孤岛工作面长水平深孔全长水力压裂卸压机理及多参量效果分析

为了解决深井孤岛工作面回采巷道面临的强动压问题,分析了孤岛工作面存在的工作面侧向采空区顶板悬顶、后方采空区侧顶板悬顶以及上部高位岩层结构悬顶3种类型,对深孔压裂类型进行了分析,提出了基于长水平孔的全长水力压裂布置方式,在某矿3203孤岛工作面进行了应用;通过在不同层位的目标岩层施工长水平孔压裂,实现了对于孤岛工作面强动压巷道卸压的全长处理。分别在采场和巷道进行矿压观测并选取评价指标,通过多参量、分阶段的分析,可以发现:这种卸压方式能在顶板构筑弱化条带,达到改善本工作面端头和采空区上方顶板空间结构形态、缩短工作面周期来压步距、降低工作面超前支承应力峰值的作用,从时间和空间上优化工作面超前区域应力场的分布状态,转移煤柱与巷道围岩的高应力,减小采动应力的影响,显著降低回采期间的巷道变形量,实现孤岛工作面的安全高效回采。

阳泉矿区大埋深超长工作面装备适应性研究

验证了数值模拟和现场实测矿压数据,分析了工作面加长后的矿压规律,合理确定了工作面支护强度和液压支架型号;计算了工作面加长带来的刮板机功率、链条破断负荷等,实现工作面装备的升级改造;通过工作面电液控制和矿压监测预警系统,保证了工作面支护质量。解决了阳泉矿区3#煤层采掘接替紧张等难题。

不同长度工作面矿压显现规律及支护强度分析

为了研究不同工作面长度对矿压显现规律的影响以及工作面长度变化时支架合理支护强度的变化规律,结合某矿实际地质条件,对不同工作面长度下的矿压显现进行分析计算。结果表明,当工作面长度一定,沿走向方向开挖距离超过450 m时,煤壁片帮和顶板下沉量处于平稳状态,不再受走向开挖距离的影响;以走向一次性开挖450 m计算,沿工作面长度方向,顶板下沉量中部最大,两端最小,呈拱形。随着工作面长度的增加,顶板下沉拱逐渐增大,工作面每增加30 m,顶板下沉量增加率为5%~8%。顶板下沉量能直接反映工作面顶板压力的大小,根据分析计算,工作面每增加30 m,支架合理支护强度应增加5%~8%。

澄合矿区导水裂隙带发育高度多元线性回归方法预测

通过收集澄合矿区多个工作面导水裂隙带高度实测结果,采用多元线性回归分析的方法分析导水裂隙带高度的主控因素,拟合形成导水裂隙带高度与煤层开采厚度、工作面埋深、工作面倾向长度之间的各相关公式。采用拟合公式计算澄合矿区山阳煤矿1503、1506工作面导水裂隙发育高度,计算得到的工作面导水裂隙带发育高度与微震监测结果基本吻合,表明拟合公式获得的导水裂隙带估算值较为准确。在澄合矿区应用性较好,为澄合矿区相似地质条件的工作面导水裂隙带高度预测提供一定的参考依据。

高速铁路单线隧道Ⅳ级围岩台阶法施工参数选择

为研究隧道台阶法施工时不同台阶高度及长度对隧道变形的影响,以西十高铁秦岭马白山单线隧道为工程依托,采用三维有限元计算模型,对不同台阶高度和长度下围岩变形及初支结构稳定性的变化规律进行研究。结果表明:台阶高度对掌子面变形、塑性区分布、拱顶沉降及初支收敛有较大影响;不同台阶长度的掌子面纵向变形较小,随台阶长度增大,拱顶最大沉降量及初支收敛变形量逐渐增大,当台阶长度达到20 m后两者基本趋于稳定;Ⅳ级围岩地段,单线隧道台阶高度宜为6.5~8.0 m,综合考虑隧道施工机械设备排布情况,台阶长度取20~40 m较合适。隧道施工过程中,拱顶沉降、初支收敛等监测结果均满足施工安全要求,验证了研究结果的可行性,并可为相关工程台阶法施工提供参考。

