非接触式端面密封流体动压效应的研究进展

非接触式端面密封运行稳定，端面之间无直接摩擦，能使密封寿命大大延长，作为各种旋转机械的轴端密封有着广泛的应用前景，对于深井、超深井钻探钻具的运行和钻井效率有着重要意义。非接触式端面密封以在端面进行构型设计的方式产生动压效应，提高密封的承载能力。本文阐述端面表面沟槽形状、端面变形、温粘效应和空化效应对端面密封的流体动压效应产生的影响，归纳总结流体动压效应理论、实验和应用的研究现状，并展望未来非接触式端面密封的发展方向。     

综采工作面直接顶的端面冒落

液压支架在我国使用已有近15年历史，架型也有很大变化，但迄今为止影响综采工作面生产效率的重大因素之一是顶板的端面冒落，本研究了顶板形成端面冒落的机理，着重分析了老顶断裂后引起的滑落失稳与变形失稳对直接顶稳定性的影响，及其对直接顶内破碎带形成所起的作用，同时初步探讨了支架结构的改变对防止端面顶板冒落所起的作用。     

不同剪切端面和围压下损伤煤体孔渗特性实验研究

煤体损伤是影响渗透率变化和瓦斯流动的重要因素;采用多剪切端面损伤渗流测试系统和核磁共振仪,分析了不同剪切端面和围压下损伤煤体孔渗特性变化规律。结果表明：损伤煤体内中大孔增多,吸附空间向渗流空间转化,孔隙间连通性变好;50%剪切端面情况下,渗流空间（驰豫时间T2>10 ms）平均面积百分比由9.89%增大为14.94%;剪切应力作用下,煤体轴向变形量不断增大,50%剪切端面比30%剪切端面导致的轴向变形量大,而围压值越大,轴向变形量越小;随着剪切应力的增大,煤体渗透率先降低后缓慢增加,当应力达到煤体强度阈值时,损伤煤体渗透率以指数形式增大,50%剪切端面对应的渗透率值普遍比30%剪切端面的大,前者是后者的7倍左右。     

缓倾斜多层矿床条带法开采矿柱变形特征及开采强度模拟

为了实现高效安全开采, 以上横山缓倾斜多层矿床为研究对象, 采用数值模拟和物理相似模拟试验, 分析了条带法开采矿柱的变形特征。结果表明:矿柱变形首先在端面尖点等软弱处产生, 端面应变随回采进行不断积聚, 变形呈不连续、非均匀分布和变化; 当矿柱两侧均为采空区时, 其下端面尖点和上端面低水平尖点均为高拉应变状态, 应变量较上一时步增幅为2.95%~145.55%; 当矿柱处于充填体上覆岩层内时, 其中心应变均为变幅为5.67%~63.98%的压应变。矿柱的下层围岩或充填体的完整性和连续性是影响其稳定性和有效性的重要因素。考虑矿柱合理变形和采场的稳定性, 确定最大不充填开采条带数为3条。工业性实践应用表明该开采强度能满足高效安全开采的要求。     

留顶煤厚度对大采高综采工作面端面稳定性的影响

针对大采高开采实践中由于煤体强度低和采动节理裂隙发育,在留顶煤条件下端面顶板和煤壁的稳定性大幅降低易于出现冒顶片帮的现象,分析了出现端面冒顶和片帮事故的原因,并运用UDEC数值模拟技术,模拟大采高综采采煤过程中,不同的割煤高度对综放工作面端面的应力和变形的影响,得出端面围岩状况最佳的采煤高度。通过理论分析和现场实践观测表明,在煤厚为6.0 m的条件下,割煤高度为5.5 m时围岩破坏最严重。     

综放面过风氧化带顶板运移规律和围岩控制技术

根据平朔集团有限公司井工三矿现场条件,采用UDEC数值模拟计算得出,过风氧化带时端面顶板容易冒落形成极限平衡拱,随着冒高增大,平衡拱逐渐向外扩大;在采用注浆加固的同时应提高支架的初撑力;在工作面过风氧化带时应适当降低采高;煤壁注浆后,顶板稳定性得到提高;39107工作面注浆后,工作面煤壁和端面顶板稳定性好,端头没有明显矿压现象,辅运巷变形量小,围岩变形稳定,保证了安全回采。     

