煤体注水难易性评价的可拓物元模型与应用

基于可拓学的物元理论和熵原理,构建了煤体注水难易性评价的可拓物元模型,引入熵权法确定煤体注水难易性的权系数。选取裂隙发育程度、孔隙率、煤体湿润边角、煤的硬度和饱和水分增值五个指标作为评判因子,并确定煤体注水难易性分级标准和指标阀值范围,即构建了经典域物元和节域物元。利用建立的模型对五个工程实例进行综合评价,应用研究结果表明:评判结果与工程实际情况吻合良好。因此,可拓学评价方法应用于煤体注水难易性评价是可行的,与传统评价方法相比,具有计算简单、便捷实用,易于在同类工程中推广应用。     

深孔预裂爆破在深井高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采中的应用

为解决潘一东矿深井低透气性高瓦斯煤层瓦斯抽采率低的问题,提出了运用深孔预裂爆破技术提高煤层透气性,进行瓦斯预抽,进而提高瓦斯抽采率,降低煤层突出危险性的方法。通过数值模拟阐述了深孔预裂爆破技术的作用机理,并对潘一东矿应用效果进行了现场考察。研究表明:在低透气性煤层实施深孔预裂爆破技术后,煤层透气性得以提高,平均瓦斯抽采量提高了3倍,有效地提高了瓦斯抽采率,降低了煤体瓦斯压力和含量,从而在一定程度上降低了煤与瓦斯突出的危险性。     

含硬夹矸高瓦斯低透气性煤层多向聚能爆破技术研究

针对在含硬夹矸高瓦斯低透气性煤层开采时,一方面煤层瓦斯抽采困难,另一方面煤层中的坚硬夹矸难破碎的问题,开展含硬夹矸高瓦斯低透气性煤层多向聚能爆破研究。理论上,分析多向聚能装药对爆破的影响,引入多向聚能影响系数,计算得出了不同方向上裂隙的范围。通过相似模拟试验,验证了多向聚能爆破实际效果;利用LS-DYNA数值模拟软件,对不同装药方式爆破作用下煤与夹矸裂隙的发育特征及应力演化规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:多向聚能爆破能够将爆破能量积聚在夹矸弱化和煤层增透的方向上,形成以导向裂隙为主,大量分支裂隙为辅的裂隙网,在夹矸弱化和煤层增透方向上的应力峰值分别为普通爆破的1.21倍和1.16倍。多向聚能爆破能够在提高破碎坚硬夹矸能力的同时提升煤体中裂隙的发育程度,从而大幅优化爆破效果。     

瓦斯在石门揭构造软煤诱发煤与瓦斯突出中的作用

为了更好地认识和防治煤与瓦斯突出,利用扫描电子显微镜和静态液氮吸附仪研究一种构造软煤的微孔结构特征,同时利用自主搭建的大型石门揭煤相似模拟试验系统,研究石门揭露构造软煤过程中瓦斯压力的变化规律。在试验研究的基础上,分析构造软煤的微孔特性对瓦斯赋存的影响,以及瓦斯在石门揭露构造软煤诱发煤与瓦斯突出中的作用。通过试验得出:构造软煤的结构破坏严重,微孔发育并且为特殊瓶颈的不透气孔,为瓦斯的赋存提供了极为有利的条件;瓦斯在突出的启动和发展过程中起重要作用,即在瓦斯压力突然降低、释放膨胀潜能时,瓦斯压力作为动力来源,加速了煤体向采掘空间抛出的过程。     

煤岩水力压裂过程中钻孔应变发展特征的试验研究

为研究水力压裂过程中钻孔应变发展的特征,在不同应力条件下开展了钻孔水力压裂试验,测试分析了钻孔压裂段孔壁变形的规律.结果表明:在水压作用下,压裂段孔壁应变较为明显,存在拉伸和压缩2种类型,根据与水压的对应关系,2种应变曲线可分为4个发展阶段,即压裂管路排气阶段(应变小幅波动)、水压上升阶段(应变快速增加)、起裂延伸阶段(应变缓慢变化)和闭合阶段(应变急剧降低),其中压裂管路排气阶段对压缩应变的影响较小;拉伸应变的残余变形明显大于压缩变形,但压缩应变曲线与水压变化存在较好的一致性;孔壁应变是孔壁在水压作用下裂缝形成和扩展过程的表现.     

