海底采矿覆岩变形破坏特征及临界开采上限的物理模拟试验研究

海底赋存大量未开采的矿产资源,利用前景广阔。与陆地采矿相比,海底采矿受上覆水体威胁巨大。因此,准确掌握采空区上覆围岩变形破坏规律,设置合理的顶部预留隔水矿柱,对海下采矿工程安全、高效生产具有重要意义。本文以山东三山岛金矿新立矿区这一典型的海底矿床为研究对象,基于滨海矿山复杂的工程地质特征,采用室内地质力学模型试验的方法,重现了海下充填开采过程,阐明了动态开采条件下海底矿山采空区围岩变形破坏规律和特征。试验结果表明,三山岛新立矿区的临界开采高度为-85 m,顶部预留隔水矿柱的最小厚度为50 m。若开采超过该临界值,采空区和顶部含水层将发生贯通性破坏,其失稳模式为断层活化。研究成果可为新立矿区预留矿柱高度的选取提供理论基础,也可为相似地质条件下矿山安全开采提供参考。

承压水下临界开采提高回采上限技术实践

为了提高煤炭采出率,新庄煤矿在三2煤上限风氧化带附近回采时,科学设计露头煤柱尺寸,将露头原设计防水岩柱由50 m改为16 m,开采上限倾向提高300多m,使11采区多回收煤炭56.4万t。在保证安全的基础上,最大限度地提高了回采上限,创造了良好的经济效益。

超临界CO_2强化深层卤水开采的井群布设方法

超临界CO_2强化深层卤水开采可显著地提高卤水的开采效率,同时增强CO_2的封存安全也是一种实现卤水高效开发和减缓温室效应的双赢选择.本文通过数值模拟的方法对比研究了不同井群布设方法下超临界CO_2强化深层卤水开采的效果,得到的结论如下:无论是矩形井网法还是三角形井网法,超临界CO_2强化深层卤水开采的效果都是非常显著的.基于提出的4种布井方法,从卤水开采总量、卤水越流风险、CO_2注入总量、CO_2泄漏比和区域压力调控这几个方面对比分析:7B6C与9B4C相当、6B7C次之、4B9C效果略差,整体上集中式的三角形井网法略优于矩形井网法,但这两种布井方法没有明显的优势差别.因此,在实际的超临界CO_2强化卤水开采项目中,可根据现场地形和工程条件选择比较合适的布井方法.

厚松散层条件下开采程度及地表下沉模式的研究

以岩体力学为工具,以实测资料为依托,对厚松散层条件下采动过程中岩层破坏及地表下沉过程进行了分析,进而对开采程度及地表下沉模式进行了研究,发现了两者之间的对应关系以及弯曲型、断裂型和充分型下沉模式的不同形成机理及表现形式.在此基础上,给出了断裂临界开采宽度和充分临界开采宽度的计算公式.

我国矿井冲击地压临界深度研究

我国煤田地质环境复杂多变,煤矿开采在地质条件、煤体性能等多方因素影响下冲击地压事故频发。通过对大量冲击地压数据统计发现,通常矿井进入一定开采深度,开始频繁发生冲击地压,因此研究矿井的冲击地压临界深度分布规律就显得十分重要。分析总结了大量冲击地压矿井的冲击地压临界深度确定了最浅的冲击地压临界深度在200 m左右,最深的冲击地压临界深度在1000 m左右;给出冲击地压临界深度定量化公式;通过冲击地压发生临界开采深度的观测值与理论值的对比,揭示冲击地压临界深度的影响因素。对我国冲击地压预测防治具有重要的参考作用。

