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本发明公开了一种矿井用钻孔装置，包括车架、过滤净化箱体、集水箱、导水板、导向器和金属蛇形管，所述金属蛇形管设在支撑座的左侧，金属蛇形管的下端连接回水管，升降台的右端设有过滤净化箱体，过滤净化箱体的内侧上部设有过滤层，过滤净化箱体的上方设有导水板，导水板的底部设有导水管，导水管的出水端设在过滤净化箱体内部，导水板固定在滑轨的下端，所述过滤净化箱体的底部左端连接第二回水管，升降台的左端设有集水箱。本发明设置的带有螺旋凸起的导向器使得钻机在遇到断层破碎带等地质结构带时，岩粉易排出，提高了钻进效率，设置的导水板、集水箱、回水管和水泵能够使得冷却水部分回收利用。
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本发明公开了一种井下煤矸分选硐室群紧凑型布局方法，适用于煤矿使用。首先基于矿井地应力场类型与优势节理裂隙走向，确定煤矸分选硐室群内主硐室的合理布置方式，即尽量将主硐室布置于远离断层、陷落柱等地质构造且围岩性质相对稳定的区域、将主要功能硐室轴向与优势节理裂隙走向垂直布置，主硐室之间相互平行布置；辅助硐室与主硐室沿同轴向布置；两主硐室之间的连通硐室与两主硐室垂直布置；确定主硐室及邻近巷硐的合理间距，对于煤矸分选硐室群内非等高的巷硐而言进行渐进式过渡处理。其步骤简单，能够有效降低围岩控制难度，有利于减少压煤量、降低产矸量与掘巷工程量、削弱选煤系统与井下其他生产活动的交互影响。
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本发明公开了一种井筒建井水害预注浆治理方法，主要步骤包括测放井筒平面位置和井下位置、分析井筒地质资料确定下段需注浆治理的区段、井筒下段施工环形绕巷、井筒下段向上施工注浆钻孔对含水层进行预注浆治理、井筒下段注浆治理完成后后注浆环形绕巷并充填处理，井筒正常向下掘进穿越下段已治理含水层以及最终井筒建设完成；本发明适合用于井筒底周边已经有巷道，井筒深度较大，含水层主要位于井底段的工况；可实现井筒上段掘进与下段水害预治理同步，并行作业，减小常规的地面注浆、工作面预注浆耽误的时间，整体节省井筒建设时间。
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本发明公开了一种采动岩体三维应力监测设备，包括设备基体、测量装置、井下传输基站以及地面信号传输基站；所述设备基体为微晶玻璃材质柱体，其内部正方体的六面上均安装有交叉的光纤光栅，光线光栅的夹角为45°。本发明采用上述的一种采动岩体三维应力监测设备和方法，能够准确、有效的了解井下围岩体应力状态，对围岩稳定性分析以及实现地下工程安全开挖生产具有重要作用和指导，对工程地质动力灾害进行有效的预测预警，充分满足矿井绿色安全高效生产的需求。
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一种钻孔电阻率法勘探装置，钻孔电阻率法勘探装置，包括绝缘管，绝缘管内设有可上下移动的传动杆，传动杆的顶部设有控制头，传动杆的底部设有针孔连接头，传动杆内设有针孔连接头与控制头之间相连的导线，所述绝缘管的外壁上间隔设有由控制头控制开合的多组金属电极，金属电极与导线相连通；所述绝缘管的底部设有续接下一绝缘管的连接螺母。通过控制头以及传动杆进行控制，可将电阻率法勘探应用于钻孔之中，探测钻孔周围的地质异常体，扩大了电阻率法勘探的应用范围。其结构简单、效果好、性能稳定。
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本发明公开了地面和地巷瞬变电磁法精细识别煤系地层电性界面方法，首先在勘探区进行三维地震勘探、地面和地巷瞬变电磁法数据采集，对三维地震勘探数据进行波阻抗反演；结合电阻率测井资料和波阻抗反演结果，构建煤系地层三维地电模型；采用Tetgen/Gmsh等开源程序对三维地电模型进行非结构四面体网格剖分；对网格剖分文件进行地面和地巷瞬变电磁联合约束反演，对于地震反演结果具有同一属性的岩层或隐蔽地质体作为同一电性单元进行反演，通过CPU并行以及降低反演过程中的雅可比矩阵维度提高反演速度，反演结果既保持了地震勘探的分辨能力，又保留了地面和地巷瞬变电磁法对电性体的灵敏度，可规避由于岩性本身电性引起的低电阻率假异常。
