近水平煤层开采地表移动边界的预测研究

预判开采沉陷对地表的影响是进行生态恢复治理规划时的1个重要环节,绘制等值线图是该环节的前提条件;以近水平煤层开采为例,运用FLAC^(3D)进行数值模拟时,计算结果中只有下沉值和水平移动值,没有倾斜、水平变形和曲率值,且无法生成等值线图,不能直观反映地表受影响的范围和程度;针对这一问题,通过FISH语言编程对模拟结果进行数据的后处理,在Surfer软件中绘制等值线图。结果表明:霍宝干河煤矿地表发生拉伸破坏的临界水平变形值为2.15 mm/m;FISH代码能够实现采煤沉陷特征值的提取,可以预测出地表移动盆地最外边界、地表危险移动边界、地表移动裂缝边界和裂缝产生的范围;工作面推进方向和开采顺序的不同会导致地表移动盆地边界距离采空区边界左右间距不相等。

沟谷区浅埋煤层重复开采下地裂缝发育规律研究

为探究沟谷区浅埋煤层高强度开采下地裂缝发育规律,以红柳林煤矿芦草沟过沟开采工作面为研究背景,采用相似材料模拟和数值模拟的方法,依次模拟开采4^(-2)和5^(-2)煤层,分析地裂缝静、动态发育规律及应力特征。结果表明:重复采动下,覆岩裂隙直接发育至地表,形成贯通裂缝,地表总体发育张开状、隆起状、台阶状地裂缝,发育密集程度相近,反向坡地裂缝相比正向坡地裂缝两侧落差明显;地裂缝呈明显的阶段性发育特征,正向坡地裂缝呈开裂阶段—闭合阶段—活化扩展阶段,沟底地裂缝呈开裂阶段—闭合阶段—活化隆起阶段—稳定阶段,反向坡地裂缝呈开裂阶段—缩小阶段—活化扩展阶段—稳定阶段;覆岩及地表的拉、压应力集中区呈周期性消失和出现,引起地裂缝阶段性发育特征。重复采动使拉应力集中区延伸至正向坡老采空区,反向坡老采空区出现二次压应力集中明显。研究成果为沟谷区浅埋煤层开采下地裂缝灾害预测与防治奠定基础。

深埋特厚煤层多工作面开采地表移动规律研究

深埋特厚煤层多工作面开采相互影响剧烈,地表移动呈现出特殊规律。以彬长矿区文家坡煤矿41盘区4103、4104和4105工作面为例,采用数值模拟、现场实测等研究手段,探讨新工作面开采对已采工作面地表移动的影响,得出覆岩及地表应力分布特征与变化规律。研究表明:新工作面开采加剧了已采工作面地表的移动,随着新工作面开采数目的增多,已采工作面地表下沉值与水平移动值增幅逐渐变小并趋于稳定,且受相邻工作面开采影响最大。通过理论分析将深埋特厚煤层多工作面开采覆岩及地表应力划分为拉应力区、压应力区和拉压应力转化区,其中新工作面开采使老采空区覆岩产生应力扰动与面间煤柱应力集中,且覆岩压应力与面间煤柱压应力增幅程度与地表移动程度呈正相关。研究成果为深埋特厚煤层多工作面开采地表损伤预测与防治奠定基础。

生脉方化学成分及分析方法研究进展

经典名方生脉方由人参、麦冬和五味子三味中药配伍组成,是中药益气养阴生津的代表方。近代根据不同医疗应用相继研制出多种生脉制剂,但是上述制剂的质量标准水平参差不齐,且大多数仅规定了单味药物的个别成分,难以保证临床用药的有效性、安全性。同时近年来随着生脉方的理化鉴别方法不断迭新,对其主要化学成分皂苷类、木脂素类和黄酮类的研究日益完善,但少有针对其成方制剂分析方法的系统性归纳。本文依据现有文献归纳了生脉方中近年来新发现的化合物成分,同时系统性总结生脉方制剂的质量标准及分析方法,以期给经典名方的研究、开发和应用提供参考依据。

