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[发明专利]有限差分法与相似实验预测再生顶板漏风裂隙发育的方法-CN202010777410.2有效
发明人：鲁义;陈健;晏志宏;王平;李贺;谷旺鑫 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2020-08-05 - 公布日： 2022-05-03 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明公开了一种有限差分法与相似实验预测再生顶板漏风裂隙发育的方法，通过改变实体煤宽度，依据有限差分软件模拟巷道掘进面掘进过程中再生顶板的裂隙发育情况，确定实体煤宽度与裂隙发育深度的变化规律以及得出实体煤宽度与再生顶板关键块位置偏移之间的函数关系；根据模拟结果制作关键块相似模型分别进行静荷载与动荷载作用下力学相似实验，从而确定关键块的蠕变特性曲线；然后通过改变关键块相似模型的旋转角度表征实际关键块的动态变化过程，确定旋转角度对再生顶板关键块蠕变性能的影响；最后结合上述函数依据幂函数的特性求解出再生顶板关键块孔隙率随时间变化函数，最终根据多个函数拟合对再生顶板漏风裂隙的发育情况进行预测。
有限差分法相似实验预测再生顶板漏风裂隙发育方法

[发明专利]一种确定关键块裂隙最佳胶结时间的再生顶板控制方法-CN202010777977.X有效
发明人：鲁义;陈健;余伟健;李贺;吴芳华;谷旺鑫 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2020-08-05 - 公布日： 2022-03-04 - 主分类号： E21D11/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种确定关键块裂隙最佳胶结时间的再生顶板控制方法，采用先对所需控制的再生顶板及巷道进行多个物理参数的测量及计算；然后利用FLAC 3D模拟软件建立模拟巷道掘进面，根据模拟结果获得关键块位置以及应力集中分布情况；然后制作多个结构相同的关键块样，分别注入多种再生顶板胶结材料以及不同的胶结材料体积分数，并依次进行力学相似实验，确定最佳的胶结材料与胶结材料体积分数；进而得出注入胶结材料的初步时刻，对再生顶板关键块进行注浆，并实时检测再生顶板关键块的受力及变形情况，对关键孔隙率与时间的函数关系进行修正，最终获得修正后注入胶结材料的最佳时刻。因此能防止再生顶板结构再破坏；能保证对再生顶板的控制效果。
一种确定关键裂隙最佳胶结时间再生顶板控制方法

[发明专利]一种用于粉煤原位固结改性的纳米微泡材料及其制备方法-CN201910819453.X有效
发明人：鲁义;谷旺鑫;吴宽;施式亮;李贺;叶青 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-08-31 - 公布日： 2021-06-29 - 主分类号： C09K8/504 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于粉煤原位固结改性的纳米微泡材料及其制备方法，包括：硅酸盐水泥颗粒40～60份，植物型水泥发泡剂0.5～1份，聚氨酯匀泡剂0.2份，速度控制剂0.8～1.2份，水玻璃1～2份，早强剂1～1.5份；加入高效分散剂后将硅酸盐水泥颗粒和速度控制剂的粒径粉碎至纳米级；在容器A中加入发泡剂及匀泡剂混合制成待使用发泡液；在容器B中加入上述纳米级硅酸盐水泥颗粒和纳米级速度控制剂，并加入水玻璃及早强剂，在特定环境下搅拌混合成纳米材料浆液；最后将待使用发泡液进行发泡后和纳米材料浆液在静态混合器内混合制成纳米微泡材料。煤层中的松软煤体经过该纳米微泡材料固结后，不仅稳定性高，而且透气效果较好，便于后续瓦斯抽采。
一种用于粉煤原位固结改性纳米材料及其制备方法

[发明专利]一种磷石膏基自产气膨胀浆体防灭火材料及其制备方法-CN201911197199.0有效
发明人：鲁义;房秀政;吴芳华;晏志宏;谷旺鑫 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-11-29 - 公布日： 2021-03-19 - 主分类号： A62D1/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种磷石膏基自产气膨胀浆体防灭火材料及其制备方法，该浆体材料由以下原料组成：磷石膏55～60份、水25～30份、水泥8～9份、聚氧乙烯烷基胺0.07～0.18份、羟乙基纤维素0.7～0.9份、丙烯酸0.22份、甲基丙烯磺酸钠0.39份、过硫酸氨0.01份、碳酸氢钠3.4～4.0份、微硅粉0.3份。制备方法是在水中加入聚氧乙烯烷基胺、丙烯酸搅拌形成混合液；然后在磷石膏中加入水泥、羟乙基纤维素、过硫酸氨、甲基丙烯磺酸钠、微硅粉、碳酸氢钠搅拌形成混合粉体；最后将混合粉体加到混合液搅拌制成膨胀浆体。该材料使用的磷石膏是工业废渣，实现了资源再利用，制备的浆体流动性较好，抗压强度大，反应生成的二氧化碳使浆体膨胀，起到防灭火的效果。
一种石膏自产膨胀浆体防灭火材料及其制备方法