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本发明公开了一种掘进巷道智能化瞬变电磁探测与实时预警方法，采用便捷式瞬变电磁探测设备在间歇期对当前的巷道迎头位置及两侧帮进行探测，并将探测数据传至地面的计算机；进而生成本次探测获得的视电阻率断面图；根据视电阻率值R的分布情况对视电阻率断面图进行危险区域划分；当掘进机再次进入间歇期，此时重复上述过程，得到本次探测的视电阻率断面图，将本次视电阻率断面图与上一次获得的视电阻率断面图进行合成分析，最终获得合成后的视电阻率断面图；如此重复多次，最后将每个间歇期获得的视电阻率断面图及其划分的每个区域的危险等级导入模型对应位置进行实时显示及更新；从而对巷道掘进过程中迎头前方异常地质构造进行实时预警。
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本发明提供了一种高精度三分量电磁场传感器及其测量方法，所述的高精度三分量电磁场传感器包括箱体，所述箱体内设置有结构相同的X方向线圈结构、Y方向线圈结构和Z方向线圈结构且所述的X方向线圈结构、Y方向线圈结构和Z方向线圈结构的法线方向呈正交组合，所述箱体的内部设有水平仪，所述箱体内设有电路控制板和电池。其采用三个分量电磁场响应值进行联合反演解释，实现电磁法勘探解释精度的提高，减轻隐蔽地质灾害的安全隐患，采用ARM和FPGA组合控制方式，FPGA进行实时采集，ARM进行后期的处理，存储和传输，有效提升系统整体使用性能，GPS授时器能够使每个采样点具有精确的时间戳，与绝对时间的偏差小于30nS，保证了数据传输的准确性。
本发明公开了定向钻进超临界二氧化碳致裂置换开采天然气水合物方法，结合定向钻进技术和超临界二氧化碳致裂技术，用二氧化碳原位置换开采天然气水合物的方法。该方法通过在海底布置钻场对天然气水合物矿层进行定向钻进水平井，在水平井内采用二氧化碳致裂天然气水合物矿层，并提供置换所需二氧化碳，最后采用抽采设备将置换出的天然气抽采至海上开采平台进行处理。本发明属于海域天然气水合物开采工艺与技术领域，主要针对海域天然气水合物，在技术操作简单可靠的前提下，实现了适应不同水合物层地质条件、增大水合物开采面积、提高产量和采出率，同时保持地层稳定的目的。
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本发明公开了一种煤矿井下远程区域精准防控冲击地压方法，根据地质及采矿条件，分析评价采掘工程及相邻各区域的冲击危险性，确定冲击震动源、应力波传播路径及冲击地压危险区，制定定向钻进和分段可控压裂关键技术工艺参数，利用定向钻机向冲击震动源或冲击应力波传播路径区域施工定向长钻孔及分支钻孔，采用后退式、逐级、分段可控压裂，通过监测并反演分析定向钻孔分段压裂有效影响区域，定量评价远程区域精准防控效果。该方法能有效降低高位顶板弯曲能、断裂能、冲击能和构造活化能，或者切断冲击应力波传播路径或降低应力波传播强度，最终实现远程、区域精准高效防控冲击地压，特别适合于顶板断裂型和构造活化型等大型冲击地压的防治。
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一种适用于巷道超前支护的组合式支架。它是包括金属摩擦支柱、液压支柱、顶钢帽和底钢座，金属摩擦支柱和液压支柱均固定连接在顶钢帽和底钢座之间，液压支柱位于中部，多个金属摩擦支柱均布于液压支柱的四周，金属摩擦支柱配合采用金属销子限定伸缩高度。本发明既能及时主动支撑顶板，又具有增阻快、工作阻力大、承载稳定及可缩性的特点；这种组合式支架集金属摩擦支柱与单体液压支柱的优点于一体，抗折弯能力强，避免了单一支柱支护顶板时的压杆失稳问题；还具有成本低、加工便捷、对地质条件适应性强、使用和维护简单方便且操作灵活等特点。
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一种低时延的工程机械作业远程控制系统，包括安装在遥控驾驶室内的控制装置、遥控控制器Ⅰ、数传电台Ⅰ以及安装在遥控驾驶室内的数传电台Ⅱ、遥控控制器Ⅱ、车载控制器。控制装置用于发出控制信号；遥控控制器Ⅰ用于接收控制信号后进行编码和协议转换；数传电台Ⅰ、数传电台Ⅱ用于传输经遥控控制器Ⅰ编码后的控制数据和状态数据；车载控制器用于控制执行机构执行动作；遥控控制器Ⅱ用于接收数传电台Ⅱ的信号并解码并转化为现场总线信号向车载控制器发送。控制装置包括手柄、开关、油门、制动、方向盘。本发明解决在处理危险品、化学品、辐射物质以及地质灾害救援危险、严酷的作业环境中，通过远程控制工程机械，降低对驾驶员的健康和安全的危害。
