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掘进巷道直流电法四极装置超前探测的模拟及应用研究

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地球物理学进展 2024年第1期39卷 412-420页

作者：高卫富王立栋訾建潇韩腾腾郭玉成王乃军山东科技大学能源与矿业工程学院青岛266000 山东科技大学资源学院泰安271000 鲁西矿业集团梁宝寺能源有限责任公司济宁272100 鲁西矿业集团单县能源有限责任公司菏泽274300 山东科技大学泰安271000

为研究矿井直流电法四极装置在掘进巷道超前探测中的效果,本文以矿井直流电法超前探测原理为基础,通过分析COMSOL Multiphysics点电源正演模型模拟值与理论值的误差,验证了COMSOL Multiphysics研究直流电法超前探测的可靠性与可行性;建... 详细信息

为研究矿井直流电法四极装置在掘进巷道超前探测中的效果,本文以矿井直流电法超前探测原理为基础,通过分析COMSOL Multiphysics点电源正演模型模拟值与理论值的误差,验证了COMSOL Multiphysics研究直流电法超前探测的可靠性与可行性;建立巷道超前探测三维地电模型,通过正演模拟,分析了巷道空腔对数据的影响,对比了二极、三极装置与四极装置的探测效果及对不同距离低阻体的响应特征;基于相似性原理构建物理模拟实验,绘制了超前探测视电阻率等值线图,研究了四极装置对迎头前方不同形状、距离异常体的实际探测效果.研究结果表明:直流电法四极装置能够对迎头前方低阻体产生异常响应,探测数据剔除巷道空腔影响后,能够精准识别出异常体的横向位置;并且相较于板状异常体,四极装置对球状异常体的超前探测效果更好.通过将直流电法四极装置超前探测应用于工程实例中,经钻探验证与探测效果一致,说明该技术具有很强的实用性和推广性.

关键词：巷道超前勘探直流电法四极装置正演模拟物理模拟异常响应

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新巨龙煤矿煤层大巷冲击地压防治技术

煤炭工程 2024年第6期56卷 89-95页

作者：白光超贾海宾卢绪涛赵荣学山东新巨龙能源有限责任公司山东菏泽274918 山东能源集团鲁西矿业有限公司山东菏泽274715

针对新巨龙煤矿3303工作面回采末期开采扰动对煤层大巷产生的冲击地压风险,采用微震监测分析了开采期间工作面超前煤岩体破裂的分布和演变规律,理论分析了大巷保护煤柱区应力分布形态,数值模拟分析了工作面开采前后大巷煤柱区应力分布... 详细信息

针对新巨龙煤矿3303工作面回采末期开采扰动对煤层大巷产生的冲击地压风险,采用微震监测分析了开采期间工作面超前煤岩体破裂的分布和演变规律,理论分析了大巷保护煤柱区应力分布形态,数值模拟分析了工作面开采前后大巷煤柱区应力分布特征及煤层大巷在工作面采动影响下的应力分布及演变规律,阐述了新巨龙煤层大巷区域冲击地压发生机理。研究表明:大巷保护煤柱区域应力呈“马鞍形”分布,受工作面采动影响,应力与超前支承压力叠加逐渐增大。工作面回采末期,采空区连通范围增大也导致支承压力峰值增大。3303工作面超前支承压力影响范围约为180 m,工作面距大巷小于180 m时,受采动垂直应力影响较明显,巷道帮部冲击风险增强。此外,通过优化3303工作面终采线位置,采取巷道加强支护、巷道煤体卸压及顶板爆破卸压等针对性防治方案,工作面回采末期大巷区域矿震少且能量低,冲击地压防治效果显著。

关键词：煤层大巷冲击地压微震监测数值模拟灾害防治

基于振动信号的岩石单轴抗压强度钻进预测实验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1406-1424页

作者：郝建刘河清刘建康吕家庆郑义宁刘建荣山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东能源集团鲁西矿业有限公司郭屯煤矿山东菏泽274700 内蒙古上海庙矿业有限责任公司院士专家工作站内蒙古鄂尔多斯016299