单轴压缩试验端面摩擦效应及损伤演化规律研究

单轴压缩试验的端面摩擦效应对试样的变形破坏特征有较大影响。运用块体离散元软件UDEC,基于库仑滑移准则,开展了不同端面摩擦因数下的单轴压缩数值试验,研究了不同岩性和不同高宽比试样的损伤演化规律,从应力应变关系、裂缝扩展及应力分布等角度探究了端面摩擦效应的机理。结果表明:(1)端面摩擦效应会抑制微观裂缝的萌生与扩展,使脆性试样的破坏形式由劈裂向剪切或拉-剪共同破坏转变,使砂岩的强度明显增大,对煤和泥岩的强度影响较小;(2)端面摩擦对试样强度与破坏特征的影响存在阈值,50 mm×100 mm的标准煤、泥岩、砂岩试样的端面摩擦因数阈值分别为0.2,0.2,0.5;(3)端面摩擦引起的"裂缝三角形抑制区"与应力局部集中带是不同高度试样强度存在尺寸效应的主要原因。建议在进行室内单轴压缩试验时,采取减摩措施来规避端面摩擦效应。     

大同综采端面顶板漏冒事故的影响因素分析

根据发生在大同综采工作面的多起重大漏冒顶事故的调查，全面总结了端面顶板漏冒的影响因素，分析了各因素对端面漏冒的影响机理，为进一步确定端面顶板控制提供了依据。     

大同综采工作面直接顶端面块体失稳与平衡分析

根据大同坚硬顶板的块体特征，运用赤平投影判别法对三类端面块体的有限性、可动性进行了分析；运用矢量分析方法结合结构面的力学特性，对端面块体的稳定性及运动形式进行了研究，并提出了三类端面块体的平衡、失稳判据．     

大同综采端面顶板漏冒事故的影响因素分析

根据发生在大同综采工作面的多起重大漏冒顶事故的调查，全面总结了端面顶板漏冒的影响因素，分析了各因素对端面漏冒的影响机理，为进一步确定端面顶板控制提供了依据。     

综采工作面上端头支护技术实践

分析了我国目前综采工作面端头支护的现状以及存在的问题,结合赵固一矿11091综采工作面运输巷巷道变形量大、顶板破碎、不平整,且上端头矿压显现明显等现场情况,探索性地使用普通中间架对上端头进行支护。实践结果表明:采用这种支护方式杜绝了破碎顶板掉矸、下沉量大的现象,缩短了采煤机过槽头的影响时间,有效地提高了劳动效率和支护的安全可靠性。     

动压区大变形巷道综合修复技术实践

该文系统介绍了6194运输巷接面皮带机头由于处于断层带和受6194面超前压力以及6195面采空区侧向集中应力影响而引起的巷道大变形,通过对巷道进行挑顶扩帮,支护采用锚网索和工字钢棚头加单体液压支柱综合支护技术,有效地控制了巷道的大变形,满足了巷道运输、通风、行人要求,对同类条件下的矿井进行巷道修复具有较强的实际指导意义。     

煤与瓦斯共采评价指标体系及评价模型的应用

针对我国尚未形成系统性的煤与瓦斯共采基础理论体系的现状,提出经济预评价、安全评价、共采效果3部分建立煤与瓦斯共采评价系统,并建立多层次评价指标体系,构建煤与瓦斯共采模糊综合评判模型。将模糊层次法（FAHP）与层次分析法（AHP）组合赋权,将专家的主观经验与目标区指标客观反映相结合,建立模糊综合评判模型对沙曲矿煤与瓦斯共采进行综合评价。在共采系统各部分的模糊综合评价的基础上,利用协调度函数量化煤炭开采与瓦斯抽采系统之间的协同程度。评价结果表明,沙曲矿24207工作面煤炭开采子系统和瓦斯抽采子系统初级协调有序,煤与瓦斯共采技术是合理可行的。     

