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[发明专利]一种综采工作面矿井水资源化利用系统及其使用方法-CN201910103645.0有效
发明人：黄艳利;李巍;翟文;李俊孟;张吉雄;董霁红;马昆;赛米尔·扎伊泽 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-02-01 - 公布日： 2020-06-12 - 主分类号： C02F9/04 文献下载
摘要：一种综采工作面矿井水资源化利用系统，该系统由工作面污水及采空区积水收集净化系统系统、淤泥处理系统、反馈控制系统构成。工作面污水及采空区积水收集净化系统可分为污水收集区、物理过滤区、悬浮物处理区和重金属离子处理区四部分。淤泥处理系统由回流管、污泥泵、抽淤泥管、机械离心机构成。检测反馈系统由布置在巷道底板水渠内的检测仪、电控阀门、自动控制台、水泵构成。此系统将工作面产生的污水及采空区积水用布置在回采巷道底板内的净化装置进行集中处理，并将污水处理为生产用水及生活用水，并输送到井下和地面各个用水地点，达到工作面及采空区污水资源化利用的目的。
一种工作面矿井水资源利用系统及其使用方法

[发明专利]一种大采深大采高复合顶工作面分区域回采工艺-CN201910313635.X有效
发明人： 张吉雄;张强;黄鹏;巨峰;王佳奇;陈杨 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-04-18 - 公布日： 2020-05-26 - 主分类号： E21C41/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种大采深大采高复合顶工作面分区域回采工艺，具体包括以下步骤：1)根据矿井前期地质勘探资料，确定采场三维地质模型；2)基于采场三维地质模型构建工作面地质分区原则，划分不同开采区域；3)分区域回采大采深大采高复合顶工作面；4)开采过程中进行工作面地质条件实时探测，及时进行地质信息修正；5)基于修正后的工作面地质信息，重新进行工作面分区调整及回采方法调整；本发明适应于大采深大采高复合顶复杂地质条件下的工作面回采，可以有效减少工作面冒顶、片帮、倒架等事故，保证工作面安全生产同时大大提高工作面回采效率。
一种大采深大采高复合工作面区域回采工艺

[发明专利]一种近距离煤层上下逐替协同开采采掘接替设计方法-CN201910302734.8有效
发明人： 张吉雄;张强;吕目晓;郭宇鸣;孟凡林;慈忠贞;张琪 -专利权人：中国矿业大学;新疆龟兹矿业有限公司
申请日： 2019-04-15 - 公布日： 2020-05-12 - 主分类号： E21C41/18 文献下载
摘要：一种近距离煤层上下逐替协同开采采掘接替设计方法，适用于多煤层井下使用。a.分类研究并定义近距离煤层两工作面间、工作面与巷道间位置关系；b.针对步骤a所定义的工作面间及其与巷道间不同的位置关系，分别设计并给定相应位置关系条件下对采掘接替规律产生决定性影响的特征量；c.通过数值模拟和理论研究的方法确定各特征量对应的特征值；d.根据矿区实际生产需求，匹配步骤a中不同位置关系，将相应特征量约束在匹配“特征值”下进行近距离煤层上下逐替协同开采采掘接替设计。通过成套的方法合理设计了近距离煤层上下逐替协同开采方法，有效防止和避免了多重采掘影响下的应力集中现象，其步骤简单，适用范围广。
一种近距离煤层上下协同开采采掘接替设计方法

[发明专利]一种充填开采梯形巷旁支护体及支护方法-CN201811298968.1有效
发明人：李猛;张吉雄;齐文跃;宋卫剑 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2018-11-02 - 公布日： 2020-05-08 - 主分类号： E21F15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种充填开采梯形巷旁支护体，其特征在于，巷旁支护体横断面是直角梯形，采用煤矿掘进或分选矸石作为材料，梯形巷旁支护体施工工艺包括垒砌梯形矸石墙、锚杆和金属网固定、喷射混凝土层，梯形巷旁支护体在支撑顶板、封闭采空区的同时，其斜腰一侧能提供主动侧向支撑力。有效减弱了巷旁支护体的侧向变形，支护体强度大，维护了巷旁支护体的稳定，提高煤炭资源的采出率，施工工艺简单，满足煤矿充填开采安全施工生产的要求，有效提高巷旁支护体的强度和稳定性，提高煤炭资源采出率，消耗矸石废弃物，保护环境，符合绿色开采要求。
一种充填开采梯形支护方法

