厚松散层底部土层抗渗透破坏突水溃砂研究

为了探究厚松散层底部土层抗渗透破坏特征,以兴隆庄煤矿巨厚松散层薄基岩下开采四采区浅部资源为工程背景,通过对上、下2组土样进行颗粒级配、微观测试、抗渗透试验、安全临界水头高度理论计算等综合分析,探究山西组3煤层上覆含水层发生突水溃砂的临界条件。研究发现:土样的颗粒级配及颜色变化差异较大,粒径小于0.075 mm的细粒土的质量分数,上组的不到30%,而下组的高达70%;上组土样以长石为主,长石质量分数超过90%,结构疏松,SiO_(2)质量分数高,属于典型的砂性土类;下组土样以高岭石为主,质量分数超过70%,结构致密,Al_(2)O_(3)质量分数高,属于典型的黏性土类;确定了不同裂缝宽度下临界水压及临界水力坡度量化取值,随着裂缝宽度不断增加,临界水压和临界水力坡度均呈现逐渐下降的趋势,当裂缝为20 mm时,均出现明显拐点;理论类比计算了安全临界水头高度,初步确定了研究区第四系底部含水层允许安全水头高度为54~70 m,通过与实际水头值对比,分析认为正常开采条件下该区域不会发生突水溃砂渗透破坏事故。

综放开采下组煤首采面上覆老空水探查及突水危险性评价

为了探究左权五里堠煤业上组煤老空区富水性及其对下组煤首采工作面突水的危险性,以下组煤首采面为研究背景,系统分析了研究区上下2组煤层顶底板岩性组合及水文地质条件;根据物探探测结果,在下组煤首采面巷道先后施工了20个探放上组煤老空水钻孔,发现上组煤老空水存在局部水量大、水压高、富水性分布不均的特点。在此基础上,建立了上下组煤层开采顶底板的工程地质数值模型,采用数值模拟方法对上组煤和上下组煤开采完毕后的应力场及塑性区场变化特征进行了对比分析,得到上组煤层开采后底板破坏深度为11 m,下组煤开采后导水裂隙带高度为112 m,没有波及上组煤底板破坏深度范围,与首采面实测涌水量反映的规律是一致的。根据首采面及附近2个钻孔的资料,采用2种相关经验公式类比计算了下组煤开采导水裂隙带高度,优选了可靠性较高的经验公式。

大采宽综采工作面导水裂隙带高度探究

为了探究永煤公司新桥煤矿深埋煤层大采宽工作面导水裂隙带高度发育特征,以典型的开采宽度330 m的某工作面为研究对象,建立了深埋煤层大采宽工作面三维工程地质概化预开采模型,采用FLAC3D数值模拟软件对采动覆岩导水裂隙带高度进行研究,发现这种大采宽工作面开采后应力集中程度明显增大。和经验公式类比获得了该工作面导水裂隙带高度取值范围,提出了现行规范中的相关计算公式预计结果明显偏小,已不适合这种地质及开采条件。最后,在其他条件不变仅改变采宽条件下,模拟了7种不同采宽开采后沿倾向和走向导水裂隙带高度发育特征,对比分析发现导水裂隙带高度随采宽增加呈非线性变化,两者之间具有很好的自然对数拟合关系,确定了增加幅度的采宽阈值及其变化特征。

工程地质数值模拟课程线上教学

工程地质数值模拟课程具有很强的线下借助计算机进行模拟的实践教学特点,为了尽量达到线下授课的效果,在线上授课过程中根据教学内容和课程毕业要求及特点进行了课前、课中和课后3个方面的教学探索与实践。大多数学生对所教内容都有了很好的掌握,很大程度上调动了学习主动性,达到了线上教学的效果。

