针对目前矿井设计阶段对于区域性预防冲击地压系统性设计方法和体系尚未建立的问题, 为了在新建矿井设计阶段将区域防冲理念融入到矿井主要方案中, 降低矿井生产期防治冲击地压工作难度和强度, 分别从矿井可研阶段冲击倾向性的确定途径和方法、冲击地压矿井设计生产能力确定、冲击地压矿井开拓部署实现区域防冲理念、开采顺序与区域防冲结合等方面, 提出了将区域性防治冲击地压理念融入矿井前期设计的步骤和方法, 并结合呼吉尔特矿区北部矿井进行了设计实例应用, 为其他类似新建冲击地压矿井可研阶段区域防冲设计提供借鉴。

针对传统巷道立交方法缺点, 运用矩形薄板理论对立交薄岩层分析, 认为两巷道立交形成的薄岩层可看作四边简支矩形薄板, 对此薄板进行四边固支加固, 形成四边固支矩形薄板, 可大大提高板的支撑能力和强度水平, 据此提出一种四边固支板式加固薄岩层巷道立交技术, 阐释了设计结构组成及工艺控制过程。通过对结构特点和力学机理分析论证了结构和机理的科学性和正确性, 通过现场工程实践应用证实了适应性和有益效果。不仅解决了现场实际问题, 克服了传统巷道立交缺点, 而且把四边固支板理论应用到薄岩层加固领域, 倡导一种新的薄岩层留没方法和围岩控制技术, 建立了四边固支板式加固薄岩层力学模型, 形成四边固支板式加固锚钢筋混凝土耦合巷道立交承载结构, 实现了薄岩层留设和承载。

针对坚硬顶板条件下窄煤柱及巷道围岩变形过大且矿压显现强烈的问题, 以付家焉煤矿10102 工作面回风巷为工程背景, 对坚硬顶板深孔预裂切顶留窄煤柱护巷参数进行研究。通过对顶板切顶护巷的力学推理分析, 切顶后顶板由初次来压前的三边固支、一边简支变成两边固支、两边简支, 使得顶板更易垮落且垮落步距相应降低, 缓和了工作面的矿压显现。对切顶留窄煤柱护巷的关键参数进行详细分析得出: 煤柱宽度、切顶角度、切顶深度、切顶炮孔间距是实现精准切顶的关键因素, 24 m 的垂直切顶深度完全的切断基本顶, 有效降低了基本顶的应力联系, 缩短基本顶悬臂长度的同时最大限度降低了煤柱的载荷。数值模拟结果表明, 8 m 煤柱不切顶时支承压力最大，达41. 8 MPa, 煤柱的塑形破坏最大, 甚至会导致煤柱留设失败; 8 m 煤柱切顶后, 煤柱的支承压力最小, 峰值为21. 2 MPa, 且煤柱内部压力集中区明显降低。切顶效果监测表明, 随着预裂切顶的进行, 对窄煤柱巷道的围岩控制起到了有效的作用。

针对现有矿井水处理技术存在投药量大、处理时间长、出水水质不稳定的问题, 对常规矿井水进行管道微絮凝-超滤工艺试验研究。结果表明, 管道微絮凝-超滤工艺处理矿井水性能良好, 出水浊度均在0. 07 NTU 以下, 去除颗粒物主要依靠超滤膜的筛分作用, 微絮凝混凝剂种类、加药量、管长、管径等对浊度的去除效果影响不大; 随着投药量的增加, Zeta 电位逐渐减小并接近零点, 随着运行时间的进行膜比通量衰减程度逐渐减小; 当投药量为6 mg/ L 膜比通量J / J0 值下降最小。随着管道长度的增加, 膜比通量的下降速率逐渐缓慢, 管长在20~30 m, 对应反应时间约20~30 s, 较合适。流速对反应效果和超滤影响较大, 流速在0. 9 m/ s 左右较佳。随着运行压力的增大, 产水率增大, 膜比通量呈降低趋势。物理污染(颗粒堵塞) 是矿井水对超滤膜污染的主要原因, 最佳清洗方式为水力冲洗; 微絮凝器管径4 mm, 管长20 m, PAC 投加6 mg/ L, 超滤跨膜压差为0. 18 MPa 时, 过滤30 min 膜比通量J / J0 为0. 815, 产水率为93. 8%。

