特厚煤层巷道冲击特征及冲击危险性评价方法研究

通过研究特厚煤层巷道能量储存、应力分布及围岩强度特征,揭示了特厚煤层巷道与薄及中厚煤层相比具有储存能量多、应力影响范围广及围岩强度低的主要冲击特征。基于特厚煤层巷道冲击特征和冲击地压启动理论,提出了综合弹性能指数、应力比指数和冲击能量速度指数的冲击危险性评价多元指数法,建立了特厚煤层巷道冲击危险性的综合评价指标体系。将该评价指标体系应用于陕西某矿特厚煤层掘进期间巷道冲击危险性评价,根据评价结果对冲击地压危险区域采取了合理的卸压措施,保证了工作面的安全开采。     

基于PCA_Fuzzy_RF模型的煤层底板突水预测

针对煤层底板突水问题,提出了基于主成分分析、模糊数学和随机森林的一种新预测模型。首先通过主成分分析将6个影响因素(水压、采高、隔水层厚度、断层落差、煤层倾角、断层距工作面距离)进行降维,提取4个主成分因子,其次对主成分因子进行模糊化,作为随机森林模型的输入变量,建立基于PCA_Fuzzy_RF的煤层底板突水预测模型。利用华北矿区实测资料的50组数据作为PCA_Fuzzy_RF模型的训练数据,10组数据作为测试数据,并将预测结果与BP神经网络及Fisher模型进行对比分析,结果表明,PCA_Fuzzy_RF模型的误判率为0,适用于解决煤层底板突水问题。     

同忻井田地应力测量与回采巷道稳定性研究

为保证同忻煤矿安全、高效开采,采用应力解除法对大同矿区同忻井田3-5#煤层的地应力场进行了测量,结合理论分析、数值模拟与现场监测,分析了在该类型应力场中不同巷道布置方向与巷道围岩稳定性之间的关系。测得同忻井田最大主应力为20.42 MPa,方位角为245.18°,确定了同忻井田地应力场属于σHv型。理论计算和数值模拟的结果表明,有利于回采巷道稳定性的布置方向为与最大水平主应力方向成30°,并采用巷道顶板离层监测仪对其进行了验证。     

基于罐基础内油气检测的罐底探漏新方法

通常油罐底部铺有300~600 mm的砂垫层,渗漏油气则会在砂垫层中扩散和渗透,只需在罐基础上钻取数个深达砂垫层的探漏孔或预埋数个探漏管,就能用10-6级灵敏度油气体积比检测仪探测到油罐底板的渗漏。现场试验数据表明,该探漏法可比油库现行方法提前3个月以上发现油罐底板的渗漏。通过该方法的现场应用得到结论:若油罐渗漏油品,其罐基础内某个或某几个探测孔(或管)内的油气体积比会逐渐升高或急剧飙升,可达到该库无漏油罐基础内平均油气体积比的几十倍甚至上百倍,或者某个探漏孔(或管)内油气体积比是其余孔内平均油气体积比的近十倍,甚至几十倍。在试验数据分析的基础上提出了汽、煤和柴油油罐的判漏标准,即当某个汽油罐的1个探测孔(或管)或多个探测孔(管)的油气体积比达到该库无漏油罐基础内平均油气体积比的几十倍甚至上百倍,或某个探漏孔(或管)内油气体积比是其余孔内平均油气体积比的近十倍甚至几十倍时,可以判断该罐已经漏油了。     

基于PSO优化LSSVM模型的回采巷道顶底板移近量预测

为准确预测回采巷道顶底板移近量,减轻现场检测负担,提出一种PSO优化LSSVM算法的顶底板移近量预测方法。该方法综合考虑巷道埋深、直接顶厚度、煤柱宽度、松动圈尺寸、地质异常、巷道高度与宽度、顶底板岩性共9项主要指标因素,建立顶底板移近量预测指标体系;再利用PSO方法对LSSVM模型的核参数σ和惩罚因子f搜索寻优,得到最优核参数和惩罚因子分别为217.384 6和0.043 5;最后将优化后参数输入LSSVM中,结合现场实际参数进行训练学习,最终建立基于PSO-LSSVM算法的回采巷道顶底板移近量预测模型,进行了实例预测,并且采用方向正确性指数DA、平均绝对百分误差MAPE和希尔不等系数TIC三个指标对比评价了PSO-LSSVM模型的准确性。结果表明,PSO优化的LSSVM回采巷道顶底板移近量预测模型的DA指数、MAPE指数和TIC指数分别为0.900 0、9.063 7和0.064 7,该模型相较BP神经网络模型、单纯支持向量机模型和单纯最小二乘支持向量机模型更为真实、准确,且操作运行简便,可用于现场。     

