摘要:N00工法是一种节约资源并能降低开采成本的长壁采煤工法，快速无伤定向切割顶板岩石使采空区顶板垮落是该工法的关键。基于水射流理论与技术，提出了利用磨料射流定向切割顶板的新思路，研究了磨料射流定向切顶系统的结构组成及工作原理，设计了水射流喷嘴、切割喷头、定向器、输送机及磨料供给系统等关键部件的结构与尺寸，通过实验优化了磨料射流定向切顶的最优工作参数，并于陕西某矿S1201-Ⅱ工作面进行了顶板切割试验。结果表明，在射流压力25 MPa，喷嘴直径1.5 mm，磨料类型黄沙/石英砂，磨料质量分数3.5%，切割速度4.4 mm/s条件下，系统可在1个循环时间（50 min）、1个步距（840 mm）范围内对7 000~8 000 mm长度的4孔同步定向切缝，实现对留巷顶板的快速高效定向切割。

摘要:脱水管类型是影响非胶结充填体脱水技术的关键因素之一。基于仿生学设计新型脱水管，以某铁矿尾砂为例，通过脱水试验对比分析新型脱水管的脱水效率和脱水效果，研究强化脱水规律。试验结果表明：脱水管根系状设计可以增加脱水管过水面积和减小渗流距离。新型脱水管相比普通脱水管，脱水时间减少了20%，累计脱水量增加了10.3%；引入尾砂流失量作为评价脱水管脱水效果的依据，新型脱水管相比普通脱水管尾砂流失量减少了45%；新型脱水管强化非胶结充填体脱水的过程可划分为2个区域，即急流区和平稳区。观察到非胶结充填体与试验装置内表面形成了大量分布均匀的孔隙导水带，这也是新型脱水管能提高脱水效率的原因之一。

摘要:尾矿在立式砂仓或深锥浓密机等脱水工艺条件下仍达不到预期质量分数，添加外加剂是实现二次快速脱水的有效手段。针对某铜尾矿较细、泌水能力差，经过深锥浓密机脱水后质量分数仍不达标的问题，通过添加A型外加剂、B型外加剂进行二次脱水实验，并以不添加外加剂作为对照。实验结果表明：添加外加剂的料浆1 h、2 h泌水量明显大于不添加外加剂的料浆，随着泌水时间的增加，4 h时添加与不添加外加剂的料浆泌水量基本持平。通过3种情况下脱水质量分数与脱水时间的回归方程，获得了浓缩尾矿二次脱水数学模型，即二次脱水质量分数与脱水时间呈指数函数关系。最后，分析了外加剂对尾矿快速脱水和结构强化机理，外加剂不仅可以快速提高尾矿脱水质量分数，同时可增加尾矿稳定性，具有潜在工程应用价值。

摘要:分析了深部突出矿井在瓦斯治理与循环利用中存在的主要问题，总结了瓦斯治理、瓦斯抽采、瓦斯利用及热害治理方面的发展现状。以首山一矿为例，提出了瓦斯治理瓦斯抽采瓦斯发电集中制冷热害治理的闭环系统构架，以实现深部突出矿井的安全、高效、绿色开发。研究了首山模式下大采高单一低透突出煤层"一面多巷"瓦斯综合治理技术，研发了分源网络化瓦斯立体抽采技术与动态调控技术，实现了瓦斯治理与抽采的高效协作；分析了瓦斯发电设备与制冷设备联合运行过程，实现了深井热害的有效治理。建立了首山一矿发电并网示范工程与矿井降温示范工程，实现了瓦斯资源综合治理与循环利用的统一，形成了深部突出矿井的安全、高效、绿色开发模式，可为国内类似矿井开发提供借鉴意义。