针对露天煤矿生产过程中, 轮斗系统实际生产能力与有效能力往往存在较大偏差, 进而影响矿山正常剥采进程的问题, 指出了影响轮斗系统实际能力的各类因素, 采用CRITIC 法赋予各因素指标客观权重, 将权重与TOPSIS 决策矩阵相拟合, 综合评价轮斗连续工艺系统实际生产能力, 最终确定影响轮斗连续工艺系统实际能力的主要因素为矿山辅助工程, 并客观地反映各个评价指标之间的相互关联。依托扎哈淖尔露天矿, 构建了轮斗连续工艺系统实际生产能力评价体系。

为了消除塔山煤矿四盘区副立井掘进过程中底板奥灰突水的潜在威胁, 对副立井井底水窝奥灰水害进行探查、注浆改造和加固治理, 在井筒周围共设计施工了17 个钻孔, 其中, 16 个钻孔终孔位置分别对称均匀布置在井筒外30 m 范围和奥灰含水层下30 m。探查结果表明, 井筒东南部奥灰含水层富水性大于井筒西北部, 裂隙发育东南也较西北强。注浆结果表明, 注浆后出水量、吸水率均远小于注浆前, 且注浆后吸水率均小于标准值0. 01 L/ (min·m·m), 表明煤层内裂隙已达到充填加固封堵的作用。

在对老矿区进行开发改造前, 需要利用地球物理方法对矿区内遗留的小煤窑进行探测。为实现山区浅部小煤窑盗采矿洞的精确探测, 首先运用数值模拟的方法讨论了高密度电阻率法(ERT)的三种常用装置对小型盗采矿洞的探测效果, 之后采取物理模拟的方法研究了小线圈瞬变电磁法(TEM)对不同距离下的低阻良导体的响应特征, 最后在场地实验中结合上述两种方法对贵州省织金县某浅层小煤窑盗采矿洞进行了探测。实验结果表明, 小线圈TEM 可以克服ERT 在山区不易布置长测线的困难, 而ERT 又可以弥补TEM 浅部探测盲区及分辨率不足的缺点。在探测过程中可以先运用TEM 进行初步探测以提供需要进一步精细探测的目标区域, 再布设分辨率较高的ERT 测线对盗采矿洞进行精确探测, 并可以用相对精度更高的ERT 电阻率数据对TEM 反演数据进行校正。两者的结合减少了单一物探方法在反演结果解释上的局限性。

针对切顶沿空留巷巷旁支护体破坏严重、留巷侧变形量大的难题, 建立了切顶留巷围岩结构模型, 理论分析了顶板岩层运移特征和巷旁支护体的受力过程, 结合工程实际, 提出巷旁刚-柔联合支护技术和工艺流程, 得出如下结论: 基于切顶留巷技术原理, 顶板岩层运移过程可划分为快速垮落阶段、弯曲下沉阶段和压实稳定阶段; 在不同运移阶段, 巷旁支护体分别经历动态冲击、纵向受压、侧向受挤的受力过程; 根据顶板运移规律及支护体受力特征分析, 要求巷旁支护体要同时具有瞬时抗冲击、纵向可缩、侧向抗压的能力; 通过在回采工作面液压支架上铺设钢丝绳+金属网, 架后打设“可缩性U 型钢+钢筋网” 形成刚-柔联合支护体, 可有效减小巷旁支护体的变形和破坏。

针对深部高应力巷道围岩大变形控制难题, 选择水峪煤业十采区运输大巷为研究对象, 综合采用现场调研、理论分析和现场试验等方法, 分析了深部高应力巷道围岩、支护结构破坏特征和围岩强度特征, 研究了巷道围岩大变形的主要影响因素, 在此基础上提出了以约束混凝土支架与注浆锚索为核心的注锚喷支联合控制技术, 并在现场进行了工业性试验, 有效保障了深部高应力巷道围岩的稳定, 对类似条件的巷道围岩控制具有一定的参考价值。

