井下放水试验智能化监测分析技术架构及应用

井下放水试验是以地下水井流理论为基础,通过观测钻孔放水时水量和水位的变化来获取水文地质参数,为评价水文地质条件、预计涌水量、分析疏干降压可行性等工作提供依据,是矿区水文地质工作中查明勘探区水文地质条件并对地下水进行定量研究的重要方法,其成果比地面钻孔抽水试验更为准确。《煤矿防治水细则(2018)》中明确规定如遇地面水文地质勘探难以查清的问题,需要在井下进行放水试验。

基于SPH算法的CO_(2)相变破岩数值模拟

为解决液态CO_(2)相变爆破破岩仿真中面临的网格畸变等问题,基于光滑粒子流体动力学分析方法(SPH)建立了高压射流冲击破岩数值仿真模型。并通过开展不同射流速度下的液态CO_(2)相变爆破破岩数值仿真研究,探讨了高压射流作用下裂纹扩展的规律和机理。得出对于强度为24 MPa的煤岩,单孔冲击峰值压力在67.2~90.1 MPa,射流冲击速度在250~280 m/s时爆破破裂效果最佳。然后对比了煤岩、大理岩等不同岩体性质下的爆破破坏特征,进一步证实该方法在液态CO_(2)相变爆破仿真中的有效性,为液态CO_(2)相变破岩仿真提供了一种新思路。同时仿真结果可以为液态CO_(2)相变致裂技术在实际工程中的参数选择提供参考。

基于ANSYS/LS-DYNA的液态CO_(2)相变破岩裂纹扩展特征研究

为研究液态CO_(2)相变爆破技术破岩机理,更好地推广这种安全爆破技术,采用ANSYS/LS-DYNA仿真软件对液态CO_(2)相变爆破岩石的裂纹扩展特征及影响致裂结果的关键因素进行研究。基于仿真结果对比CO_(2)爆破和炸药爆破岩石损伤裂纹的区别,并研究岩石爆破裂纹的扩展形式与应力波加载速率和岩石强度的关系,以及地应力对爆破裂纹扩展的影响。研究结果表明:CO_(2)爆破岩石产生裂纹条数较少的原因是其爆炸应力波的加载速率较低,且只有爆炸应力波强度高于岩石动态抗压强度时才会产生粉碎区。初始地应力会抑制爆破裂纹的扩展,在各向异性的地应力作用下,裂纹会朝着最大地应力的方向扩展。研究结果可为实际工程中的爆破参数选取提供参考。

放水试验探查疑似陷落柱导水性的理论依据及实例分析

陷落柱导水性的探查是矿井防治水的重点和难点。任楼煤矿中六采区发现X1物性陷落柱,需要探明其导水性。文章从理论上分析了放水试验探查陷落柱导水的可行性,然后结合实际情况,在陷落柱区太原组上部灰岩含水层进行井下放水试验,分析太灰、奥灰含水层之间水位、水压以及水化学时空变化特征,从而确定X1物性陷落柱为导水陷落柱。结果表明:井下放水试验可以查明各个含水层的水力联系,确定陷落柱导水性,为矿井水害防治提供依据。

川南古叙矿区观文矿段导水裂隙发育规律数值模拟

为研究古叙矿区导水裂隙发育规律,文章以观文煤矿12624工作面为背景,采用离散元数值模拟方法分析了开采过程中应力、位移和导水裂隙的动态演化过程。结果表明:导水裂隙高度随工作面推进长度增大且动态变化,存在裂隙“闭合”现象,泥岩和砂岩互层会抑制其发育速度,强度较高的砂岩地层形成稳定的“拱形”结构导致导水裂隙高度趋于稳定,最大高度为35.5 m,对应裂采比为25.4,与经验公式结果基本相符。

银星一号煤矿矿井水处理技术与综合利用

针对宁夏银星一号煤矿高矿化度矿井水的处理与综合利用问题,在梳理矿井开发利用现状、矿井充水水源及涌水量动态特征的基础上,评价了矿井水作为长期供水水源的潜力;结合矿井水处理现状,分析了矿井废水的主要来源是矿井涌水、生活污水和选煤厂煤泥水,介绍了矿井两级预处理+深度处理技术工艺流程;从矿井水利用方案、地下水污染控制及监测措施、综合利用效果分析3个方面对矿井水分类、分质回用的系统性解决方案进行了研究。结果表明,银星一号煤矿采用的矿井水处理技术及综合利用方案基本实现零排放,能够对矿井水全部综合利用和高效利用,可以为宁东矿区矿井水处理与综合利用提供借鉴。

弱胶结顶板复合水害防治技术研究及应用

西部侏罗系煤田顶板岩层受沉积条件的影响表现出明显的弱胶结特征,针对宁东煤田银星一号煤矿存在的弱胶结顶板复合水害问题,在梳理矿井水文地质条件的基础上,分析了矿井的主要充水水源,研究了顶板岩层的弱胶结特征及水害类型,提出了针对性的水害防治技术并进行了成功应用。结果表明,顶板弱胶结覆岩在地下水渗流作用下砂泥化是造成矿井水害防治工作困难的主要影响因素,采掘期间面临地表水、松散层与风氧化带水、砂岩孔隙裂隙含水层水、采空区积水、断层水以及可能的离层水等复合水害的威胁,结合水害特点及防治重点提出的综合运用“探、防、疏、监”等措施进行单种或多种手段相结合的治水方式对于弱胶结顶板复合水害治理是可行的。

