近距煤层合层综放工作面矿压显现规律研究

针对近距煤层合层综放开采覆岩移动破坏与矿压显现规律等问题,以涡北煤矿842首采综放工作面为工程背景,采用相似模拟试验和数值分析手段对工作面开采过程进行研究。结果表明:相似模拟试验下覆岩冒落带高度为38 m,开切眼附近裂隙带的高度为103.8 m,停采线附近裂隙带的高度为95.4 m,基本顶初次来压步距为28 m,周期来压步距为17.5 m。由数值分析得到采场围岩位移场与应力场的变化颇为相似,分析采场前方支承压力分布特征与相似模拟试验的结果相吻合。研究结果可为近距煤层合层综放工作面煤柱宽度、工作面支护参数设计提供技术指导。

8107工作面放顶煤技术方案及工艺优化研究

为了提高煤矿的产煤量,降低遗煤损失,从而增加矿井生产年限,考虑8107放顶煤开采面的实地生产条件,运用弱支护深孔爆破耦合CO_(2)分布式预裂松动的端头放煤工艺,把“单轮顺序”放煤方式改进为“多轮追机顺序”、“间隔分层”放煤方式。经过8107工作面现场试验结果,使用改进后工艺,开采面回收率提高了约6%,单刀产量约为4 576 t,单米精煤产量为5 720 t,平均每月推进进度约为99.46 m,直接创造经济效益约2 042.23万元。

低渗煤层瓦斯抽采顺层钻孔水力造穴卸压增透效果研究

为了揭示水力造穴参数对钻孔瓦斯抽采效果的影响规律,指导煤层水力造穴增透技术施工参数的合理选择。建立了煤层损伤-应力-渗流耦合模型,分析了不同造穴参数下煤层卸压增透效果,展开了顺层钻孔水力造穴现场工程试验,考察了不同造穴参数下钻孔瓦斯抽采效果,结果表明:采用水力造穴技术形成的孔穴能够有效降低其周围煤体应力,提高煤层渗透率,增加瓦斯钻孔抽采效果;造穴半径越大煤层的卸压程度越大,进而煤层渗透率增幅就越大,但在实际工程中过大的造穴半径会使得孔穴稳定性差,钻孔塌孔堵塞瓦斯涌出通道会使得钻孔瓦斯抽采量有所降低,试验矿井最优造穴半径为0.6 m;造穴间距对它们之间的应力降低区范围有着较大的影响,在一定距离条件下孔穴卸压有着明显的叠加效应,造穴间距越近叠加效应越明显,煤层应力越小,卸压增透效果越好。试验钻孔穴间距由8 m减小到6 m时,单孔平均瓦斯抽采纯量增加389.16%。

上煤层扰动下综放工作面覆岩运移及矿压显现规律研究

近年来,准格尔煤田大多数矿井已进入了6^(#)、10^(#)、11^(#)等第二主采煤层的开采,平均厚度可达10 m以上,故大多数煤矿都选用综放开采技术进行回采。受上煤层开采的影响,下部综放工作面覆岩运移、矿压显现及顶板来压来源更为复杂。利用理论分析、相似模拟及现场实测等方法,以黄玉川226上02综放工作面为例,对上煤层扰动下综放工作面覆岩运移、矿压显现等规律展开了研究。主要结论有:中间岩层未完全破断前,覆岩呈分层垮落特征,破坏范围以阶梯式向上发展,下部综放工作面出现小周期来压,来压步距较大、强度较小;中间岩层完全破断时,两煤层破坏区域贯通,覆岩发生大范围台阶式下沉,下部综放工作面易发生压架、垮顶等矿压突变事故;中间岩层完全破断后,覆岩出现“台阶岩梁”结构,且破坏边界裂隙不断增大,下部综放工作面出现大周期来压,来压步距减小、强度增大。同时,通过对覆岩运移规律的研究,分析上煤层扰动下综放工作面顶板来压来源,确定其支架载荷计算方法,并以黄玉川226上02综放工作面为例制定控制采高、增加支架工作阻力等针对性综合控制措施,在现场实施后取得了较好的控制效果。

