The Impact of Different Mining and Releasing Ratios on the Over-Support Pressure of Header Working Face

Through the theoretical analysis of overburden destabilization mechanism, FLAC 3D simplified plane numerical simulation method and field measurement method, we compared the relationship of overburden support pressure at 35 m of workface recovery, and the peak overburden support pressure decreased from 13.85 Mpa to 11.97 Mpa from 1:1 to 1:3. With the increase of mining ratio, the peak over-supporting pressure decreases: with the increase of top coal recovery thickness, the peak over-supporting pressure and the influence range will be further expanded, and the distance between the peak over-supporting pressure and the coal wall of the working face will be further increased and the high stress zone of the peak area will be expanded simultaneously.

埋地夹砂拱结构的受力特性影响分析

为研究埋地半椭圆形夹砂拱结构受力特性的影响规律,采用自制模型箱开展拱结构埋地特性的加载试验,测试其环向应变与竖向位移,建立埋地半椭圆形夹砂拱结构的ABAQUS数值计算模型并验证精度;采用有限元方法研究不同矢跨比、覆土高度和拱脚约束状态对拱结构受力和变形的影响规律。结果表明:0.30~0.45之间的四种矢跨比下,拱顶和拱脚位置是拱结构受力和变形的关键位置;覆土高度在60 cm、90 cm和120 cm三个高度变化时,增加覆土高度可以对拱结构起到较好的减载作用;拱脚由无约束向半约束和全约束状态转换时,拱结构受力的最不利位置由拱顶转移至拱脚,有利于结构整体受力。夹砂拱结构设计施工中,可将受力最不利位置作为安全控制点,且应关注拱结构的应力集中问题,同时采取减载等手段,以避免结构产生破坏。

覆岩离层注浆采空区自燃“三带”分布规律

覆岩离层注浆技术通过压实采空区内的破碎岩体,改变了采空区的流场特性和自燃“三带”的分布情况。为了探讨屯兰矿22301综采工作面离层注浆件下采空区遗煤自燃风险范围,基于实测和数值模拟相结合的方法,对该工作面采空区内存在的自燃“三带”进行准确划分;并提出了注浆钻孔的空隙率三维数学模型,评估不同注浆钻孔位置对采空区流场的影响。结果表明:修正后的空隙率三维数学模型能更好地反映注浆后采空区的气体流场,其模拟结果与现场实测结果的残差精度提高22%;相比于未注浆情况,离层注浆后采空区受到压实作用,有效抑制采空区自然发火的危险性,并导致工作面漏风风流向上汇聚,使采空区垮落带较高位置的氧气体积分数增加;注浆钻孔的布置参数对采空区流场将产生影响,其影响关联度依次为钻孔间距、钻孔排数、钻孔影响半径。

云冈煤矿充填开采设计与顶板覆岩变形破坏时空演化规律研究

以云冈煤矿8402工作面充填开采为背景,首先制备了5种不同配比的矸石浆,开展了泌水率、凝结时间和单轴抗压强度测试,根据使用要求和成本要求选择了合理的矸石浆配比,并进行了充填液压支架与充填开采工艺设计;考虑岩体力学参数随开采应力的变化,基于HoekBrown模型,采用FLAC3D软件研究分析了有无充填2种条件下8402工作面顶板覆岩的变形破坏时空演化规律。研究结果表明:水泥和粉煤灰用量分别为180 kg/m^(3)和210 kg/m^(3)时,可同时满足云冈煤矿8402工作面充填开采使用和成本要求;无充填条件下8402工作面周期来压步距约18~25 m,裂隙带发育高度约108 m;而85%膏体充填条件下工作面周期来压步距约36~40 m,裂隙带发育高度则约43 m;85%膏体充填下工作面向前推进120 m后,其地表最大沉降和最大倾斜基本保持为165 mm和2.62 mm/m不变,小于规范的规定要求,能够确保地面建筑的安全。