摘要:对不同裂隙倾角的裂隙砂岩试件进行单轴压缩试验，分析了试件变形破裂过程中的应变能演化特征，基于分形理论定量描述了最终破坏后碎屑尺度分布的分形特征，初步探究了能量耗散与破碎分形维数之间的力学机制。研究结果表明：随着裂隙倾角增加，裂隙砂岩试件的抗压强度和耗散应变能均呈现出先减小后增大的变化规律；数据拟合结果表明两者之间存在正相关关系。试件破坏后的碎屑尺度分布具有分形特征，不同裂隙倾角试件的分形维数介于2.58~2.64；分形维数随裂隙倾角的变化规律与抗压强度类似，两者近似呈线性相关关系。此外，试件的抗压强度越高，破坏时释放的耗散应变能越多，试件破碎程度越严重，所产生的微、细粒碎屑占比增大，导致分形维数变大；数据拟合结果表明耗散应变能和分形维数之间具有线性正相关关系。

摘要:采集的野外地震数据伴随有随机噪声干扰，需要将其消除。软硬阈值法能够压制地震数据的噪声信号，但是降噪效果并不理想。因此，提出了一种改进的软硬阈值算法用于地震数据降噪。首先利用软硬阈值法原理构建了一种新的阈值降噪法，并对新算法相关特性进行了研究，通过仿真实验确定了新阈值算法的小波基为sym 3，利用均方差和信噪比对新阈值降噪法的降噪效果进行了评价。最后，将新阈值降噪法用于实际地震数据降噪，结果发现新阈值降噪法能够去除地震数据中的随机噪声，降噪效果较软硬阈值法更理想。

摘要:为得到末期期间回撤通道围岩破坏控制方法，通过数值模拟对回撤通道周围集中应力与工作面采动支承压力叠加效应及围岩破坏规律进行分析，并开展了现场验证。研究结果表明：随着工作面与回撤通道距离减小，叠加应力值逐渐增加且向回撤通道正帮转移，导致回撤通道破坏由正帮侧向工作面方向移动。由于应力叠加效应增强，工作面在距离回撤通道20 m时，随着工作面推进，顶板塑性破坏由原先稀疏破坏变为密集破坏。工作面与回撤通道间的煤柱破坏前，工作面靠近回撤通道过程中回撤通道正副帮均发生破坏，且在煤柱小于5 m时正帮破坏较副帮严重，煤柱全部破坏后，顶板失去支撑，导致回撤通道顶板回转，顶底板破坏范围相应增加。控制回撤通道正帮的稳定性是控制回撤通道大变形的关键。

摘要:针对高阶段充填体稳定性风险评估过程中存在模糊性与随机性的特点，引入云模型理论，建立了高阶段充填体稳定性评判模型。以安庆铜矿等国内4座深井矿山为研究对象，选取坍落度、侧向暴露面积、充填料浆坡度、充填接顶效果等16项影响因素作为风险评估指标，借助云理论计算隶属于不同风险等级的各指标云模型参数，同时基于改进CRITIC-G1法，综合考虑指标之间的相关性与专家的理性判断，将主客观权重进行优化组合，最终根据评估指标的云数字特征和组合权重确定4座矿山充填体稳定性等级。研究结果表明，安庆铜矿、李楼铁矿、冬瓜山铜矿、司家营铁矿风险等级分别为Ⅳ级、Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱ级，司家营铁矿充填体相对更稳定。与其他数学模型相比，该模型在保证结果准确的同时，利用云数字表征模糊性与随机性从而获得不同评估指标耦合作用下的充填体稳定性等级，实现了等级的可视化，具有一定的可靠性，为高阶段充填体稳定性风险评估提供了一种新方法。

