定向钻进技术在煤矿地质防治水工作中的应用

井下定向钻进技术具有有效距离长、钻进效率高、可多分支探测、精度高等特点,较常规回转钻进工艺具有明显优势,因此,井下定向钻进技术已被广泛应用于煤矿地质防治水工作中。神东煤炭集团于2010年开始引进千米定向钻机,先后在大柳塔、补连塔、哈拉沟、石圪台、保德、柳塔等矿井组织实施了采空区水、松散层水探放、冲刷带探测、采空区边界探查、井下物探异常区验证等井下定向钻进工程,效果良好,丰富和完善了矿井地质构造探查、水害隐患治理手段,及时对矿井地质及水文地质情况进行了有效探查。

坚硬顶板动力灾害超前弱化治理技术

随着我国煤炭开采深度的不断增加,坚硬顶板开采条件引发的强矿压动力灾害日益加剧,严重威胁矿井的安全生产。针对神东矿区坚硬顶板发育典型灾害发生区域,综合采用物理模拟、数值分析,工程应用等手段,研究了厚硬顶板覆岩破断特征,提出了低位关键层“悬臂梁”回转破断促使动静叠加载荷过灾害阈值引发的矿压动力灾害发生的机理,揭示了顶板弱化治理强矿压动力灾害的有效性。据此研发了坚硬顶板分段水力压裂超前弱化治理技术,开发了基于孔内瞬变电磁的定向长钻孔(>400 m)的压裂影响范围的探测技术,并在神东布尔台煤矿典型的工作面开展了工程应用。单个钻场布置钻孔3个,钻孔长度330~600 m,钻孔孔径为96 mm,实现了单孔超过600 m分12段以上压裂的310 m工作面的全区域有效弱化,累计注水量达2957.25 m^3。应用结果表明,顶板分段水力压裂最高压力30.5 MPa,破裂压降最大达12.90 MPa,3.0 MPa以上压力降365次,形成了有效的压裂裂缝;探测压裂影响低阻异常区11个,判识压裂影响范围达35 m;与未压裂区域相比,压裂后工作面顶板来压步距、动载系数、支架峰值阻力分别降低18.90%~70.60%,5.79%~7.90%,13.65%~19.40%。工程实践表明坚硬顶板超前分段水力压裂,有效减弱了矿压显现强度,实现了坚硬顶板动力灾害的弱化解危。

锦界煤矿工作面排水系统优化设计研究

针对锦界煤矿矿井及工作面排水系统富余的问题,利用衰减系数法预测探放水量,采用动静法与比拟法相结合预测工作面涌水量,并通过对已回采工作面实际涌水量与排水系统的分析评估,进一步优化矿井及工作面排水系统,减少管路布置,在保证矿井安全的同时,实现科学合理排水,降低了矿井排水管路维护成本,增加了矿井经济效益。

基于抗震概念设计的密肋复合墙新型抗震结构体系

以512汶川大地震震害调查为基础,从抗震概念设计的角度出发,对建筑结构的典型震害进行了分析,指出设置多道防线、合理刚度布置、增强整体性能、重视非结构构件等对于保证结构抗震安全的重要意义,并结合课题组多年的研究成果,提出了一种具备多道抗震防线的刚度可调型密肋复合墙新型抗震结构体系,探讨了其对于改善结构抗震性能所起的积极作用.

基于双参数地基梁的框支密肋复合墙梁受力分析

为了研究框支密肋复合墙梁的受力性能,应用弹性地基梁理论,将上部密肋复合墙体简化为考虑剪切作用影响的Pasternak双参数弹性地基,托梁视为倒置于弹性地基上的有限长梁,借鉴Vlasov模型推导了考虑材料性能差异的等效地基参数,进而建立了托梁的挠曲变形控制微分方程;采用传递矩阵法求解了墙梁界面的竖向应力分布及托梁内力,并与有限元分析结果进行了对比,二者吻合较好.结果表明,基于双参数弹性地基上的梁模型能够较好地反映框支密肋复合墙梁的受力性能.

浅谈神东煤炭集团公司防治水工作

介绍了神东煤炭集团公司主要水害类型以及针对水害特征,开展了大量的煤矿防治水工作,消除了采掘工作面众多水害隐患,为矿井安全生产创造了有利条件。

榆神矿区浅埋煤层减水开采中预疏放标准确定方法

榆神矿区地处干旱半干旱地区,生态环境十分脆弱。疏放水是榆神矿区顶板水害防治的主要手段,但过度疏放不仅增加矿井排水负担,而且不利于保护浅层地下水资源。因此,在确保防治水安全的前提下,计算预疏放残余水头、确定预疏放阶段和回采阶段第四系松散含水层漏失量,从而实现总漏失量最小是煤炭减水开采中的重点研究问题之一。以榆神矿区锦界煤矿为例,在分析井田含、隔水层赋存特征的基础上,建立了煤层开采的2种充水模式,并对顶板含水层进行了富水性分区;以矿井涌水量实测数据为基础,分析了涌水量变化规律及其构成比例;采用Drain边界刻画多工作面连续回采内边界,建立了锦界煤矿采掘扰动条件下地下水流数值模型,研究了两种充水模式下预疏放残余水头在不同工况下的第四系松散含水层总漏失量变化规律,确定了工作面预疏放结束标准。结果表明:锦界煤矿煤层顶板为典型的沙(层)-土(层)-基(岩)型结构,主要充水水源为风化基岩水,主要充水模式为土层未缺失风化基岩充水型及土层缺失风化基岩和松散层混合充水型。采用GIS多元信息融合技术划分的井田富水性分区结果显示,相对强富水区位于井田二盘区局部地段、三盘区和四盘区大部分地段,与现场实际基本一致。矿井疏放水量与工作面回采残余涌水量曲线变化趋势基本一致,各占矿井涌水量的50%左右。通过数值模型计算得出两种充水模式下工作面预疏放结束标准为将充水含水层疏放至煤层底板以上15~20 m,保留一定的残余水头可进行回采,无需继续疏放。此时,第四系松散含水层水资源总漏失量最小,可起到减水采煤的作用。研究成果为榆神矿区浅埋煤层提供了“减水开采”的新思路。