专业拓展课程学情调查分析及改进建议--以中国矿业大学“地质灾害防治技术”课程为例

专业拓展课程在促进学生多元化技能发展方面发挥了重要作用。以中国矿业大学“地质灾害防治技术”专业拓展课程为例,教师通过问卷调查的方式,对课程选择、课堂教学、实践教学、教学效果、课程改进等内容开展研究,发现该课程已整体达到预设教学目标,但不同专业方向的学生在实践教学、教学效果等方面存在差异。文章结合调查结果,提出了按专业方向组班因材施教、课程质量标准优化调整、根据学校特色增减教学内容、加强课程思政等课程改进建议。

下组煤首采面综放开采受上组煤老空水威胁程度研究

为了探究左权五里堠煤业有限公司上组煤5号煤层老空水是否对下组煤15号煤层首采面综放开采造成突水水害威胁,以下组煤首采面为背景,系统分析了研究区地质及水文地质条件,建立了两煤层开采后顶底板变形破坏空间分布特征模型,提出了老空水是否威胁下组煤综放开采的3个可能条件。在此基础上,采用具有针对性的经验公式和数值模拟相结合的方法,综合获得了下组煤15号煤层首采面最大导水裂隙带高度和上组煤5号煤层底板最大破坏深度量化参数,并与下组煤首采面附近施工的地面钻孔揭露这两层煤间距进行对比。认为下组煤15号煤层开采后,通过导水裂隙带将会波及到上组煤采动底板破坏带内部,在正常条件下可能与上组煤5号煤层老空水导通,建议开采前要进行提前探查和疏放。研究结果对下组煤首采工作面顶板老空水害防治具有很好的参考价值。

受断层控制的下组煤开采底板变形特征及突水危险性探究

为了探究杨村煤矿十采区下组煤17煤层首采10703工作面断层突水危险性,在系统分析其地质及水文地质条件基础上,确定了该工作面属于典型的受断层控制的带压开采范畴,主要突水含水层为十三-十四灰和奥灰。在此基础上,建立了集完整和有断层于一体的10703工作面所在区域的三维工程地质模型,采用数值模拟方法对比模拟获得了16上和17煤两薄煤层依次开采后受断层控制的底板变形破坏深度和特征。在此基础上,采用安全带压系数法系统评价了完整和有断层条件下十三-十四灰和奥灰对10703工作面带压开采突水危险性,结果认为均是安全的,与突水系数法结果进行了比较。研究结果对该工作面带压开采底板水防治具有很好的参考价值。

下组煤底板断层采动活化流固耦合数值模拟研究

为了探究杨村煤矿十采区10603工作面回采下组煤16上煤层是否对贯穿该工作面的10605F5逆断层产生活化从而导致底板突水,建立了考虑水压力情况下的底板断层活化力学模型及含断层开采的流固耦合数值模型,分析了断层是否会活化及工作面回采过程中顶底板、断层的塑性区变化特征,以及采动应力、承压含水层水压力耦合作用下断层带不同位置的孔隙水压力的变化特征。研究表明,在采动应力及底板含水层水压力耦合作用下,底板承压水会沿着断层带向上导升一定的高度,工作面以下大部分断层仍具有较好阻渗性,底板含水层中的水不会沿着断层导入到工作面,工作面的回采不会导致该断层活化。研究结果可为杨村煤矿下组煤含断层开采底板防治水工作提供较好的指导和借鉴作用。

煤矿对拉工作面底板采动破坏深度现场测试研究

以某煤矿21105对拉工作面为背景,综合采用应变和应力传感器现场测试方法研究了底板破坏深度。现场测试应变传感器数据表明,底板垂深22~27 m以浅应变感应信号高度离散,波动强烈,岩层塑性变形剧烈;27 m以下传感器应变幅度变化较平缓,底板相应深度部位以弹性变形为主。应力测试结果表明,采动过程中测点位置处受矿山压力影响相对较小,没有发生较大变形,不会引起该处岩体发生破坏。综合现场应变和应力测试结果,21105对拉工作面底板破坏深度约为27 m。研究结果可为该条件下的底板突水危险性评价提供依据。