[发明专利]一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法-CN201910633237.6有效
发明人：周楠;朱存利;孙强;张吉雄 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-07-15 - 公布日： 2020-05-08 - 主分类号： E21C41/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统。根据煤层的地质条件以及煤层本身的特性，选择一种以高压水为动力，对煤层产生高强度冲击力，致使煤层发生断裂、成块以及破碎。破碎的固体煤伴随着高压水呈流态化状态，通过在区段的下顺槽布置管道，将流态化的碎煤通过管道泵送到地表，完成煤炭资源的开采。待一个巷道的煤破碎、运输完毕，封闭条带的下出口，在区段上顺槽布置充填管道，采用俯充的方式对巷道进行充填其中在整个区段内采用间隔跳采的方式开采煤层。本发明减少投入设备成本的同时，有效的控制因开采影响导致上覆岩层的移动，加强了资源的合理化利用。
一种倾斜煤层高压精准充填开采方法

[发明专利]一种充填开采流固耦合物理相似模拟实验测试系统-CN201910310858.0有效
发明人： 张吉雄;孙强;王丽华;张卫清;刘恒凤;孟国豪 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-04-18 - 公布日： 2020-05-05 - 主分类号： G01N33/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种充填开采流固耦合物理相似模拟实验测试系统，主要包括相似模拟实验架，其内铺设有煤岩层相似模拟材料、含水层相似模拟材料、隔水关键层相似模拟材料和充填体相似模拟材料；含水层由装有粗、细骨料的透明柔性水箱构成，一侧连接水源补给装置，利用水泵向含水层提供稳定渗透压力，水箱下部设置数量及孔径大小可调节的透水组合孔装置；隔水关键层相似材料主要由骨料与抗渗防水材料及辅助胶结材料按所需相似比配成；充填体相似模拟材料按照应力应变相似理论选取。本发明可实现流固耦合条件下充填开采覆岩变形、裂隙演化与渗流突水响应过程的物理相似模拟，具有方法简单，可操作性强，模拟准确性高等优点。
一种充填开采耦合物理相似模拟实验测试系统

[发明专利]一种基于采动影响的地表土壤理化性质变化模拟系统-CN201911332925.5在审
发明人：李猛;张吉雄;孙凯;姚依南;高源 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-12-23 - 公布日： 2020-04-28 - 主分类号： G01N33/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于采动影响的地表土壤理化性质变化模拟系统，包括地表土壤理化性质变化模拟平台、地表土壤理化性质变化模拟控制系统、地表土壤理化性质监测与数据采集系统；地表土壤理化性质变化模拟平台为一放置有密集布置的液压千斤顶、钢化玻璃箱体及柔性薄膜的试验平台；地表下沉模拟控制系统通过地表下沉模拟编程计算机进行液压千斤顶的精准控制；理化性质监测与数据采集系统用于对实验箱体中土壤的各项理化性质进行实时检测和收集处理实验数据。本试验系统对上覆岩层下沉情况进行精准控制，模拟单个工作面及多个工作面或整个采区开采后地表土壤理化性质的变化情况，为治理因采动影响导致的地表土壤理化性质变化提供理论支撑。
一种基于影响地表土壤理化性质变化模拟系统

