不同变异系数煤层应力场与瓦斯场规律的数值模拟研究

为揭示煤层厚度变化对煤层突出危险性的影响,建立了煤层变形场和瓦斯场耦合模型,并基于高斯分布建立了不同煤层变异系数的煤层模型,揭示了不同变异系数下的煤层应力场和瓦斯场分布规律。结果表明:稳定煤层与非稳定煤层应力场差别显著,非稳定煤层在煤层较薄处产生了应力集中现象,向厚煤层区域掘进时呈线性减小;煤层较厚处稳定煤层的应力大于非稳定煤层,且随着煤层变异系数的增加进一步减小;不同变异系数煤层随着变异系数的增加应力逐渐增加,主应力的增长速率随着掘进距离的增加逐渐增加;煤层厚度变化导致了煤层受到顶板的水平应力作用,在煤层较薄处,顶板水平应力指向煤层,导致煤层较薄处产生了应力集中,在煤层较厚处,顶板水平应力背离煤层,导致煤层应力相比较薄处小,且瓦斯浓度大、渗透率小、构造煤发育较多,在扰动下容易发生突出。

超化井田二1煤层厚度变化规律定量研究

超化井田二１煤层空间展布具有分带性、定向性、等距性和岛列性等基本规律。趋势面分析揭示了井田尺度煤厚变化的主体特征；方向梯度和滑动窗口变异系数分析是对煤厚变异性定量描述的一种新参数。

豫西新安煤田煤层厚度变化规律及其控制因素

豫西新安煤田煤层厚度及其变化对煤与瓦斯突出具有控制作用。采用统计、沉积环境和构造分析相结合的方法,研究了煤田内煤层厚度变化规律及成因。研究表明：新安煤田煤层厚度大（平均3.87 m）,且煤厚变化大,煤层变异系数0.87,可采指数0.85,两个相邻的最薄与最厚煤厚点间的距离为25~185 m。煤层平均厚度主要受成煤初期基底不平和成煤期后古河流冲蚀作用控制;煤厚变化主要受顺层剪切滑动构造作用控制。根据煤厚变化规律和成因,可对局部煤厚变化进行预测。

瓦斯压力场方程的研究

掌握瓦斯压力分布对采掘工作面瓦斯灾害的防治至关重要。利用理论推导和软件模拟的方法,对单一巷道(钻孔)瓦斯压力场方程进行了分析。根据Darcy定律、质量守恒定律和流体力学中微分形式的运动方程,建立了两个瓦斯流动的偏微分方程并联立求解,得出了煤层中径向不稳定流和球向不稳定流的瓦斯压力场方程。根据瓦斯压力场方程和达西定律推导出了半径为r的圆上的单位面积瓦斯流量方程和煤层透气性系数λ的方程,它们都是关于时间t和距钻孔(或巷道)中心距离r的函数。利用λ的方程和矿山压力理论解释了煤层中打钻时出现的喷孔现象。瓦斯压力场方程的得出有助于掌握瓦斯在煤层的赋存状况,进而采取有效的瓦斯灾害防治措施。

淮北刘店煤矿岩浆侵入对7煤层稳定性的影响分析

刘店煤矿7煤层遭岩浆侵蚀严重,致使煤层结构和厚度发生改变。采用煤厚变异系数定量评价了煤层厚度稳定性。通过对比岩浆侵蚀前后煤层的厚度及其结构变化,探究了岩浆侵蚀对煤层稳定性的影响。结果表明,岩浆侵蚀致使煤层厚度变薄,部分煤层变质为天然焦;同时由于岩浆穿插使煤层成为多个分层,降低了煤层的稳定性。断层是岩浆运移的主要通道,岩浆的侵入中心在断层F34与F32的交汇处附近。

