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石门揭煤突出模拟实验台的设计与应用

岩土力学 2013年第4期34卷 1202-1210页

作者：王刚程卫民张清涛孙路路粟才全山东科技大学山东省矿山灾害预防控制教育部重点实验室山东青岛266590 山东科技大学资源与环境工程学院山东青岛266510 林东矿业集团有限公司贵阳550056

基于石门揭煤过程中采掘应力场与瓦斯突出关系研究的需要,针对目前石门揭煤突出模型还处在实验室研究的阶段,而大部分都未能综合考虑瓦斯压力、地应力、煤的物理力学性质等对突出的影响,研制出一套能够综合考虑地应力、瓦斯压力及煤体... 详细信息

基于石门揭煤过程中采掘应力场与瓦斯突出关系研究的需要,针对目前石门揭煤突出模型还处在实验室研究的阶段,而大部分都未能综合考虑瓦斯压力、地应力、煤的物理力学性质等对突出的影响,研制出一套能够综合考虑地应力、瓦斯压力及煤体结构的石门揭煤突出模拟试验系统。为取得准确、客观的试验效果,进行了密封、快速开启装置及氮气平衡系统等关键技术的设计,介绍了试验系统的主要组成结构、功能。利用该实验台进行石门揭煤突出试验,试验结果反映出在突出过程中地应力和瓦斯压力的变化情况,可为研究和揭示煤与瓦斯突出机制、突出过程中地应力和瓦斯压力的变化规律提供新的技术手段。

关键词：石门揭煤突出模拟实验系统关键技术

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石门揭煤钻孔布置优化分析及应用

煤炭学报 2011年第2期36卷 283-287页

作者：卢义玉刘勇夏彬伟张赛重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400030

为优化突出煤层石门揭煤钻孔布置,在理论分析射流割缝影响半径的基础上,提出基于高压脉冲水射流割缝技术的钻孔布置的新工艺。在理论分析圆形紊动射流结构的基础上,研究了射流冲击破碎煤体时射流速度分布,基于动量守恒定律得出射流作用... 详细信息

为优化突出煤层石门揭煤钻孔布置,在理论分析射流割缝影响半径的基础上,提出基于高压脉冲水射流割缝技术的钻孔布置的新工艺。在理论分析圆形紊动射流结构的基础上,研究了射流冲击破碎煤体时射流速度分布,基于动量守恒定律得出射流作用于煤体的应力分布。并选取重庆某煤矿K1煤层煤体制作原煤煤样进行孔隙率测试和单轴压缩实验,得出煤体的初始损伤和煤体力学参数,基于损伤力学对煤体发生损伤破坏的门槛值进行了计算,得出射流冲击煤体的最大深度和钻孔切缝后影响半径,并应用于重庆某煤矿+175N2号石门揭煤工程。应用结果:钻孔数量减少32个,减少钻尺718.4 m,钻进工程量减少35.7%。

关键词：石门揭煤钻孔影响半径高压脉冲水射流

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石门揭煤区域防突岩巷卸压消突作用

采矿与安全工程学报 2013年第6期30卷 940-945页

作者：刘震李增华杨永良季淮君唐一博中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

为了解决缓倾斜特厚突出煤层石门揭煤问题，提出了通过顶板岩巷卸压进行石门揭煤的新思路。理论分析了石门揭煤的突出机理，指出含高压瓦斯构造煤在高地应力作用下储存的能量是石门揭煤突出的主要动力。模拟了厚煤层顶板岩巷围岩应力分... 详细信息

为了解决缓倾斜特厚突出煤层石门揭煤问题，提出了通过顶板岩巷卸压进行石门揭煤的新思路。理论分析了石门揭煤的突出机理，指出含高压瓦斯构造煤在高地应力作用下储存的能量是石门揭煤突出的主要动力。模拟了厚煤层顶板岩巷围岩应力分布对揭煤工作面煤体应力变化的影响。结果表明：顶板岩巷主要起到降低原始应力、转承采动应力的作用，削弱揭煤过程中深部煤岩体受采动造成的应力集中影响，减小影响范围。顶板岩巷可转移承载石门揭煤工作面采动集中应力的15％，工作面前方卸压宽度增加2～3m，卸压锋面前移，配以项板岩巷穿层瓦斯抽采钻孔可降低地应力及瓦斯压力，降低煤体弹性能量。顶板岩巷距煤层越近，煤层卸压效果越好。