超化煤矿“三软”煤层采动底板变形破坏的实测研究

通过现场应变实测系统研究了郑州矿区超化煤矿"三软"煤层底板采动变形破坏的深度及其受采动煤壁前方影响的范围。得出了在正常采动情况下厚的软煤和软底对应力和变形的传播具有一定的缓冲作用,受超前应力集中的影响,竖直应力的变化比水平应力大。揭示了中段灰岩组对应力分布和变形破坏的重要控制作用,为豫西煤炭资源向深部开采所引起的底板水防治提供了部分参考的依据。

厚松散层薄基岩不同开采方式下垮落带高度探究

为了探讨厚松散层薄基岩下不同开采方式开采二叠系山西组特厚3煤层两带发育特征,以鲍店煤矿西部所在区域为地质背景,系统分析了研究区第四系松散层下组地层组成结构、厚度和视电阻率等量化指标,对下组地层进行了再划分,可按留设防砂安全煤岩柱进行开采。在此基础上,建立了厚松散层薄基岩下3种不同开采方式的工程地质模型,获得了不同开采方式下垮落带高度、垮采比和导水裂隙带高度量化取值参数,发现沿倾向开采顶板破坏程度和高度大于走向的,综放开采引起的垮落带高度比其他开采方式的结果明显变大,其增加幅度已是第1分层开采的2.5倍。研究结果对研究区开采方式选择具有重要的参考价值。

采场底板岩层应力的解析法计算及应用

在分析矿山压力的基础上,建立了煤层底板应力分析计算模型,运用弹性理论对煤层底板随工作面推进相对固定位置剖面处应力分布规律进行了求解.结合实际资料,随着工作面推进,煤层某相对固定位置底板应力沿深度变化幅度越来越小,在一定深度范围内垂直应力的释放速度远大于水平应力的释放速度,故最大主应力的方向由开始的垂直方向变为后来的水平方向.这可为带压开采下煤层底板突水和工作面底鼓防治提供理论依据.

特厚煤层综放采动底板变形破坏规律的综合实测

为了探究兖州煤田兴隆庄煤矿特厚煤层综放开采对底板岩层的变形破坏规律,应用钻孔应变感应法和超声成像技术对该矿某综放工作面进行了综合实测,获得了底板下不同深度应变增量随工作面推进的变化曲线和工作面推进过程中不同深度钻孔超声成像图片资料。通过5个应变传感器监测数据和大量钻孔超声成像图片的关联对比分析,基本确定了该工作面采动底板扰动深度和矿压作用下支撑压力的影响范围。研究结果表明:①该工作面底板采动扰动深度约为19 m,具有较明显分带性,即可分为采动扰动破坏带和采动扰动变形带,带厚分别约为16 m和3 m;②采动扰动破坏带属于整体塑性变形,其强度条件已基本丧失,但采动扰动变形带仍以弹性变形为主,具有良好的承载条件和较强的抗渗强度;③采动矿压超前和滞后显现明显,其对底板影响程度具有由浅及深而减小的特征。该综合实测方法的成功应用不但为综放开采巷道支护、老空水防治等提供重要信息,而且对深部即将开采的下组煤能否安全带压采掘研究也将具有重要参考价值。

实例教学法在“岩土工程数值分析”课程中的应用探讨

针对"岩土工程数值分析"课程教学内容较多而教学学时有限的实际情况,在保证教学效果的前提下,尝试采用了岩土工程实例教学法。在实例教学过程中,通过对典型岩土工程实例数值分析的详细讲解与演示,较好地提高了学生学习的积极性和主动性,增加了学生对教学内容的理解和应用。通过实例教学,明显提高了学生对该课程的学习兴趣,这在一定程度上也证明了该方法的应用可行性。