[发明专利]基于聚类分析与改进神经网络协同预测顶板稳定性的方法-CN202011348346.2在审
发明人：鲁义;陈健;李敏;李贺;吴芳华;谷旺鑫 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2020-11-26 - 公布日： 2021-03-09 - 主分类号： G06Q10/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于聚类分析与改进神经网络协同预测顶板稳定性的方法，先选择所需获取的因素参数，对各个因素参数分别建立评价分级，将分级后各个顶板的因素参数进行统计整理；采用K均值聚类分析建立四种类型顶板稳定性系数的训练和测试数据样本，进而建立四种不同类型的预测模型；分别对四种预测模型进行反复学习，获取四种模型的首层BP神经网络，然后分别进行非线性自回归滑动平均模型改进，接着对改进模型进行判定，当满足要求后进行第二层BP神经网格的训练；综合第一层与第二层BP神经网络，完成四种顶板稳定性预测模型的建立；对后续所需预测的巷道顶板获取各个因素参数，导入到选择的顶板稳定性预测模中，最终获取该顶板的稳定性系数。
基于聚类分析改进神经网络协同预测顶板稳定性方法

[发明专利]一种确定松软煤层抽采钻孔最佳塑性区范围的方法-CN202010120222.2有效
发明人：鲁义;谷旺鑫;晏志宏;施式亮;李贺;吴宽 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2020-02-26 - 公布日： 2021-02-02 - 主分类号： E21F7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种确定松软煤层抽采钻孔最佳塑性区范围的方法，根据测量的实验煤层物理力学参数，采用COMSOL模拟软件建立钻孔围岩模型；然后得出各自钻孔半径下的模拟塑性区半径；并得出上述选择的不同钻孔半径下的计算模型区半径；然后根据模拟塑性区半径修正塑性区半径计算公式，找出塑性区范围随钻孔半径的实际变化规律；接着在实验煤层上划分抽采区域，测量相同时间内不同塑性区半径对应的瓦斯混合流量和瓦斯纯流量；最后得出混合流量相对钻孔塑性区半径差值的变化量及纯流量相对钻孔塑性区半径差的变化量；根据变化量数据，确定两者变化量最大值对应的塑性区半径为最佳塑性区范围。从而为松软煤层抽采钻孔提供数据支撑。
一种确定松软煤层钻孔最佳塑性范围方法

[实用新型]用于灭火胶体材料混合的气动搅拌装置-CN201922125407.8有效
发明人：鲁义;张天宇;陈世强;晏志宏;谷旺鑫 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-12-02 - 公布日： 2020-09-08 - 主分类号： B01F7/04 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种用于灭火胶体材料混合的气动搅拌装置，包括进水阀门、进气阀门、空心杆、软管Ⅰ、软管Ⅱ和空心支管组，所述空心杆装在矩形注浆池的中部位置并处于水平，空心杆的一端封堵、另一端分别与进水阀门一端和进气阀门一端连接；所述软管Ⅰ和软管Ⅱ分别沿矩形注浆池两个相对的侧壁设置、且软管Ⅰ的两端和软管Ⅱ的两端分别处于矩形注浆池的四个内角处并均装有一喷嘴，四个喷嘴均朝向矩形注浆池的中心，软管Ⅰ的中部和软管Ⅱ的中部分别与空心杆内部连通；多个空心支管组沿空心杆的轴线方向等间距设置在空心杆的外表面；具有结构简单，使用方便，能对胶体粉料及黄泥浆进行均匀搅拌，从而实现井下灭火胶体的快速混合制备。
用于灭火胶体材料混合气动搅拌装置

[发明专利]一种高瓦斯极松软煤层瓦斯抽采钻孔的施工方法-CN201910719550.1有效
发明人：鲁义;谷旺鑫;施式亮;尹红球;吴宽;李贺;游波 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-08-05 - 公布日： 2020-08-25 - 主分类号： E21B7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种高瓦斯极松软煤层瓦斯抽采钻孔的施工方法，先在开设大钻孔内塞入环形气囊，接着换上小钻头继续钻进；当发生喷孔现象时，对环形气囊进行充气，使其分别与中空钻杆和大钻孔的孔壁压紧接触并产生摩擦力；此时瓦斯抽排装置通过抽排管与中空钻杆连接开始抽采，使瓦斯及部分粒径较小的煤粉会通过气孔进入中空钻杆并到达煤粉过滤室，筛网对瓦斯与煤粉进行分离，煤粉被留在煤粉过滤室内，而瓦斯到达瓦斯抽排装置被抽排到指定位置收集；持续抽采直至消除喷孔现象。在发生喷孔现象时，对钻孔进行封堵防止瓦斯及煤粉从钻孔中喷出到巷道内，然后对钻孔内的瓦斯及煤粉进行分离抽采，直至消除喷孔现象，从而保证巷道内施工设备及人员的安全性。
一种瓦斯松软煤层钻孔施工方法

