上分层回采工作面片帮微震时空演化规律研究

煤壁片帮的发生可能影响工作面安全回采。基于赵固一矿16111工作面煤壁片帮微震监测数据,研究片帮发生过程的微震事件时空演化规律,得出以下结论:厚煤层上分层回采时,顶板微震事件频次发育较高,除受采动影响外,频次发育受到断层构造、片帮、回采速度等因素影响显著;片帮发生时顶板事件频次增幅大,影响了工作面周期性变化,对顶板影响大,能量释放剧烈,易引发冒顶事故;片帮期间超前影响范围增大,最大值达到152 m,相比其他时段回采范围骤增;可以适当加快工作面推进速度,减少超前集中应力与煤壁间的作用时间,减弱上覆岩层对煤壁的破坏作用,减小片帮发生概率。

高应力坚硬顶板深孔爆破卸压及见方效应分析

高应力坚硬顶板条件下工作面推进至采空区见方,极易引起上覆岩层结构失稳,诱发顶板事故。顶板深孔爆破是高应力坚硬顶板卸压的重要手段,目前顶板深孔爆破对见方区卸压的影响研究不足。以余吾煤矿N2107工作面坚硬顶板为工程背景,开展顶板深孔爆破技术,采用微震监测、钻孔应力、钻屑监测等方法评价两次采空区见方的卸压效果。结果表明,顶板深孔爆破对坚硬顶板卸压起到积极作用,两次采空区见方期间微震监测未出现大能量事件,钻孔应力监测和钻屑监测稳定在安全值范围。采空区见方表现出见方效应的压力显现特征,局部区域微震事件能量接近预警值,钻孔应力保持上升趋势。在此基础上,提出了采空区见方的卸压优化建议,以确保及时掌握动压信息,提高卸压效果。

下伏半采空型上层煤回采底板破坏特征与安全评价

在上层煤回采过程中,底板条件可能由于下层煤采空区而出现地层不完整的情况,底板条件的变化对上层煤回采中底板破坏影响明显。基于九龙矿15249S工作面微震监测数据,对底板事件活动性、顶底板比值、能量等多个参数进行统计、分析。研究结果表明:当下层煤为采空区时,上层煤回采时底板事件活动性强、扰动深度大;随着回采位置的前移以及下伏煤层条件的变化,底板与顶板事件频次之比发生较大变化,其变化规律与导水通道孕育形成等过程相吻合;下伏由采空区变为实体煤区域,底板破坏深度在0~5 m微震事件占比增长16.49%,5~20 m微震事件占比降低10.92%;上层煤层回采在接近下伏停采联络巷的过程中,大能量事件发育位置由浅部向深部延展。应用底板警戒层事件活动性、底板与顶板事件比值、距下伏煤层终采线距离、能量垂向密度参数构建底板安全评价体系,在下伏工作面停采位置前后为危险区,危险系数较高,可结合安全评价参数变化进行预警,加强水文地质观测。

微震监测技术在复杂地质煤矿开采优化及顶板控制中的应用

随着枣泉煤矿向深部开采,出现了矿压显现剧烈、巷道变形量大、工作面超前范围支护困难等问题,严重制约矿井安全、高效生产。通过提出在矿井布置微震监测系统,实时全方位监测岩体裂隙时空演化、破坏的过程,并对130203综放工作面的微震监测数据分析。结果表明,微震事件高密度区为煤层顶板上方40~120 m范围;工作面推进度较大时释放能力较大,围岩活动较为活跃;工作面煤壁前方124 m附近微震事件较为集中,为超前应力峰值区。微震监测数据可为工作面推进度管理及顶板岩层弱化位置、超前支护距离确定等提供科学依据。

深埋复合煤柱工作面冲击地压防治技术研究

为了探索深埋复合煤柱工作面冲击地压防治技术,以葫芦素煤矿21201回采工作面为工程背景,研究了复合煤柱工作面形成前后的应力状态分布规律,提出了针对深埋复合煤柱工作面的联合卸压防冲技术措施,并进行了效果检验。研究结果表明:2-1煤开采后上覆坚硬顶板易在复合煤柱区域附近产生悬顶,受回采工作面超前支承压力和相邻采空区侧向支承压力的叠加影响,复合煤柱区域不但会造成高应力集中,而且易产生大量能量积聚。根据复合煤柱区域高应力集中的分析结果,设计了复合煤柱区域顶板预裂爆破和高应力煤体(柱)钻孔预卸压相结合的联合卸压技术措施。同时选取联合卸压前后21201工作面稳定回采期间的微震事件进行对比,联合卸压后微震日均频次和日均能量分别下降了71.7%、75.6%,10^(3)~10^(4) J以上微震事件明显减少且空间分布比较分散,说明设计的联合卸压技术措施效果显著,可有效降低复合煤柱工作面回采期间的冲击危险性。