并行高密度电法监测技术在榆树田煤矿工作面导高实测中的应用

为保证榆树田煤矿防治水工作的顺利开展,以110501工作面实际工程条件为背景,现场应用并行高密度电法技术,得出顶板覆岩电场的变化规律,进一步反映采动影响下顶板覆岩的变化规律,掌握顶板覆岩破坏规律。研究表明,垮落带高度为30.7 m,位于下4煤与下3煤之间的中砂岩层位;导水裂隙带高度为73.7 m,位于下1煤顶板上细砂岩和粗砂岩分界面附近。垮高/采厚比为3.1,裂高/采厚比为7.5,下5煤层采动应力超前影响距最大为65 m。研究为矿井防治水工作的顺利开展提供了保障。

榆阳矿区覆岩导水裂缝带发育高度研究

为了准确地预计榆阳矿区覆岩导水裂缝带的发育高度,从而达到该区域保水开采的目的,以榆阳矿区煤层赋存条件较为典型的薛庙滩煤矿开采为背景,理论分析了主关键层位置、基载比、基采比等开采参数对覆岩导水裂缝带发育高度的影响,并采用相似材料模拟实验模拟了薛庙滩煤矿开采时上覆岩层的移动变形规律。研究结果表明:覆岩导水裂缝带发育高度与主关键层在"三带"中的位置有着密切的关系,主关键层位置可通过基载比和基采比进行判断,结合岩层断裂与其自身拉伸变形的关系,可以确定出覆岩导水裂缝带的发育高度;计算出薛庙滩煤矿煤层开采后导水裂缝带发育高度为167.21 m,即发育至地表。研究成果为进一步研究榆阳矿区"保水开采"奠定了理论基础。

高密度电法在水电站选址覆盖层厚度探测中的应用

高密度电阻率法是以人工向地下施加外电场,然后通过探测场的参数变化获得电性局部差异,从而认识被测目标的一种勘探手段。该方法可利用覆盖层与下部基岩存在的电性差异来测定覆盖层的厚度。由于其效率高、探测深和精确的地电剖面成像,已成为在水文和工程地质勘察中最有效的方法之一。这里简要阐述了高密度电阻率法发展过程、勘探原理、野外工作方法,并将该方法应用到水电站选址覆盖层厚度探测中,获得了测区部位的视电阻率二维成像图。结合测区地形地质条件、地球物理特征,通过对视电阻率二维成像图异常形态,高低阻等特征的分析,推断出了地下覆盖层厚度,为水电站选址建设提供了依据。

偏压隧道偏压应力比特征分析

偏压隧道是公路和铁路建设中经常遇到的隧道类型,由于其受力的不对称性及设计、施工的特殊性,一直是隧道施工研究的热点。以往针对偏压隧道的研究主要集中在偏压隧道的成因、围岩稳定性、应力应变分布规律及施工影响等方面,但缺少对偏压隧道偏压应力比以及公路、铁路设计规范给出条件的偏压应力比的研究,而且公路和铁路设计规范中给出的偏压隧道对应的坡面倾角和隧道埋置深度缺少相关理论来支撑。本文针对铁路双线隧道设计规范给出的临界坡度和覆盖层厚度条件,采用数值模拟的方法,求出地形偏压隧道对称位置的应力比值,定量分析了规范给定条件下偏压应力比的特征值。结果表明:在保证安全的前提下,当Ⅲ级围岩拱肩应力比大于7.45、Ⅳ(土)级围岩拱肩应力比大于2.23、Ⅳ(石)级围岩拱肩应力比大于3.34、Ⅴ级围岩拱肩处应力比大于1.06时,可将隧道考虑成偏压隧道,从而为定量判别偏压隧道提供理论依据。

大型采石场深孔爆破参数试验分析

对铁炉港大型采石场深孔台阶爆破穿爆参数第一阶段试验的84次爆破作业进行初步统计分析,得出爆堆石料、弃渣、剥采比随爆堆装运过程的关系曲线,初步确定可行的钻爆参数及装药结构,同时强调要降低Ⅲ类岩爆破作业后的剥采比非常困难。