华北型煤田底板破坏深度BP神经网络预测模型研究

华北型煤田开采受底板含水层严重影响,为了准确计算工作面底板破坏深度,本文结合现场实测和神经网络预测模型对其进行分析。首先采用直流电法与专门电极电缆,对九里山矿综放开采工作面15091的底板破坏深度进行观测;其次结合大量实际数据,应用遗传算法优化BP神经网络,通过优化参数构建底板破坏深度预测模型,预测模型的均方误差为0.011,平均百分比误差为5.983%,预测集预测结果误差在10%以下,模型可以预测底板破坏深度;最后以预测模型分析采厚和切顶卸压对工作面底板破坏深度的影响。研究结果表明,分层开采下,切顶卸压比未切顶卸压底板破坏深度约减少77.84%;综放开采下,切顶卸压比未切顶卸压底板破坏深度约减少59.17%;采厚对底板破坏深度的影响呈正相关。

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。

覆岩离层注浆充填分带模型及工程应用

在现有“三带”理论、“四带”模型的基础上,对覆岩离层注浆充填后的覆岩状态沿工作面走向由下至上划分了破裂垮落重组带、安全隔离带、基岩完整带和松散层冲积层带的覆岩离层注浆充填“四带”。工程实践结果表明,采煤工作面覆岩离层注浆充填后,下沉值满足了“三下”采煤规范中建(构)筑物保护等级Ⅰ级标准,注浆预警区、过渡区未出现突然沉降、不均匀沉降等现象。该分带模型对同类覆岩离层注浆充填工程技术推广应用有一定的指导意义。

厚煤层采煤技术的选择与发展

中国煤炭资源储量较多,各项生产对煤炭资源的依赖相应较大。现阶段中国的煤矿生产中,要想提高采煤效率,提升企业的经济效益,就必须对厚煤层采煤技术进行有效的研究与运用。对厚煤层采煤技术进行了研究,并对厚煤层采煤工艺设备及支护方式进行了分析,展望了技术改进的方向。

急倾斜水平分段放顶煤开采应力分布规律及冲击地压防治

为了揭示急倾斜煤层水平分段放顶煤开采应力场分布特征及冲击地压显现规律,以王家山煤矿东一采区为工程背景;理论分析了急倾斜水平分段开采冲击地压显现特征,数值模拟分析了急倾斜煤层水平分段开采应力场演化规律;揭示了急倾斜煤层水平分段开采矿震动载扰动诱发底煤冲击地压显现的规律。结果表明:随着开采分段数增加,工作面采动应力持续增大,顶板巷应力集中程度高于底板巷,最大主应力由原水平方向分布转为沿垂直煤层倾向分布,导致顶板巷周围煤体水平应力集中程度高;工作面煤体水平应力场倾向方向呈现先增大再减小的趋势,且顶板侧水平应力明显高于底板侧水平应力,应力峰值与开采深度呈线性正相关关系,顶板巷冲击危险性明显较高。根据冲击地压发生规律,针对性制定了急倾斜水平分段开采冲击地压防治方案并进行了防治实践,监测表明防冲效果显著。

岩溶地区无溶洞处理双层网全套管灌注桩施工机理及应用研究

为避免对溶洞进行充填预处理,保证灌注桩成孔不塌孔、混凝土不扩散或少扩散,提出无溶洞处理双层网全套管灌注桩施工技术,将其应用于广州某岩溶地层灌注桩工程,并通过现场观测和检测验证施工技术的可行性。研究结果表明:1)在无需对溶洞进行注浆处理的前提下,双层网全套管灌注桩施工技术成功施工了245根桩基,未发生塌孔状况;2)全套管成孔属于干成孔,有利于精准判别溶洞的位置及跨度。基于此,提出在钢筋笼相应溶洞位置处安装钢网和尼龙网,有效解决了上提钢套管时混凝土流入溶洞的问题;3)施工完成后,进行单桩竖向抗压试验和低应变桩身完整性检测,证明了灌注桩质量可靠、满足设计要求。

