考虑割理的深煤层水平井多段分簇间距优化研究

为研究水平井多段多簇裂缝在割理发育的深部煤储层扩展情况,基于扩展有限元,考虑缝间干扰和诱导应力场,创建了多段多簇裂缝扩展模型;借助Python语言的前处理二次开发,在模型中加入大量近似正交的割理裂隙,分析了簇间距、压裂顺序和段间距对多裂缝扩展的影响,通过查询裂缝沟通割理组数,来验证压裂效果的优劣。模拟结果表明:簇间距在20 m,段间距控制在40~45 m时,裂缝沟通割理组数相对较多,且受到缝间干扰和诱导应力场影响较小,裂缝长度最优;在不同压裂顺序对多裂缝扩展的影响方面,压裂效果由优到劣排列为:顺序压裂>交替压裂>同步压裂;模型计算结果与现场应用吻合度较高,第2段压裂施工与模拟结果综合符合率为96.5%,第3段压裂施工与模拟结果综合符合率为93.4%。

软硬互层型平缓反倾岩质斜坡采动变形破坏机理研究

为研究我国西南矿区软硬互层型平缓反倾岩质斜坡采动变形破坏机理,以我国贵州省都匀市某煤洞坡为例,采用数值模拟方法,分析采动诱发软硬互层型平缓反倾岩质斜坡的变形破坏特征,讨论采动对坡体的作用规律,研究单工况采动和留煤柱下重复采动对坡体的变形破坏机理。研究结果表明:靠近坡表工作面开采和留煤柱下重复采动对坡体的稳定性影响较大;采动裂隙首先集中于采空区两侧并向上发展,软硬夹层间产生离层裂隙的可能性一般较大;留煤柱可防止坡体沉陷破碎,但也可能加剧坡体稳定性下降。研究结果可为软硬互层型平缓反倾岩质斜坡地下开采时,有效预防诱发山体失稳等地质灾害提供理论参考。

煤层群中断层对采动裂隙演化规律的影响研究

为研究断层对煤层群采动裂隙演化规律的影响,以贵州土城煤矿151710工作面为研究对象,基于相似模拟和数值模拟方法对含断层煤层群采动裂隙演化规律进行研究。结果表明:含断层煤层群中9号、12号煤层开采到相同距离时工作面周围应力分布显著不同;9号煤层的超前开采,使12号煤层处于应力降低区,过断层开采时工作面前后出现应力分区现象;随着开采的进行,12号煤层的采动影响范围小于9号煤层;当开采工作面过断层时,覆岩裂隙发育迅速,岩层间出现显著离层,并发生不同程度的断裂。现场12号煤层回风巷顶板钻孔窥视显示:当工作面过断层时,顶板破碎严重,覆岩裂隙发育杂乱。

基于SSA-LSTM采动覆岩裂隙带高度预测方法研究

采动覆岩裂隙带高度决定了卸压瓦斯抽采钻孔终孔或巷道层位布置参数,为进一步提高其预测精度,采集了不同矿区的361组数据,分析了采动裂隙带高度与采高、煤层倾角、工作面斜长、采深、硬岩岩性比例系数之间的关系;采用深度信念网络(DBN)、长短期记忆网络(LSTM)、Elman神经网络(ENN)等3种机器学习算法对采动裂隙带高度进行五折交叉验证,基于判定系数、均方根误差、平均绝对误差、平均绝对百分比误差等常用评价指标,筛选出LSTM为初步预测模型;采用遗传算法(GA)和麻雀搜索算法(SSA),对采动裂隙带高度LSTM预测模型进行优化,得到LSTM、GA-LSTM、SSALSTM 3种模型的预测结果。结果表明:SSA-LSTM预测模型较LSTM、GA-LSTM预测模型预测结果更优,其判定系数、均方根误差、平均绝对误差、平均百分比误差分别为0.991、0.329、0.148、0.017,各精度评估指标均符合判定要求,所构建的采动裂隙带高度预测模型精度较高且具有一定普适性。