矿山覆岩离层注浆时的注浆压力分析

根据注浆减沉实验成果,分析了注浆减沉过程中注浆压力的变化规律:压力快速减少阶段、负压阶段和压力递增阶段;探讨了注浆压力P与离层发展速度△V、注浆量Q的函数关系;重点研究了注浆减沉效果的影响因素:地表减沉率r与注浆量、离层内粉煤灰压实体的分布、开采深度、回采工作面宽度、覆岩岩性及结构等主要因素及其关系;通过对覆岩离层动态规律的分析,探讨了提高注浆减沉效果的技术途径,即采用多层位连续注浆技术,优化采煤工作面设计,在负压阶段加大注浆量。

碳酸盐岩地层异常压力随钻监测关键问题探讨——以川东北飞仙关组和长兴组地层为例

在碳酸盐岩地层应用欠压实原理,会使异常压力随钻监测成为威胁钻井安全的一道难题。为了解决该类地层异常高压随钻监测理论、异常高压识别、监测模型选择等关键问题,以川东北飞仙关组和长兴组地层实测压力的纵深分布特征为基础,通过与东营凹陷碎屑岩地层压力分布特征对比,指出基于上覆压力梯度的地层压力随钻监测方法并不适用于碳酸盐岩地层。在理论探讨的基础上,从岩石成分及应力敏感性角度,解释了硫酸盐热化学还原反应和构造挤压是造成高压地层与常压地层识别标志差异的主要原因。孔隙型碳酸盐岩地层和裂缝性碳酸盐岩地层的压力演化历程不同,其监测模型也不同,为此对压力监测模型中的孔隙与裂缝识别、气层和水层识别给出了具体的区分方法。上述几个关键问题的探讨,有助于提高对碳酸盐岩地层异常压力的认识与预测监测水平。

云南清水沟磷矿矿床数学经济模型研究

用地质统计学的理论和方法,计算并拟合了清水沟磷矿矿体走向、倾向、厚度三个方向的变异函数,建立了矿床数学经济模型,并计算了磷矿石的储量和剥采比,为提高矿山生产的经济效益、充分合理利用矿产资源提供了科学依据.

面板堆石坝混凝土面板脱空影响因素敏感性分析

面板脱空的根本原因是面板与垫层之间的不协调变形,为了探究坝址区地形地质条件及库水位循环升降对面板脱空的敏感性,本研究采用子模型法准确模拟了面板脱空区域的力学响应特性,基于相对变位法研究了河谷宽高比T、覆盖层厚度F及水库水位循环升降次数K对混凝土面板脱空的敏感性。研究结果表明:混凝土面板脱空特征值的扩展会随三者的增大呈对数形式增长,其中,河谷宽高比T的增大削弱了河谷地形对坝体的约束,从而促进了面板脱空的发展,但当河谷宽高比T大于2.0时,其对面板脱空的敏感性会显著降低;覆盖层厚度F的增加促进了坝体的不均匀沉降,进而导致面板脱空区域向底部扩展,但面板脱空对覆盖层的敏感性会随着覆盖层厚度F的增加而降低;由于面板与堆石体变形特性的差异,在水库水位循环升降作用下,面板脱空区域缓慢扩展,并最终趋于稳定;三者中,F对面板最大脱空深度的敏感性最高,T对顺坡向脱空长度的敏感性最高。本研究成果可为面板脱空问题的防治提供相应的理论依据。

上行开采上覆岩层运动规律及可行性研究

地下煤层开采,采场顶板垮落、覆岩沉降和破坏乃至地表沉陷变形是一个整体全过程,是一个统一系统,在此思想的指导下,对地表沉陷规律与上行开采过程中覆岩沉降规律进行了分析和比较,得知垮落带与断裂带高度是否进入到上层煤是煤层能否进行上行开采的关键,同时对影响上行开采的几大因素进行了分析。通过比值法、"三带"判别法、围岩平衡法、数理统计法对七五煤矿下组煤上行开采的可行性进行了研究论证,得知上行开采是可行的;为上行开采的上覆岩层运动规律理论分析与可行性研究论证提供了重要经验和借鉴。