不同开采工艺条件下上覆地层破坏特征研究

针对鲍店煤矿为浅埋特厚煤层的特点,采用理论分析分析上覆岩层破断力学条件,通过数值模拟的方法研究不同采煤工艺下煤层上覆岩层移动变形破坏特征。研究表明:在采高为2.8 m的情况下,采用顶分层开采,垮落带最大高度约为12.5 m,垮采比为4.48,导水裂缝带的最大发育高度约37.8 m,裂采比为13.5;两分层开采垮落带的最大发育高度为15.8 m,垮采比为2.72;三分层开采垮落带的最大发育高度为17.0 m,垮采比为1.93;网下综放开采时,垮落带最大发育高度约为27.5 m,垮采比约3.12;综放开采时,垮落带最大发育高度约为34.0 m,垮采比约为3.86。

向源潜流侵蚀岩溶作用及其成因机理——以塔河油田早海西风化壳岩溶洞穴层为例

向源潜流侵蚀作用指在海(水)进环境中,由于盆地边缘岩溶斜坡带内陆区的潜水面上升后,潜水面以下地下潜流在相当长时间内仍然在原有的洞穴内流动,由此产生的连续向上(向着地下水流源头)侵蚀作用,其结果是在原有的洞穴层之上形成多旋回的具有'坍塌角砾-暗河沉积'双层结构的塌积层序及纵向上呈加积方式产出的叠积洞穴层,以及由叠积洞穴与原有洞穴连成一体的复合洞穴层。本文以塔河油田早海西风化壳岩溶洞穴层为例,简要地介绍了古岩溶洞穴层的对比方法,展示了塔河地区早海西风化壳岩溶洞穴层对比成果,并通过典型井的洞穴层内部结构解剖分析,阐述了向源潜流侵蚀岩溶作用的成因机理,并探讨了一些相关的主要问题。

急斜特厚煤层开采地表沉陷特征立体实验研究

借助急斜煤层大型立体模拟试验架,对急斜煤层水平分段放顶煤开采地表变形破坏特征进行了开采的立体模拟试验研究。研究发现,急斜煤层开采后形成的沉陷不同于缓斜煤层,其沉陷最初由在地表生成的孔洞发展为孔洞间的贯通,形成塌陷坑。塌陷坑靠顶板侧岩体的垮落程度明显大于靠底板侧岩体的垮落程度,而且沉陷随着分段工作面的向下延伸表现为反复多次沉陷,塌陷坑内垮落体表现为由底板侧朝顶板侧的台阶式下降分布,最终形成深槽型塌陷坑。

河南织机洞旧石器遗址的洞穴堆积和沉积环境分析

MIS3阶段晚期是末次冰期中一个气候比较温暖的间冰阶,当时人类活动相当活跃,在世界各地这一时期的人类文化遗址不仅数量多,而且文化面貌也发生明显的变化。织机洞遗址是一处以旧石器时代中晚期为主的洞穴遗址,洞穴中堆积地层可以划分为四层:下部含丰富的打制石器称下文化层,属旧石器中晚期;中部不含石器;上部含少量打制石器称中文化层,属旧石器晚期;顶部含有裴李岗和秦汉时期的文化遗存称上文化层,属全新世时期。根据光释光年代测定,文化遗存最为丰富的下文化层,年龄为距今3·5—5万年,相当于MIS3阶段的中晚期,正处于"旧石器晚期革命"的前夕。孢粉分析结果表明,下文化层所处的MIS3阶段气候比较温暖湿润,为暖温带草原-疏树草原环境,良好的气候环境有利于当时古代人类的生存与繁衍。

桂林甑皮岩洞穴遗址钙华板^(14)C年代学研究

甑皮岩遗址是新石器时代保存较完整的一个人类洞穴遗址,距今有8.0~12.0ka的历史。本文通过对洞穴遗址钙华板14C年代的测定,并对比了遗址内贝壳和木炭的14C年代。初步论证了钙华板14C年代的可靠性,并探讨甑皮岩古人类活动及穴居的最后年代为6.6kaBP。通过对钙华板14C年代研究为遗址洞穴地层的划分提供了新的年代依据。