神东矿区水害类型分析及其防治对策

通过分析神东矿区的主要水害类型及其对矿井安全生产的影响,在总结神东矿区多年来各类水害防治经验的基础上,提出了适合神东矿区的水害防治对策。

煤矿地表沉陷综合治理研究

矿业在我国经济建设中起着重要作用,但同时矿山开采对环境产生的影响也比较大,主要表现在煤层开采造成采空区引起的地表塌陷。分析了地表沉陷的危害性,对煤矿地表沉陷综合治理进行了研究,提出了相应的治理措施。

风化岩充水型煤矿水文地质勘查及水害危险性评价

风化岩裂隙发育,易向煤系中导水,给煤矿造成水害,以榆神矿区锦界煤矿为例,该矿井投产后,采煤工作面涌水量大幅超过预计,严重威胁矿井的安全生产。综合分析井上、下钻孔揭露地层岩性和测井资料后,初步确定直罗组风化岩水是工作面充水水源。水文地质勘查采取钻探及抽水试验为主,水文地质调查、测绘、遥感、电法、测井、采样测试等手段为辅的综合勘查手段,查明井田直罗组风化基岩裂隙含水层和萨拉乌素组沙层含水层为构成主要可采煤层的直接和间接充水含水层,第四系离石组黄土与新近系三趾马红土组成井田主要隔水层,土层局部存在“天窗”区。水文地质勘查准确划分了井田水文地质单元;对含隔水层的分布、厚度及组合结构进行了详细分析;通过抽水试验求取沙层含水层和风化岩含水层水文地质参数。结果表明,3^(-1)煤层采后产生的最大导水裂隙带高度为45.6 m,计算结果与探测工程获得数据基本相一致。依据正常基岩厚度、导水裂隙带最大高度(导水裂隙带高度+3倍采高)56 m、含水层富水性指数;参考“三图双预测”方法,将井田顶板含水层水害危险性划分为低危险区、中等危险区和高危险区,并提出了针对性防治水措施,为矿井防治水工作提供可靠依据。

一种新型建筑结构的分灾抗震设计研究

简述了分灾抗震设计的定义及结构原理,介绍了新型建筑结构体系——节能砌块隐形密框结构体系的构造形式,并深入分析了该结构体系的抗震减灾能力,对建筑物结构抗震性能的进一步研究有重要意义。

内蒙古煤矿企业在新发展理念指导下节能减排的实践与探索

从阐述绿色发展理念的内涵出发,按时间脉络梳理了内蒙古自治区产业节能减排的政策背景,介绍了内蒙古煤矿企业节能减排的现状,并分析了其面对的主要困难;阐述了绿色发展理念指引下内蒙古煤矿企业节能减排工作取得的主要成效和面临的政策机遇,对进一步做好节能减排工作提出具体的政策性建议。

煤炭企业环境保护问题及对策研究

基于煤矿环境保护管理实践,从制度体系建设、污染防治、节能低碳、水资源综合利用、智能化矿井建设、生态治理等方面总结了乌兰木伦煤矿在保护环境取得的成果,同时指出,企业在环境保护中存在重视程度不够、环保专业人才缺乏、决策链条过长、重末端治理轻源头控制等问题,并针对以上问题提出了煤炭企业需要转变思想观念、加强制度建设、优化管理机制、加强人才培养、加大环境保护资金投入等对策建议。

千万吨矿井分区式排水系统建设

神东公司矿井大部分分布于西北地区,总体来说水文地质条件较为简单。但部分矿井井田面积大,煤炭产量高,一个矿井往往有多个盘区同时开采,造成矿井涌水量较大,传统的中央水泵房集中排水方式已不适用。为了提高矿井排水能力,保证排水系统的可靠性,矿井采用分区排水方式,分盘区设置了独立的排水系统。结果表明:分区排水系统安全、可靠,排水效率显著提高,排水费用明显降低,保证了矿井安全生产。

框支密肋复合墙梁竖向承载力影响因素分析

以框支密肋复合墙梁为研究对象,通过有限元分析,改变上部密肋复合墙板的划分形式、边框柱尺寸以及填充砌块与密肋框格的弹性模量比等性能参数,研究竖向荷载作用下框支密肋托墙梁的受力机理及墙板参数对托梁受力的影响,进而对框支密肋复合墙梁的优化设计提出要求,为工程实践提供参考。