[实用新型]模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置-CN201922429149.2有效
发明人：鲁义;晏志宏;施式亮;吴宽;谷旺鑫;曾明圣 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-12-30 - 公布日： 2020-08-25 - 主分类号： E21F17/18 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置，包括模拟系统、瓦斯运移系统和监测分析系统，模拟系统用于模拟工作面、巷道及通风系统，瓦斯运移系统用于向模拟工作面注入瓦斯，使其达到一定瓦斯浓度后，开启并调节通风系统，使模拟管道在不同时间段内处于不同的通风气流量；然后监测分析系统能实时检测处于不同的通风气流量情况下，模拟工作面各个区域的瓦斯浓度及温度变化情况，由于已知瓦斯与煤自燃共生灾害易发区域所需的瓦斯浓度及温度，因此根据其变化情况，能拟合出处于不同气流量时整个模拟工作面的瓦斯与煤自燃共生灾害易发区域的分布变化情况。最终该分布变化情况能为防止煤矿发生瓦斯与煤自燃共生灾害提供数据支撑。
模拟瓦斯自燃共生灾害试验装置

[发明专利]一种用于极易破碎巷道围岩的注浆系统及其防灭火方法-CN201910658075.1有效
发明人：鲁义;晏志宏;余伟健;张天宇;王平;谷旺鑫 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-07-20 - 公布日： 2020-08-11 - 主分类号： E21D11/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于极易破碎巷道围岩的注浆系统及其防灭火方法，所述制浆装置包括制浆容器、搅拌轴、风动马达和泥浆泵，风动马达的进气端通过气体管路及三通接头Ⅰ与通风管道连通，制浆容器的出浆口通过管路与泥浆泵的进口连通，泥浆泵的出口通过注浆管道与三通接头Ⅱ连通；所述发泡罐的进气端通过气体管路及三通接头Ⅲ与通风管道连通，发泡罐的出料端通过管路与混合装置的第一进料口连通，混合装置的第二进料口与制浆容器的出浆口连通；混合装置的出料端连接混合料输出管，混合装置内设有多个交错排列的混合叶片。本发明能对极易破碎的巷道围岩缝隙进行封堵，同时能对该巷道围岩进行加固，最终保证巷道围岩具有较好的结构稳定性及防灭火能力。
一种用于破碎巷道围岩系统及其灭火方法

[发明专利]一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置及工作方法-CN201911390374.8在审
发明人：施式亮;鲁义;吴宽;晏志宏;谷旺鑫;曾明圣 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-12-30 - 公布日： 2020-05-08 - 主分类号： E21F17/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置及工作方法，包括模拟系统、瓦斯运移系统和监测分析系统，模拟系统用于模拟工作面、巷道及通风系统，瓦斯运移系统用于向模拟工作面注入瓦斯，使其达到一定瓦斯浓度后，开启并调节通风系统，使模拟管道在不同时间段内处于不同的通风气流量；然后监测分析系统能实时检测处于不同的通风气流量情况下，模拟工作面各个区域的瓦斯浓度及温度变化情况，由于已知瓦斯与煤自燃共生灾害易发区域所需的瓦斯浓度及温度，因此根据其变化情况，能拟合出处于不同气流量时整个模拟工作面的瓦斯与煤自燃共生灾害易发区域的分布变化情况。最终该分布变化情况能为防止煤矿发生瓦斯与煤自燃共生灾害提供数据支撑。
一种模拟瓦斯自燃共生灾害试验装置工作方法

[实用新型]用于封堵高温煤岩裂隙的泡沫材料产生装置-CN201921226317.1有效
发明人：晏志宏;鲁义;余伟健;张天宇;王平;谷旺鑫 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-07-31 - 公布日： 2020-04-24 - 主分类号： B01F7/18 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种用于封堵高温煤岩裂隙的泡沫材料产生装置，包括罐体、进气管、顶盖、安全阀、压力表和发泡搅拌构件，所述发泡搅拌构件包括主管和多个搅拌组，所述主管为一端开口、另一端封堵的钢管，顶盖中心开设通孔，主管的开口端焊接在顶盖的下表面、使主管的开口端与通孔的下端密封连通，所述进气管的一端与通孔的上端密封连通；多个搅拌组沿主管的轴向等间距的装在主管的外壁，所述搅拌组由两个搅拌支管组成，两个搅拌支管对称设置在主管两侧、且两个搅拌支管的一端均与主管连通；本实用新型具有操作简单、便于移动，制备的泡沫材料发泡倍数高、泡孔均匀、且稳定性好。
用于封堵高温裂隙泡沫材料产生装置

