基于渗流-化学-应力多场耦合的砂岩型铀矿CO_(2)+O_(2)地浸开采的数值模拟

为探明不同影响因素对CO_(2)+O_(2)地浸采铀效果的影响规律和影响机理,首先建立了适合CO_(2)+O_(2)地浸的渗流-化学-应力多场耦合数值模型,其次,结合实际现场工况,开展了注液速率、渗透率、O_(2)配加浓度、HCO3-配加浓度和铀矿石平均品位对CO_(2)+O_(2)地浸采铀影响的数值模拟研究。研究表明:CO_(2)+O_(2)地浸过程中,抽液井铀浓度呈现“缓慢上升-快速上升-缓慢下降-趋于稳定”的阶段性变化趋势;矿层渗透率、铀矿石平均品位、O_(2)配加浓度、HCO3-配加浓度与抽液井铀浓度呈现线性正相关关系,溶浸液的注入速率与抽液井铀浓度呈现线性负相关关系;CO_(2)+O_(2)地浸过程中应该选择初始渗透率大且铀品位高的矿层,同时应该适当加大O_(2)和HCO3-的配加浓度,并控制好溶浸液注入速率,可实现铀资源的高效开采。本研究对CO_(2)+O_(2)地浸矿层的选择和地浸工艺的优化具有重要的指导意义。

榆神矿区小保当二号井2-2煤开采对风化基岩含水层的影响预测

榆神矿区地处毛乌素沙漠地带,生态环境脆弱,水资源短缺。煤炭开采时对水资源的保护备受关注。以榆神矿区小保当二号井田为研究区,采用物理相似材料模拟实验,确定了小保当二号井2-2煤层开采导水裂隙带发育高度,在此基础上,通过对比煤层至风化基岩含水层之间的距离与导水裂隙带发育高度的差值,并结合保水采煤试验与采动损害监测结果,引入保护层厚度指标,预测2-2煤层开采对风化基岩含水层的影响程度。研究结果表明:小保当二号井2-2煤层开采后导水裂隙带发育带发育高度约为150m,裂采比约25倍。将2-2煤层开采对风化基岩含水层的影响程度划分为无影响、轻微影响、一般影响、严重影响4种类型,研究区为无影响区和轻微影响区,其中,轻微影响区占全井田范围的0.03%。

高地温矿井采空区煤自燃O_(2)浓度场分布研究

针对采用理论分析及实验研究的方法研究高地温对采空区煤自燃的影响难以全面反映采空区煤自燃O_(2)浓度场分布情况的问题,采用Fluent数值模拟软件对高地温矿井采空区及进风侧、回风侧和采空区中段O_(2)浓度场分布规律进行了研究。结果表明:①在通风量相同情况下,温度从24.8℃升高到40℃时,O_(2)随着风流向整个采空区渗入,O_(2)浓度随采空区深度增加而减小;在温度相同情况下,当风量从1800 m^(3)/min增大到2700 m^(3)/min时,采空区漏风范围大幅度提升,采空区O_(2)浓度场变化明显,O_(2)几乎充满整个采空区,并且高浓度O_(2)存在范围增大,此时由于热量积聚导致采空区温度升高,采空区内部遗煤温度也持续增加,煤氧复合作用加快,遗煤自燃的可能性增大。②随着采空区距工作面距离增大,O_(2)浓度减小,进风侧O_(2)浓度大于回风侧O_(2)浓度,表明进风侧煤自燃危险性大于回风侧。③随着采空区深度增加,进风侧与采空区中段O_(2)体积分数持续减小,曲线斜率呈先增大后减小趋势;回风侧O_(2)体积分数随采空区深度增加呈减小趋势;大量高浓度O_(2)存在于采空区150 m之前,整个采空区进风侧与采空区中段煤自燃危险性均大于回风侧。④当温度为40℃、通风量为2700 m^(3)/min时,氧化带最大宽度为131 m,将该最大宽度视为开采最大理论宽度,进一步计算安全推进速度,可为煤矿开采提供理论依据。

济宁二井田边界断层与采区断层的规律性研究

井田主期构造控制着采区次级构造,济宁二井田地质构造复杂,中小断层发育,严重影响矿井的机械化生产,因此研究大中小断层之间的发育规律,对指导生产具有重要意义。论文根据生产过程获取的地质资料和井田构造特征及体系演化,对井田三采区中小断层的展布规律与边界大断层构造形态进行了对比分析,表明了边界断裂对采区断层具有一定的控制作用。

采动条件下导水裂隙带发育高度预测

为了给解决小保当井田在煤矿开采时所引起的煤矿安全事故提供参考依据,同时在很大程度上保证矿区人民饮水安全。以小保当延安组四段2-2煤层的先期开采工作面为例,在已有的现场勘察资料和实验资料的基础上,采用经验公式法、理论分析法、FLAC3D数值模拟法以及物理模拟法,分别预测了小保当井田2-2煤层采动条件下导水裂隙带发育高度并对其结果进行对比验证。结果表明,小保当2-2煤层采动条件下覆岩导水裂隙带发育高度154 m(采高为6 m时),裂采比25.6。其研究成果可为榆神矿区煤矿的开采提供一定借鉴和参考。

高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采技术在新集二矿的研究分析

基于采空区顶板"三带"理论,分析了顶板高位定向钻孔技术瓦斯抽采基本原理,对大直径高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采技术进行了研究分析,并在新集二矿进行了工业性试验。试验结果表明,在新集二矿220112工作面施工的5个大直径顶板高位定向钻孔的瓦斯抽采量所占比例与高抽巷几乎一样,通过采用顶板高位定向钻孔与底板穿层钻孔、风机巷顺层钻孔、上隅角埋管等瓦斯治理方式相结合,使工作面回采期间回风瓦斯平均为0.34%,未出现瓦斯异常涌出现象,实现了工作面安全开采。

采煤矿区形变场的多基线D-InSAR监测——以梁宝寺矿区为例

以合成孔径雷达差分干涉测量技术为基础发展形成的多基线D-InSAR技术能够在有效降低失相干现象影响的同时,抑制残余地形误差及大气条件的干扰,成为当前地表微小形变演化过程获取的重要手段。而将其应用于大范围矿区开采形变场的获取上,能够充分提高矿区沉陷信息获取的效率及完整程度。本文以加拿大RADARSAT-2卫星获取的5景高分辨率影像为数据源,借助于多基线D-InSAR方法对济宁市梁宝寺矿区开采引起的地表形变场进行解译。结果表明:多基线D-InSAR技术能够很好地识别济宁市梁宝寺矿区监测时段内存在的多处沉降漏斗,为获取其沉陷影响面积及严重程度的划分提供了基础数据。

相控砂体展布与富水规律研究——以文家坡井田延安组二段为例

从沉积学角度揭示沉积相与砂体展布以及富水规律的内在联系,为矿井水害防治提供理论依据,以文家坡井田延安组二段为研究对象,利用录井、测井、地震和水文等地质资料开展相控砂体展布与富水规律研究.结果表明:延安组二段主要发育湖泊和曲流河三角洲沉积,识别出分支河道、水下分支河道、河口坝和滩坝4种主要砂体类型;砂体的空间展布受沉积相控制明显,研究区东北部的分支河道砂体和中南部的水下分支河道砂体的厚度大、粒度粗、孔隙度值高,为研究区富水异常的重点区域,在后期4号煤层开采过程中应加强矿井水害防治工作.