中高位坚硬顶板深孔预裂爆破减震技术

针对煤层上覆中高位坚硬顶板易产生强矿压显现的问题,以门克庆煤矿为背景,通过数值模拟,研究预裂爆破对中高位坚硬顶板煤层开采的影响,并通过现场工程实践验证预裂爆破对中高位坚硬顶板的控制效果。研究结果表明,在相同顶板高度,爆破后的围岩应力小于爆破前,且爆破后应力破坏范围较大,顶板的弹-塑性破坏区域扩张的更快,中高位坚硬顶板沿预裂爆破位置形成规律性的破断。工程实践微震大能量事件的分布规律表明,预裂爆破缩短了中高位坚硬顶板的破断距,总能量峰值大小显著降低,保障了工作面的安全回采。

顶板疏水对微震事件分布规律影响研究

顶板富水区采前疏水降压可诱发的工作面矿压显现,给顶板富水工作面煤层安全开采带来威胁。本文结合余吾煤业N1105工作面疏水降压过程,对顶板富水工作面疏水后回采进行微震监测,发现在顶板疏水后,富水区边缘及其外部的微震事件频次和能量远远高于富水区域内,微震能量峰值位置距富水区边缘70~80 m,说明此区域为矿压显现防治重点区域。研究结果可以为煤矿顶板疏水降压引起的矿压事故防治提供一定的指导。

不同屋面雨水径流中PAHs污染特性对比分析

对南京市典型沥青屋面、瓦屋面径流中PAHs含量进行了9场降雨事件的现场取样监测,对比分析了2种不同屋面径流中PAHs的EMC值及其各组分的浓度,并对其初期效应及影响因素进行了分析和探讨.结果表明,沥青屋面径流PAHs污染较严重,其平均浓度为4 261.7 ng/L,而瓦屋面径流PAHs平均浓度仅为351.2 ng/L.沥青屋面、瓦屋面径流中PAHs均以4环组分为主,沥青屋面径流中3环组分占较大含量,而瓦屋面径流中5环和6环PAHs浓度仅次于4环PAHs.大多数降雨事件中总PAHs及各组分均存在较显著的初期效应;前期晴天数对PAHs在屋面的累积影响最大,瓦屋面径流PAHs含量受降雨强度影响较大,而沥青屋面径流PAHs含量受降雨量影响较大.

上海市文教区屋面径流水质特性研究

在对2003-2006年上海市文教区屋面径流进行监测的基础上，分析了屋面径流污染物的出流过程，并应用统计分析方法对屋面径流水质及其影响因素进行了探讨.结果表明，屋面径流污染物EMC的对数正态概率分布均呈现出良好的线性分布，说明污染物EMC具有较好的正态分布性；上海市文教区屋面径流污染物COD、SS、BOD5、NH4^＋-N、TP和TN的EMC中值浓度分别为42.6、76.9、15.2、1.61、0.14和4.8 mg/L；通过聚类分析可知，屋面径流水质整体上受大气沉降等污染物累积效应的影响最大，而受雨水冲刷作用的影响次之.

新乡市城区屋面非点源污染负荷分析

对城区屋面径流污染变化特征以及污染负荷的定量化研究,并分析其对受纳水体的影响,可为城市利用雨水、非点源污染控制、水环境改善等提供依据。以屋面作为汇水区域,开展天然降雨情况下场次降雨径流水文水质过程试验监测,水质指标包括SS、COD、TN。研究结果表明:2012年新乡市城区屋面径流量为1 478.64万m3;以场次平均浓度作为主要参数,计算SS、COD、TN污染负荷量分别为982.96t、2 871.62t、225.71t,分别占排入受纳水体总污染负荷的31.7%、15.4%、8.5%。