摘要:人工回灌条件下回灌水与地下水混合带的水—岩相互作用是决定地下水水质演化和含水层发生化学堵塞的关键过程。为研究人工回灌对滹沱河地下水超采区水质演化的影响，以石家庄市人工回灌场地为例，利用石津灌渠水作为回灌水源，通过室内实验结合反向水文地球化学模拟揭示回灌层位地表水与地下水混合带的水-岩相互作用机理。结果显示：混合带水的TDS（total dissolved solids）变化特征表现为先增大后缓慢降低，且地表水占比越大、含水介质粒径越细，则其变幅越大；混合带水中主要离子质量浓度变化特征受混合、碳酸平衡、溶解-沉淀、阳离子交换及硝化作用控制，其中K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-质量浓度主要受溶解-沉淀作用控制，Na⁺、Cl^-、HCO₃^-、NO₃^-质量浓度主要受混合NO₃^-作用控制，Mg²⁺质量浓度主要受阳离子交换作用控制；水—岩相互作用过程中溶解的矿物有石膏、钠长石、钾长石及盐岩，析出的矿物有方解石、钙蒙脱石及石英，且在地表水占比越大、含水介质粒径越细的层位，方解石的沉淀量越大，表明在粒径较细的回灌层位存在碳酸岩盐的化学堵塞风险。

摘要:为了解决超长双煤巷自燃发热的早期预报问题，在自燃标志气体分析法失效的情况下，运用井下监测系统大数据的CO趋势分析法。为了筛除井下柴油机动车尾气产生CO的波动干扰，创新提出能够仅反映煤相对缓慢氧化的背景CO体积分数的概念；对矿井某一独立通风的考察区域，在某一足够长的时间段内，总能找到所有柴油车都不工作的极端时刻（或不受尾气干扰的情况），且CO体积分数值被监测系统记录到，从而建立了背景CO体积分数的筛查方法；经时间单元周期为0.125 d和0.5 d时的筛查结果对比，随着考察时间单元的取大，CO体积分数曲线越来越低，波动减小，背景CO体积分数曲线越来越清晰，证明其客观存在性。以最短自然发火期的一部分为考查期，依据背景CO体积分数的趋势走势来预判煤柱自然发火，结合红庆梁煤矿经验，得到CO趋势递增率k₁^*=0.607×10^-6 d^-1，以此作为自燃危险预判的临界指标，将自燃危险预警分三级，即当k₁ ≥ k₁^*，一级预警，启动重点巡查，将超长距离巷道每天全面巡查，改升级到为有针对性加大人力物力的重点巡查；当k₁＜k₁^*，二级预警，查明原因；当k₁≤0，无自燃危险。预测结果满足工程要求。

摘要:实验室煤体复电阻率测试旨在提供可靠的复电阻率数据，为进一步现场应用基础研究。影响煤体复电阻率测量精度的因素众多，其中电极板为最重要的因素之一，极板的厚度和大小都会对煤体复电阻率测量产生影响，因此电极板的变化对测量参数的准确性有重要意义。通过选用导电性较好的紫铜材料作为极板，对3种不同厚度的极板材料进行了复电阻率测量，分析极板厚度对激发极化效应的影响，测试了直径为1，2，3，4，5 cm 5种大小极板对煤体复电阻测量的影响，并使用Cole-Cole模型进行数据拟合。得出结论如下：1）极板本身的极化效应和极板与煤样端面贴合程度是影响煤样复电阻测量误差的主要因素，3种不同厚度的极板材料中导电铜纸误差最小；2）对同一个煤样而言极板面积变化仅对复电阻率幅值有较大影响，对煤样激发极化的影响可以忽略。

摘要:由于松软煤层地质条件复杂多变，钻机在钻孔施工时，经常发生卡钻事故，这极大降低了工作效率，并严重威胁到工人人身安全。为解决以上问题，分析了引起卡钻的各影响因素，采用钻机回转压力表示卡钻状态，并设置回转压力卡钻阈值。根据钻机工作原理与卡钻机理，建立基于负载流量独立分配系统（LUDV）的防卡钻液压回路；采用PID与信号选择器建立自动防卡钻控制器，并采用人群搜索算法（SOA）整定PID参数。采用AMESim进行系统仿真试验，结果表明：回转压力达到20 MPa时，钻机自动回退；达到22 MPa时，钻机回转压力维持稳定，保持较大的回转动力克服外负载阻力，避免发生卡钻事故，验证了自动防卡钻电液控制系统的有效性。