波形钢腹板组合梁桥异步浇筑线形计算及工作面长度分析

多工作面异步浇筑法作为波形钢腹板组合梁桥的一种高效建造方法,得到了国内多个工程项目的推广应用。基于施工过程中N-1节段顶板、N节段底板、N+1节段波形钢腹板形成的异步工作面,研究了每个工作面的长度参数对施工线形的影响。首先,提出线形简化计算方法,通过推导悬臂前端变形预测公式,建立了工程实例的有限元模型,随后结合现场监测数据,验证了计算公式的正确性;其次,分析N节段底板、N-1节段顶板的工作面浇筑长度分别为3.2、4.8、6.4 m组合时对施工线形的影响,根据波形钢腹板线形可调范围,确定了N+1节段波形钢腹板工作面吊设的适用长度。分析结果表明:提出的线形简化计算方法可以有效预测异步周期内的阶段变形量;以成桥目标线形为目标,3.2 m短浇筑工作面组的阶段变形值明显小于6.4 m长浇筑工作面组,其可控性更高,但会相应延长异步施工周期、增加施工成本;吊设工作面设置为对波形钢腹板吊装节段长度的扩充,受到相邻腹板可调范围的影响,实例中的2~6号节段在异步周期内可延长吊设工作面。

千米深井超长工作面顶板分区破断驱动机制与围岩区域化控制研究

我国煤矿开采深度和工作面长度不断增加,矿压显现剧烈程度逐年走高。为提高深部超长工作面围岩控制效果,以中煤新集口孜东矿121304工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析、室内试验等手段研究顶板微震活动规律,揭示顶板分区破断与动态迁移机制。结果表明:千米深井超长工作面支架阻力呈现“中间小、两端大”的谷形分布特征,顶板破断有异于常规采场的“O-X”模式;工作面不同推进阶段,顶板破断引起的高能级微震事件位置在工作面长度方向上动态变化,表明基本顶破断存在分区和动态迁移现象;工作面中部高能级微震事件携带能量小于工作面两侧,造成中部动载冲击效应弱,与支架阻力谷形分布吻合;将超前采动应力大于基本顶初始屈服强度的区域定义为峰值影响区,区内应力集中驱动超前裂隙萌生,应力释放和应力旋转促进裂隙扩展,揭示了旋转性采动应力驱动超前裂隙发育机理;构建了基本顶分区破断与动态迁移力学模型,原生裂隙和采动裂隙改变了基本顶局部边界条件,引发基本顶分区破断现象,由中部峰值影响区至工作面两侧,基本顶极限承载能力降低,导致分区破断动态迁移现象;峰值影响区基本顶破断尺寸小于非峰值影响区,解释了121304工作面支架阻力呈谷形分布的原因;根据千米深井超长工作面基本顶分区破断与动态迁移模式,提出了工作面围岩区域化控制方法,中部峰值影响区液压支架采用成组协同移架方式,其他区域采用独立移架方式,提高了121304工作面围岩控制效果。

以人为范 寓道于器:唐宋建筑与造像一体化设计模式初探

围绕古代建筑与造像间尺度设计关联性的问题,分析了建筑和造像两种体系存在的难题及应对策略,梳理了统摄性方法的产生逻辑和全局基准长的探寻思路,提出建筑与造像一体化设计方法。通常是以具有文化意义且符合整尺的事物(如塑像面部)作为基准长,以屋心或像心为定位依据,运用方格网、同心圆、放射线,通过几何作图而实现。结合唐宋时期实例验证了操作手法并剖析其设计本质,阐释了一体化设计模式中所蕴含的“数形义合一”营造理念、“天圆地方、建极向心”宇宙观、人本理念、型范思维。研究进一步揭示了古代营造智慧及其演化脉络,也为探寻共同基准长、复原营造尺、发现设计模式的跨时空关联等提供新思路。

开采因素对煤层底板突水影响的数值模拟研究

应用FLAC^(3D)数值模拟软件建立了开滦范各庄矿煤岩层地质力学模型,模拟了开采工作面长度、采煤深度以及采煤方法对煤层底板破坏状态,结合突水系数公式,查明了奥灰含水层上开采因素对底板突水影响的定量关系。研究表明,当工作面长度为100~200 m时,底板破坏深度和突水系数变化起伏小;当工作面长度<100 m或>200 m时,底板破坏深度和突水系数随工作面长度增加而变化加剧。随着煤层开采深度由300 m增加至900 m,煤层底板破坏深度和突水系数加大。分层开采法采煤的煤层底板破坏深度和突水系数比一次采全高法低,因而更安全。模拟结果和矿区实际采掘工作面长度及采煤方法相符合。

