煤层开采裂缝的观测与分析

利用彩色电视系统对多个矿区由于地下煤层开采造成的岩体破坏进行了实际观测,了解了覆岩破坏裂缝的分布特征和状态,通过对裂缝分布特征以及裂缝状态的分析,总结出了由于煤矿开采而导致的裂缝分布规律,提高了对破坏裂缝及离层裂缝的认识,为煤矿安全采煤提供了依据。

粉煤灰水泥注浆材料的微观结构研究

利用环境扫描电镜ESEM、XRD衍射与MIP孔结构分析技术,对粉煤灰水泥注浆材料的微观结构形成趋势及特征进行了分析。结果表明:粉煤灰-水泥注浆材料体系的早期结构形成主要是水泥水化的结果;随水固比的降低,粉煤灰水泥注浆材料体系中CH的生成量呈增加的趋势;随着水固比的降低,注浆材料中的孔呈现出大孔减少、小孔增加且最可几孔径降低等孔结构细化的趋势。

选煤厂下伏多层倾斜煤层采空区稳定性评价与治理技术研究

介绍了目前煤炭采空区地基稳定性评估与治理技术的研究现状。研究分析了承德兴隆矿业有限责任公司选煤厂的建(构)筑物和采空区概况,需评估采空区的存在对建构筑物的建设和使用的危险性,通过计算分析建筑物荷载影响深度与裂缝带发育高度之间关系,确定了需要治理的煤层采空区,并进行了采空区的治理设计,最后通过钻探等检测手段说明实际注浆效果较好,说明采空区评估与设计方案较好地指导了本次采空区注浆治理工程施工。

沙吉海矿高强度开采软弱覆岩“两带”高度三维模拟研究

为研究沙吉海煤矿高强度开采软弱覆岩"两带"高度,以该矿某高强度开采软弱覆岩工作面为原型建立了三维离散元数值模型,该模型考虑了最大、最小水平主应力及其与工作面推进方向夹角,并基于现场钻孔实测数据对数值模型及岩性参数的合理性进行了校核,分析了不同采厚、工作面倾向长度、走向长度与推进速度对沙吉海矿高强度开采软弱覆岩"两带"最大高度的影响。研究结果表明:该矿高强度开采软弱覆岩"两带"最大高度随采厚的增加而增加,但与工作面的倾向长度、推进速度没有明显关系;高强度开采软弱覆岩工作面达到"两带"最大高度时所需的工作面推进距离与采厚成正相关关系,与倾向长度、推进速度成负相关关系。

电磁成像系统在煤矿中的应用研究

EH4电磁成像系统是一套双源型电磁法数据自动采集和处理的物探系统 ,它是MT和CSAMT的结合体 ,适合地面 2D连续EMAP张量式电导率测量。本文介绍了EH4电导率成像系统的原理、特点和该系统初次在煤矿进行的采空区、断层和钻孔位置等物探实例及其效果。

粉煤灰水泥注浆材料主要性能试验研究

粉煤灰水泥注浆材料在采空区治理方面应用广泛,其主要性能直接关系到注浆充填实施和效果。通过室内试验,探讨了不同水固比、固相比、水玻璃掺量与浆液黏度、浆液初凝时间、浆液结石率、浆液结石体抗压强度之间的相互关系。试验表明,水固比1∶1.2～1∶1.5、固相比3∶7、水玻璃占水泥含量2%或3%情况下,注浆体凝结后,结石率均在75%以上,7d单轴抗压强度均在2MPa以上,满足工程需要。

海下综放开采防水安全煤岩柱厚度的确定

针对龙口海域下开采的实际情况,分析了海域扩大区水文地质条件,收集整理国内13个矿区综放开采导水裂缝带高度实测数据,选取采厚、基岩柱厚度、倾角、顶板单轴抗压强度、泥岩比例和覆岩结构6种因素作为导水裂缝带发育高度预测模型的影响因子,建立导水裂缝带高度预测模型,并对不同采厚条件下导水裂缝带高度进行了预测;应用FLAC软件进行了断层条件下覆岩破坏规律的模拟,计算了不同落差、不同倾角的正断层对导水裂缝带发育高度的影响,得出在软弱覆岩类型综采工作面（采厚4.4 m）有正断层（倾角45-65°）、落差小于6.0 m的情况下,导水裂缝带发育高度较之正常地质条件下增大14.4%-22.2%.提出了综合考虑断层和正常条件的防水安全煤岩柱设计,确定在海域放顶煤开采正常覆岩条件下防水安全煤岩柱厚度为55.5 m;受断层影响条件下,防水煤岩柱厚度为62.5 m.