燃料空气炸药一次引爆爆炸效应实验研究

为了提高燃料空气炸药（FAE）爆炸威力,设计制备了不同相态的FAE,并采用光测和电测方法,开展了开放空间下FAE一次引爆对比实验研究。结果表明:固态、液固混合及液态FAE被一次引爆后,均存在引爆中心装药、抛撒燃料、点火和爆炸4个阶段,云雾存续时间均长于等质量TNT装药的相应值,随着距离增加,固态FAE爆炸场超压变化规律为“减少-增加-减少”,其值高于等质量TNT装药的相应值;液态、液固混合FAE爆炸场超压变化规律为“增加-减少”,远场超压高于等质量TNT装药的相应值。     

组织管理因素对矿工不安全心理行为影响的调查研究

为探讨组织管理因素对矿工不安全心理及不安全行为的影响情况和预测作用,采用自行编制的组织管理测评量表及不安全心理行为调查问卷对安徽两家大型煤矿的250名一线矿工进行问卷调查,并采用Pearson 相关分析、多元逐步回归分析法探讨组织管理因素与矿工不安全心理及行为的关系。结果显示:矿工不安全心理水平与组织公平、组织支持、组织安全态度呈负相关、与生产任务呈正相关,矿工不安全行为水平与组织公平、组织支持、组织安全态度呈负相关,与生产任务呈正相关;矿工不安全心理受组织公平、组织支持及生产任务的影响显著;矿工不安全行为受组织安全态度及生产任务的影响显著。研究结果为煤矿企业提供了参考,煤矿管理者可据此采取相应的措施,有针对性地改善矿工的不安全心理,控制矿工的不安全行为。     

基于AHP和扩展集对理论的采空区遗煤自燃危险性评价研究

采空区遗煤自燃严重威胁着煤矿的安全生产,因此为了提前采取有针对性的防范措施,有必要进行遗煤自燃危险性评价。采用层次分析法确定各评价指标的权重,根据集对分析法的基本原理结合采空区遗煤自燃的具体情况,对集对理论进行了扩展,并重新构建了基于确定不确定信息的分析模型。将该模型应用于新集二矿210610工作面,评价结果表明该模型分析过程合理、置信度高,为采空区遗煤自燃危险性评价提供了一种新的方法,同时也为煤矿有针对性的采取安全防范措施提供了参考。     

多变量灰色模型及其在钻孔瓦斯流量预测中的应用

钻孔瓦斯流量直接关系着钻孔抽放煤层瓦斯涌出量及钻孔瓦斯涌出初速度的判定,因此研究钻孔瓦斯流量的变化及发展趋势具有较大实用价值。钻场中各钻孔瓦斯流量与其周围煤(岩)的渗透性、强度、瓦斯压力和地应力等因素之间是灰色的非线性关系[1]。笔者把钻场中互相影响的各钻孔看作一个系统,建立多变量灰色模型(MGM(1,n));借助MATLAB软件,实现对钻场中多钻孔的瓦斯流量的预测;克服了过去钻场中单钻孔瓦斯流量预测的结果与实际测量值吻合程度不理想的弊端。与此同时,结合工程实例,将多变量模型模拟和单点模型模拟的结果进行比较,其结果表明多变量灰色模型预测精度较高,对瓦斯抽放设计和矿井安全生产具有较大的指导意义。     

采掘过程中沿空留巷围岩应力演化规律研究

沿空留巷符合绿色采矿的发展方向,已有研究对其应力分布与动态演化规律方面研究尚不够深入,导致留巷技术难以推广应用。运用FLAC3D数值模拟计算和现场实测相结合的方法,系统研究了薄直接顶、厚直接顶和无直接顶3种典型顶板条件下巷道掘进、采动留巷及稳定过程中围岩应力发展演化规律,分析了充填区域的顶板承载特性对围岩应力分布的影响。结果表明,巷道掘进阶段,无论是超前支承应力,还是迎头支承应力和滞后支承应力,都是厚直接顶最高,其次为薄直接顶,无直接顶最低。采动应力调整阶段,随直接顶厚度减小支承应力集中系数逐渐增大,同时,随直接顶厚度减小支承应力极值位置逐渐远离工作面。