针对煤层气直井水力压裂时常发生窜流导致压裂改造失败这一工程难题,引入泥饼仿地成凝饼(MTA)固井方法。通过室内模拟试验,研究了MTA固井方法应用于煤层气井的实用性和有效性,分析了该方法对提高煤层气井压裂成功率的意义。试验结果表明,MTA固井方法与煤层气井钻井液的配伍性好,能够满足煤层气井安全钻井对钻井液的要求;与原有固井方法相比,MTA固井方法可使煤层气井隔层界面抗剪切强度提高400%以上。原有固井方法的隔层界面窜流系数均大于1,窜流风险高,压裂成功率低;而MTA固井方法的隔层界面窜流系数均小于1,窜流风险低,压裂成功率高。该研究为提高煤层气井压裂成功率提供了一条新途径。

针对谢桥煤矿13218综采工作面沿空掘巷工程地质条件,为揭示窄煤柱沿空巷道在整个服务期内不同阶段覆岩结构运移形态的差异性,利用掘巷期间巷道顶板岩梁承载支点形成的覆岩大结构,能确保沿空巷道自身稳定和回采期间该覆岩结构使顶板不会失稳垮落的特点,采用FLAC3D模拟软件,对沿空巷道不同阶段覆岩应力分布、围岩变形特征、支护体受力进行模拟研究,并对其支护参数进行优化。结果表明:与原支护方案相比,采用大延伸率高强螺纹钢锚杆和小孔径锚索顶板补强、锚网护帮、底角锚杆防底鼓等支护技术,沿空巷道围岩塑性区范围由2.5 m缩至1.4 m,顶板下沉量由620mm减至430 mm。优化后的支护方案使得围岩释能让压,确保了窄煤柱沿空巷道在掘巷及回采期间围岩变形可控。

针对深井巷道围岩变形剧烈、变形持续时间长、支护难度大等问题,分析可知深井巷道围岩变形可控性较差,拟采用一次支护控制围岩变形,但现有工程技术条件下很难实现,且经济效益较差,据此提出基于高强多边形封闭式型钢支架的巷道围岩分次控制技术,对多边形封闭式型钢支架进行优化设计,一次支护采用锚杆+锚索联合支护让压,二次支护在巷道变形量接近锚索极限延伸量的80%时进行,采用高强多边形封闭式型钢支架强力支护,在邢东矿应用结果表明:采用新支护方式的巷道围岩变形量较小,顶板总变形量能够控制在52~72 mm,该支护技术能较好地保证围岩稳定性。

为克服在采动区主断面位置设置地表移动观测站的环境制约性,使观测站的设置既少占农田又能较好的获取地表移动参数,采用在非主断面位置设置观测站的方式,从理论可行性、选址方法和概率积分法求取预计参数3个方面,研究了利用非主断面观测站的观测结果,求取矿区开采影响地表移动预计参数的方法。通过在实际工程中的检验与应用,证明在地表任意一点受开采影响所发生的位移,都能反映本矿区因开采引起的地表移动与变形的规律,对观测站合理的选址,利用逐步趋近的方式求取概率积分法的移动变形预计参数,可以有效地解决观测数据受地形条件、多工作面重复采动影响的问题,达到与主断面观测站相同的效果,较好地获得矿区开采引起的地表移动规律。

为了实现带式输送机机尾滚筒的自动清理,提高综掘工作面的机械化程度,分析了目前煤矿井下综掘工作面中带式输送机机尾滚筒处的积淤和抛洒物产生的原因,指出了存在的安全隐患,提出了采用输送带清淤装置解决该问题的思路,阐述了输送带清淤装置的工作原理,针对某种型号的带式输送机机尾滚筒进行了相关的设计计算及马达选型,介绍了清淤装置的结构设计思路及其结构特点,加工制作了清淤装置样机。地面及井下试验结果表明清淤装置达到了预期的功能,为带式输送机机尾滚筒处积淤和抛洒物的清理提供了一种有效解决方法。

为了对霍州矿区煤巷围岩稳定性进行分类,采用基于模糊等价关系的动态聚类分析法将样本巷道分为5类;选择煤巷顶板强度、底板强度等8个指标来作为分类评判指标,运用5标度的层次分析法对8个分类指标进行权重分配。以分类结果为基础,提出霍州矿区每类巷道的合理支护对策;并基于C语言编制了分类程序以便于分类计算方便、快速、准确。研究结果表明,将模糊综合聚类法和层次分析法应用于煤巷围岩稳定性分类效果良好,分类结果符合实际需求;以分类结果为基础,对每类巷道提出合理支护对策,为现场施工提供有效指导与参考。

基于低阶煤表面含氧官能团多,疏水性差,煤泥难以浮选的问题,实验室条件下自行设计油泡分选系统,通过试验研究探讨低阶煤煤泥油泡浮选提质的可行性。常规浮选试验研究表明:当煤油用量低时,可燃体回收率低,浮选指标差,只有加入大剂量如100 kg/t的煤油时,才能取得较好的浮选指标。采用烃类油闪蒸技术制造油泡,可以有效地对低阶煤煤泥进行分选,捕收剂耗量大幅降低,且浮选指标好;捕收剂用量为2.5 kg/t时,大柳塔煤泥精煤产率为82.38%,灰分为8.26%,石圪台煤泥精煤产率为69.28%,灰分为11.14%。通过油泡浮选技术对低阶煤煤泥进行浮选提质,将为低阶煤煤泥的资源化利用探索提供参考。

建立能够体现岩石的初始损伤以及损伤部分仍能承受一定应力的新型岩石损伤模型.基于损伤演变过程提出新的损伤定义,将损伤部分分为损伤材料和因材料损伤而变化的微缺陷,提出损伤材料与因材料损伤而变化的微缺陷之间的影响因子γ,给出其确定方法,并研究其基本性质;通过岩石微观受力分析,建立岩石损伤模型;深入探讨岩石有效应力与名义应力的关系,引进岩石微元强度,服从对数正态分布,建立考虑损伤阈值影响的岩石损伤统计本构模型,并提出确定分布参数的方法.结果表明:该模型能够充分反映岩石损伤阈值的影响及应变软化特性,且参数物理意义明确,应用较为方便;与试验结果比较,本文模型理论曲线与试验曲线匹配度达87.2%,高于前人模型曲线的81.3%,说明该模型更为合理、可行.根据本文理论得出的损伤演化曲线符合S型曲线规律,能够很好地反映岩石压缩过程中的变形阶段划分.

为挖掘属性学习中属性与特征、属性与属性之间的关系,针对属性学习中存在的所有特征与属性被同等对待,底层特征与属性、属性与属性之间的先验知识被忽略的问题,提出一种基于属性关系图正则化特征选择的零样本分类方法.首先,根据训练样本和类别-属性矩阵计算属性之间的正负相关性,进而构建属性关系图;然后,基于属性关系图,对底层特征进行图正则化特征选择,并将选择后的特征用于直接属性预测(DAP)模型的训练;最后,通过直接属性分类器对测试样本进行零样本分类.AWA数据集上的实验结果表明,在40类训练10类测试的情况下,所提方法获得了0.6926的属性预测平均AUC值及19.5%的零样本分类精度.