关键词：石门揭煤岩巷卸压防突卸压锋面

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石门揭煤条件下动力现象的三分类预测研究

煤炭学报 1997年第4期22卷 406-409页

作者：蒋承林中国矿业大学

根据“球壳失稳”假说的原理，确定了初始释放瓦斯膨胀能和软煤厚度作为石门揭煤条件下动力现象的预测指标，在４６次突出模拟试验过程中测定了不同动力现象对应的数据，用贝叶斯准则下的多组逐步判别分析法处理这些数据，建立了石门揭... 详细信息

根据“球壳失稳”假说的原理，确定了初始释放瓦斯膨胀能和软煤厚度作为石门揭煤条件下动力现象的预测指标，在４６次突出模拟试验过程中测定了不同动力现象对应的数据，用贝叶斯准则下的多组逐步判别分析法处理这些数据，建立了石门揭煤动力现象三分类预测的判别函数，并且其回判的准确性达到１００％．

关键词：突出预测瓦斯突出软煤厚度石门揭煤动力现象

石门揭煤瓦斯抽采钻孔参数自动优化设计及应用

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矿业科学学报 2021年第6期6卷 678-687页

作者：解北京钟诗晴曹筱中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

高瓦斯或突出矿井石门揭煤前,需要设计抽采钻孔并将钻孔位置立体展现在巷道与煤层交互面上。为解决普通AutoCAD等绘图软件无法满足大量计算的问题,本文结合煤矿瓦斯抽采的相关规定,基于Matlab软件编程,采用匈牙利算法和模拟退火算法,开... 详细信息

高瓦斯或突出矿井石门揭煤前,需要设计抽采钻孔并将钻孔位置立体展现在巷道与煤层交互面上。为解决普通AutoCAD等绘图软件无法满足大量计算的问题,本文结合煤矿瓦斯抽采的相关规定,基于Matlab软件编程,采用匈牙利算法和模拟退火算法,开发了石门揭煤瓦斯抽采钻孔参数的自动优化设计软件。应用结果表明:①自动优化设计软件可以解决基于任意煤层、巷道空间位置、抽采输入条件下的钻孔参数自动优化设计和方案对比问题,极大提高了计算效率和准确率;②图像绘制功能可以实现钻孔轨迹立体化呈现;③在确定抽采钻孔参数基础上同步设计验证钻孔布孔参数,实现抽采设计、验证的闭环控制;④实现任意补孔参数设计功能,大大提高了自动优化设计软件的实用性,解决了井下补孔参数设计问题。应用石门揭煤瓦斯抽采钻孔参数自动优化设计可以获得最优化抽采钻孔参数,极大提高了煤矿现场技术人员工作效率,为煤矿智能开采提供了重要支撑。

关键词：石门揭煤钻孔设计匈牙利算法模拟退火算法自动化

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脉冲射流割缝技术在石门揭煤中的应用研究

中国矿业大学学报 2010年第1期39卷 55-58,69页

作者：卢义玉葛兆龙李晓红陈久福刘勇重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400044 重庆松藻煤电公司瓦斯地质研究院重庆401445

针对西南地区煤矿石门揭煤周期长,严重制约了煤矿安全生产和采掘工作面接替等问题,提出了利用自激振荡脉冲水射流在煤层中割缝,增加煤层透气性,提高瓦斯解吸率,缩短石门揭煤时间的新思路.研究了高压脉冲水射流自激振荡的形成机理及其特... 详细信息

针对西南地区煤矿石门揭煤周期长,严重制约了煤矿安全生产和采掘工作面接替等问题,提出了利用自激振荡脉冲水射流在煤层中割缝,增加煤层透气性,提高瓦斯解吸率,缩短石门揭煤时间的新思路.研究了高压脉冲水射流自激振荡的形成机理及其特性;通过实验室试验研究供水压力、流量等因素与切槽深度、宽度的关系,优化了自激振荡喷嘴结构及高压脉冲水射流的水力参数.通过在重庆逢春煤矿+523S4机轨巷揭M8煤层应用表明,使用自激振荡脉冲水射流割缝在煤层中的影响范围可达1.5m以上,增大了煤层瓦斯解吸能力,瓦斯释放量提高了4.4倍,钻孔数量减少了60%,缩短工期达70d以上,提高了工效.