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本发明公开一种两用型顶管机头，既可用于螺旋顶管法进行工程施工，还可应用顶管法进行工程施工，包括刀盘、刀盘壳体、机头壳体以及安装布置在机头壳体内的排渣系统、传动装置、纠偏装置、减速机、原动机，原动机通过减速机与传动装置连接；刀盘通过键连接方式与传动装置安装在刀盘壳体上，刀盘壳体通过纠偏装置与机头壳体连接。本发明不仅解决了螺旋顶管法无法在硬地层中施工的缺点，还解决了顶管法在软地质条件下施工时占用空间及场地大、施工成本高、环境污染大的缺陷，提高了设备在不同地层条件下的适应性。
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本发明公开一种泥水平衡顶管机用的机外旁通结构，包括上端盖、阀芯、密封条、阀体、下端盖和传动机构，上端盖安装在阀体的顶部，下端盖安装在阀体的底部，阀芯和密封条安装在阀体内部；传动机构用于驱动阀芯在阀体内转动；阀体具有机内送泥和机外送泥功能，阀芯具有控制阀体内泥浆循环流向的作用，通过阀芯的转动实现机外或机内泥浆输送的自由切换。本发明可实现机内送泥功能和机外送泥功能的自由切换，增加了送泥功能的多样性，能够广泛适用于各种地质情况下的泥水平衡顶管掘进施工，有效提升泥水平衡顶管机施工面对复杂工况的适应性，紧凑小巧的结构设计，提升了后期维修保养便利性。
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本发明公开了一种煤岩深部电位的测量方法，首先将电极1分布布置在钻孔中；其次用信号传输屏蔽线将电极1和电位采集仪2连接起来；然后用电位采集仪2实时采集电极1测量到的电位信号；最后用信号处理终端主机3实时分析储存电位采集仪2采集到的电位信号，根据煤岩内部电位信号分布特征分析煤岩应力状态及其体稳定性。本发明具有自动化程度高、实用性较强、安装方便、操作更快捷、监测区域灵活等特点，能够真实反映测量区域煤岩体的变形破坏情况，能够为煤岩动力灾害和地质灾害预报研究提供技术支持。
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本发明提供了一种基于三角稳定性的工作面旋转贯通回撤通道设计方法，现场调研工作面具体生产地质条件，现场取岩芯并经实验室标准加工测定其物理力学参数特性；建立煤柱力学模型并确定稳定临界宽度；基于降低支架载荷、人为控制分段来压的原则，确定工作面旋转贯通的合理调斜角度、工作面每次与回撤通道同时贯通支架数量；根据确定的煤柱稳定临界宽度、调斜临界角度及工作面同时贯通回撤通道的支架数量确定工作面旋转贯通的回撤通道工艺流程。该方法能极大降低支架并行贯通回撤通道导致顶板大面积来压、工作面压架等严重生产安全问题，可极大的改善回撤通道的围岩受力状态，可有效降低回撤通道围岩灾变失稳的风险，能保证综采设备的安全高效回撤。
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本发明公开了一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，其根据地质及开采技术条件确定采煤工作面冲击危险等级，然后基于工作面冲击危险等级进行煤体大直径定向钻孔参数设计，最后按照设定的钻孔参数实施煤体大直径定向钻孔卸压，并采用钻屑法进行卸压效果评价。该方法能够实现冲击危险煤体的快速全面卸压，且相对于传统垂直巷道布置的大直径钻孔卸压方法，能够极大的减小现场钻孔工作量，明显降低煤体卸压成本。该方法不仅能够增加煤体卸压效果和效率，为煤矿安全生产提供保障，并且能够显著降低卸压工作量和经济成本。
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本发明涉及一种煤岩体内摩擦角和粘聚力测试装置及测试方法，属于煤岩体地质力学参数测试技术领域，解决了现有测试装置结构复杂、操作不便、测试结果可靠性差以及成本高的问题。煤岩体内摩擦角和粘聚力测试装置包括高压泵组件、空心千斤顶、推杆、调平托盘、剪切探头和主机，手高压泵组件包括集成设置的手动高压泵和读数仪表系统；剪切探头安装于推杆的顶端，空心千斤顶和调平托盘套设安装于推杆上，调平托盘位于空心千斤顶和剪切探头之间；主机用于数据储存及处理，剪切探头通过电缆与读数仪表系统、主机连接。本发明的结构简单、操作方便、测试结果准确，能够实现无法取样的破碎、脆弱软岩等复杂岩性地层的测试，应用范围广。