浅埋煤层过沟开采地表裂缝动态发育规律研究

为研究煤层在过沟开采时地表裂缝在不同位置的动态演化规律,以陕北某矿14210工作面为原型,运用相似材料模拟实验并结合VIC-3D系统研究了地表裂缝的发育特征。研究结果显示:沟谷处地表裂缝发育宽度先增大再急速减少最终闭合;左侧坡面与右侧坡面地表裂缝发育宽度先增大后小幅减少再趋于稳定;根据其发育位置与应变变化将地表裂缝分为左侧坡面张拉地表裂缝、沟谷挤压地表裂缝及右侧坡面张拉地表裂缝3类。通过对14210工作面过沟开采进行安全性预测可知:在过沟开采期间导致乌兰不拉沟泉水涌入工作面的因素大致分为裂缝宽度、裂缝分布密度、沟中水位、工作面推进速度4个因素。

韩城矿区煤层气成藏条件及类型划分

韩城矿区是我国最早实现煤层气商业开发的区块之一,分析前期煤层气勘探开发试验成果,有助于进一步认识煤层气成藏机理,提升开发效率。从含气性和渗透性两个关键储层参数、以及构造变形和水文地质条件两大宏观地质因素出发,揭示了煤层气成藏地质条件及其耦合作用,并划分了成藏类型:韩城矿区基本构造形态为一走向NE,倾向NW的单斜构造,地下水在东南边浅部接受补给并向西北流动,流动过程中径流强度逐渐减弱,在中深部形成水力封堵造成煤层气富集。煤层含气量总体沿地层倾向增大,边浅部在活跃地下水补给条件下生成次生生物气,造成含气量局部增高。构造曲率显示边浅部构造带和东泽村构造带是煤层变形最强的两个区域,受其控制,边浅部煤级局部可达贫煤,且分布范围与高变形区域基本吻合,揭示存在动力变质作用。400 m和800 m两个深度界限划分了含气量和渗透率的垂向分异格局,在此基础上区分出3种煤层气成藏类型,分别为边浅部隆起断裂带逸散型,深部斜坡带富集型以及中部过渡型,中部过渡型含气量与渗透率可实现优势叠合,煤层气开发条件最好,实际产能情况与之相符。

高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯地质分级评价方法与实践

瓦斯灾害是制约我国煤矿安全生产的主要灾害类型,在当前煤炭精准开采背景下,如何在工作面尺度实现瓦斯地质分级评价与风险精准识别,成为保障高瓦斯矿井安全、高效生产的关键。韩城矿区位于鄂尔多斯盆地东南缘渭北石炭—二叠纪煤田,构造条件复杂,瓦斯含量高且瓦斯动力现象频发,但工作面尺度瓦斯地质及致灾风险缺乏精细研究,对实际生产指导性不足。基于此,本文立足韩城矿区瓦斯地质条件,基于适用性与可行性原则优选煤层埋深、厚度、煤体结构、构造变形、绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量共6个参数作为基本指标,厘定其分级评价阈值标准;基于多层次模糊数学评价原理,提出了包括评价参数体系确立与分级、隶属函数与权重确定、数学模型构建、地质成图与分区评价等流程的工作面瓦斯地质分级评价方法。在此基础上,以桑树坪矿4321回采工作面为例,对其进行网格剖分,耦合单因素地质指标计算瓦斯地质分级评价指数,结果显示该工作面瓦斯地质条件差异显著,可划分为Ⅰ型有利区、Ⅱ型相对有利区、Ⅲ型相对不利区和Ⅳ型不利区,分区结果与实际地质条件具有较好的一致性,煤层构造变形及煤体结构破碎是制约工作面安全回采的主要地质因素。建立的工作面多层次模糊数学瓦斯地质分级评价方法符合当前煤炭精准、安全开采的现实需求,对其他高瓦斯矿井和构造煤区瓦斯地质保障具有借鉴意义。