针对突出易自燃煤层切顶卸压自成巷工程中面临的煤层瓦斯-火协同治理技术瓶颈, 以沙曲二矿3402 工作面为研究对象, 采用了理论分析、数值模拟及现场工程实践相结合的研究方法, 研究了突出易自燃煤层切顶卸压关键技术参数, 分析了巷道围岩应力、位移场分布特征, 探究了在该地质条件下煤层瓦斯-火的协同防控机理, 研究结果表明: 巷道切顶角度为15°, 切割缝长度为6 m 时,卸压后实体煤侧应力集中区应力峰值最小, 且顶板岩层位移最小。留巷段喷涂高分子堵漏材料可切断采空区瓦斯越流通道, 使其回风流瓦斯浓度稳定在0. 36%~0. 41%; 优化顶板瓦斯抽采钻孔及采空区埋管参数可实现高效抽采; 向采空区内喷洒雾化阻化剂后, 其内未检测出自然发火标志性气体, 形成了复杂地质条件下“以防为主、防灭结合、高度协同” 防控思路及堵-抽-注协同治理技术。

煤矿地质赋存及开采条件的差异性使得寻找统一的冲击地压发生机理及防治策略较为困难, 对冲击地压矿井进行合理分类, 将是支撑工程现场有效开展防冲工作的可行路径。以鄂尔多斯地区煤田为工程背景, 基于大量现场调研, 分析了煤田内部构造特征及其对冲击地压的影响, 认为鄂尔多斯地区的东胜煤田、桌子山煤田及上海庙煤田均面临不同程度的冲击风险。考虑冲击地压的发生机理、灾害位置、载荷(力源)、采掘环境等要素, 将典型冲击地压矿井划分为重力型、构造型、顶板型、煤柱型等4 种类型, 并对应提出了鄂尔多斯地区深部冲击地压矿井类型的划分方法,同时结合各类型冲击地压的形成机制, 明确了其对应的防治要点, 为具体防冲工作中设计针对性的措施提供了可靠手段支撑, 以此为依据的冲击地压防治工程实践效果良好。

为了探索深埋复合煤柱工作面冲击地压防治技术, 以葫芦素煤矿21201 回采工作面为工程背景, 研究了复合煤柱工作面形成前后的应力状态分布规律, 提出了针对深埋复合煤柱工作面的联合卸压防冲技术措施, 并进行了效果检验。研究结果表明: 2-1 煤开采后上覆坚硬顶板易在复合煤柱区域附近产生悬顶, 受回采工作面超前支承压力和相邻采空区侧向支承压力的叠加影响, 复合煤柱区域不但会造成高应力集中, 而且易产生大量能量积聚。根据复合煤柱区域高应力集中的分析结果, 设计了复合煤柱区域顶板预裂爆破和高应力煤体(柱)钻孔预卸压相结合的联合卸压技术措施。同时选取联合卸压前后21201 工作面稳定回采期间的微震事件进行对比, 联合卸压后微震日均频次和日均能量分别下降了71. 7%、75. 6%, 103 ~104 J 以上微震事件明显减少且空间分布比较分散, 说明设计的联合卸压技术措施效果显著, 可有效降低复合煤柱工作面回采期间的冲击危险性。

云贵地区煤炭资源通常为多煤层叠置构造, 煤层薄、煤层数量多、层间距近且构造复杂, 不具备保护层泄压开采条件, 穿层钻孔抽采效率差, 迫切需求煤层增透措施。可控冲击波是一种新型煤层增透技术, 已在国内北方地区取得了较好的应用效果。针对云贵地区煤层问题, 以云南白龙山煤矿C7+8 大块煤样为例使用冲击波进行能量优化实验; 采用可控冲击波煤层增透技术结合钻孔及煤层条件设计了“煤层增透” 和“ 岩层预裂” 的交叉重叠作业模式和作业参数, 并开展先导性试验。结果表明: 煤层增透采用30 kJ 含能棒, 岩层预裂采用80 kJ 含能棒。煤岩结合部增透的5号钻孔较煤层增透的4 号钻孔的抽采浓度提高16. 2 倍, 抽采纯量提高15. 8 倍, 较常规穿层钻孔抽采纯量可提高2. 8 倍。观测后期5 号钻孔整体浓度和流量有增加趋势, 说明在煤层中部和煤岩结合处交叉冲击作业起到均衡预裂的作用。