为了研究钻进振动信号与岩体地质力学参数之间的响应关系,准确、快速地感知、预测岩石单轴抗压强度,开展基于钻进振动信号的岩石单轴抗压强度预测研究。以室内钻取花岗岩、石灰岩、砂岩和煤四类原岩(煤)试件实验为基础,结合傅里叶变换... 详细信息

为了研究钻进振动信号与岩体地质力学参数之间的响应关系,准确、快速地感知、预测岩石单轴抗压强度,开展基于钻进振动信号的岩石单轴抗压强度预测研究。以室内钻取花岗岩、石灰岩、砂岩和煤四类原岩(煤)试件实验为基础,结合傅里叶变换和振动信号降噪方法构建GA-BP神经网络模型,并对比分析降噪前后以及不同降噪方法模型的预测性能。结果表明:钻进振动信号与岩石单轴抗压强度之间有响应关系,应用钻进振动信号可预测岩石单轴抗压强度;采用Adobe Audition软件对振动信号进行降噪处理的GA-BP神经网络预测模型决定系数R2为0.838,均方根误差为7.063 MPa,平均绝对误差为5.347 MPa,其结果优于原始预测模型和一般降噪方法预测模型;与原始预测模型相比,最优降噪模型在预测精度上提升了6.3%,均方根误差减小1.954 MPa,平均绝对误差减小1.621 MPa;同一预测模型中不同岩性的预测效果存在一定差异。降噪信号GA-BP神经网络预测模型对单轴抗压强度有较优秀的预测能力,所用方法可为在岩体地质力学参数随钻测量方面提供基础。

关键词：岩石力学钻进振动信号单轴抗压强度傅里叶变换信号降噪人工神经网络

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煤矿安全双重预防机制体系的建设

内蒙古煤炭经济 2024年第7期 103-105页

作者：王传明鲁西矿业单县能源有限责任公司山东菏泽274300

煤矿安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制是为了有效应对煤矿安全事故而采取的一种综合性措施。该机制通过将煤矿安全风险分级,对不同级别的风险实施针对性的管控措施,最大限度减少事故发生的可能性和危害程度。该机制通过对煤... 详细信息

煤矿安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制是为了有效应对煤矿安全事故而采取的一种综合性措施。该机制通过将煤矿安全风险分级,对不同级别的风险实施针对性的管控措施,最大限度减少事故发生的可能性和危害程度。该机制通过对煤矿安全风险科学评估和分类,将风险分为不同等级,根据风险等级高低,确定管控要求和措施。

关键词：煤矿安全隐患排查双重预防机制体系建设

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煤体成分及微结构与卸荷弹射相关性分析

采矿与安全工程学报 2024年第3期41卷 570-578页

作者：成云海许文涛李峰辉张修峰胡兆锋安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 山东能源集团山东济南250014 山东新巨龙能源有限责任公司山东菏泽274918

选取内蒙古自治区鄂尔多斯煤田煤层(易弹射煤样,简称T⁃e)与山东菏泽煤田煤层(不易弹射煤样,简称T⁃d)进行对比分析,从煤的固有属性出发,开展真三轴压缩条件下高应力卸荷力学试验,分析煤的强度特征、破坏过程以及破坏断口的微观破裂特征... 详细信息

选取内蒙古自治区鄂尔多斯煤田煤层(易弹射煤样,简称T⁃e)与山东菏泽煤田煤层(不易弹射煤样,简称T⁃d)进行对比分析,从煤的固有属性出发,开展真三轴压缩条件下高应力卸荷力学试验,分析煤的强度特征、破坏过程以及破坏断口的微观破裂特征与弹射程度差异相关性。结果表明:T⁃d中O含量少,Al含量高,细化晶粒,断裂及抗拉强度和冲击韧性显著增强,是影响弹射差异的成分因素;T⁃e内部存在明显的裂缝、层理结构等微结构,具有微结构发育、强骨架特征,是影响弹射差异的结构原因;煤固有属性的差异导致不同的力学显现,T⁃e峰值强度低、弹性模量较小,应变率大,在张拉和剪切应力相互作用下,宏⁃微观破坏呈现出复合破坏特征,破坏充分且剧烈,弹射明显;T⁃e的AE事件数及累积的能量剧烈增加,呈现3阶段特征,不稳定波动阶段表现为高能量释放。研究内容为探究煤体内在因素与卸荷弹射破坏相关性提供一种研究思路,为评价煤层冲击倾向性提供一种新的实验佐证,为针对性防治弹射提供一种防冲依据。