高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯地质分级评价方法与实践

瓦斯灾害是制约我国煤矿安全生产的主要灾害类型,在当前煤炭精准开采背景下,如何在工作面尺度实现瓦斯地质分级评价与风险精准识别,成为保障高瓦斯矿井安全、高效生产的关键。韩城矿区位于鄂尔多斯盆地东南缘渭北石炭—二叠纪煤田,构造条件复杂,瓦斯含量高且瓦斯动力现象频发,但工作面尺度瓦斯地质及致灾风险缺乏精细研究,对实际生产指导性不足。基于此,本文立足韩城矿区瓦斯地质条件,基于适用性与可行性原则优选煤层埋深、厚度、煤体结构、构造变形、绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量共6个参数作为基本指标,厘定其分级评价阈值标准;基于多层次模糊数学评价原理,提出了包括评价参数体系确立与分级、隶属函数与权重确定、数学模型构建、地质成图与分区评价等流程的工作面瓦斯地质分级评价方法。在此基础上,以桑树坪矿4321回采工作面为例,对其进行网格剖分,耦合单因素地质指标计算瓦斯地质分级评价指数,结果显示该工作面瓦斯地质条件差异显著,可划分为Ⅰ型有利区、Ⅱ型相对有利区、Ⅲ型相对不利区和Ⅳ型不利区,分区结果与实际地质条件具有较好的一致性,煤层构造变形及煤体结构破碎是制约工作面安全回采的主要地质因素。建立的工作面多层次模糊数学瓦斯地质分级评价方法符合当前煤炭精准、安全开采的现实需求,对其他高瓦斯矿井和构造煤区瓦斯地质保障具有借鉴意义。     

综机设备系统故障的模糊诊断方法

从综机设备的维修方式特点出发 ,应用模糊数学理论 ,得出了综机设备系统故障的模糊诊断模型 ,提出了综机设备系统的模糊诊断方法 ,并结合实例介绍了这一方法的具体应用。     

基于因子分析法的焦作矿区底板突水模型研究

为研究焦作矿区工作面底板突水的主要影响因素和防治措施,选取地质构造λ1、煤层厚度λ2,煤层倾角λ3、工作面宽度λ4、开采深度λ5、含水层水头压力λ6、隔水层平均强度λ7、隔水层平均厚度λ8作为研究变量,建立了焦作矿区工作面底板突水的因子分析模型。研究结果表明：焦作矿区底板突水的8个变量可归纳为采矿赋存因子、采矿设计因子、技术可变因子|得出了模型加权综合得分大于等于0.95时则突水危险性很大,且需采取相应的技术措施的判别标准|该因子分析模型在赵固二矿11011工作面成功应用并验证了其正确性。该研究成果对焦作矿区及类似地质条件下采掘工作面底板是否需要注浆加固或采取其他防治措施提供了一定的参考意义。     

断层导致工作面出水的规律性认识及模糊预测

根据实测结果分析了断裂构造导致工作面出水的规律性,包括断层与工作面的关系,断层性质和断层条数以及矿压对工作面出水的控制作用。采用模糊数学的模糊聚类方法进行工作面出水的评价和预测,并经开采证实是可行的。     

基于遗传算法优化模糊Petri网的掘进工作面瓦斯爆炸事故致因分析

针对掘进工作面瓦斯爆炸事故原因具有不确定性和模糊性的特点,构建了基于模糊产生式规则的模糊Petri网模型,并设计遗传算法对模型的变迁可信度参数进行优化,运用极大代数运算的不确定性并行推理算法进行推理,以分析事故引发的原因,其有效的模糊推理过程便于计算机编程实现,提高了事故分析效率。     

基于多模型预测结果的变形监测预测研究

实现准确变形预测是变形监测的一个重要目的。在基于多模型预测结果的基础上,进而采用求加权平均值的方法构建综合预测模型,并利用粗糙集理论确定相应预测模型在综合预测模型中的权系数,据此则可得出较为准确的预测结果。     

矿井视频监控图像改进模糊中值滤波算法

由于矿井空气粉尘较多且光照不均匀,导致井下视频监控系统获取的图像含有大量噪声且明暗不均,在一定程度上影响了对井下生产状况的实时有效监控。为此,提出了一种改进模糊中值滤波算法。首先设计了一种自适应改进模糊隶属度系数计算方法,该方法将图像滤波窗口内像素点的灰度最小值、最大值、均值等作为阈值来计算不同像素点灰度值的模糊隶属度系数,克服了经典模糊隶属度系数计算时需设置大量阈值的不足;然后根据模糊隶属度系数进行模糊加权中值滤波,并对滤波后图像的灰度直方图进行了均衡化处理。采用C#语言编写算法运算程序,试验数据为2幅某矿井视频监控图像,试验中引入了模糊中值滤波、加权中值滤波、开关中值滤波等算法进行对比分析,并对各算法的试验结果采用峰值信噪比（Peak signal noise to ratio,PSNR）和算法耗时2个指标进行评价,结果表明：改进模糊中值滤波算法相对于其余3类算法而言不仅去噪效果较优,而且耗时较少,对于批量处理矿井视频监控图像有一定的参考价值。