为了解决发耳煤矿复杂地层条件下煤层厚度薄、煤质松软、瓦斯含量高、瓦斯压力大, 难以实现瓦斯高效抽采的问题, 以发耳煤矿+980 m 水平运输延伸巷掘进期间的瓦斯治理为例,通过对其所处区域地层的煤层赋存状态和地质条件的分析, 提出了底板梳状定向钻孔抽采瓦斯的技术方案, 形成了复杂地层条件下以主定向钻孔为基础、多分支钻孔梳状扩展的定向钻进技术与工艺, 开展了现场试验, 并对单孔抽采效果进行了考察, 结果表明: 在+980 m 水平运输延伸巷道掘进过程中, 在5-2 煤层底板下5 m 处, 共施工7 个主定向钻孔, 以主钻孔为主干又施工了56 个梳状分支, 钻孔连抽后, 单孔平均瓦斯抽采浓度为26. 64%, 单孔平均瓦斯抽采纯量为0. 33 m³ / min,取得了良好的瓦斯抽采效果。

针对国内普通防爆大容量铅酸蓄电池存在充电时间过长、需要人工定期添加蒸馏水及无法实现智能化管理的问题。本研究将具有电容特性的矿用特殊型阀控式铅炭铅酸蓄电池应用于防爆重型电驱车, 可以将充电时间缩短至普通铅酸电池的1/5 左右, 同时减少了人工维护成本, 通过构建防爆蓄电池在线监测与智能专家管理系统, 实现远程监测蓄电池的实时状态, 特别是可以先期发现引起电池故障的各种成因并报警提示, 延长电池组的使用寿命, 有利于井下电驱动无轨胶轮车的进一步推广使用。

针对智能矿山基层工作繁杂, 管理效益与装备水平不匹配的现状, 本研究从人员-设备-作业-风险的角度, 明确了以全面规范的基础管理体系、设备精准检修与适时维护的管理办法、任务和安全为核心的标准化作业流程和多系统联动的煤矿风险预警推送为核心的建设内涵。介绍了智慧班组管理系统的技术路径, 提出了包含信息流、基础设施、方法模型、功能应用和系统终端等的关键流程。设计了基于德尔菲和层次分析法的班组考核评价方法、基于关系型数据库的岗位作业匹配系统和基于云边端一体化的多系统联动信息推送方法等关键技术。最后开发了智慧班组管理系统PC 端和移动端, 并在敏东一矿基层班组成功应用。

为深入研究急倾斜煤层俯伪斜综采工作面基本顶破断特征, 以重庆逢春煤矿N2821 综采工作面为例, 利用薄板理论, 同时考虑煤层倾角α 和工作面俯采角度β 对采场的影响, 建立了急倾斜煤层俯伪斜工作面基本顶弹性薄板模型, 得出了工作面基本顶的挠曲变形方程, 并进一步分析了在两个角度共同影响下的俯伪斜综采工作面基本顶应力分布特征, 经过理论计算得出了基本顶的初次来压步距为13. 7 m, 周期来压步距为7. 9 m, 揭示了急倾斜煤层俯伪综采工作面最大挠度点位于工作面的中部偏下端头位置处, 基本顶初次破断和周期破断特征分别为“ ⊂-≻” 型和“ ”型破断, 研究结果为急倾斜工作面煤层顶板控制提供了一定的理论参考。

矿压预测是实现综采工作面智能化的重要组成部分, 具有广阔的应用场景。液压支架载荷是综采工作面覆岩运动的直接体现, 其载荷峰值循环末阻力是判断顶板来压, 开展煤矿顶板、水、火灾害防控的关键指标。本研究以预测循环末阻力的变化对矿压显现规律进行表征, 形成一套基于区域化的支架数据质量优化方法, 时空融合的顶板压力预测模型构建, 以及多尺度部署的方法体系。实验结果表明结合了注意力机制的Conv1d+Bi-LSTM 时空模型有效提取了液压支架的工况矩阵的特征信息, 针对不同情况的数据优化方法提升了模型的预测精度, 模型具有良好的鲁棒性与泛化性, 可实现矿压的精确预测。多尺度的部署方法实现了模型灵活部署对实际预测有着重要意义。