矿井智能化水情动态监测系统的构建及应用

为实现煤矿智能化建设背景下矿井水害防治工作对水文地质条件的精准动态掌握,以先进的数据遥测终端及数据通信技术为基础,构建了矿井智能化水情动态监测系统架构,并在川煤集团所属矿井展开工程应用,实现了数据遥测终端全过程动态监测、井下-地面数据传输、数据计算机存储处理分析,具有较强的技术优势,为矿井防治水工作提供了基础保障,是传统水害防治技术数字化、智能化转型发展的重要组成部分。

川南古叙矿区观文矿段水害类型及防治对策

针对川南古叙矿区观文矿段存在的矿井水害问题,在梳理观文煤矿地质及水文地质条件的基础上,分析了各含水层地下水对煤层开采的影响;以充水水源空间位置及水害形成条件为标准,将矿区内水害类型分为大气降水、老窑及采空区积水、煤层顶板水、煤层底板水与构造水5大类及可能的离层水害。针对不同类型水害对矿井的威胁程度及防治难易程度,提出了适合观文煤矿复合水害的防治水对策。

煤矿水害基本类型与动态演化类型划分

矿井水害类型划分是防治水工作的基础,对矿井水害进行更深层次的划分是矿井防治水技术发展的需要。在总结前人矿井基本水害类型基础上,调整明确了矿井水害基本类型,进行了水害基本类型的双因素划分,给出了各类型的字母代码;根据出水水源和导水通道的演化规律,提出了基于动态演化的矿井水害类型划分方法并进行了具体划分。

宁夏王洼矿区矿井水害类型及防治对策

针对宁夏宁南煤田王洼矿区存在的矿井水害问题,在梳理王洼矿区地质及水文地质条件的基础上,分析了各含水层地下水对煤层开采的影响;以充水水源空间位置及水害形成条件为标准,将矿区内矿井水害类型分为大气降水、老窑及采空区积水、煤层顶板水与煤层底板承压水4大类。其中,煤层顶板水害又细分为地表水害、原生冲刷带水害、煤层顶板含水层水害以及可能的离层水害。针对不同类型水害对矿井的威胁程度及防治难易程度,提出了适合王洼矿区复合水害的防治水对策。

银星一号煤矿侏罗系煤层顶板砂岩水害特征及防治技术

针对宁夏银星一号煤矿存在的侏罗系煤层顶板砂岩水害问题,在梳理矿井地质及水文地质条件的基础上,分析了侏罗系煤层顶板砂岩沉积环境与富水性的直接关系,评价了砂岩含水层的富水性;在研究煤层顶板岩层力学性质、矿物成分、水稳性特征以及导水裂隙发育规律的基础上分析了侏罗系煤层顶板砂岩水害机理及特征;提出了综合运用“探、疏、排、截、监”多种措施;以基础性探查工作为前提,重点运用疏水降压技术进行水害治理的思路。110301工作面水害治理效果表明通过疏水降压治理侏罗系煤层顶板砂岩水害是可行的。

双室薄壁空心高墩施工技术

文章针对合清水河桥梁结构特点,从模板设计安装、混凝土浇筑、测量定位、安全保障等方面介绍了双室空心薄壁高墩施工技术的控制要点,并提出了施工中应注意的事项,从而使桥梁工程施工质量满足设计要求,主体工程质量满足设计使用年限正常运营的需要。

高深路堑开挖监控量测施工技术研究

由于高深路堑开挖施工地质复杂,现场机械及人员较多,而有效的监控量测对于调控施工进度,判断边坡的稳定状态以及指导现场施工等发挥着重要作用。为更好的了解边坡动态,更为准确、详细可靠的分析边坡情况,确保施工安全,本文以某公路边坡为工程背景,以现场监控量测为手段,对不同时间、机械开挖不同位置以及降雨前后的边坡进行动态观测。结果表明,位移量随着时间的增长而逐渐减少,反弯点出现后边坡逐渐趋于稳定状态;边坡累计沉降量随开挖深度的增加而不断上升,最后趋于稳定状态。

基于水质水量的导水裂缝带高度分析计算

高家堡煤矿4煤顶板分布多个含水层,且其中洛河组含水层富水性强,造成井下注水试验法等方法难以进行导高观测。以高家堡煤矿101工作面为例,利用水质分割法得到工作面出水的水源组成,初步得到101工作面的导水裂缝带高度大于160 m;利用工作面洛河组水量计算中非完整井公式中影响深度L特定含义,得到了导水裂缝带高度与出水量的关系,再根据实际出水量计算出实际导水裂缝带最大高度为178.54 m,裂采比为21.6。通过与彬长矿区其他矿井的实测资料进行对比等方法分析认为该计算方法是可靠的。

基于拟动力法的地震作用下隧道掌子面动态稳定性上限分析

地震是地下工程灾害的诱因之一。基于双对数螺旋曲线破坏模式和运动许可的速度场,建立了地震效应下隧道掌子面动态稳定性计算模型;根据极限分析上限定理计算外力功率和内能耗散率,求解极限破坏状态下掌子面的围岩压力以及潜在破裂面;并采用拟动力法分析了地震的动力效应。研究结果表明:基于拟动力法所得到的隧道掌子面围岩压力与时间呈近似正弦波关系;土体的抗剪强度指标尤其是内摩擦角对隧道掌子面的稳定性有较大的影响;围岩压力与水平地震加速度系数、比例系数和放大系数成正比关系,显著影响着隧道掌子面的稳定性。