三迭系下统砂岩裂隙水的勘测研究

三迭系下统刘家沟组厚层砂岩,是山西的主要基岩含水地层之一。但同任何基岩含水层一样,形成储水空间的前提是有地质构造作用。通过地球物理的可控源音频大地电磁法(CSAMT)调查了完整基岩处无水的电阻率特征,在此基础上找到了断裂构造带,用电阻率与相位参数分析研究了其特征,通过激发极化法的三个参数特征分析了断裂带的富水性。在地球物理各参数异常基本一致的情况下,确定了开发井位,取得成功。对同类地区的地下水勘测研究具有参考意义。

地裂缝及其灾害研究的新进展

已查明我国 2 6个省市出现具一定规模的地裂缝 1 0 0 3处 ,60 0 0多条。其中 80 %是构造地裂缝 ,它们是地壳浅表层破裂。区域地裂缝与强震区分布一致 ,活跃期也相吻合 ,它们是同一构造应力场作用的不同构造现象 ,区域地裂缝释放地壳应变能远超过同期强震能量释放的总和。作为动力源的地裂缝活动使同期地质体发生位移产生形变场和应力场 ,并通过地基使建筑物结构等失稳失效破坏成灾 ,估算全国地裂缝造成的损失为 91 .2亿元 ,其中华北区损失占 70 %。地裂缝已构成一个新的独立的灾种。

覆岩采动裂隙演化形态的相似材料模拟实验

煤层开采后,覆岩采动裂隙演化规律及其形态特征与卸压瓦斯抽采密切相关。通过沿工作面走向及倾向相似材料模拟实验,得到覆岩采动破断裂隙的产生、发展为三阶段演化规律,形态呈"M"状。离层裂隙呈两大阶段、两个层位、三个区间的演化特征,即在主关键层触矸前,分布形态在垮落的最上位亚关键层上部,呈倒"V"状,下部呈"M"状;当主关键层触矸后,主关键层下部离层分布形态呈"M"状,上部少有离层发育。基于此,得到了覆岩采动裂隙演化形态与特征,提出了"采动裂隙圆角矩形梯台带"工程简化模型,为确定卸压瓦斯抽采钻孔参数提供了一定理论依据。

采动围岩活动与工作面瓦斯涌出关系

结合平煤集团13矿己二12071工作面实际条件,对支架支护阻力、超前支承压力以及工作面瓦斯体积分数进行了实时监测,分析了采动过程与瓦斯涌出之间的关系.结果表明,随工作面矿压显现增大,瓦斯体积分数同步增大,压力降低,瓦斯体积分数随之下降.来压期间工作面前方瓦斯煤体"卸压增流",瓦斯涌出量增大;采空区冒落裂隙带内呈现含高瓦斯多孔多连通空间特性,来压过程对多孔多连通空间产生挤压或冲击和挤压综合作用,受冲(挤)扩散的高瓦斯气流向回采工作空间流动,导致工作面瓦斯体积分数增高.

基于物理相似模拟实验的覆岩采动裂隙演化规律研究

覆岩采动裂隙演化规律及其形态特征与卸压瓦斯抽采密切相关。运用自主设计的固气耦合相似模拟实验系统,通过模拟实验分析得到采动裂隙随着工作面的推进经历了产生、发展和闭合过程,其分布曲线呈马鞍状。结合采动裂隙演化规律及分布形态,分析了采动裂隙场的演化特征,其发育高度受主关键层影响明显,进一步明确了卸压瓦斯在裂隙发育各阶段发生运移和汇集的区域范围,为现场布置瓦斯抽采钻孔参数提供了设计依据。

含瓦斯煤岩体采动致裂特性及其对卸压变形的影响

为了研究瓦斯压力对采动煤岩体卸压变形的影响,在FLAC平台上采用应变软化本构关系和"先加载后卸压"的方式,研究了不同瓦斯压力及围压条件下采动煤岩体的卸压致裂特性及其对卸压变形的影响。模拟结果表明:煤岩损伤破坏应力的峰值及所对应的轴向应变、应力峰后下降幅度随瓦斯压力的增加而减小,其力学特征由脆性逐渐向塑性过渡;瓦斯压力的增加使煤岩承载能力下降,并由于在有效应力空间中应力水平的提高而使拉伸破坏提前发生;随着瓦斯压力的升高,上覆煤岩采动煤岩卸压变形量、致裂破坏区不断增大,致裂特征更加明显,采动卸压范围、应力集中峰值及其距煤柱边界的距离也增大。因此,当煤层瓦斯压力较高时,瓦斯压力对采动煤岩体卸压变形的影响不能忽略。