关键词：弹射微结构真三轴卸荷冲击地压

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底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 106-116页

作者：陈绍杰刘江伟李亚康吕华山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266000 淮北矿业(集团)有限责任公司袁店一矿安徽淮北235100

为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此... 详细信息

为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解。得出:(1)压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在与应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区。(2)最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴长L、短轴长H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关。其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压效果影响最小。(3)采用提出的计算方法设计了淮北矿业集团袁店一矿的103运输集中巷的卸压方案,工程应用结果表明,底板动压巷道变形速率明显减缓,验证了底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移模型的合理性。

关键词：采动应力弱结构体水力压裂卸压切顶围岩控制

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大断面煤巷掘进与支护参数优化研究

内蒙古煤炭经济 2024年第9期 163-165页

作者：许守琦宋庆飞山东能源鲁西矿业梁宝寺能源有限责任公司山东济宁272400

对大断面煤巷的快速掘进与锚网索支护参数优化是保障煤巷稳定和提高开采效率的重要措施。通过合理选择和设定锚杆和锚网参数,能够显著降低煤巷的变形风险,提高煤巷支护能力和使用寿命。同时,优化锚网索支护参数还能够降低施工成本、提... 详细信息

对大断面煤巷的快速掘进与锚网索支护参数优化是保障煤巷稳定和提高开采效率的重要措施。通过合理选择和设定锚杆和锚网参数,能够显著降低煤巷的变形风险,提高煤巷支护能力和使用寿命。同时,优化锚网索支护参数还能够降低施工成本、提高工作效率。本研究对于大断面煤巷的快速掘进与锚网索支护参数优化提供理论和实践指导。

关键词：大断面煤巷快速掘进锚网索支护参数优化

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复杂地质条件下有效的煤矿掘进支护技术

内蒙古煤炭经济 2024年第8期 37-39页

作者：宋庆飞许守琦山东能源鲁西矿业梁宝寺能源有限责任公司山东济宁272400

复杂地质条件下,煤矿掘进支护技术是保障生产安全和稳定的关键之一。由于地层变异性、地应力大小和岩体强度不均,煤矿掘进中的困难和风险不容忽视。因此,不断改进和应用新的支护技术具有重要意义。

关键词：复杂地质条件下煤矿掘进支护技术

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煤矿深部开采软岩巷道支护技术优化分析

内蒙古煤炭经济 2024年第1期 31-33页

作者：冯浩郭京柱山东能源鲁西矿业梁宝寺能源有限责任公司山东济宁272404

软岩巷道支护技术是矿山、隧道和地下工程等领域重要课题。然而,软岩围岩的特性使巷道工程面临很多挑战。优化软岩巷道支护技术的关键在于准确预测围岩变形与失稳,选择合适的支护材料与结构。未来的研究方向包括高效巷道围岩预测与监测... 详细信息

软岩巷道支护技术是矿山、隧道和地下工程等领域重要课题。然而,软岩围岩的特性使巷道工程面临很多挑战。优化软岩巷道支护技术的关键在于准确预测围岩变形与失稳,选择合适的支护材料与结构。未来的研究方向包括高效巷道围岩预测与监测技术、新型支护材料和结构的研究开发、智能化巷道支护系统的研究与应用、巷道施工过程的优化与控制技术、综合管理与维护技术以及绿色环保支护技术。

关键词：煤矿深部开采软岩巷道支护技术优化分析