西北黄土窑洞减渗防塌措施的研究

黄土窑洞在我国北方分布极广,目前仍有四千万人居住在各种形式的黄土窑洞中。长期以来连阴雨是造成窑洞坍塌的主要原因。本文根据近代土壤水能量原理,结合室内外的实验研究,证明在黄土窑洞洞顶土层设置砂层,可以防止和减少土壤水分的下渗。

桂林甑皮岩洞穴的形成、演化及古人类文化遗址堆积浅议

研究发现甑皮岩(洞穴)新石器时代遗址文化层堆积不仅具有重要的古人类活动-史前文化研究价值,而且具有旅游观赏价值,是重要的史前文化遗产,是揭示和反映中华远古文明的典型代表。据洞穴石笋、钙华测年及年溶蚀率推测,桂林甑皮岩洞穴形成年代大约是在晚更新世时期。而据文化堆积层中的陶片、古动物化石测年、炭灰和孢粉记录表明,文化层从距今12500年左右开始沉积,并于7600年结束,延续时间长达5000年。该遗址在史前考古中占有重要地位,为华南地区史前文化的发展序列和探求桂林历史文化的渊源提供了极为重要的考古依据。

急斜放顶煤开采围岩破坏规律立体模拟研究

通过大型组合堆体立体模拟架,对急斜煤层开采过程中围岩及上覆层变形破坏特征进行了模拟研究.研究发现急斜水平分段放顶煤开采围岩破坏主要向顶煤和顶板两个方向发展,顶煤在冒放过程中可能成拱.随着工作面的推进和顶煤的放出,破坏向上发展.煤层开采后形成的沉陷由最初在地表生成的孔洞发展为孔洞间的贯通,形成塌陷坑.随着塌陷坑周边岩体的垮落,最终形成主要沿顶板及走向发展的深槽形塌陷坑.沉陷表现为反复多次沉陷,塌陷坑内垮落体整体呈现为由底板侧朝顶板侧的台阶式下降分布.

大规模深部开采诱发上覆岩体变形规律研究

为深入研究金属矿山岩层移动及地表变形规律,针对大红山铁矿大规模深部崩落法回采岩层冒落及地表变形的特点,分析了深部开采对岩层及地表变形的影响和时空关系。通过矿山现场长期观测及实验室相似模拟试验,揭示了岩层冒落移动变形、地表塌陷过程和"三带"规律,认为金属矿山采用崩落法大规模深部开采后在地表形成了一个以裂隙为引导的塌陷区,明显存在崩落带和裂隙带,弯曲变形带不明显,但其岩层变形过程仍具有"三带"破坏特征。上覆岩层冒落依次经历了三个过程,即首先呈现正三角拱状冒落,向上发展并发育到地表,再形成小范围塌陷,后期以该小范围塌陷点为中心向四周扩张,呈现倒三角的敞开式发育。在上述分析的基础上,进一步分析了矿山深部巷道围岩变形特性及造成破坏的原因,提出了防治上覆岩层冒落的围岩抗变形措施。

低贫化放矿矿石覆盖层合理厚度研究

预留矿石作为覆盖层是实现低贫化放矿的途径之一,为了使其降低矿石损失贫化的作用得以充分发挥,有必要对其预留厚度进行进一步研究。基于低贫化放矿原理,以纯矿石放出体尽可能大、放矿过程中矿石覆盖层厚度维持不变为原则,总结出合理厚度的计算方法,即在随机介质放矿理论的基础上考虑单次出矿量,首先确定出合理的放出体高度,再由此确定矿石覆盖层的厚度。以程潮铁矿西区矿柱回收采场为算例,计算得放出体高度为28m,矿石覆盖层厚度为40m,并设置室内放矿实验验证其可靠性。实验结果表明,矿石覆盖层厚度达到40m时,矿石回收率和废石混入率都取得较优水平,矿岩界面起伏程度相对较小,说明此理论计算方法是可靠的。