黄河中游榆神府矿区煤-岩-水-环特征及智能一体化技术

黄河中游榆神府矿区承担着能源保障和生态保护的双重战略重任,为了探索实现2者并举的途径,基于520余个钻孔地层数据,将采煤与矿区生态环境看作一个整体,采用基岩煤层厚度比与裂采比对比的方法,研究了榆神府矿区煤-岩-水-环的空间组合特征及采煤对生态损伤机理;依据煤-岩-水耦合作用对生态扰动方式,划分出厚基岩保水盐渍型、中厚基岩控水沉降型、薄基岩失水塌陷型、薄基岩无水裂塌型、烧变岩失水裂塌型、烧变岩无水裂塌型6种类型;针对矿区内日益增加的高强度开采与矿区生态本底脆弱并存的局面,根据采煤对生态的扰动机理和减损开采目标,指出如何应用信息技术实现生态扰动最小化和煤炭资源开采效益最大化协调发展是当前亟待解决的技术问题;提出研发采煤-覆岩-地下水-生态环境智能一体化系统的目标架构、技术思路和面临的技术难题。结果显示:中东部是生态对采煤扰动的敏感区;采煤对生态损伤的方式有地表下沉,潜水位下降与相对上升引起的植被退化、土地盐渍化;浅埋煤层开采引起地表裂缝塌陷破坏土壤结构和包气带水并损伤植被根系;黄土梁峁地貌区地表移动变形诱发滑坡切断植物根系。指出有必要根据不同破坏方式建立不同的评价指标体系及预测模型,并构建大数据驱动的透明动态地质模型,实时展示开采损害的动态智能监测与预报预警,为采煤过程中对生态潜水和生态环境实施有效保护提供地质保障。

浅埋煤层过双沟地形开采地表裂缝发育规律

为保护黄河流域矿区生态环境,以府谷县庙哈孤矿区安山煤矿125203工作面为背景,采用数值模拟实验、相似材料模拟实验和理论分析相结合的手段,基于工作面过双沟地形开采时地表裂缝发育位置、发育形态等参数,总结出开采诱发地表裂缝发育规律。通过理论分析,建立了浅埋煤层过双沟地形开采地表裂缝发育相对位置函数T及其判别条件,讨论了双沟地形沟谷参数与地表裂缝发育相对位置之间的关系。研究表明,工作面过支沟G1时,共发育地表裂缝4条,最大裂缝宽度23cm,最大错台11cm,裂缝发育超前于工作面推进;过主沟G2时共发育地表裂缝7条,最大裂缝宽度79 cm,最大错台45 cm,裂缝发育滞后于工作面推进。裂缝发育相对位置受地质条件、沟深、坡度和沟谷跨度等因素共同影响。地表裂缝发育相对位置函数与裂缝超前(滞后)距离、裂缝宽度和错台以及单沟裂缝总条数密切相关。双沟相互影响程度与工作面推进方向有关。研究结果可为浅埋煤层沟谷下开采地表裂缝发育研究提供一定的理论依据。

基于相似材料试验特厚煤层分层开采对断层影响研究

为了研究某矿特厚煤层分层开采对断层的影响,根据煤层实际情况,采用相似材料模拟试验的方法,研究了特厚煤层分层开采下断层的发育规律。结果表明:F18和F16受开采影响大,破坏严重,F1断层距离煤层较远,相对受扰动较轻;因工作面推进方向和断层倾斜方向一致,致使各断层上方的移动变形大于下方的移动变形,使得F1上盘含水层的水容易通过采动裂隙导入工作面;断层F18与工作面侧岩层交汇面的移动数值最大,开采拟3工作面时被采动裂隙贯通地表;重复采动57002工作面时,导水断裂带将会导通地表。

鄂尔多斯盆地麟游区煤层赋存特征及控制机理研究

基于麟游区是在鄂尔多斯盆地内新发现的重要赋煤区域之一,区内含煤地层为侏罗系延安组。为了查明麟游区下煤层厚度变化大、分布不均衡的聚煤特征及控制机理,以钻孔资料为基础,采用聚煤过程反演、趋势分析和构造应力分析的方法研究了煤层赋存特征、聚煤规律及其控制机理,并恢复了聚煤基底的原有构造形态。结果表明:区内发育3个富煤单元,从薄煤层到巨厚煤层均有发育,全区煤层总体呈东厚西薄的变化趋势;下煤层底板整体向北西向倾斜且受控于印支运动和燕山运动;煤系及煤层赋存特征主要受古基底构造形态、沉积环境和同沉积构造的控制;三叠系顶面构造形态控制含煤地层沉积和分布,燕山运动前期的同沉积构造控制煤层沉积和分布;燕山运动使含煤地层产状受到一定改变,但对煤层的破坏和改造作用非常微弱。