超长工作面支架工作阻力分布及分区增阻特性研究

综采工作面倾向长度的增加,对顶板破断及应力演化产生的影响效应是复杂的,导致工作面支架支护特性存在分区差异。为深入理解超长工作面支架与围岩相互作用关系,以小保当煤矿450 m超长工作面为工程背景,构建弹性基础岩梁力学模型,运用数理统计及均化循环分析方法,对工作面支架实测数据开展循环末阻力、工作阻力分布频率、支架增阻特性分析,明晰不同面长工作面倾向方向顶板运动及支架工作阻力分布特征,探究超长工作面支架倾向分区内支架增阻特性。研究结果表明:工作面倾向长度增加,导致两巷煤体对中部顶板的支承减弱,中部峰值区域向两巷移近,超长工作面支架工作阻力分布趋势呈M型三峰值分布;超长工作面上部、中部、下部三区域支架呈对数型增阻时,其均化曲线仍为对数函数,表现为先急增阻后趋于平缓,此种支架增阻情况反映了来压期间工作面顶板由快速下沉逐渐变为缓慢下沉;呈对数-指数型增阻时,中上部区域支架增阻均化曲线为对数函数,中部及中下部均化曲线为对数-指数型复合函数,表现出先急增阻然后趋于平缓最后急增阻的特征;当支架工作循环时间超过一定值,对数-指数复合增阻型支架会急速增阻,不利于顶板控制,通过优化工作面割煤速度,降低支架工作循环时间,可减小支架增阻量,避免高阻力状态下支架再次瞬时增阻,提升工作面支架支护效果。

基于矿压规律分析对采煤工艺及参数优化

针对大倾角煤层在实际回采期间所面临的采出率低、矿压规律复杂以及煤炭含矸率高的问题,以120210综采工作面为例,在对其地质条件、水文以及瓦斯涌出等基本情况分析的基础上;设计矿压和巷道围岩变形监测方案,并得出矿压现象规律和围岩变形规律;根据矿压规律重点对工作面长度、采高等参数和工艺进行优化,最后通过对比优化前后采出率和经济效益等指标。

大采长工作面高承压水底板注浆改造技术研究

为解决陈四楼煤矿大采长工作面高承压水区域底板水害治理难题,在矿井典型2517大采长工作面采用底板注浆改造技术解放受底板太原组灰岩水威胁的煤层。通过资料调研和数据计算,选取改造层位并进行钻孔设计,基于底板注浆改造钻孔的涌水量和注浆量数据,对各含水层富水性、注浆量、主要可注裂隙、不同级别充水裂隙注浆材料消耗及平均单孔耗浆量规律进行对比分析。结果表明,含水层富水区主要受裂隙、断层和褶皱等构造的影响,L_(10)灰岩和L_(8)灰岩含水层富水性强,分布较均匀,连通性较好,其含水层以中小型和大型裂隙为主且中小型裂隙较多;工作面平均单孔耗浆量约是充水裂隙涌水量的3.4倍。3次物探结果显示,底板注浆改造效果显著,基本解决了陈四楼煤矿高承压水工作面底板突水问题,可为其他矿区矿井水害治理提供借鉴。

基于采动过程的工作面底板涌水量计算

为获得与煤层工作面采动过程节点相关联的最大与正常涌水量实用计算方法,针对“集水廊道法”进行改进研究,理论分析了计算参数的取值方法,以开滦东欢坨矿北二采区煤12-1首采工作面为例进行了应用与效果检验。结果表明,改进后“集水廊道法”公式中,最大水力梯度与煤层底板初始承压高度有关,稳定水力梯度取决于含水层渗透性,最大水力梯度与稳定水力梯度分别用来计算最大涌水量与正常涌水量;用于涌水量计算的含水层厚度受到工作面倾向斜长的显著影响;廊道计算长度取决于推采长度、工作面总长度与水位影响半径之间的关系。经2224工作面应用检验,实测涌水量介于预测最大涌水量与正常涌水量之间,其变化趋势与预测正常涌水量相似,预测效果良好。