[发明专利]一种露天端帮压煤充填开采设计方法-CN201910246976.X有效
发明人：李猛;张吉雄;周楠;李艾玲;张强 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-03-29 - 公布日： 2020-04-28 - 主分类号： E21C47/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种露天端帮压煤充填开采设计方法，包括：采集端帮压煤顶板与边坡岩样，测试顶板与边坡岩样的物理力学参数；建立煤柱‑充填体协同控制顶板力学模型，初步设定煤柱宽度、掘巷宽度与充实率，判定压煤顶板稳定性；采场顶板稳定后，建立边坡数值模拟模型，代入满足压煤顶板稳定性条件的煤柱宽度、掘巷宽度与充实率的设计值，判定露天端帮稳定性；根据实际充填体储存量，基于满足稳定性条件的煤柱宽度、掘巷宽度与充实率的设计值，确定煤柱宽度、掘巷宽度与充实率最终设计值。有效解决了露天端帮压煤开采扰动下端帮失稳问题，能避免压煤开采后岩体移动对端帮造成破坏性影响，实际操作性强，方法简单，方案设计合理。
一种露天端帮压煤充填开采设计方法

[发明专利]一种大倾角分叉煤层综放转综采连续推进开采方法-CN201910306752.3有效
发明人： 张吉雄;邓雪杰;刘恒凤;黄鹏;张强;董超伟;胡强;姜超 -专利权人：中国矿业大学;中国矿业大学（北京）
申请日： 2019-04-17 - 公布日： 2020-04-28 - 主分类号： E21C41/18 文献下载
摘要：本发明公开一种大倾角分叉煤层综放转综采连续推进开采方法，包含综放开采、综放转上分层综采与下分层综采三个阶段。沿煤层顶板掘运输与回风平巷，进行综放面开切眼及设备布置，形成通风系统，依据夹矸特性对顶煤可放性的影响规律以及“两个长度最短一个角度最大”原则确定爬坡线位置，当综放面推至爬坡线处，工作面开始仰采，取消放煤步骤，转变成综采工艺，穿过夹矸层，直至回采结束，待覆岩移动稳定后将下分层综采面两平巷布置在减压区内，同时确定下分层切眼保护煤柱宽度以及切眼位置，形成下分层开采系统。本发明有效解决分叉煤层综放转综采复杂地质条件技术难题，降低煤柱留设量，提高回采率，方法实施简单，成本低，具有很好的推广价值。
一种倾角分叉煤层综放转综采连续推进开采方法

[发明专利]一种煤矸井下分选与就地充填工程设计方法-CN201910307197.6有效
发明人： 张吉雄;张强;巨峰;朱存利;李猛;张卫清 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-04-16 - 公布日： 2020-04-24 - 主分类号： E21F15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种煤矸井下分选与就地充填工程设计方法，包括分析井下煤矸石的可选性，根据井下煤矸石的可选性和可选规模确定矿井的分选方法、分选装备以及分选硐室，并且根据分选规模，确定矸石分选量和工作面充填能力，结合充填需求确定最终的充填方法。接着由所需的充填量确定充填装备、工艺，设计充填面参数，最终根据矿井实际采掘布置，设计采‑选‑充生产系统，确定采‑选‑充一体化工艺，验证并反馈调节采‑选‑充一体化生产系统关键参数。降低了煤矸石的提升成本同时，避免了因矸石在地面的堆积造成的环境污染。
一种井下分选就地充填工程设计方法

[发明专利]一种煤矿固体充填开采再造地下储水空间的方法-CN201910398657.0有效
发明人：孙强;张吉雄;李猛;王丽华;刘恒凤 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-05-14 - 公布日： 2020-04-24 - 主分类号： E21C41/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种煤矿固体充填开采再造地下储水空间的方法，按照综合机械化固体充填采煤技术方法进行工作设备选型、系统布置及充填采煤作业，工作面回采过程中进行两侧沿空留巷留设挡水坝体；通过矸石与风积沙等自然无污染的材料充填采空区，控制覆岩导水裂隙发育程度及采空区涌水量形成采空区充填储水空间，达到地下水资源存储与调用的功能。本发明可处理大量固体废弃物，提高煤炭资源回收率，实现缺水矿区地下水资源的安全保护与循环再利用；该方法简单、实用，经济、社会效益明显，具有广泛的应用前景。
一种煤矿固体充填开采再造地下储水空间方法

