含瓦斯煤岩流变特性研究

在打通煤样流变实验基础上，研究了含瓦斯煤岩在不同的孔隙压力下不同应力级别的变形与时间关系，提出的广义西原模型能考虑到煤岩体蠕变加速阶段的非等加速特性，真实描述煤岩体蠕变的全过程曲线，最后利用非线性回归方法一最小二乘法中的Marquardt法对实验结果进行了拟合，获取了煤岩的流变参数。理论分析结果和实验结果对比，两者之间有较好的吻合性。广义西原模型为使用电磁辐射法预测煤与瓦斯延迟突出提供了理论基础。     

煤岩配煤技术在武钢生产中的应用研究

研究不同镜质组反射率及其分布情形下煤的结焦特性，根据不同变质程度煤所制焦炭的显微组成，探讨配煤比改变导致煤反射率分布以及焦炭结构性能的变化情况，提出了适宜于武钢工业化生产的合理炼焦配煤方案。     

伊宁凹陷侏罗系主要煤层煤岩煤质特征

伊宁凹陷煤系地层主要分布于侏罗系中下统水西沟群(J1-2sh)八道湾组(21-23煤、27-29煤)、西山窑组(6-7煤、10煤),煤层厚度大,分布稳定,结构简单。研究结果表明:伊宁凹陷4套主要煤层显微组分以惰性组为主,镜质组次之,壳质组极少,自下而上惰性组含量逐渐增高,镜质组含量逐渐减少;煤质属低-中灰、低硫、中高-高挥发分、高-特高发热量不粘煤;煤的挥发分与灰分呈弱负相关关系,与全硫含量、发热量分别弱正相关。究其原因,传统的煤变质指标挥发分对于低变质长烟煤、不粘煤适用性较差。     

大采高工作面穿越断层破碎区预注浆耦合加固实践

大采高工作面在穿越断层过程中多次出现大面积漏矸漏砂现象,严重制约安全高效开采。预注浆耦合加固(Pre-Grouting Coupling Reinforcement,PCCR)对快速穿越断层破碎带和安全高效开采至关重要。针对宁东鸳鸯湖矿区清水营煤矿大采高工作面安全穿越断层破碎带失稳致灾难题,采用工程调查、理论分析和现场实践等综合方法,提出了预注浆耦合加固(Pre-Grouting Coupling Reinforcement,PCCR)方法,设计了注浆工艺,定量确定了注浆参数。通过注浆可提高裂隙的粘结力和内摩擦角,增大岩体内部块间相对位移的阻力,改善岩体弱面力学性能,提高围岩整体稳定性。研究认为注浆耦合加固方法对于破碎煤岩体可实现结构性能改变、力学性能的提升,快速凝固之后形成"骨架"结构,支撑能力显著提高。加固断层带破裂顶板时注浆压力一般为4.0~6.0 MPa,单孔注浆量预计为110.0 kg,有效扩散半径约为3.2 m.实践表明采用PCCR技术方法,及时有效控制了工作面顶板和上下超前巷道稳定,保证了安全开采,综合效果显著。     

一种基于2DPCA的煤岩识别新方法

针对传统PCA方法用于煤岩识别常常面临图像维数高,直接计算数量大的问题,提出并实现了一种基于2DPCA的煤岩识别方法。这种识别方法是基于图像矩阵的主分量分析法,由于它的协方差矩阵可由原图像矩阵直接构建,因此2DPCA使用的协方差矩阵同传统PCA相比要小很多。实验结果表明,在训练样本数相同的情况下,2DPCA耗时仅占PCA总耗时的60%左右,并且随着训练样本的增多,2DPCA与PCA之间的耗时差会越来越大。识别率较PCA方法提高了近10%,图像SNR也由原来的4.53 dB提高到12.17 dB。2DPCA在速度方面表现优越,准确性方面也令人满意,有效的提高了煤岩识别的效率。     

小波去噪含水煤岩单轴压缩红外热像特征

研究红外热像的多步骤滤波去噪技术以及基于红外热像的含水煤岩单轴压缩损伤特征分析.对试验室尺度煤岩试样进行了浸水饱和、单轴加载试验与红外热成像探测.对在试验中得到的红外热像,首先利用中值滤波去除脉冲噪声;然后利用小波多分辨分析算法去除热像中的相干噪声.研究结果表明:红外图像温度分布的不同模式表征了不同的损伤阶段,即随机分布的小尺度高低温区代表压密阶段;大尺度集中高温区是破坏的早期信号;贯通性大尺度高温区是破坏的临界点;孤立大尺度低温区表示由微破裂汇合而成的塑性损伤,是损伤局部化的表征;贯通的大尺度低温区代表宏观破坏.浸水煤样有较大的原始损伤;在压密、弹性、微裂纹稳定扩展、非线性破坏等各个峰前阶段的损伤尺度与扩展速率大于不含水煤岩;在峰值后只有应变软化阶段,以突然失稳形式破坏.     

煤岩蠕变声发射特征试验研究

利用MTS815岩石伺服试验系统和AE21C声发射监测系统对煤岩进行了分级加载声发射试验.试验结果分析表明,煤岩分级加载过程存在蠕变应力阈值,在达到该阈值之前,各个应力水平上的煤岩变形很不明显,当加载水平大于该阈值时才发生明显蠕变变形.在瞬态蠕变阶段,煤岩内微孔隙、裂隙逐渐扩展,声发射活动逐渐增强;在稳定蠕变阶段煤岩蠕变变形速率趋于平稳,新生裂隙较少,声发射事件少且能量低;在加速蠕变阶段煤体内产生大量裂隙并逐渐发育至宏观破裂失稳,储存的能量在较短的时间内快速释放,声发射事件数及能量均达到最大值.煤岩的声发射特征较好地反映了其蠕变过程中的损伤演化过程.     

急倾斜煤层巷帮变形失稳数值模拟

为控制新强煤矿急倾斜煤层巷帮变形失稳,采用数值模拟、理论分析和现场试验相结合的方法对急倾斜松软煤层回采巷道围岩变形破坏规律、合理支护方式与支护参数进行研究.研究表明:急倾斜松软煤层两端区是破坏的集中区域,下端头破坏更为剧烈,急倾斜松软煤层巷道的变形与破坏具有非对称性;急倾斜煤层巷道无支护时,巷道冒顶、底鼓、上帮破坏比较严重,而采用锚杆支护后,底鼓是影响上帮稳定性的关键,巷道上帮底角是控制的关键部位.通过数值模拟优化,确定了最终的支护参数,并进行了现场工业性试验,观测结果表明:巷道变形得到了有效控制,取得了较好的支护效果.     

基于数字图像的煤岩辨识系统综述

在煤矿开采过程中,为将煤与矸石区分开来,提出了以人工智能、模式识别为理论基础,以数字图像处理为关键技术,并引用傅里叶变换作为图像处理的核心算法,以ARM主控板为开发平台的煤岩辨识系统。该系统以CMOS摄像头采集煤矿开采过程中的图像,通过对图像的分析,来确定采煤机滚筒的路径。     

基于MTS-AE单轴压缩下的煤岩损伤特征

基于MTS-AE单轴压缩条件下,对煤岩损伤、变形与破裂过程进行了测试;运用损伤变量理论,分析单轴压条件下煤样损伤破裂阶段的声发射能量-应力/应变参数与损伤变量之间的内在联系与特征规律。研究结果可对现场安全开采提供一定的理论指导。