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本发明公开了一种基于虚拟轨迹控制的采煤机自适应截割方法，属于采煤机截割轨迹控制方法。该方法设定虚拟截割轨迹为采煤机的截割轨迹，使采煤机启动后滚筒沿着设定的虚拟轨迹进行截割，在采煤机运行过程中，实时计算采煤机的实际截割轨迹与虚拟轨迹之间的误差S，当误差S大于实际开采需要控制的最大误差S0时，通过采煤机控制系统自动控制采煤机的截割轨迹即调整采煤机的截割滚筒高度，实现基于虚拟轨迹控制的采煤机自适应截割，从而解决了现有采煤机截割轨迹被动调整的问题。该方法能够将采区的地质信息和采煤机的截割轨迹进行融合，能够实现采煤机截割轨迹的主动调整，降低设备损耗和故障率，使采煤机的截割效果更好，提高回采率及煤炭的质量。
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本发明涉及一种模拟多环境岩石崩解过程实时测定仪，其由崩解容器系统、溶液系统、干湿循环系统、自动筛分系统、数据监测系统和支撑底座系统六个部分组成。所述模拟多环境岩石崩解过程实时测定仪可以实现高仿真模拟岩石在动态淋水、静态浸水、干湿循环、风干及温度变化等环境条件中岩石崩解状态的观测描述，并可实时连续性监测各种粒径崩解物质量变化情况，从而分析岩石崩解特性及评价岩石自持能力，可以广泛适用于工程地质勘察队、高校及科研单位等的一种新型试验设备。
本发明公开了一种煤矿井下采煤工作面水力压裂处理端头三角区悬顶的方法，涉及煤矿井下开采领域。实现对煤矿井下采煤工作面三角区顶板岩层的安全、高效破碎，有效预防顶板灾害及瓦斯事故的发生。步骤一：获取工作面顶板岩层结构和地质条件，护巷煤柱的结构特征；步骤二：在回采巷道内使用钻机向回采巷道的上方开凿一排钻孔，所述钻孔分为压裂孔和观测孔；步骤三：在步骤二中所开凿的压裂孔内的一次压裂切槽位置进行多段后退式压裂；步骤四：在步骤二中所开凿的压裂孔内的二次压裂切槽位置进行多段后退式压裂。能够对煤矿井下采煤工作面端头顶板进行高效破碎，有效预防顶板灾害及瓦斯事故的发生，保证了工作面的安全回采。
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本发明公开了一种基于定向钻孔冲孔‑抽采‑固化的综合防突方法，其先从底板岩巷向目标煤层施工定向长钻孔，打钻过程探测煤巷区域地质构造分布，然后进行退钻冲孔，冲孔结束后下入筛管，施工下一个定向长钻孔，直到目标区域的定向长钻孔施工完毕，随后在目标区域施工负压增强孔；将所有定向长钻孔和负压增强孔联网进行抽采，消除瓦斯内能直到抽采达标；启封靠近巷道上下轮廓线附近的两个钻孔，带压向钻孔内注浆进行煤体加固作业，提高巷帮附近煤体强度；本发明基于定向长钻孔冲孔大幅提高了单孔的卸压范围，实现了煤体区域卸压，将冲孔卸压、瓦斯抽采和煤体加固相协同，实现了突出煤层的高效防突、降低后期煤巷的维护成本。
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本发明公开了一种散体充填材料承载压缩应变预计方法，首先调研分析所研究矿井的地质条件以及充填采煤现场情况，提取散体充填材料承载压缩应变的影响因子；将收集的矸石进行破碎、筛分，制备成不同粒径的试样并根据影响因子设计多因素实验方案，再通过多元非线性回归得到充填材料抗压强度σc、粒径配比掺量Bg、侧向加载压力σh、侧向加载次数n与散体充填材料承载压缩应变εv的关系表达式，最后依据充填采煤工程参数和充填材料性质计算得出不同影响因子条件下的散体充填材料承载压缩应变εv。本发明为固体充填采煤的散体充填材料承载压缩应变预计提供理论参考，为固体充填采煤充填体的压缩率预计及上覆岩层应变预计提供理论支撑。
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本发明公开了一种基于采煤机震源的工作面随采地震探测方法，在采煤机上布置滚筒先导传感器，并在多个液压支架上呈一排布设多个接收传感器，先获取某一位置的被动源地震记录；然后将滚筒先导传感器及各个接收传感器采集的信号分别以设定长度进行等长分段，并以滚筒先导传感器的信号作为因子道，依次与各个接收传感器的信号进行分段互相关运算，并且根据不同段运算结果垂直叠加，获得同一位置的主动源单炮记录；将被动源地震记录和主动源单炮记录进行干涉处理，最终得出该位置的地震干涉记录，重复上述步骤，将获取的多炮地震干涉记录在经过预处理后直接运用地震成像方法进行实时成像，实现沿工作面回采方向前方50m范围内的工作面隐伏地质异常成像。