“两软一硬”不稳定煤层带压开采突水危险性评价

为探讨禹州煤田西南部云盖山煤矿二矿"两软一硬"不稳定二1煤层带压开采突水危险性,在钻孔数据和采掘揭露等资料统计的基础上,进行了煤层底板标高和厚度分布特征的分析。选择典型钻孔结合《煤矿防治水细则》相关内容进行了底板突水危险性探究,提出了根据钻孔进行临界开采深度的计算模型,获得了研究区主采煤层底板2个主要间接含水层对开采的影响和临界开采深度的量化取值,并进行了突水危险性分区评价。研究结果对研究区预采掘底板带压深部延伸水害防治具有较重要的参考价值。

厚松散层下采动系数确定方法

在用传统方法求取采动系数时,往往直接笼统地利用开采深度,而对岩性差异没有做区分对待。在分析传统方法确定采动系数存在问题的基础上,探讨了开采深度中的岩性差异对采动系数的影响程度。从充分开采的临界开采宽度出发,通过理论推导,给出了考虑上覆岩层岩性时走向和倾向采动系数的计算公式,分析了松基比、上覆岩层岩性等地质采矿条件对临界开采宽度和采动系数的影响。并结合具体地表移动观测站资料,分别采用传统方法、考虑松散层岩性时和未考虑松散层岩性三种情况,求取和分析了各开采工作面达到充分采动时走向和倾向临界开采宽度以及采动系数。结果表明：本文中提出的充分采动系数计算方法与采用传统方法得到的采动系数差别较大,相对误差在3.7%-51.7%。当其他影响因素不变时,松基比越大,上覆岩层岩性越软,充分采动系数越大。在厚松散层开采条件下,评定充分采动程度时,应该考虑上覆岩层中松散层的厚度。

常村矿瓦斯涌出及治理现状分析

分析了目前常村矿瓦斯涌出和治理存在的问题 ,预测了接替采区瓦斯涌出量 。

黑龙江省地下水超采区划定标准初探

为了合理开发利用、有效保护地下水资源,对历史负责,为后人造福,进行地下水超采区的划定,是非常必要的。确定“地下水开采控制水位”是划定地下水超采区的依据。一个地区的“地下水开采控制水位”应充分考虑当地水文地质条件、主要开采目的层的地下水流场特征,并紧密结合当地经济建设的需求,进行分析研究后合理确定。

Critical Value of CO of Forecasting Coal Spontaneous Combustion

CO has been used widely in the production process of colliery as an index gas to predict spontaneous combustion of coal. But in some collieries there are CO gas in the upper corner of the face all the times, sometime CO gas even exceeds the regulated critical index. This phenomenon is much more obvious in the fully-mechanized longwall face and fully-mechanized longwall and top-coal caving face. Although many measures of fire-proof and fire-extinguishing have been adopted, the flowing amount of CO gas can be only decreasd, but can not be eliminated completely. Using the different kinds of coal, the experiment of coal oxidation was made at the low temperature. The experiment indicates that some kinds of coal can produce CO under the condition of normal temperature oxidation, sometime the CO consistency is very high, and the intension of CO can be decreased with oxidation time prolonging. Selecting rational critical value of CO is the kev to predicting spontaneous combustion of coal correctly and reliably. The problem of selecting retional critical value of CO was studied. Finally, the amount of CO gas released by different kinds of coal was obtained under normal temperature condition.

厚松散层下下沉系数与采动程度关系研究

采动程度对控制地表移动变形起着关键作用,而地表下沉系数取值的准确性决定了地表移动变形的预计精度。为了探讨厚松散层开采条件下采动程度与下沉系数之间的关系,在分析矿区厚松散层地表移动观测站实测资料的基础上,研究了松散层厚度对充分采动影响的程度,揭示了传统方法评价采动程度不合理性的原因,分析了厚松散层下开采引起的覆岩应力分布与移动机理。提出了应将松散层与基岩作为开采深度的不同介质评定采动程度的标准,通过计算分析,给出了厚松散层开采条件下充分采动的临界宽度,得到了厚松散层下的下沉系数。通过与实测资料相比,下沉系数较为符合现场实际,为矿区厚松散层下"三下"采煤提供了科学依据。