强弱耦合防突技术是一种以水力冲孔弱化吸能与注浆加固强化抵抗协同控制防止煤与瓦斯突出的有效方法, 为了研究不同强度组合强弱耦合结构的力学特性, 对9种强度组合的煤岩组合体试样进行了MTS 单轴力学加载实验, 利用声发射监测系统进行了加载过程监测。结果表明: 岩体强度的增加能够有效提升煤岩组合体整体承载能力, 提升强化区抵抗残余能量的能力; 煤体强度增加能有效降低试样整体形变量, 缩短压密阶段持续时间, 降低煤体部分破碎程度。研究结果对强弱耦合防突技术优化设计方案具有重要意义。

以鄂尔多斯马泰壕煤矿3103 工作面为工程背景, 提出了一种断层构造可视化平台的构筑方法, 建立了回采工作面的三维可视化地质模型, 反演了工作面开采过程中液压支架动态压力的演化特征, 在实现复杂地质构造精细赋存条件、工作面及巷道形态和矿压动态显现可视化的基础上, 研究了巷道内断层赋存与开采过程中液压支架数据演化的互馈机制。研究结果显示: 马泰壕煤矿3103 工作面距切眼1170 m 处存在断层斜向贯穿运输巷, 可视化平台直观展示了该断层的形态和分布。工作面开采经过断层时, 矿压分布极不规律, 周期来压步距较正常开采时平均值降低45. 9%, 来压持续时间增加, 较平均值增加70%; 液压支架沿工作面倾向方向来压分布较不均匀,靠近断层侧支架压力值较小, 工作面压力整体呈以断层面为凹谷的“N 型” 线分布, 正常开采时压力大小较为均匀, 呈间隔分布。

为探讨门源观测井井水位2019 年9 月24 日以来出现的巨幅上升异常变化与2022 年1月8日以来在祁连带相继发生的门源Ms6.9、德令哈Ms5.8和Ms6.0 等一系列地震之间的关系, 基于区域水文调查、地球化学分析、环境干扰源分析等方法对门源井水位异常变化进行分析, 结果表明: 门源井水位观测2019 年9月24日以来的巨幅上升异常变化同时受地震活动的区域应力加载和水库的蓄水运行影响, 后续稳定的水位高值状态是祁连带强震孕育过程的异常响应, 伴随门源Ms6.9 地震的发生, 水位逐步恢复正常。

为研究近距离下煤层首采工作面开采对软弱煤岩破坏变形特征的影响, 以熊家湾煤矿20903首采工作面为研究背景, 基于数值模拟、理论分析和现场观测等手段分析近距离首采工作面开采对软弱煤岩（C8煤层）的裂隙发育、应力变化以及膨胀变形等特征的影响。研究表明: 随首采工作面推进, 煤体裂隙网格持续发育, 表现为裂隙产生到裂隙稳定发育、裂隙稳定发育到弯曲下沉和弯曲下沉到裂隙压实阶段; C8煤层膨胀变形呈“压缩→膨胀→稳定” 的变化规律, 其煤层最大膨胀变形值为12.1mm 和11mm, 位于卸压膨胀稳定区内; 根据现场观测可知, C8煤层软弱煤岩整体稳定, 部分煤岩体存在破碎裂隙区, 局部顶板岩石虽已发生松动, 但对岩层稳定无太大影响。

针对特厚煤层综放开采覆岩破坏剧烈、地表沉陷规律不明、地表塌陷难以控制等关键问题, 以不连沟煤矿F6207 和F6211 工作面为研究对象, 利用TSX 和Sentinel-1 数据进行多源观测融合的垂直沉降处理, 通过偏移跟踪计算出工作面地表下沉范围值, 从而得到了整个工作面的变形场。根据地表变形范围与地下开采范围计算基于InSAR 多源监测的短期动态开采影响角, 建立了基于多元信息融合技术的多维地表沉陷监测体系, 突破了以往常规地表移动观测单一布“ 点” 或“线” 的局限性。结果表明, InSAR 多源融合监测技术能有效提高地表残余变形监测的精度, 解决了黄土沟壑区特厚煤层高强度开采地表沉陷与覆岩破坏规律实测难题。