西部生态脆弱区地表开采损害特征

为进一步揭示西部生态脆弱区地表开采损害特征形成的机理,在分析影响生态脆弱区地表开采损害特征主要因素(开采深度、开采高度、基岩厚度、载荷层厚度以及坡体自身稳定性)的基础上,研究生态脆弱区厚松散层薄基岩、黄土沟壑及山区丘陵下煤层开采的地表损害特征,并以基采比(基岩厚度与开采高度之比,JC)和基载比(基岩厚度与载荷层厚度之比,JZ)为关键参数,揭示生态脆弱区煤层开采损害特征形成的机理。研究结果表明:以基采比和基载比为基础,结合坡体稳定性引起的附加量,能够有效地分析西部生态脆弱区的开采损害特征,为进一步揭示该区域煤层开采地表损害特征的形成机理提供了依据。

地层异常压力的定量评价方法

地层异常压力是油气勘探中重要的研究课题。文中介绍了地层异常压力定量评价的 3种方法———当量深度法、比率法和伊顿法。当地层压力较低时 (压力系数小于 1 4 ) ,伊顿法和比率法的结果较为准确 ;当地层压力较高时 (压力系数大于 1 4 ) ,适合用当量深度法。这 3种方法都是建立在正常的压实曲线之上的 ,使用中应合理地选择压实参数 ,建立其正常的压实曲线。

基于H/V谱比法的新疆地区不同类别场地地震效应特征研究

收集新疆地区不同场地类型强震动记录,根据水平/垂直谱比法,得到了区域Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类场地平均放大曲线,场地最大放大值分别为1.5、2.4及2.6。通过分析周期为0.1、0.3、0.5、1.0、3.0 s场地放大值与PGA、PGV、PGD、等效剪切波速V_(S20)值的相关性和趋势,发现不同周期对应场地放大值与PGA、PGV、PGD相关性较弱且场地放大值均维持在一定值,但不同周期对应场地放大值与V_(S20)呈负线性相关且Ⅰ类场地放大值下降速率较快。

考虑压力拱效应的苏里格气田上覆压力计算

目前所有的应力敏感实验都假设上覆压力不变,事实上,油气田开采时储层部分甚至整个上覆岩层的应力将重新分布,上覆压力将随着生产时间不断变化,因此计算不同形状储层上覆压力变化值对低渗储层应力敏感评价具有重要的意义。统计苏里格砂体展布特征,将储层模型简化为近饼状体模型和近椭圆柱体模型,以Sohanzadeh非均质理论为基础,计算了苏里格气田两种简化储层模型在油气开采时上覆压力的变化情况,并应用于储层的应力敏感评价中。结果表明:油气开采时,苏里格气田上覆岩层中形成压力拱,不同形状储层的压力拱比不同,近饼形储层和近椭圆柱体储层的最大压力拱比分别为0.276和0.119。地层压力降低30 MPa时,近饼状体储层上覆压力最大降低14%,近椭圆柱体储层上覆压力最大降低6%,对应的应力敏感渗透率较常规应力敏感实验分别提高38.57%和23.25%,对于压力拱效应显著的低渗储层,常规实验夸大了储层的应力敏感效应。

考虑蒸汽超覆的蒸汽驱地层热损失率计算方法

以单位面积瞬时热损失速率及蒸汽前缘方程为基础,推导出考虑蒸汽超覆的地层热损失率的计算方法。研究认为,蒸汽超覆程度随形状因子的减小而加剧,形状因子(A RD)小于1时,蒸汽超覆程度随形状因子的变化相对较大,形状因子大于3时,超覆程度随形状因子的变化相对平缓;蒸汽超覆越严重,顶底盖层散热半径之比x越大,热损失率越大,当x小于4时,热损失率的变化幅度大,当x大于4时,热损失率的变化幅度小;注汽速度及油层厚度越小,热损失率越大。油田生产时应考虑蒸汽超覆现象对热损失率的影响,以便进行合理的配产配注。

西藏旁多水利枢纽坝基深厚覆盖层渗透稳定性研究

由于坝基为深厚覆盖层,因受到技术经济条件的制约,,不能采用完全封闭的基础处理措施,因此带来坝基的渗漏及渗透稳定问题。文章通过对旁多水利枢纽深厚覆盖层渗透稳定进行分析,突破规范规定提出冰水堆积层的允许比降值选用0.4为宜。