刀柱式老采空区上行长壁开采的采矿安全评价

为保证刀柱式老采空区上行长壁开采安全,需要对层间岩体在采动压力作用下的稳定性进行评价,并合理确定长壁工作面的开采技术参数.基于对层间岩体在采动过程中的受力分析,综合考虑层间岩体的黏聚力、摩擦阻力、采动压力、岩体自重、刀柱残余承载力等因素的作用,提出了评价层间岩体稳定性的安全系数法.如果安全系数大于1,则可以认为在上行开采过程中层间岩体能够保持稳定.采用数值模拟方法研究了上行长壁工作面不同开采参数对层间岩体稳定性的影响.结果表明,长壁工作面宽度、护巷煤柱宽度对层间岩体稳定性影响明显.在刀柱式老采空区进行上行长壁开采,应减小工作面开采宽度,增大工作面护巷煤柱尺寸.

覆岩破坏裂缝探测技术的新进展

离层注浆技术是近几年提出的控制开采沉陷的新方法,尽管这一方法在多个矿区进行了应用,取得了一定的效果,但由于缺少对离层位置等的准确描述,使得注浆效果难以控制,从而影响了该技术的推广应用。介绍了覆岩破坏探测技术新的发展,为采煤造成的覆岩离层位置的探测提供了新的观测方法。重点介绍了应用较为成功的几项新的探测方法,包括利用EH4电导率成像系统探测地层构造和覆岩破坏形态;用钻孔彩色电视系统观测覆岩中裂缝形态和宽度。

老窑采空区注浆充填治理综合检测技术

为检测老窑采空区注浆治理效果,采用了"物探+钻探+岩石力学试验+钻孔电视"综合检测技术。结果表明:物探及钻探均揭示刘家山老窑采空区被有效填充。综合检测技术能有效评价治理效果,具有推广意义。

井筒安全评价与破裂预测系统

以兖矿集团井筒破裂防治为例,编制了立井安全评价与破裂预测系统和相应软件,已应用于杨村矿井筒破坏防治。

刘家渠煤矿斜井井筒下采空区治理技术

刘家渠煤矿斜井井筒由于建在老采空区上,发生了局部变形和破坏。通过对采空区治理范围的计算确定,采用地面压力注浆法治理,介绍了注浆施工工艺。经钻探揭露与注浆量结合综合分析,注浆效果良好,为今后类似工程地质条件下的治理工程提供借鉴的经验。

电导率成像技术在煤矿物探中的应用效果

EH4电导率成像系统是双源型电磁法数据自动采集和处理的物探系统, 它承袭了MT和CSAMT二者的优势, 适合地面EMAP电导率测量。介绍了EH4电导率成像系统的特点, 并介绍了该系统在煤矿探测采空区、“两带”高度、断层构造、岩溶裂隙分布等方面的应用效果。

急倾斜煤层群开采覆岩破坏与煤柱稳定性数值模拟

利用数值模拟的方法,以北京木城涧煤矿大台井建筑物下压煤开采为工程背景,研究了急倾斜煤层群开采条件下覆岩破坏和煤柱稳定性的规律,为急倾斜煤层群建筑物下压煤开采提供了必要的技术依据。