煤层巨厚砂岩顶板定向长钻孔水力压裂矿震防治技术研究

针对东滩矿工作面采掘期间易造成煤层巨厚砂岩顶板应力失稳等问题,以63_(上)03工作面巷道及上覆岩层为施工区域,通过岩性分析、关键层判断及现场实际综合比较,确定关键层位施工顶板定向长钻孔,并进行水力压裂,为东滩矿煤层巨厚砂岩顶板定向长钻孔分段水力压裂矿震防治提供技术支撑。结果表明:选定二叠系山西组上段中砂岩层、侏罗系三台组下段细砂岩层为钻孔施工关键层位;完成4个顶板定向长钻孔钻探施工,形成顶板连续滑动钻进工艺,单孔孔深为519~800 m,总进尺2517 m;通过4个钻孔的分段压裂工程施工形成了东滩矿煤层顶板双封单卡后退式分段压裂工艺,分段压裂施工累计25段,总注水量为1286 m^(3),施工压力为17.1~32.8 MPa,压力曲线明显反映了破裂点,最大压力降低幅度超过10 MPa;水力压裂施工大幅度降低了震级大于2级和1~2级微震事件的发生频次,同时压裂后的工作面支架循环末阻力平均值降低了1.2 MPa,周期来压步距降低了7.3 m,治理矿震的效果较为有效。

屋面雨水径流水质特性研究

选择南京市区3处不同类型屋面(沥青屋面、瓦屋面、混凝土屋面),对7场降雨径流事件进行了监测分析,重点探讨了屋面雨水径流中污染物的出流规律、事件平均浓度(EMC)。结果表明,对于降雨量大、降雨强度大的降雨事件,初期污染物浓度较高,整个出流过程污染物浓度随降雨历时呈前高后低的变化趋势;对于降雨量小、降雨强度小的降雨事件污染物浓度没有明显降低趋势;降雨强度大、具有明显降雨峰值的降雨事件中污染物出流存在"二次冲刷"现象。EMC的计算结果表明,屋面径流TN,COD的污染严重,3种屋面的TN以及沥青、混凝土屋面COD超出了《地表水环境质量标准》V类标准限值,瓦屋面和沥青屋面的TP也超出了III类标准限值;SS和TP浓度排序:瓦屋面>沥青屋面>混凝土屋面,COD,TN的浓度排序为:沥青屋面>混凝土屋面>瓦屋面;受屋面类型、降雨特性和当地大气状况的影响,本研究与国内外同类研究存在一定的差异。

城市高温热浪调控机制模拟研究

在全球气候变暖和城市化加速发展的共同影响下,高温热浪事件频繁发生、日趋严重。为了分析屋顶亮化、城市绿化和地表增湿在调节城市热力环境、缓解城市高温灾害中的作用,本文选择了2013年8月的高温天气过程,利用耦合了城市冠层模式的WRF模拟系统,采用屋顶亮化、屋顶绿化和地表增湿3种不同的调控方案模拟分析其对城市热环境、湿度和近地面热量通量的影响,及其不同的降温效果和影响时段。研究发现:(1)3种调控方案通过改变城市地区的辐射过程或者能量平衡过程,降低白天尤其是正午时分的近地面气温,可有效的减缓夏季城市地区的高温热浪。(2)采用地表增湿方案,当城市街道表面含水层厚度从0mm增加到3mm时,潜热通量迅速增加,感热通量迅速减少,降温迅速。这说明在白天用较少水量多次对城市街道增湿,是一种显著降温的有效方法。

基于微震监测技术的采空区周边巷道稳定性研究

运用微震监测技术对承德铜兴矿业下三中段采空区周边主巷道顶板裂缝区域进行监测,监测过程中有效预警了该区域发生的顶板冒落事件,通过对微震监测数据验证分析,可知监测区域内微震事件聚集程度以及微震事件数量变化、微震事件能量指数、岩体累积视体积与能量指数时间变化均可用于后续对承德铜兴矿业采空区周边巷道岩体稳定性分析与地压灾害危险预警的参考。

屋面径流污染特性及回用分析

以天津市某大学SBS(改性沥青)屋面为研究对象,2018年8-9月考察了3次典型降雨事件中屋面径流中污染物随降雨历时的出流规律和影响因素、各降雨事件的事件平均浓度(EMC)以及初始冲洗效果强度。研究表明,初期径流水质较差,污染较严重,随时间的延长,各污染物质量浓度逐渐降低并趋于平稳,且降雨量越大、屋面污染总负荷越高,雨水对屋面的冲刷作用越强,降低趋势和初始冲洗效果越显著;结合各污染物EMC分析可知,3次降雨事件中COD污染最严重,均超出了《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准,TP污染较轻,最小质量浓度可达0.08 mg/L(降雨事件Ⅰ和降雨事件Ⅲ),同时其他指标也达到湖泊、水景类水质标准,可作为景观类用水水源。