双煤层工作面开采布置方式对采煤沉陷的影响

为了研究工作面的布置方式对采煤沉陷的影响,以安山煤矿为例,采用相似材料模拟实验、数值模拟等研究手段,在3^(-1)号煤中布置面间煤柱宽度分别为20 m和40 m的2个工作面,在3^(-1)号煤的下方3号煤中布置一个工作面,且使该工作面中心与上层煤留设的煤柱中心重合,构建了双煤层工作面的2种布置方式。研究结果表明,留设不同宽度的煤柱,采用数值模拟和相似材料模拟得到的覆岩破坏变形特征基本一致。煤层重复采动工作面布置方式使工作面上覆岩层下沉形态呈现“W”型。工作面留设的煤柱越宽,煤柱上方覆岩下沉范围显著减小,对于覆岩的支撑效果越好,越能抵抗覆岩的移动变形,采煤沉陷越不明显。通过对结果的分析,在布置工作面时,适当的增加煤柱宽度,可以有效减缓采煤沉陷,为科学预防采煤沉陷灾害的发生提供了参考。

离子液体改性白炭黑补强丁苯橡胶性能的研究

研究离子液体(IL)AMI和BMI改性白炭黑补强丁苯橡胶(SBR)的性能,并与未改性白炭黑补强SBR进行对比。结果表明:IL可以改善白炭黑的分散性,抑制白炭黑填料网络的形成,增强白炭黑与SBR的相互作用,促进硫化反应,大大缩短t10和t90,提高硫化胶的交联密度和物理性能;与AMI相比,BMI的改性效果更好。

韩城矿区煤炭资源有利开采区块辨识的原理与方法

地质灾害是煤矿安全生产的主要影响因素。开展矿区煤炭资源开采有利区块辨识,进行开采区块合理划分,对煤炭资源的精准、安全、高效开采具有指导作用。本文以韩城矿区3煤、11煤为研究对象,分别以可采煤层厚度、地质构造相对复杂程度、水害危险性、瓦斯地质灾害危险性为一级评价指标,对开采区块进行划分;根据4个一级指标划分出的等级,采用图形层次叠加分析法,将各指标的图形依次叠加,将韩城矿区内开采区块划分为:不利开采区块、可改造开采区块、较有利开采区块和有利开采区块。研究结果表明:矿区3煤主要为可改造区块和不利区块;11煤考虑顶板水对煤炭开采的影响,主要为较有利区块和可改造区块,考虑底板水的影响主要为不利开采区块和可改造区块。将研究结果与矿区已开采区域的实际情况对比分析可知,区内已发生的瓦斯突出、突水等事故的位置都位于综合评判的可改造区块内,一定程度上反映了采用的判识方法可行,判识结果可信。

榆神矿区双煤层开采错距方案优化数值模拟

为研究双煤层开采错距最优方案和对覆岩结构关键层的影响,以榆神井田地质条件为工程背景,采用FLAC3D数值模拟手段,从开采错距5种模拟方案中比选出最优方案,并基于Mohr-Coulomb强度准则与数值模拟结果,讨论了不同开采错距对覆岩结构关键层的影响。研究表明:双煤层错距开采工作面覆岩拉应力呈现“谷-峰-谷”形分布,错距煤柱影响范围内最大主应力呈“平峰”状分布,下沉值呈现“尖峰”状分布;最优错距为40 m,最不利错距为0 m;通过对双煤层开采错距方案优化,可以有效保护覆岩结构关键层完整性,减小覆岩破坏范围。

浅埋近距离煤层群开采覆岩与地表移动破坏规律研究

为掌握浅埋近距离煤层群下行开采覆岩破坏及裂隙带发育规律,以红柳林煤矿浅埋近距离煤层群开采为例,采用相似材料模拟和数值模拟研究,对浅埋近距离煤层群下行开采的覆岩破坏特征及裂隙带发育高度进行研究,结果表明:2^(-2)煤开采的初次来压步距约为60m,周期来压步距约为15m;2^(-2)煤覆岩关键层破断后,导水裂隙带高度增长速度变大,并直达地表,高度达165m,裂采比大于27.5;多煤层开采下,3^(-1)、4^(-2)煤层导水裂隙带高度发育至上覆煤层底板后均发生突增并直达地表,最终导水裂隙带高度为175m,煤层的重复采动使得地表移动和变形值增大,破坏程度增加;多煤层重复采动导致工作面两侧应力释放,较单煤层开采最大应力值变小。研究结果可为近距离多煤层的安全高效开采提供参考。