关于突水系数的讨论

煤层底板突水在我国华北型煤田矿井采煤过程中经常发生。带压开采条件下,预测底板突水和评价突水危险程度的主要方法是突水系数法,但是关于突水系数计算、临界突水系数的确定等还存在一些值得讨论和研究的问题。在阐述带压开采和突水系数理论的基础上,给出了突水系数的各种计算公式及公式中有关参数确定方法,详细说明了临界突水系数的由来和应用条件,提出了计算突水系数的新公式。新公式不仅考虑了水压和隔水层厚度,而且考虑了底板破坏深度、导升高度和奥灰顶部隔水段等因素,为计算和统计分析确定突水系数新的临界值奠定了基础。

煤层稳定性的灰色评价之研究

以煤层具有的灰色性状为基点，运用灰色系统理论中灰色聚类的方法，结合宏观与微观两方面特征，选择煤层厚度的变异系数、煤分层数的变异系数、煤层灰分产率的变异系数和煤层厚度的不可采性指数作为聚类指标，对淮南煤田某井田煤层的稳定性进行定量评价，取得了比定性评价更接近客观实际的良好效果，并对我国现行煤层稳定性型别划分的不合理现象，提出了将煤层的稳定性细分为最稳定、极稳定、稳定、较稳定、中等稳定、较不稳定、不稳定、极不稳定和最不稳定计９个型别的新构思．

基于变异系数法和GIS空间分析的底板突水评估模型

为了解决煤矿底板突水风险评估问题,结合变异系数法和GIS空间分析,建立底板突水风险评估模型。以某井田3煤层作为研究对象,首先确定底板突水的评价指标体系并对其进行量化,然后利用变异系数法确定各指标的权重及底板突水风险指数评估的数学模型。利用GIS的数据统计和空间分析功能,建立各底板突水影响指标的专题图层,基于变异系数法建立数学模型,把专题图层进行叠加处理,得到底板突水风险指数图层。基于自然裂点分类方法,把研究区分成3个区域并确定各区域的阈值,结果表明:当风险指数小于0.25时,该分区为安全区;当风险指数大于等于0.25、小于等于0.45时,该分区为过渡区;当风险指数大于0.45时,该分区为危险区。

多种方法评价尤氏煤矿二_1煤层稳定性

煤层稳定性的评价是否准确至关重要,不仅关系到煤田勘查过程中工程布置,更关系到矿井开采过程中工作面布置与开拓方式的选择。通过采用变异系数法和等性块段指数法两种方法对尤氏煤矿二1煤层稳定性进行分析评价,这两种方法各有其优越性和实用性,并相互佐证其结论的准确性,确定本区二1煤层为较稳定煤层。

煤层稳定性定量评价

煤层稳定性是确定煤矿勘探类型的重要参数,是决定勘探密度和储量计算的可靠性指标。根据可采指数、变异系数以及变概比的计算,新集一矿煤层稳定性依次为13-1、1、13-1推覆体、1上、20。1煤层北厚南薄,厚度变化区域性明显,分区计算得出1煤层为稳定煤层。

基于数字图像相关方法的单轴压缩煤样应变场破坏前兆评价

为探索煤样的破坏前兆,进行煤样的单轴压缩试验,利用数字图像相关方法计算煤样破坏过程中的应变场,并对应变数据进行处理（当水平线应变小于0时令其为0且当垂直线应变大于0时令其为0）,统计了5种应变的变异系数随纵向应变的演变规律。结果发现：1）从水平线应变场、剪应变场、最大剪切应变场和体积应变场上均能观察到不同程度的破坏前兆,即应变局部化;2）对比其他应变的变异系数变化规律,处理后的水平线应变、处理与否的最大剪切应变的变异系数随纵向应变演变的平稳-突变规律具有普适性,变异系数的突变能很好地表征应变局部化的出现,煤样的破坏前兆易于识别。

东阳井田构造及其它因素对煤层厚度变化的影响

根据福建省东阳井田勘查资料和多年来收集的井下地质情况,通过对井田构造特征和煤层特征的研究,分析了影响井田煤层厚度变化的主要地质因素,对指导矿井生产具有一定的意义。

