唐山矿0291工作面断层活化判别方法及稳定性评价

断层构造的存在破坏附近煤岩体的完整性,使得工作面在回采过程中较寻常地质回采时应力特征发生变化。为保障唐山矿0291工作面安全通过断层,考虑地应力大小与方向、断层面产状和断层力学参数等综合因素,构建了断层稳定性的判据方程,获得判据值f;当f小于0时,断层相对稳定,当f接近于0值时,该断层为临界不稳定状态。通过FLAC3D数值模拟软件建立0291工作面回采的数值模型,模拟结果表明:受采动影响,工作面超前5~30 m间应力集中现象明显,对工作面范围内断层的影响较大,应力峰值出现在工作面超前10 m位置。建立监测测点,提取工作面范围内的地应力数据,按照文中理论计算了唐山矿0291工作面内12条断层的f值,结果表明,该工作面内断层的f值均小于0,进而确定0291工作面内相对稳定,在回采过程中的活化可能较小。

唐山矿大倾角综放工作面支架失稳力学机理及控制技术

以唐山矿0291工作面初采时支架倒架事件,建立了大倾角工作面支架滑移力学方程和支架倾倒力矩方程,推导了支架滑移判断力、倾倒判断力矩以及发生滑移和倾倒的极限倾角计算公式。依据ZF7600/17/34D型液压支架的基本参数,计算了该型液压支架在漏顶情况下产生滑移的极限倾角为21.8°,发生倾倒的极限倾角为26.6°,从而判断该工作面支架上方一旦漏顶,倾角为38°的支架必将发生滑移和倾倒,得出了0291工作面发生倒架事件的原因,给出了防治支架滑移需增加抗滑力75.1 kN,防止支架倾倒的抗倾倒力矩83 kNm,从而提出了4项支架失稳防控措施:增加防倒防滑装置、调整支架形态等措施.

大倾角综放面煤岩分界线不对称分布特征及放煤工艺优化

唐山矿0291大倾角综放工作面的最大倾角39°、平均煤厚10 m,以椭球体理论为基础给出了放煤口上下两侧的煤岩分界线理论方程,结果表明:当煤层倾角较大时,煤岩分界线呈不对称的抛物线分布,上部放出体大于下部放出体,即随着倾角的增大,放出煤体主要集中在支架斜上方的顶煤中。选用PFC2D软件对放煤参数进行优化,比较不同放煤工艺时的顶煤放出率,按照“见矸即停”原则,模拟结果表明:在不同架次的放煤量都是在一定范围内上下波动,不同放煤工艺的顶煤放出率差异较大,下行放煤优于上行放煤,多轮放煤优于单轮放煤,其中多轮顺序下行顶煤放出率最大为87.6%,因而优选两轮下行放煤工艺,该工艺在唐山矿0291和392工作面应用效果良好。

止水塞建造技术在综放面过陷落柱中的研究与应用

陷落柱与承压水导通具有突水危险。本文以平朔井工一矿4^(#)煤层14107工作面X5陷落柱治理为背景,依据止水塞构建原理,设计了止水塞建造和注浆防渗结合的工艺方案。确定陷落柱加固高度55 m,注浆层位选择在11^(#)煤底板下10~65 m的太原组和本溪组砂岩和杂质铝土泥岩段,并应用引流注浆新工艺完善与加固“止水塞”。通过治理,14107工作面安全高效通过X5陷落柱。

低渗透介质注浆浆液扩散机理试验研究

为研究注浆浆液在低渗透介质中扩散力学机理,以井工一矿4#煤层中X5陷落柱中填充物为研究对象,设计了能够进行观察浆液微观扩散过程的可视化高应力注浆试验系统,设计了间歇式注浆实验方案,得出泥砂注浆固结体的几何模型。分析实验结果可知,浆液的扩散过程包括形成裂隙内流动和孔隙渗透两部分。浆液在流动过程中,注浆压力随着沿程距离的增大而减小,渗流通道周边的浆液渗透到泥沙孔隙中,浆液在孔隙中的活动包括渗入、絮凝、破坏絮凝层等循环过程。

大倾角放顶煤上覆岩层结构失稳力学机理研究

为研究大倾角放顶煤上覆岩层活动规律,以唐山矿0291工作面为对象,通过分析大倾角工作面上覆岩层顶板结构失稳过程,得到上覆岩层产生压裂性失稳后向高位转移的判别条件。研究结果表明:在0291工作面的砂岩顶板中,上位岩层的挠曲下沉虽会伴随裂隙及离层发生,但在结构失稳前几乎保持层面水平运动;上覆岩层的岩性与挤压角是保持上覆岩层结构稳定的主要因素,且挠曲下沉量与挤压角的增大会使结构更易发生压裂性失稳;上覆岩层回转角与挤压角的正比关系是上覆岩层结构产生压裂性失稳后向高位转移的关键,当结构产生压裂性失稳垮落后采空区得到不断充填,高位岩层的回转角与挤压角变小,结构开始趋于稳定状态。

基于泥砂介质的浆液裂隙渗流与孔隙渗透机理

为研究低渗透岩土介质的浆液裂隙渗流和孔隙渗透力学机理,以泥砂为研究对象,基于高压密封注浆试验系统设计注浆实验,根据格里菲斯强度理论推导了渗流通道形成准则,运用流体力学推导分析了面形渗流通道中浆液渗流压力变化和浆液渗透扩散半径公式。研究结果表明:浆液扩散包括渗流通道形成和渗流通道周围孔隙渗透两个过程。孔隙渗透是“初始渗入-开始絮凝-絮凝层局部破坏”等循环往复的过程。单相面形渗透扩散半径与浆液渗透率、注浆时间、注浆压力成正比,与被注介质孔隙率和浆液黏度成反比。研究结论为中煤平朔井工一矿综采工作面过陷落柱工程提供理论依据。

微小应力对断裂带深部岩体应变能释放的触发过程模拟

1研究背景全球地震频发,对人们的生命财产安全造成巨大威胁,但科学家对地震发生机理仍未厘清。100多年以来,科学家们提出诸多地震理论,弹性回跳理论认为地震来源自断层运动,相变说认为在温度和压力作用下的深部岩体应力状态发生改变而激发地震波,板块构造学说认为世界地震活动多发生在地壳运动相对剧烈的板块边界区域(师皓宇,2020),但均有与之相悖的现象。

注浆材料在煤矿领域的应用研究

煤矿安全生产过程中,即时变化的地质环境条件导致安全生产事故频发,煤矿与人员遭受无法预知的损害。运用注浆材料充填和固结有效稳定煤矿地质结构的研究十分必要。本文简单阐述了注浆材料的发展历程,了解了目前注浆材料的分类。分析性能各异的注浆材料在煤矿领域应用现状,发现依据煤矿情况合理选取注浆材料进行注浆可以提高注浆效果。

综放工作面过陷落柱底板注浆厚度研究

针对综放工作面过陷落柱等地质构造带时极易出现煤壁片帮、架前冒落、支架陷入底板等生产难题,为优化底板注浆加固厚度,结合某矿实际地质条件,通过UDEC数值模拟对比不同注浆厚度时的支架陷底量,推导了注浆加固厚度与支架载荷和加固体强度等参数的本构关系,计算结果显示:加固厚度应随着支架载荷的增大而增大,随着注浆体强度的增大而减小;综合分析确定:当注浆厚度为1m时,支架能够适应底板的条件。依据数值模拟和理论计算结果,设计了注浆主要参数,并完成施工,实现综放工作面安全经济通过陷落柱。