为减小截齿磨损, 提高截割效率, 基于截齿破煤理论, 进行了单一截齿截割过程受力状态分析, 构建了横摆工况单一截齿截割载荷和截割头截割载荷的随机载荷谱函数。并基于主动激振辅助破岩理论, 构建了截齿破岩过程受振动激力作用的力学模型; 最后通过搭建截齿截割试验台进行了有无激振作用和不同激振频率下的截割载荷实验验证。研究结果表明, 主动激振作用降低了截割过程截割头截割载荷, 减小了对截割头的冲击损伤, 且激振频率与截割载荷不存在线性关系,随着激振频率的增加, 截割载荷呈现先减小后增大变化, 激振频率为30 Hz 时的截割载荷达到最小。该实验结果验证了理论分析的可行性, 有益于完善现有截割破岩理论。

为提升智能化煤矿的生产经营水平, 探索治理能力提升路径, 根据煤矿监测监控数据要素与应用范式的特点, 界定了智能化煤矿监测监控数据治理的概念内涵, 提出了从基础数据采集, 数据开发管理到数据价值形成的全过程数据治理的研究范式和总体框架, 遵循数据驱动决策理念, 形成了“信息挖掘—理论推演—场景应用” 的数据价值实现过程, 并构建了监测监控数据治理能力提升路径的结构方程理论模型, 系统分析了智能化煤矿建设背景下监测监控数据治理能力提升的需求导向、学习元素与学习模式之间的传递作用与影响关系, 探究了当前煤炭企业监测监控数据治理能力提升的关键路径。

为了满足井下边界检测应用的迫切需求, 提出一种基于LiDAR的边界检测与跟踪方法, 该方法包含点云实时校正、点云栅格化、边界拟合以及边界跟踪四部分。针对井下道路边界不规则且坡度变化频繁的特征, 设计一种点云实时校正方法, 采用预校正和动态更新两个步骤实现地面点云和激光雷达坐标系平行。利用栅格思想将校正后点云映射到二维栅格图中, 有效避免路面凹凸不平对边界提取的影响。针对弯道和硐室场景造成的边界缺失问题, 采用卡尔曼滤波算法对点云进行稳定跟踪。在井下实车采集数据上的实验结果表明, 本研究提出的算法可以准确检测并稳定跟踪双侧边界, 在直道、弯道、硐室场景检测精度分别为97.5%, 93.2%, 88.3%, 并且满足自动驾驶的实时性。

为了有效评估采煤机健康状态, 本研究提出了一种基于PCA 和云模型的采煤机健康状态评估方法。以某矿场采煤机作为研究背景, 选取截割部、牵引部、变频部、调高调压四个方面共10个影响因素作为评价指标, 建立采煤机健康状态评价体系; 为了避免决策者的主观影响, 本研究从定量角度对采煤机健康状态进行评估, 运用PCA 对数据进行降维并计算各指标权重, 构建基于云理论的采煤机健康状态云模型, 依据云模型特征参数确定采煤机健康状态等级。通过实例分析表明, 基于PCA 的采煤机健康状态云模型评估方法可准确的判断当前采煤机的健康状态, 为煤矿企业安排维护计划提供一定的参考。

振动筛是选煤过程的重要机械设备, 其故障信号通常伴随着外界噪声等不确定性因素的影响而表现出非线性、非平稳性的特点, 现有的故障诊断方法大多难以实现对不确定性故障特征的有效提取和准确诊断。为此, 提出了一种基于特征融合的选煤厂振动筛故障诊断方法, 采用云模型和主成分分析法提取动-静结合特征信息, 基于随机配置网络算法以自主的方式建立诊断学习网络, 保证了模型的快速收敛性能, 并利用选煤厂振动筛的数据验证了该诊断方法的有效性。