承压开采放顶煤试验技术研究

根据东庞矿北井矿井初设及安全专篇,北井东部可采边界为-300 m等高线,9209试采工作面设计时底板标高已为-281.4 m,因此此工作面为北井南翼最后一个工作面,在不受水害及顶板威胁的情况下,尽可能多回收南翼煤炭资源已成为重点,理论分析工作面顶底板岩层的结构特点,分析得出了工作面具备增加长度,实施承压开采的基本条件。工作长度由88 m增加至96 m后,多回收煤炭资源4万余t,大大提高了采面的可采储量和服务期限,提高了矿井的资源回收率。

大采高大采长综采工作面开采技术分析

综采设备可靠性的不断提高和厚煤层综采机械化的逐步发展,已经让中国的大采高大采长综采工作面的工艺和设备水平、工程效益进一步提升,使得中国的煤炭行业在世界煤炭行业中大放异彩。大采高大采长综采工作面开采技术的发展可以有效地确保矿井建设的高产性和高效性,对中国煤炭开采水平的提升有着深远的影响。

老公营子煤矿Ⅲ06-1(1)综采不等长工作面回采研究

以老公营子煤矿Ⅲ06-1(1)综采工作面为对象开展回采研究。当该工作面推进500 m时,受煤层分层线影响,煤层厚度由4.5 m减小至2.5 m,工作面倾斜长度由240 m缩短为137 m。结合现场情况,从开采经济性、设备回收及开采连续性等方面对等长工作面(斜长137 m)、刀把式工作面以及不等长工作面3种布置方式进行综合分析,确定将Ⅲ06-1(1)综采工作面布置成不等长工作面。对Ⅲ06-1(1)综采不等长工作面回采期间涉及的支架及溜槽拆解、上出口支护、施工劳动组织等进行分析。最终,采面实现了安全回采。研究成果为矿井其他类似不等长工作面回采提供了技术支持。

高强度开采关键参数数值模拟研究

为解决高强度开采工作面围岩变形严重的问题,以某矿42204工作面为例,利用数值模拟软件对高强度开采关键参数进行分析:对推采速度与工作面面长对巷道围岩受力情况进行分析,发现随着推采速度和工作面面长的增加,超前支撑压力峰值呈现逐步增大的趋势;对推采速度及工作面面长对顶板下沉量的影响进行分析,发现随着推采速度及工作面面长的增加,巷道顶板的下沉量呈现增大的趋势。该研究结果可为矿井高强度开采围岩稳定性控制提供一定的参考。

基于CADNA/A研究居住区沿街界面因素对于交通噪声分布的影响

文章通过对于沿街界面的影响因素进行分析,研究沿街界面的围合度、沿街开口个数,以及最大连续面宽等界面因数对于声环境的影响,通过对于南湖片区的用地规模、容积率、密度、楼型以及周边道路等信息的统计与分析,归纳出能够代表南湖片区的声环境模拟的理想模型,利用噪声CADNA/A进行软件模拟,通过控制变量的方法,分析这些影响因子对于院落内部声环境的影响,为后期的居住区规划提供一定的定量指导。

煤矿综放工作面过顶板破碎带支护技术

为实现煤矿综放工作面过顶板破碎带的良好支护,以某煤矿的81304综放工作面作为研究对象,研究煤矿综放工作面过顶板破碎带支护技术。在分析工程概况和选择实验设备的基础上,设计支护施工总体方案,采取注浆和锚杆支护相结合的方式,并分别以顶板锚杆和帮部锚杆的长度作为变量,以测点形变作为支护效果的反馈指标,分析最佳锚杆长度。实验结果表明,在该煤矿81304综放工作面过顶板破碎带支护中,顶板锚杆长度90 cm、帮部锚杆长度240 cm的支护效果最好。

中深孔爆破技术在西曲矿14308综采面的应用

为解决西曲矿综采面过构造(断层)期间因炮眼布置多、爆破效果不明显,导致推进速度慢、影响安全高效回采等难题,拟定采用中深孔爆破技术,并进行了工艺改进;应用取得了良好效果,保证了工作面的安全高效回采,此技术对该矿其他工作面过构造具有借鉴意义。