矩形巷道矿震应力波扩散规律谱元法分析*

为明晰矿震在巷道围岩中的应力波扩散规律,采用SPECFEM2D程序包谱元法数值模拟方法,研究二维模型在有无矩形巷道情况下应力波扩散过程以及质点最大振动速度PPV值分布规律。结果表明:巷道受S波影响大于受P波影响的程度。巷道表面应力波叠加现象明显,且背波侧巷道左帮上半部分PPV值最大,但深入围岩内部后有巷道时小于无巷道时的PPV值。巷道迎波侧PPV值较背波侧大,且分布范围大,背波侧出现了应力波屏蔽区。巷道顶底板主要受水平方向应力波影响,两帮主要受垂直方向应力波影响。研究结果对理解应力波在矩形巷道周围的扩散规律有一定的参考作用,并对矿震应力波作用下的巷道支护有一定借鉴意义。     

冶金矿山常见事故预防措施

冒顶、底板塌陷、爆破伤人、炮烟中毒、溜井坠人一向是冶金矿山企业最易发生的几类事故。 10多年来，邯邢矿山局玉石洼铁矿认真分析每一类事故产生的原因，分别制定出有针对性的预防措施，取得了显著效果。     

不同应力场条件下巷道稳定性研究

为了确定不同应力场（σH型、σHv型和σv型应力场）下巷道围岩的稳定性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,通过对巷道围岩的应力和塑性区分布特征的分析,综合评价不同巷道布置方向巷道围岩的稳定性。研究结果表明:σH型和σHv型应力场,巷道与最大水平主应力夹角在0°～40°水平应力峰值处于较低的应力状态,夹角在50°～90°水平应力峰值处于较高的应力状态应力,夹角在40°～50°水平应力峰值急剧上升;σv型应力场,水平应力峰值呈缓慢上升趋势;确定巷道的最佳布置方位与理论分析相一致。以常村矿为应用实例,进一步验证了结论的正确性,为矿井合理的巷道布置提供了理论依据。     

软岩大变形巷道刚柔结合支护方法研究

深部软岩地下工程围岩稳定性差且具有长期流变效应,由于支护不利导致围岩产生大变形破坏问题趋于突出。针对以上问题,以某深部软岩巷道工程建设为例,采用现场监测、数值模拟等方法,分析围岩长期变形趋势及破坏机理;针对围岩破坏特征,提出“刚柔”结合的软弱大变形巷道围岩新型支护方法:考虑围岩不同深度破坏情况不同,采用不同注浆方法分区域加固,形成“刚性”承载圈,并在巷道最外部设置缓冲层及可缩性U型钢支架,形成柔性加固圈。利用有限元模型对其支护效果进行数值模拟,结合现场监测变形数据分析,验证了新型支护方案的合理性。     

不同隔热材料下的深井巷道隔热降温模拟研究

为解决煤矿开采深度不断延伸带来的热害问题,揭示深井巷道温度场分布特征,选用5种矿用隔热材料开展深井巷道隔热降温模拟研究,分析不同厚度隔热层、不同围岩初始温度对围岩温度场、调热圈半径及巷内风流温度变化的影响,并探究隔热层附近围岩温度场的演变特征。结果表明：添加泡沫混凝土的材料隔热性能最佳,经济成本最低;隔热层选用导热系数较低的隔热材料有助于提高隔热层的隔热效果,5～10 cm为最佳隔热层厚度;温度场与围岩层、锚喷层、隔热层在空间上分布一致,隔热材料导热系数与巷道围岩的温度梯度呈负相关,隔热层厚度、原岩温度与巷道围岩温度梯度呈正相关,隔热材料、隔热层厚度和原岩温度对调热圈半径有一定程度的影响,相比无隔热层巷道,巷道隔热和降温效果显著。