顶板岩层动力事件发生机理与防治方法

在长壁开采过程中不可避免地会对顶板岩层产生强烈扰动,这种扰动可能扩展到开采区域以外的地方,并且岩石变形破坏的形式也不相同。当岩层坚硬时,储存的能量可能频繁地以高能量微震形式释放出来。当岩层本身所储存的能量无法缓慢释放时,矿震现象常常会发生。研究表明,岩层本身所储存的能量与岩层本身的尺寸有密切的关系。因此,可以采用一些方法或措施来减少采矿诱发的矿震。该措施基于人为的方法破坏储存弹性能的岩层结构,其中最有效的方法之一就是采用定向水压致裂技术。

基于微震监测的采场顶板冒落反演分析

罗河铁矿采用盘区阶段空场嗣后充填采矿法,保留大量盘区间柱,同时在单个矿块采矿和充填周期内,一步骤矿房空区顶板暴露面积大且暴露时间长,上覆岩层应力在充填周期内发生转移和重新分布。为了确保动态开采安全,建立高精度微震监测系统,从事件发生时间、事件率、微震矩震级、b值变化、事件簇群等参量,对罗河铁矿某采场空区顶板冒落进行了反演分析。结果表明,微震监测系统能够监测岩体破裂动态变化过程,并提前3~7 d发出预警信息,能够助力矿山的安全监管。

坚硬厚顶板煤柱型冲击地压防治技术研究

为了对坚硬厚顶板这种特定地质条件下的冲击地压防治技术进一步细化研究,分析了宽沟煤矿I010203工作面开采过程中上覆坚硬厚顶板冲击地压过程,提出了相应的防冲技术措施,并基于工作面卸压防冲前后微震事件时空变化规律对防治技术进行了效果检验,研究结果表明:B;煤层开采后上覆坚硬厚顶板易在I010203工作面采空区及相邻I010201采空区之间的煤柱区域产生悬顶,不但会造成煤体静载应力集中,而且造成能量积聚,从而产生大量动载,悬顶长度过长时会发生垮落、破断等强动载扰动,当动载荷和静载荷叠加超过临界值时便会造成冲击显现,煤柱集中静载和坚硬顶板破断动载是冲击地压主控因素。根据上述冲击地压分析结果,设计了顶板断顶预裂和煤体超前爆破两种卸压技术措施,并选取卸压前后稳定生产期间的微震事件进行卸压效果对比分析,卸压后微震日总能量和日总频次明显降低,10^(3)~10^(4)J以上微震事件明显减少且微震的空间分布较为分散,顶板附近微震事件明显减少,说明采取的卸压措施效果明显,可有效降低冲击危险性。

三种不同屋面雨水径流重金属污染特性及影响因素分析

对南京市3种不同类型屋面的雨水径流中Cu、Zn、Pb、Cd4种重金属进行14场次降雨事件的现场取样监测,分析了重金属污染的出流规律,并用统计分析方法对屋面径流重金属含量及其影响因素进行了探讨.结果表明,屋面径流4种重金属事件平均浓度(EMC值)具有较好的正态分布性,Cu、Zn、Pb、Cd的EMC中值浓度分别为19.4μg·L-1、131.0μg·L-1、19.9μg·L-1和0.31μg·L-1;屋面径流重金属污染受前期晴天数的影响最大;屋面径流重金属浓度在一定程度上受到雨前大气污染状况的影响,4种重金属与PM10的相关性大小顺序为:Cd>Pb>Zn>Cu.

双基质层绿化屋面的雨水水文水质特征分析

绿化屋面作为低冲击开发的常用措施之一,能有效削减暴雨径流、延缓产流时间,从而缓减城市市政管网的压力。但绿色屋面暴雨径流的水质特征依然存在很多不确定性。在天津市气候条件下,通过搭建不同厚度的"双基质层"绿化屋面小试实验装置开展人工降雨实验,着重研究分析了不同降雨条件下,绿化屋面的产流过程以及绿化屋面暴雨径流中污染物的平均出水浓度与吸附基质层厚度、降雨强度的关系。结果表明,产流阶段的产流速度与降雨总量无关,只与降雨强度有关,径流累积量与降雨强度无关,与填料层厚度和降雨总量有关;污染物径流平均浓度与吸附基质层厚度、降雨强度有关;绿色屋顶能够有效降低雨水的COD和浊度,且对酸雨有较好的中和作用。