相对固定位置采动煤层底板应变的解析法及其应用

在分析矿山压力的基础上,建立了煤层底板应力分析的计算模型,并运用弹性力学理论对煤层底板下相对固定位置剖面应变分布规律进行了初步探讨。结合实际资料,对软岩底板和硬岩底板2种情况进行分析研究。随着工作面的推进,煤层某相对固定位置剖面底板应变沿深度变化幅度越来越小,但在底板浅部均出现了一定程度的拉应变,并且软岩的变化幅度远比硬岩大。这可为煤层回采巷道发生底鼓的原因提供部分力学参考依据。

三软煤层综放回采巷道底板变形破坏实测

为了研究郑州矿区采动底板变形破坏情况,对郑州矿区超化煤矿22121(东)综放工作面上下巷道钻场所布置钻孔的应变实测,得出了三软煤层巷道底板采动变形破坏的深度、层位及其受采动煤壁前方应力峰值的宽度和影响的范围,受超前应力集中的影响,下巷的变形破坏深度和程度均大于上巷。研究结果表明,在正常采动情况下厚的软煤和软底对应力和变形的传播具有一定的缓冲作用,主采煤层底板中段灰岩组(L_7和L_8灰)对应力分布和变形破坏起到了重要控制作用。

多头小搅拌桩截渗墙技术在堤坝防渗中的应用

首次选定了多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙方案用于解决中运河张庄-窑湾和柳林两险工段堤坝渗漏问题。在正式施工之前,通过做截渗围井试验和生产性试验进行了论证;通过探地雷达分析表明两段墙体的连续性和完整性较好,墙体对周边坝体的疏松土体有明显的改善;通过截渗墙施工前后断面两测压管水头差和渗透系数的计算分析与对比,也说明了这两段所施工的水泥土截渗墙具有明显的截渗效果,满足了设计的需要。

深部开采煤层顶板聚压规律的离心试验研究

在国内外相关研究的基础上,克服常规相似材料无法真实模拟原岩压力条件和介质力学环境的不足,采用离心模型试验,在以深部开采矿井赵楼煤矿首采区为地质背景所建立的工程地质模型基础上,对开采煤层完整顶板的直接顶与基本顶不同位置和两侧煤柱的矿山压力聚集规律进行了试验研究。试验结果表明:后方煤柱压力变化与直接顶的来压过程基本同步,前方煤柱压力变化程度小于后方煤柱,基本顶在来压时间、聚压强度及受力状态方面与直接顶存在明显的差异。离心模型试验能够通过施加离心荷载来模拟体现采动过程上覆岩层压力的动态变化,由此测试的煤柱受力和顶板岩层内的压力变化也更接近于实际情况。

基于热电离质谱铀系定年与氧同位素对比的古气候研究

为了研究过去全球变化在我国高海拔低纬度地区的变化规律，在高精度、高分辨率热电离质谱铀（TIMS-U）系定年和氧同位素基本原理的基础上，以贵州都匀七星洞一石笋为例，建立了43．63～12．43ka B．P．期间古气候变化的时间序列．石笋δ^18O记录与生长率对比研究表明：此阶段都匀地区经历了暖湿-冷干-暖湿的3个阶段气候演变趋势，反映了受西南季风与东亚季风双重影响的相互作用过程．得出了中国西南地区石笋碳酸盐δ^18O值与其降水及全球变化的对应关系，即：全球变暖→西南地区年降水δ^18O值偏轻→石笋δ^18O值偏负；全球变冷→西南地区年降水δ^18O值偏重→石笋δ^18O值偏正．这既与全球古气候变化波动基本一致，同时也具有地区性的气候特点。

“地质灾害”课程在高校通识教育选修课中的问卷调查研究

"地质灾害"是中国矿业大学面向非地质专业开设的一门全校稳定型通识教育选修课。这门课程对提高非地质专业本科生综合素质、增强环境保护意识和爱护我们家园(地球)具有重要意义。通过对调查问卷的统计和分析,了解和掌握了学生对这门课程的认识程度,同时也发现了一些存在的问题。