煤层底板

为解决华北型煤田煤层底板突水监测不全、智能化水平不高等问题，基于底板“下三带”理论，提出了多频连续电法充水水源监测系统和“井-地-孔”联合微震监测系统。采用伪随机多频序列作为人工场源，通过伪随机相关辨识技术提取弱信号。同时，研发了带推靠的孔中传感器及回收装置，实现了三维立体布署和时空精细定位与实时监测。智能预警系统结合时序大数据挖掘和深度学习技术，通过预警级别的三视热力图输出，实时显示煤层底板各网格的预警情况。

为了实现快速掘进，必须构建高精度的掘进前方二维地质模型。本研究以沁水煤田某矿区XY-S工作面为例，利用三维地震解释数据，结合巷道掘进中实测的煤层底板高程信息，动态更新三维地震速度场，精确预测掘进前方煤层底板的高程。研究结果表明，通过实时更新煤层底板高程，更新地质剖面，掘进前方预测误差逐步减小，特别是在实测点前方25 m和50 m范围内，预测精度显著提高，最小绝对误差分别为0.2 m和0.45 m。未来若能增加实测数据密度和均匀性，预测精度将进一步提升，为快速掘进提供更精确的导航数据。

针对高瓦斯突出煤层综采工作面粉尘污染问题，利用回风巷瓦斯抽采孔进行煤层注水降尘试验。研究分析了注水量、注水流量和注水压力随时间的变化，以及注水前后煤体水分增量和降尘效果。 结果表明，利用瓦斯抽采孔进行动静压结合注水减尘，操作简便，减少了注水钻孔施工量。注水后，煤体水分增量超过1%，司机位置总粉尘浓度从1 335.5 mg/m3降至681.1 mg/m3，呼吸性粉尘浓度从358.6 mg/m3降至167.1 mg/m3，降尘效率分别为49.0%和53.4%。采煤机下风侧15 m处总粉尘浓度从1 108.9 mg/m3降至526.8 mg/m3，呼吸性粉尘浓度从303.9 mg/m3降至145.8 mg/m3，降尘效率分别为52.5%和52.0%。

为了有效预防和减少我国煤矿发生的煤与瓦斯突出事故，推进煤层“零突出”目标管理，基于国内外研究成果，分析当前煤层管理措施，提出了突出煤层分级管理方案，并通过数理统计方法分析了煤矿事故数据和煤层特性，明确了突出煤层不同级别的管理需求。

基于煤层赋存条件、开采方式对煤质灰分的评估，计算了不同分区煤层煤质灰分预测值，为煤层群配采灰分控制提供参考。根据合理错距原则，设计配采方案，确保向选煤厂提供均质原煤。

彬长矿区4号煤层主要以低硫、低中灰、中高挥发分、特高热值不黏煤为主，局部含有弱黏煤。依据煤炭资源潜力评价提出的6级划分方案，将其原煤洁净等级初步划分为Ⅲ级，属较好洁净煤；浮煤洁净等级为Ⅱ级，属好洁净煤。整个矿区4号煤层原煤洁净等级以Ⅲ级较好洁净煤为主，分布面积占比达73.03%，仅在西部和中东部出现小范围Ⅳ级中等洁净煤分布区，占比26.97%。

该数据库汇集了黔西-滇东煤层气地质数据，利用VS2005软件实现了数据管理和分析功能，包括基础数据录入、查询、修改、删除、报表生成和统计分析。

针对深部煤层开采过程中可能出现的动力灾害，如量级大、破化程度高等问题，采用理论分析方法。首先，利用王家山煤矿深部急倾斜煤层开采的微震数据，通过CMEAS算法优化微震台网布局，得到最佳解。其次，建立了综合微震多参数预警指标体系，并根据实际监测数据制定危险判断标准。最后，在最优微震台网下，基于实地监测数据，探讨了工作面顶底板岩层及正前煤层震动的时空演化规律。另外，采用数值计算模拟了工作面开采过程中煤岩体位移场和应力场的变化，以及周边断层的活化模式，揭示了深部开采对力学响应的影响规律。

基于数理统计和'三率'法,对煤钻屑瓦斯解吸指标Δh2、瓦斯涌出初速度q和钻屑量S进行敏感性分析,确定煤与瓦斯突出预测的敏感指标。

基于水射流割缝煤层增透技术，分析割缝后煤体的应力分布状态，并计算钻孔径向应力和切向应力。在理论分析水射流割缝对钻孔影响半径的基础上，确定了水射流割缝钻孔布置的技术工艺。根据现场实测数据，统计分析了动态指标，验证了水射流割缝后煤层瓦斯抽采增透效果。中兴矿现场试验表明，与传统钻孔相比，采用水射流割缝钻孔能够使瓦斯抽采浓度提高3.6倍，流量提高2.7倍，纯流量提高9.7倍；上覆三采西翼回风巷平均风排瓦斯涌出量最大减少0.68米。