[发明专利]一种矿山采选充+X开采方法-CN201811157750.4有效
发明人： 张吉雄;张强;齐文跃;李猛;孙建峰;孟国豪 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2018-09-30 - 公布日： 2020-04-24 - 主分类号： E21C41/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种矿山采选充+X开采方法，包含4种“采选充+X”开采模式：“采选充+留”、“采选充+处”、“采选充+抽”和“采选充+控”开采模式，所述“采选充+X”开采模式的选择由实际工程需求所决定，首先根据矿井地质水文条件、矿井系统布置、矿井“采选充”能力要求和煤炭资源开采地点等因素确定“采选充”三大系统，然后根据矿井实际工程需求和技术难题，确定X生产系统，形成“采选充+X”开采模式，通过设计采空区充实率来满足矿井实际工程需求，解决矿井资源开采中的技术难题，实现煤炭资源绿色、和谐、安全开采的目的，与原有“采选充”开采模式相比更加系统全面，有利于工程推广应用。
一种矿山采选充开采方法

[发明专利]一种采动影响充填材料承载变形的震动波激发装置及方法-CN201910182228.X有效
发明人：李猛;周楠;张吉雄;孙凯;朱存利 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-03-08 - 公布日： 2020-04-17 - 主分类号： G01N3/36 文献下载
摘要：本发明公开的一种采动影响充填材料承载变形的震动波激发装置及方法，适用于煤矿井下检测使用，包括轴向加载装置、加载箱体与震动波发生装置三部分；加载箱体用于盛放充填材料，并固定震动波发生装置，放置于电液伺服万能试验机上；轴向加载装置通过电液伺服万能试验机进行轴向加载；震动波发生装置用于产生震动波并采用变频调速电机，实现对充填材料震动频率的改变。该装置结构简单，易于操作，可实现对充填材料的连续击打，产生稳定的震动波；可准确测试震动影响下充填材料承载性能演化规律，从而为深部煤矿扰动情况下充填材料设计及承载性能优化提供理论支撑，更好地指导深部充填采煤工作面的设计与生产，具有广泛的实用性。
一种影响充填材料承载变形震动激发装置方法

[发明专利]一种露天端帮压煤充填开采系统-CN201910246912.X有效
发明人：周楠;张吉雄;孟国豪;李猛;张卫清 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-03-29 - 公布日： 2020-04-14 - 主分类号： E21F15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种露天端帮压煤充填开采系统，包括掘进自动割煤、自动布管、封闭巷口、管道自动充填、满巷自动监测。掘进机掘进割煤时，伸出机械臂拖动充填管路前进，管路自动布置在巷道一侧底端，回采结束后，随掘进机后撤机械臂与充填管路分离，管路便留在原地，即实现自动布管；在充填巷道对应的平盘上设置监测管路，待胶结充填料充满巷道后，通过监测管路发出信号，充填泵停止向充填管路泵送料浆，从而完成巷道充填，即实现满巷自动监测。该工艺将胶结充填采煤工艺和端帮掘进采煤工艺相结合，利用无人化充填工作面将露天端帮压煤开采出来，实现自动化布管、满巷自动监测。
一种露天端帮压煤充填开采系统

[发明专利]一种变角度散体充填材料试验装置-CN201910241206.6有效
发明人：李猛;张吉雄;孟国豪;周楠;黄鹏 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-03-28 - 公布日： 2020-03-27 - 主分类号： G01N3/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种变角度散体充填材料试验装置，该装置主要包括变角结构、压实箱体、底座三个部分。变角结构包括由导杆、齿插板、承压变角板构成的主动角度设定装置，以及由变角压头和夹持套块组成的从动角度施压装置两部分。底座下部与主动角度设定装置铰接，上部承载压实箱体，通过改变承压变角板在导杆上的位置来实现角度变换，并相应设置变角压头的角度，使变角压头始终与压实箱体贴合。本发明结构简单、操作方便，能够模拟不同倾角下的煤层在充填开采时矸石、风积沙、黄土等散体充填材料的承压力学特性。
一种角度散体充填材料试验装置