弛张筛可有效解决潮湿细粒煤炭深度筛分的问题, 且筛面的弛张运动对潮湿细粒煤团的解聚具有重要的影响。为了深入研究潮湿细粒煤团在大挠度弹性碰撞过程中的解聚机理, 基于离散元法中的Bonding Particle 模型, 建立了大挠度弹性筛面的运动学仿真模型; 通过再开发后接触模型, 实现粘结成团的等径细粒煤炭替换大颗粒煤炭; 并对细粒煤团与大挠度弹性筛面的碰撞过程进行了仿真分析, 探究了筛面振幅、频率以及细粒煤团与弹性筛面碰撞速度对细粒煤团解聚程度的影响规律。结果表明: 细粒煤团的解聚程度随筛面振幅及频率的增加而增大, 随着煤团与筛面碰撞速度的增加先增大后减小, 且碰撞次数随频率的增加而增大。

以羟丙基淀粉和丙烯酰胺为原料, 以硝酸铈铵为引发剂, 采用水溶液聚合法合成羟丙基淀粉-丙烯酰胺聚合物(HPS-AM), 并利用红外光谱、扫描电镜及热重分析对该聚合物进行了表征。考察了絮凝剂用量、搅拌强度、pH 值等因素对煤泥水絮凝效果的影响, 进行了HPS-AM 与聚丙烯酰胺(分子量1200 万、500 万)和聚合铝的絮凝对比实验, 研究结果表明, 当HPS-AM 用量为4 mL 时, 搅拌强度20 r/ min, pH 值为8 时, 沉降效果最好, 煤泥水絮凝沉降后上清液浊度为24. 69 NTU, 絮体压缩率为99. 90%; 而且当药剂用量都为4 mL 时, 与PAM(1200)、PAM(500)、PAC 相比, HPS-AM 处理煤泥水得到的上清液浊度分别低83. 81%, 77. 25%, 80. 07%, 絮体压缩率高0. 18%(较三者均值)。研究证明HPS-AM 聚合物是一种优良的新型煤泥水絮凝剂。

 选用哈密弱黏煤、准东不黏煤作为原料, 采用低速炭化和物理活化工艺制备成型颗粒活性炭, 调节煤粉粒度、炭活化参数进行工艺优化。检测了活性炭的碘值、亚甲蓝值、强度等, 并通过低温氮吸附法, 获取其表面积和孔结构参数。结果表明: 哈密煤可制得碘值1135 mg/ g、强度92. 9%压块活性炭, 煤粉粒度对强度影响较大; 炭化终温650 ℃、在950 ℃下活化140 min 是理想工艺条件;准东煤难以制成压块活性炭; 两种原料煤均可制成柱状活性炭, 煤粉细度对所制柱状活性炭强度影响不大, 煤焦油是形成柱状活性炭强度的关键; 煤焦油中沥青在炭化过程中易形成取向度高、更为规则结构, 不利于后续的活化造孔; 在炭化终温650 ℃ 条件下, 弱黏煤制备活性炭理想活化时间为160 min, 不黏煤需要延长至180 min, 所制活性炭的碘值分别为945 mg/ g 和912 mg/ g; 煤中惰质组的反应活性较弱, 惰质组含量较多的准东煤需要较长的活化时间才能发育出较为发达的孔隙。

煤层大直径钻孔卸压是一种常用的冲击地压局部解危的技术方法。目前防冲专用钻机普遍存在的输出转矩偏小、一次成孔直径小、自动化程度低等问题, 影响了大直径卸压钻孔的高效、安全施工。通过提高钻孔成孔直径, 扩大钻孔在煤层中的卸压影响区域, 提高局部防冲效果,因此研制了针对冲击地压煤巷一次成孔300 mm 直径钻孔的专用钻机与配套钻具。钻机最大输出转矩达到20000 N·m、并具有煤矿井下远程交互、自动上卸钻杆、输出参数调节范围大等特点, 从而提高了钻机自动化程度、降低工人劳动强度、提高了大直径钻孔成孔效率。通过试验证明, 钻机各项参数达到了设计指标。

为了更好的研究矿用机械设备状态监测与故障诊断的发展, 文章从故障诊断原理角度将煤矿机械故障诊断技术分为基于模型的故障诊断技术和基于数据驱动的故障诊断技术, 并对相关研究现状进行了详细阐述; 从故障诊断所用信号类型角度对煤矿机械故障诊断技术进行分类, 并分析了各种类型的优缺点。在此基础上, 指出了煤矿机械设备故障诊断研究当前存在的难点并提出了相应对策。本研究可为促进煤矿机械故障诊断技术工程化应用提供指导。