本书针对锚杆-围岩系统无损检测及锚固质量评价这一实际工程问题,利用计算机技术、现代信息处理技术以及人工智能技术,采用理论分析、数值仿真、实验室模拟试验、工程验证等相结合的手段,研究了锚杆-围岩系统应力波和磁致伸缩导波技术动力响应特征,揭示了其传播规律和特性,提出了基于频率响应函数、变结构神经网络、多尺度卷积生成对抗网络的无损检测方法,探讨了具有大变形特征的恒阻吸能锚杆拉伸形变识别方法。本研究姜维锚杆锚固系统在施工及使用过程中的无损检测提供科学指导。
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针对工作面赋存高位硬厚岩层的地层条件,采用相似材料模拟试验方法,制作了工作面上覆单层和两层高位硬厚岩浆岩的相似模型,研究了开采过程中的覆岩结构及其演化特征;通过力学理论分析,揭示了上覆岩层的破断规律及覆岩结构的形成机制;分析了典型采动覆岩结构的致灾规律,并采用工程实例进行验证。研究结果表明:单层硬厚岩层初次破断前,周期破断阶段分别形成“梯”型,“Γ”型覆岩结构;两层硬厚岩层条件下,下位硬厚岩层破断前形成“梯”型覆岩结构,上位硬厚岩层破断前后分别形成“梯-Γ”型复合覆岩结构,“F”型覆岩结构;工作面上覆岩层破断角α在(45°,90°)区间内,破断迹线总是与岩层层面成一定夹角。高位硬厚岩层条件下集中应力高,积聚能量大,易诱发静载型动力灾害;“梯”型覆岩结构失稳易诱发动力灾害及离层水(气)突涌现象;”Γ”型覆岩结构失稳易诱发动力灾害,但不易发生离层水或瓦斯突涌。
为进一步探讨数字岩石物理技术在煤储层孔裂隙结构研究中的应用,从宏、微观角度探讨CO2-ECBM流体连续过程内涵,并进一步剖析CCUS源汇匹配问题;本书以两淮煤田深部碎软低渗煤层为研究对象;以深部碎软低渗煤层多尺度孔裂隙结构数字化重构表征,微观尺度CO2-ECBM流体连续过程实验及其数值模拟,宏观尺度CO2-ECBM流体连续过程数值模拟、碎软低渗煤层CCUS源汇匹配及管网优化为核心研究内容。本书将先进技术的应用与能源地质问题相结合,对充实煤层气开发地质与煤层CO2-ECBM有效性理论研究及CCUS源汇匹配研究具有重要的学术与实用价值。
中国是世界煤炭第一生产大国,2021年煤炭产量达到41.3亿吨,其中井工开采的煤炭量占到90%以上,开凿了大量巷道工程。本书针对锚杆托锚力进行深入研究,采用理论分析、实验室实验、数值计算、现场实测等综合研究手段,系统研究了初始托锚力与预紧力矩的转换关系,提出了临界预紧力矩的概念;分析了托锚力在掘采过程中的波动演化特征和影响因素,揭示了托锚力在围岩变形破坏过程中的演化机理;提出了协同承载原理,创新了稳定托锚力的技术方法,并开展了工程实践验证研究;为高应力复杂地质条件下巷道围岩控制提供了理论支撑。
本书对当前煤矿井下巷道掘进面现有的超前探测方法进行了研究和对比,结合巷道掘进工艺和工作特点提出了理想超前探测方法应具备的特征;针对煤巷围岩地质工况,研究接地电阻计算方法及其影响因素,确定电极尺寸参数,提出适合煤矿超前探测的减小接地电阻方法;研究介质参量对Cole-Cole模型频谱特性的影响,仿真分析视幅频率随工作频率及Cole-Cole模型参量变化规律,确定发射电极工作频率;设计不同的电极组合装置,利用有限单元法分析均质和含水地质构造模型激电参量变化规律,确定煤巷超前探测最佳电极组合装置;研制了超前探测仪发送机样机,实现了双低频恒流方波的合成。本书可供煤岩体超前探测领域的技术人员、研究生参考。
本书主要包括中煤能源金海洋煤业概况、带式输煤专线在金海洋应用现状、煤矿开采对带式输煤专线影响、带式输煤专线抗采动变形治理技术方案研究、带式输煤专线抗采动变形治理技术、跨工作面移动浮桥架空机体技术、钢结构斜拉栈桥治理不均匀沉降技术、结论与展望等内容。
煤层瓦斯含量是煤矿瓦斯灾害防治的重要基础参数,钻孔负压排渣定点取样是一种具有发展潜力的取样方法。目前关于钻孔负压排渣定点取样技术的研究处于停滞状态。本书以负压取样时煤屑-气流动为研究对象,采用了理论分析与数值模拟(CFD-DEM)相结合的研究方法,重点研究了取样钻杆转动对取样时煤屑-气流动特性的影响,确定了最佳取样钻杆转速的范围,建立了负压取样时的临界取样风速与压降预测模型。本书可以供安全工程、矿业工程等专业的教师和科研工作者参考使用。
本书是针对煤矿生产现场遇到的实际问题而撰写的,实践性较强。全书共分七章,主要是回顾国内外涉及“煤层顶板水平定向长钻孔抽采卸压瓦斯技术”核心内容的研究现状,研究采动覆岩裂隙演化分布规律、定向长钻孔的布置抽采位置以及钻孔抽采和布置参数的优化确定,进而提出定向长钻孔的布置抽采方案,最终为提高卸压瓦斯抽采率,发展现有煤与瓦斯共采理论提供一定的理论与技术依据。本书可供安全工程、采矿工程、地质工程、煤层气开发工程等专业的研究学者阅读,也可作为煤矿企业从事煤矿安全生产的技术和管理人员的参考用书。
在深部矿井重大突水灾害中,采动作用下充填型原生不导水断层引发的滞后突水灾害由于其隐蔽性及滞后性特征,成为制约我国煤炭资源安全开采的关键因素。本书针对采动作用下深部岩体断层滞后突水机理及防控技术难题,通过理论分析、数值模拟、模型试验及注浆材料研发方法,系统研究了滞后突水关键通道的地下水流态演化规律及时间效应,分析了断层滞后突水通道的形成机理,结合断层滞后突水现场监测,建立了原位多场信息突水监测系统与预警判识准则,研发了适用于断层滞后突水灾害治理的固废基复合注浆材料,并进行了灾害防控工程应用研究,取得了一系列有益的研究成果。