陕北某矿双煤层开采对覆岩影响的模拟对比

多煤层开采条件下煤层覆岩破坏具有独特的特征,影响矿井生产布置。以陕北某矿为例,以该矿地质采矿条件为基础,采用相似材料模拟实验与数值模拟相结合的方法,通过建立模拟模型,开展了双煤层开采对覆岩的破坏影响研究。结果显示:留设不同宽度的煤柱,采用相似材料模拟和数值模拟2种方法得到的煤层覆岩垮落带高度、裂隙带高度都基本一致;在双煤层开采时,留设的煤柱宽度越大,两个煤层的叠置区域就越小,煤层开采对覆岩的破坏程度就越小。在工作面布置时,建议增大两个煤层的开采距离,并尽量增加煤柱宽度,以减缓覆岩移动破坏范围和破坏程度。研究成果为类似双煤层开采工作面的设计及覆岩破坏控制提供技术支撑。

肢体康复动态评定关节活动度(ROM)人工智能测量系统的研制与应用

关节活动度测量是康复功能评定学及人体运动学课程实验教学的重要内容,为客观、精准及动态评定人体肢体康复情况,笔者研发了肢体康复动态评定关节活动度(ROM)人工智能测量系统,按照教材建立ROM标准化图像数据库,根据测定某一关节活动康复评定需求摄取病人按照标准化图像活动的ROM图像,运用理论及非穿戴人工智能关键技术,可记录测量ROM在不同标准平面上动态活动的全过程,从而准确识别复杂关节活动障碍原因,实现肢体康复动态评定的功能,为精准康复提供依据。该系统取代了原有的ROM人工测量,克服了其测量主观、不精准、小关节无法测量、重复性差、费时费力等缺点,充分发挥人工智能技术在临床康复医学、养老服务及司法鉴定领域的应用优势。

沟谷区浅埋煤层覆岩破坏特征及地面裂缝发育规律

沟谷区浅埋煤层开采覆岩损害特征不仅受覆岩结构影响,同时受地形地貌特征影响。为进一步研究浅埋煤层过沟开采时覆岩运动及损害机理,以陕北浅埋煤层区某矿14210工作面为研究对象,通过建立物理相似材料模型,利用人工测量、变形监测、数据分析等方法,研究沟谷区浅埋煤层开采覆岩破坏规律及地表裂缝形成机理。结果表明:煤层覆岩沉降值曲线在垂向上具有向下继承性,顶板周期性垮落后沉降曲线呈“U”型,沉降值变化速率大的“U”型两侧区域纵向裂隙发育,周期性垮落体边界与自然平衡拱结构基本吻合,并周期性向前发展;地表裂缝可根据坡向与煤层采动方向的关系分为顺向坡推挤裂缝、逆向坡拉张裂缝和沟底隆起3种类型,不同类型裂缝具有不同的动态发育规律。研究成果为沟谷区浅埋煤层开采覆岩及地表损害预测提供了理论基础,对浅埋煤层过沟开采可能因覆岩及地表损害引起的矿井水害防治具有重要意义。

榆神府矿区保水采煤技术研究进展

榆神府矿区是我国煤炭资源主要产区之一,为了实现该区煤炭资源绿色化开采,保护当地生态环境,要求必须采取保水采煤技术。查阅了近年来公开发表的关于保水采煤技术的文献资料,归纳总结了保水采煤技术理论发展现状和工程实践现状,并据此指出了该领域的发展趋势。研究结果表明,实现保水采煤核心是要准确预测导水断裂带的发育高度;根据主采煤层覆岩水文地质条件和岩层物理力学性质,确定煤层、主关键层与含水层三者之间的空间位置关系,精确预测导水断裂带高度和研究地下水转移储存条件,是保水采煤的发展趋势。