关键词：脉冲水射流割缝石门揭煤

灰关联方法在石门揭煤突出预测指标优选中的应用

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煤炭学报 2007年第10期32卷 1023-1025页

作者：张飞燕韩颖河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 中国矿业大学能源与安全工程学院江苏徐州221008

石门揭煤突出预测指标主要有两种:综合指标D,K和初始释放瓦斯膨胀能指标.为了比较两种指标的优越性,通过现场钻取煤样,在试验室对其进行测定,并利用灰关联分析方法进行指标优选.分析结果表明:初始释放瓦斯膨胀能反映煤与瓦斯突出危险性... 详细信息

石门揭煤突出预测指标主要有两种:综合指标D,K和初始释放瓦斯膨胀能指标.为了比较两种指标的优越性,通过现场钻取煤样,在试验室对其进行测定,并利用灰关联分析方法进行指标优选.分析结果表明:初始释放瓦斯膨胀能反映煤与瓦斯突出危险性的准确程度要高于综合指标D和K值.因此,预测马家沟矿突出的最好指标是初始释放瓦斯膨胀能.

关键词：灰关联分析石门揭煤突出预测指标优选

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“强弱强”结构石门揭煤消突机理研究

中国矿业大学学报 2011年第4期40卷 517-522页

作者：杨威林柏泉吴海进孟凡伟赵延旭翟成中国矿业大学安全工程学院煤炭资源开采与安全国家重点实验室江苏徐州221116

理论分析了石门揭煤的突出机理,指出揭煤过程中能量突然释放造成的冲击是导致突出的主要根源.模拟了揭煤前的应力位移分布和揭煤过程中的演化规律.结果表明:弱圈层主要起到隔离和消波吸能的作用,阻碍揭煤过程中深部煤岩体应力影响.强圈... 详细信息

理论分析了石门揭煤的突出机理,指出揭煤过程中能量突然释放造成的冲击是导致突出的主要根源.模拟了揭煤前的应力位移分布和揭煤过程中的演化规律.结果表明:弱圈层主要起到隔离和消波吸能的作用,阻碍揭煤过程中深部煤岩体应力影响.强圈层主要起到加固保护作用,抵抗残余地应力和瓦斯压力的影响,强弱圈层配合使用时防突效果将更好.强圈层的加固效果和强弱圈层的厚度对"强弱强"保护结构的防突效果影响显著,加固效果越好,防突效果越好,当弱圈层厚度为4 m,强圈层厚度为2 m时防突效果最好.

关键词：煤与瓦斯突出强弱强石门揭煤强圈层弱圈层

构造带石门揭煤诱导突出的力学特性模拟及声发射响应

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煤炭学报 2014年第10期39卷 2022-2028页

作者：刘健刘泽功高魁马衍坤安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001 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

为揭示地质构造区域石门揭煤诱导突出的机理,运用自行研发的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验系统,对石门揭露断层构造带煤层的过程进行了相似模拟,同步采集分析了突出全过程的应力变化规律及揭煤过程的声发射响应规律,并对构造带揭煤突出... 详细信息

为揭示地质构造区域石门揭煤诱导突出的机理,运用自行研发的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验系统,对石门揭露断层构造带煤层的过程进行了相似模拟,同步采集分析了突出全过程的应力变化规律及揭煤过程的声发射响应规律,并对构造带揭煤突出过程的能量耦合跃迁失稳过程进行了理论分析。结果表明:在构造带掘进巷道的推进过程中,巷道上方的岩层和煤层均会经历应力增大和减小的过程,但构造区域煤层的应力集中系数大于岩层区域,呈现较强的应力敏感性;在开挖时和突出的过程中,声发射信号能较好地反映煤岩动态变化;在巷道掘进过程中,构造区域煤层不断积聚弹性能和瓦斯内能,并相互耦合逐步达到能量的极限平衡状态,一旦揭煤扰动到该系统,就会引起能量的耦合跃迁失稳,从而诱发突出。

关键词：构造带石门揭煤相似模拟试验声发射能量耦合跃迁