry China University of Mining and Technology State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining China University of Mining and Technology

To explore the spatial-temporal evolution law of rock mass temperature in high geothermal roadway during mechanical ventilation, a series of experiments were conducted based on the physical simulation test system of thermal and humid environment in high geothermal roadway, which is a method independently developed by China University of Mining and Technology. The results indicate that during ventilation, the disturbed region of the temperature extends gradually from shallow area to deep area in the surrounding rock mass of the roadway. Meanwhile, the temperature increases as the exponential function from shallow area to deep, with steady decrease of the temperature gradient and heat flux. As the ventilation proceeds, the relationship between dimensionless temperature and dimensionless time approximately meets Hill function.

关键词：非稳态温度场巷道围岩机械通风地热时空演变规律模拟试验系统中国矿业大学岩体温度

基于海量矿压监测数据的采场支架与顶板状态智能感知技术

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煤炭学报 2020年第6期45卷 2090-2103页

作者：程敬义万志军 PENG Syd S 张洪伟邢轲轲闫万梓刘泗斐中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 西弗吉尼亚大学采矿工程系西弗吉尼亚州摩根顿26505 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

超前感知综采工作面顶板来压并预判冒顶事故、自主评价支护参数的适应性,是提高综采工作面安全高效及智能化水平的基础。围绕综采工作面支架与顶板状态智能感知的核心问题,基于综采工作面电液控制液压支架海量监测数据,开发了综采工作... 详细信息

超前感知综采工作面顶板来压并预判冒顶事故、自主评价支护参数的适应性,是提高综采工作面安全高效及智能化水平的基础。围绕综采工作面支架与顶板状态智能感知的核心问题,基于综采工作面电液控制液压支架海量监测数据,开发了综采工作面支架与顶板状态智能感知系统(SSRI);结合大数据挖掘及工作循环分析技术,提出了用于支架压力分析的多因次工作循环特征参数;研究了安全阀开启、割煤及邻架移架、地质等多种因素影响下的单台支架承载特征及支架群组载荷转移分布规律;在深入解读支架阻力及活柱下缩时序曲线所蕴含的支架与围岩相互作用关系的基础上,构建了支架与顶板状态智能感知模型,实现了对顶板来压的预测、冒顶预警、支架适应性及支护质量评价,初步建立了基于海量矿压监测数据的采场支架与顶板状态智能感知技术体系。结果表明:①额定工作阻力不应作为评价支架承载能力的惟一或主要指标,初撑力、额定工作阻力及安全阀开启特性等参数共同决定了支架的承载特性及承载能力;②充分挖掘分析海量矿压监测数据,可以实现采场顶板灾害智能预警、支护质量评价及故障诊断等研究目标;③对海量监测数据的深入分析与利用是实现综采工作面支架围岩耦合自适应控制、支护参数自适应调整等智能化开采目标的前提与基础。

关键词：综采工作面液压支架矿压大数据多因次工作循环特征参数矿压智能分析智能感知

深部高温矿井大断面岩巷TBM智能掘进技术--以“新矿1号”TBM为例

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煤炭学报 2021年第7期46卷 2174-2185页

作者：张洪伟胡兆锋程敬义朱传奇赵毅鑫郑兴博吕长刚高翔周俊中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 山东新巨龙能源有限责任公司山东菏泽274918 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 北方重工集团有限公司辽宁沈阳110000

我国中东部众多矿区相继进入深部开采,面临着采掘接续紧张的突出问题。大断面岩巷TBM掘进以其智能化程度高、作业安全、掘进效率高等特点已逐渐应用于浅部矿井,在深部矿井中却应用极少,匮乏建设经验。因此,为研究深部矿井岩巷TBM智能高... 详细信息

我国中东部众多矿区相继进入深部开采,面临着采掘接续紧张的突出问题。大断面岩巷TBM掘进以其智能化程度高、作业安全、掘进效率高等特点已逐渐应用于浅部矿井,在深部矿井中却应用极少,匮乏建设经验。因此,为研究深部矿井岩巷TBM智能高效掘进技术,提升深部矿井机械化、智能化建设的水平,山东新巨龙煤矿研发了大断面岩巷TBM智能掘进系统(“新矿1号”),系统集成了掘进、出渣、支护、除尘、通风、降温、导向、防爆、防冲等技术于一体,实现了深井直径6.33 m硬岩巷道智能掘进、掘进时锚杆自动化施工、掘支平行作业等技术。基于此,综述了深部高温矿井TBM全断面硬岩掘进机应用的关键技术,主要包括:①适用于深部高温矿井的岩巷TBM掘进装备建造模式;②TBM大尺寸部件的大埋深、长距离运输与安装技术;③TBM智能掘进技术;④深井超大断面安装硐室和掘进巷道围岩稳定性控制技术;⑤深部高温高地应力矿井TBM智能掘进综合保障技术,包括:TBM通过高应力软岩破碎带等不良地层的地质预报、降温、除湿、降尘等技术。旨在通过论述该设备的研发和应用过程,提出深部矿井硬岩TBM掘进的难点和解决方法,为类似矿井采用TBM法掘进岩巷提供一定的经验和技术借鉴,以便于国内同行对该技术进行全面认识与深入研究。

关键词：深部高温矿井 TBM 智能掘进大断面巷道围岩控制