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本发明公开了一种充填采煤隔水关键层的非线性渗流系统稳定性判别方法，首先根据试验区域充填工作面采矿地质条件与隔水关键层的岩石物理力学参数，通过构建数值模拟模型，研究得到不同充实率条件下隔水关键层的渗透系数k，拟合出充实率
与隔水关键层渗透系数k之间的关系式；根据渗流试验测试得到隔水关键层岩石破裂过程的非达西因子β与渗透系数k，并拟合出渗透系数k与非达西因子β之间的关系式；最后用充实率
表示出渗透系数k与非达西因子β，并代入到层状岩体非线性渗流的系统稳定性判别公式中，得到充实率
与判别因子Δ之间的关系式。最后根据充填采煤实际工程参数即设计充实率
计算判别因子Δ，判别隔水关键层非线性渗流系统是否稳定。
一种与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的采煤速度控制方法，根据采煤工作面的地质信息，设定采煤工作面浆体的扩散半径R；按照扩散半径R的扩散区域将采煤工作面分为若干个分段，在采煤工作面每个分段内布置一组注浆钻孔，开采过程中按照设定的注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q，控制采煤速度小于计算出的采煤速度v，将工作面采煤速度控制在与注浆充填相匹配的范围之内，使采煤工作面各分段均能够得到有效充填并达到设计充填率，解决了地表沉陷过快的问题，保证了工作面开采过程中地表沉陷得到有效控制。其方法简单，操作方便，沉陷控制效果好。
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一种基于CO2的矿井降温及相变储能提热耦合系统，包括液态CO2储罐以及与液态CO2储罐连接的CO2蒸发换热器，采用液态CO2作为制冷工质，利用CO2蒸发换热器进行高效换热，换热后的冷风送至巷道及工作面，实现了矿井的降温与热害治理，气化后的CO2直接封存到矿井采空区，实现了CO2的地质封存；封存的CO2作为煤炭开采区的灭火备用，提高了煤炭开采过程中的安全系数与应急救援效率；采用相变材料蓄存采空封存区高压CO2的传导热量，有效降低了封存区压力，提高了脉动热管蒸发端换热效率、能量储存与利用效率，同时，通过脉动热管将蓄存在封存区相变材料中的热量提取到地面，节省了动力装置，提高了系统的安全性与稳定性。
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本发明公开了一种冲击危险采煤工作面智能控制生产方法，该方法用于煤矿井下评价具有冲击地压危险的采煤工作面安全开采使用；充分利用三维模型与可视化平台及冲击地压多参量预警云平台监测监视数据对工作面地质构造、顶板岩性变化、煤层厚度、倾角变化、工作面超前应力分布情况、采空区顶板垮落情况进行综合分析研究，首先确定工作面安全生产状态及冲击危险性状态，其次确定采煤工作面合理的推采速度，若安全生产状态及冲击危险性状态良好或为弱及中等，则工作面在远程控制作用下自动割煤、移架、推溜，完成安全生产，若工作面评价为强冲击危险，则利用智能钻机对冲击危险区域自动进行卸压解危同时优化预卸压、“一通三防”等措施，确保降到临界值以下，最后利用远程控制系统实现超前支架的自动挪移，为工作面下一循环作业做准备。
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本发明提供了一种煤体结构预测方法，适用于煤层气地质领域。选取具有代表性的参考井，获取参考井中不同位置的观测岩心，利用观测岩心信息划分煤层煤体结构类型；获得参考井的多条测井曲线，开展该参考井所有测井曲线对煤体结构响应的敏感性分析，优选响应最强烈的三条测井曲线用于煤体结构预测，并对测井曲线进行标准化处理，计算煤体结构参数、煤体结构预测指标函数及其二阶导数；构建煤体结构预测模型，划分模型的计算值区间，据此预测非参考井煤层的煤体结构。该方法原理科学、步骤简单且效果好，预测结果准确、可靠性高。
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