河下采煤覆岩采动裂隙分布特征的数值分析

基于某煤矿工程地质条件,运用非线性数值分析软件UDEC,分析了采场走向及倾向采动裂隙演化规律及分布特征,并以岩体综合强度为变量计算了导水裂隙带的高度。分析结果表明:导水裂隙带高度与理论计算相吻合,充分采动条件下,工作面走向裂隙带分布呈"前"高"后"低的类"马鞍型"形态,工作面两端是防治工作面突水的重点。

土地利用与裂缝对采煤沉陷土壤养分的影响

为更好地理解矿区土壤退化机理,选择焦作采煤沉陷区4种代表性土壤景观即有裂缝耕地、无裂缝耕地、有裂缝林地、无裂缝林地,评价土地利用与裂缝对沉陷土壤养分的影响。沉陷区耕地与林地2种利用方式中土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量差异不显著(P>0.05),但裂缝有无对这3个养分参数影响显著(P<0.05);土地利用方式(耕地、林地)与裂缝因素(裂缝有无)之间的交互作用对SOC含量影响显著(P<0.05)。沉陷区SOC,TN,TP含量均表现为:无裂缝的林地与耕地>有裂缝的林地与耕地(P<0.05)。与对照区相比,4种景观的SOC含量均显著下降(P<0.05),TN,TP仅在有裂缝的耕地与林地显著降低(P<0.05)。研究结果表明,裂缝加剧了沉陷区耕地与林地的土壤C,N,P库损失,尤其是C库损失。在有裂缝情况下,沉陷耕地-林地转变降低土壤C库损失,但在无裂缝情况下,该转变加剧土壤C库损失。

岩溶矿区采动裂隙发育及溶洞破坏特征相似模拟

针对岩溶矿区煤层开采采动裂隙发育规律及其对溶洞稳定的影响问题,通过构建岩溶洞区域煤层开采模型,对煤层开采条件下的岩溶洞破坏特征以及岩层移动特征进行了分析,分析结果表明:在强烈的采动影响下,岩溶洞顶板最容易发生破坏,导致采动裂隙发育高度在岩溶洞顶板方向达到最大;在非均匀采动影响下,岩溶洞两侧岩层呈现极不均匀下沉,岩层以岩溶洞为端点发生回转,致使岩溶洞顶板和底板发生破坏。若此时,岩溶洞处于浅埋状态,则其顶板裂隙与地表容易贯通,使得地表土体颗粒流失,而底板裂隙造成岩溶洞内充填物漏失,岩溶洞顶板裂隙和底板裂隙的共同作用为岩溶地表塌陷创造了有利的客观条件。因此,在岩溶地区进行煤层开采时,应防止岩溶洞区域受到非均匀采动的影响。

膨胀土单向浸水膨胀时程特性试验与应用研究

通过膨胀土单向浸水膨胀试验,研究了单向浸水条件下膨胀土的膨胀时程特性,并运用神经网络方法对试验拟合参数进行了预测.结果表明:膨胀土的膨胀过程可分为吸水膨胀、加速膨胀和缓慢膨胀3个阶段,各阶段膨胀速率与时间呈半对数关系;试验拟合参数与初始干密度及含水量有关;利用修正的分层总和法可计算单向浸水边界条件下的膨胀土层任意时刻的膨胀变形量;通过裂隙两侧土体随时间膨胀过程的计算,可刻画出裂隙逐渐愈合的过程.