透射槽波能量衰减系数在煤层厚度变化探测中的应用

透射槽波穿过煤厚变薄区时能量衰减明显,因此可以利用槽波能量衰减成像技术对煤层厚度变化进行探查。利用透射槽波能量衰减成像技术在内蒙古某矿对煤层厚度变化进行探测,通过分析能量衰减系数与巷道揭露煤厚相关性,得到煤层冲刷边界对应能量衰减系数值为0.12,2 m煤厚对应能量衰减系数值为0.56,并由线及面预测了煤层冲刷边界及2 m煤厚范围。经回采验证槽波解释成果与实际范围基本一致,取得较为理想的应用效果。

煤层稳定性定量评价之研究——利用统计量变概比评价锡林露天矿煤层稳定性

我国现行《煤、泥炭地质勘查规范》对煤层稳定性只规范了概略性的评价,没有量化概念。借鉴老专家刘铁提倡的变概比CPR,意思是煤层厚度的变异系数Cv与可采概率x比值的百分数来定量评价煤层的稳定性。可胜利煤田锡林露天矿在14km2投入114个钻孔,经变概比计算,其最大值为7煤层达60%,最小值为6煤层为23%,与采概率比较,认为该区6号煤为第一稳定煤层,依次分别为5下、5、12、7。与原结论相比,仅有7煤层稍有差异。

邹庄煤矿火成岩岩床侵蚀条件下煤层稳定性

为研究火成岩岩床侵入对煤层稳定性的影响,以邹庄煤矿81采区72煤为研究对象,采用数理统计和现场验证的方法,对比分析了72煤岩浆侵入区和非侵入区的煤层结构、厚度和倾角等特征.结果表明:72煤受火成岩侵蚀后成为煤、火成岩、炭质泥岩、天然焦及大夹焦等不等形式的互层结构,使72煤成复杂结构煤层.火成岩侵蚀区的煤层厚度及其倾角变异系数均大于无火成岩侵蚀区域,煤层的突出危险性增加.

东欢坨矿-690水平南翼煤层厚度特征分析

为分析东欢坨矿-690水平南翼煤层厚度特征,在统计区内钻孔煤层厚度数据的基础上应用SPSS软件频次分析工具进行了描述统计分析,基于surfer软件采用克利金插值分析了煤层厚度等值线图分布。根据分析结果计算了各煤层的可采指数与变异系数,评价了各煤层的厚度划分、稳定程度等级、煤厚空间变化特征与不可开采区位置,为该区域的回采工作提供了指导。

江西省煤层稳定程度定量划分方法的探讨

《煤、泥煤地质勘查规范》对煤层稳定程度类型的划分做了详细的定性阐释,但由于缺少定量的指标,使人们在煤炭地质勘查工作中,依据规范进行煤层稳定程度的划分时,往往产生意见分歧。为了减少人为的主观性,提高科学性,不少煤田地质工作者提出了定量划分煤层稳定程度的方法。本文在总结全省煤炭地质勘查资料的基础上,也提出了进行全省煤炭地质勘查时煤层稳定程度类型定量划分的方法,供大家在实际工作中参考。

深部矿井开采过程中的多场耦合特征

为了研究深部矿井开采过程中的多场耦合特征,通过COMSOL Multiphysics软件建立数学模型,模拟了煤层开挖过程中各物理场的变化,分析了各物理场之间的相互作用关系。

极近距离煤层回采巷道合理位置确定

在曹村矿10#与11#极近距离煤层开采地质条件基础上,对上位10#煤开采后底板破坏深度及遗留煤柱下方应力分布情况进行了力学计算分析.计算结果表明,10#煤开采后引起的超前支承压力,对其底板最大破坏深度为26.1m,是两层煤间距的2.8倍;煤柱底板的应力分布具有显著的非均匀性.为了衡量煤柱下方底板内应力场的非均布情况,定义了应力场变化率系数ξ.考虑1.5倍的安全系数,并结合采用均布载荷计算得出的错距和底板破坏情况,确定11#煤209工作面回采巷道合理内错距为7.5m.现场应用表明,确定的内错7.5m布置较为合适,巷道支护效果较好,未出现强烈的矿压显现.