[实用新型]用于极松软煤层抽采钻孔的瓦斯收集装置-CN201921227334.7有效
发明人：鲁义;谷旺鑫;施式亮;胡志平;吴宽;李贺 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-07-31 - 公布日： 2020-04-24 - 主分类号： E21F7/00 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种用于极松软煤层抽采钻孔的瓦斯收集装置，包括瓦斯收集筒体和抽放短管，所述瓦斯收集筒体包括上部半圆形筒体和下部半圆弧板，上部半圆形筒体与下部半圆弧板相对设置且可拆卸连接；所述上部半圆形筒体包括内圆弧板和外圆弧板，内圆弧板、外圆弧板、两个弧形连接板和两个矩形连接板围成气室，所述内圆弧板上开设多个抽气孔，抽放短管外表面设有瓦斯浓度监测口，瓦斯浓度监测口与瓦斯浓度监测仪连接，在抽放短管内部与外圆弧板的外表面连接处装有筛网；抽放短管的另一端通过抽排管路与瓦斯抽排装置连通。其安装及拆卸方便，能有效降低喷孔发生时的瓦斯浓度，同时能对煤粉与瓦斯二次分离保证瓦斯的抽采效果。
用于松软煤层钻孔瓦斯收集装置

[发明专利]一种用于极松软煤层抽采钻孔的瓦斯收集装置及使用方法-CN201910703371.9在审
发明人：鲁义;谷旺鑫;施式亮;胡志平;吴宽;李贺 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-07-31 - 公布日： 2019-10-25 - 主分类号： E21F7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于极松软煤层抽采钻孔的瓦斯收集装置及使用方法，包括瓦斯收集筒体和抽放短管，所述瓦斯收集筒体包括上部半圆形筒体和下部半圆弧板，上部半圆形筒体与下部半圆弧板相对设置且可拆卸连接；所述上部半圆形筒体包括内圆弧板和外圆弧板，内圆弧板、外圆弧板、两个弧形连接板和两个矩形连接板围成气室，所述内圆弧板上开设多个抽气孔，抽放短管外表面设有瓦斯浓度监测口，瓦斯浓度监测口与瓦斯浓度监测仪连接，在抽放短管内部与外圆弧板的外表面连接处装有筛网；抽放短管的另一端通过抽排管路与瓦斯抽排装置连通。其安装及拆卸方便，能有效降低喷孔发生时的瓦斯浓度，同时能对煤粉与瓦斯二次分离保证瓦斯的抽采效果。
瓦斯收集短管半圆形筒体外圆弧板内圆弧抽采瓦斯浓度监测瓦斯半圆弧板松软煤层筒体钻孔瓦斯浓度监测仪弧形连接板矩形连接板可拆卸连接拆卸方便二次分离瓦斯抽排相对设置抽气孔抽排煤粉喷孔气室筛网连通保证

[发明专利]一种用于封堵高温煤岩裂隙的泡沫材料产生装置及方法-CN201910703359.8在审
发明人：鲁义;晏志宏;余伟健;张天宇;王平;谷旺鑫 -专利权人：湖南科技大学
申请日： 2019-07-31 - 公布日： 2019-10-15 - 主分类号： B01F7/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于封堵高温煤岩裂隙的泡沫材料产生装置及方法，包括罐体、进气管、顶盖、安全阀、压力表和发泡搅拌构件，所述发泡搅拌构件包括主管和多个搅拌组，所述主管为一端开口、另一端封堵的钢管，顶盖中心开设通孔，主管的开口端焊接在顶盖的下表面、使主管的开口端与通孔的下端密封连通，所述进气管的一端与通孔的上端密封连通；多个搅拌组沿主管的轴向等间距的装在主管的外壁，所述搅拌组由两个搅拌支管组成，两个搅拌支管对称设置在主管两侧、且两个搅拌支管的一端均与主管连通；本发明具有操作简单，采用内部混合的方式，在泡沫材料的不同高度及角度，多层同时进行发泡，所制备的泡沫材料发泡倍数高、泡孔均匀、且稳定性好。
泡沫材料发泡主管封堵通孔支管连通产生装置搅拌构件顶盖裂隙高温煤进气管开口端压力表顶盖中心对称设置上端密封下端密封一端开口主管两侧安全阀下表面多层罐体泡孔外壁轴向制备钢管焊接

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