断层影响下条带煤柱的留设与稳定性分析

针对淄矿集团许厂煤矿某采区的实际条件,为确保建筑物下条带开采的成功,提出了断层影响下条带煤柱的留设方法,并对煤柱的稳定性进行了数值分析。

北京市东郊地面沉降分析

建国 5 0多年来 ,随着首都北京的建设规模不断扩大 ,工农业生产的迅猛发展 ,城市用水量的日益增多 ,再加上过去没有相应的水资源调配和管理机构 ,不合理地开采和利用地下水资源使地下水位长期持续下降 ,导致东郊工业区地面严重沉降。东郊地面沉降已成为北京市的主要公害之一 ,引起了有关部门的广泛关注和重视。用大量图表概述了东郊地面沉降的历史和现状 。

高水压裂隙岩体综采覆岩破坏规律

通过现场测试、工程类比及综合分析方法,取得了高水压含水层作用于原生纵向裂隙发育岩体条件下的垮落带、导水断裂带高度及发育特征的现场实测结果,并结合国内其他矿区覆岩破坏的一般规律及特点,对比分析了该类覆岩破坏的异常特征及主要原因.

特采技术多媒体检索系统软件设计与开发

主要介绍了新近设计与开发的特采技术成果多媒体检索系统。该系统对北京开采研究所40多年来的特采技术课题进行了较细致的整理分类;对数据库软件进行了对比选择和存储设计;在其基础上,开发了目录树式的项目分类查询系统和菜单式的组合查询系统。该系统具有美观、可扩充性和易维护的特点。

采动影响下断层面应力与滑移特征研究

为了研究工作面开采结束后断层面的应力与滑移特征,以峰峰矿区某矿实际地质条件为背景,通过理论计算和数值模拟的方法,建立了断层面应力和滑移力学模型,得到了采动影响下的断层滑移力学判据及断层滑移的主要影响因素,研究了工作面推进结束后的断层面应力特征和断层滑移情况并进行了实例验证。研究结果表明:开采造成断层面正应力和剪应力的变化是断层滑移的主要影响因素;断层面岩性参数相近时,断层面正应力和剪应力与至断层露头的垂直距离近似呈线性关系,并且正应力变化幅度远大于剪应力变化幅度,正应力增加速率为剪应力增加速率的19倍左右;煤层开采后,距离断层露头较近的断层面岩体有向下滑移趋势,距离断层露头较远的断层面岩体有向上滑移趋势。

采动影响下断层活化机理及影响因素分析

为了研究断层活化机理及影响因素,考虑断层水的作用,根据断裂力学建立了断层带岩体原始裂隙损伤发育力学模型及断层带岩体滑移力学模型,根据此模型分析了断层活化的机理,并得到影响断层活化的因素主要有断层带岩体水平应力和垂直应力的比值λ、断层带岩体是否含水、断层带岩体弹性模量E、断层带泊松比μ、断层倾角θ1、断层带岩体内摩擦角φ、断层带岩体黏聚力c等。同时,以断层露头处台阶下沉值的大小为断层活化程度判别标准,利用FLAC 3D内置FISH语言进行编程验证了以上因素对断层活化的影响。研究结果表明:①当λ<1时,随着λ的增加,断层带岩体原始裂隙越不容易扩展,断层活化的可能性降低;当λ>1时,随着λ的增加,断层带岩体原始裂隙越容易扩展,断层活化的可能性增加。②=2\*GB3当断层带岩体含有水时,水压的存在不仅导致断层带岩体原始裂隙容易扩展,同时水还对断层带岩体滑移具有润滑作用,增加了断层活化的可能性。③随着E的增加,断层带岩体原始裂隙越不容易扩展,断层活化的可能性降低;随着μ的增加,断层带岩体原始裂隙越容易扩展,断层活化的可能性增加。④断层露头处的台阶下沉值取决于断层带岩体滑移量和采动影响下断层露头处的正常下沉值,随着θ1的增加,断层带岩体滑移量可能减小,但是采动影响下断层露头处的正常下沉值急剧增加导致断层露头处的台阶下沉值增大,断层活化的可能性增加。⑤随着φ,c的增加,断层带岩体原始裂隙越不容易扩展,断层带岩体越不容易滑移,断层活化的可能性降低。研究结果为分析断层活化机理及断层露头处建筑物和构筑物的保护提供借鉴。