煤与瓦斯共采在错层位巷道布置中的机理研究及应用构想

为了完善现有煤与瓦斯共采技术,创新煤与瓦斯共采方法,对错层位巷道布置下的煤与瓦斯共采系统展开研究,利用相似模拟试验,分析错层位巷道布置覆岩运动情况,预测其开采围岩裂隙发育和瓦斯运移形式,提出了创新煤与瓦斯共采技术构想。研究结果表明:采空区覆岩三带高度随接续工作面的增加而增大,相邻采空区垮落矸石压实区呈现"O-L-O"形变化,多个相邻采空区覆岩出现大"O"形圈裂隙带;相邻采空区内瓦斯可实现相互运移,大"O"形圈裂隙带内赋存大量瓦斯气体;研究提出了地面钻井抽采瓦斯、走向高位瓦斯抽采巷和外错尾巷穿层钻孔3种煤与瓦斯共采技术,比传统巷道布置情况下的煤与瓦斯共采技术在安全、经济等方面更具优势。

含水煤体失稳破坏电荷感应规律试验研究

为研究含水煤体失稳破坏过程中电荷感应规律,探寻应用电荷感应法监测煤矿突水灾害可行性,利用自主研制的电荷传感器对含水煤体单轴压缩过程进行电荷信号监测,分析煤体压缩过程中应力及电荷信号变化规律。试验结果表明:烘干煤体和含水煤体单轴加载过程中均有自由电荷产生,电荷信号呈脉冲状波动,通过分析含水煤体电荷信号变化规律同时统计煤体峰值强度前电荷脉冲数及脉冲宽度,从水通过削弱煤体强度进而影响电荷信号;Stern双电层中形成流动电荷,增强了煤体电荷信号;水的存在增加了煤体破裂面自由电荷存留时间三个方面总结了水对煤体电荷的影响机理。

树脂与玻璃离子对幼儿窝沟封闭效果临床评价

目的:评价树脂EMBRACE WetBond及玻璃离子GC FujiⅦ在隔湿条件有限的情况下对幼儿窝沟封闭半年效果。方法:选取符合纳入标准的成都市3～5岁114名幼儿,随机分为2组。肉眼观察2种材料在3个月及6个月时保存效果。分别记录每位儿童封闭前、3个月及6个月时全口ICDAS Ⅱ。拍摄封闭牙齿3个月和6个月时QLF照片。结果:105名儿童完成了6个月的临床试验,共计封闭牙齿201颗。肉眼观察结果显示2次复查时树脂组封闭效果均优于玻璃离子组(P<0.01)。结论:在隔湿条件有限的情况下,树脂EMBRACE WetBond对幼儿乳磨牙的封闭效果明显优于玻璃离子GC FujiⅦ。与肉眼观察相比,QLF技术检测封闭效果的敏感性较高,能够为窝沟封闭的质量控制提供较好的临床依据。

基于熵权-层次分析法的导水裂缝带高度预测的研究

以大平矿区实测数据作为样本,首先根据经验建立影响导水裂缝带高度的因素集,然后运用熵权-层次分析预测模型通过Matlab编程获得导水裂缝带高度的预测值及各影响因素的权重。该方法在一定程度上弥补了导水裂缝带高度观测资料的不足,修正了权值不均衡问题,评价结果优于单一层次分析法,为导水裂缝带高度的科学预测提供了一种有效的方法。

降雨诱发型残坡积土滑坡形成机理分析

以马家村滑坡为例,用有限元方法分析了降雨入渗条件下残坡积土斜坡的暂态非饱和渗流场,用极限平衡方法分析了残坡积土斜坡的渗流稳定性。分析了斜坡结构、临空面、降雨对斜坡变形与稳定性的影响,分析了降雨诱发残坡积土滑坡的过程。降雨诱发残坡积土滑坡的机理为:降雨入渗使残坡积土斜坡中形成软弱带;坡脚开挖使斜坡坡面出现拉张裂隙;降雨使坡面裂隙中充满水,导致斜坡土体饱和,抗剪强度降低,同时产生动水压力,不利于斜坡的稳定;当斜坡的下滑力大于抗滑力时发生滑动。

基于微震分析法的特厚煤层导水裂缝带高度研究

针对老虎台矿区特厚煤层、断层构造较多、开采条件复杂等特点,通过应用微震分析法对83002工作面的导水裂缝带高度进行了研究。根据对微震事件分布规律,确定了83002工作面导水裂缝带高度,并应用现场可控源音频大地电磁法(CSAMT法)对其进行了验证,结果基本一致,可以确定所得上覆岩体导水裂缝带范围和高度的合理性,为后续开采的设计和安全防护提供了指导。