高水平应力巷道连续“双壳”治理底臌实验研究

基于深井工程软岩巷道严重底臌这一状况,以河北陶二煤矿扩大区北大巷条件为工程背景,对连续"双壳"如何有效控制深井软岩巷道底臌进行了实验研究。通过现场地应力测量、解算,确定了巷道围岩应力状态,采用自行设计的双向加载试验台,进行深井软岩巷道不同侧压系数时底板围岩变形失稳特征的相似模拟实验,得到底板位移场变化规律及围岩应力分布状态。模拟实验结果表明:底板连续"双壳"加固巷道底臌量较原支护巷道平均减小53%;底板浅孔注浆(浅部壳体)提高岩体承载能力,深孔锚索束注浆(深部壳体)扩大岩体承载范围,浅深壳体共同承载、协同变形有效控制了底板围岩稳定。最后揭示了连续"双壳"治理底臌机理。

煤岩冲击倾向性指标试验研究进展

系统地总结了煤岩冲击倾向性研究新进展,主要内容包括:煤岩冲击倾向性的概念、冲击倾向指标的建立及其物理意义、冲击倾向性指标的宏细观研究、煤岩组合模型的冲击倾向性、煤岩水理特性对煤岩冲击倾向性的影响、不同冲击倾向性煤岩的声热电磁波效应的研究及其煤岩冲击破坏的前兆信息识别的探讨,以及对煤岩冲击倾向性的一些新认识。分析得出目前的研究新进展主要建立在试验与唯象认识,下一步研究要转变思路,建立从唯象描述到机理分析及理论构建,并运用物理模型和数学模型表征煤岩冲击机理将成为重中之重。并提炼出煤炭开采中冲击倾向性研究需要解决的5个方面的科学问题:全面衡量煤岩冲击能力,建立考虑地质赋存环境的宏观冲击倾向性指标并进行定量分析;建立基于煤岩矿物成分、细观结构的冲击倾向性细观评价指标体系及判别准则;组合煤岩模型的冲击倾向性试验的合理创新;探求地球物理信息变化与冲击倾向性之间的关系及量化分析方法;建立基于冲击危险前兆信息的多参量综合监测预警及防治体系,指出煤岩冲击倾向性研究方面仍然需进行大量的基础试验、现场实测及理论研究工作。

综合物探技术在矿山水文地质勘探中的应用

针对东沟矿存在的水文地质勘探不明的现状,为更好的保障井下生产作业安全,综合运用地震勘探与瞬变电磁两种物探技术,对矿井水文地质进行详实勘探。为确保解释结果的相互印证,于垂直地层走向布设5条重合测线,并选择其中DZ04地震时间剖面与TEM04视电阻率断面图为对象,参照其物理特性对水文地质状况进行说明。结果表明:两种物探技术在勘探结果方面实现高度的吻合,同时发现对矿区生产造成主要影响的地质构造有1个陷落柱和9条组合断层,且断层F3、F5为主要富水区域,F3断层北部和F2断层西部存在中等富水区域。

采场上覆岩层裂隙发育模拟及实证研究

基于深部开采富含水层及老空水下煤层易受水灾影响这一状况,以鸡西新发煤矿采空区积水下29#煤首采工作面地质条件为背景,依据关键层理论、顶板运移规律、采场裂隙发育特性等理论,采用相似材料模拟实验研究了工作面顶板裂隙带发育高度、应力变化分布及规律,通过实验测定的现场取芯岩石的物理参数确定合理相似材料配比,进而构建相似实验模型模拟采场回采,模拟实验结果表明裂隙带高度21.8m,冒落带高度4.5m,老顶最大应力峰值30k Pa,与地面钻孔实测数据做对比分析,钻孔实测裂隙带高度23.1m,冒落带高度4m,实验数据较实测分别相差-1.3m、0.5m,最大差值小于9%,符合误差标准要求,验证了相似模拟研究导水裂隙带的可靠性,揭示了鸡西矿区29#煤导水裂隙带发育情况。

双倾斜大倾角轻放仰采工作面放煤工艺研究

河北磁县申家庄煤矿2209工作面的煤层储存条件特殊,很少有可以借鉴的经验。为了实现安全高效生产,以申家庄煤矿双倾斜大倾角轻放仰采工作面为实例,运用理论分析并结合相似材料模拟和现场试验的方法,对放煤工艺进行了研究。研究结果表明,采用单轮顺序放煤方式且放煤步距0.6m时具有明显的优势,工作面煤炭综合采出率达到93%。

基于关键层理论的地表沉陷规律研究

为研究关键层的变形与破断对上覆岩层移动及地表沉降的影响,以某矿区煤层回采引起地表沉降为例,通过刚度及强度条件判断了关键层及亚关键层位置。采用FLAC3D数值模拟实验分析回采过程中的关键层变形、破断与地表沉陷之间的时空关系。

矸石粉煤灰压实特性对比实验研究

为了研究在单轴条件下矸石粉煤灰充填材料的压实特性,分别针对不同粒径的矸石以及不同配比的矸石粉煤灰进行实验研究。通过多次对比实验和理论分析,得到了矸石和矸石粉煤灰在单轴压缩情况下的压实特性、抗变形能力、矸石粉煤灰的最佳配比方案,为今后人们更加深入研究充填体的变形特征与充填体的级配选择提供理论依据。

石灰岩顶板“缓慢下沉”运动形式分析及矿压规律研究

通过分析峰峰集团万年矿13902工作面的顶板岩性,绘制了井下压力表数据折线图。结合工作面现场记录的问题,判断出该工作面的老顶运动形式为"缓慢下沉",并对其运动及矿压规律进行了总结和研究。

可缩柱自适应墩柱充填石料连续级配压缩性能试验研究

为了研究可缩柱自适应墩柱充填石料连续级配压缩性能,为其选取最优级配方案,在实验室进行了石料压缩试验。以泰波理论为依据,并辅以声发射技术以及静态应变测试系统,对不同级配下石料压缩率与轴压、钢桶侧向微应变及声发射情况进行研究。试验结果表明:可缩柱自适应墩柱充填石料连续级配压缩过程可大致分为初步压实、破裂压密和整体稳定压实3个阶段;当泰波系数n=0.6时,级配增压最快且级配石料在钢桶内形成的结构最稳定,钢桶侧向膨胀也较小,级配效果最好。

复杂地质条件下综放工作面旋转回采工艺研究

针对申家庄综放工作面旋转回采技术的问题,分析了综放工作面的旋转回采工艺,解决了旋转回采中的关键技术,取得了较为理想的经济技术效果,为其他矿井在类似条件开采的矿井提供了借鉴。

高水材料流动规律及充填钻孔分布研究

为了解浆液的具体流动过程和扩散规律,提高充填注浆的密实程度和充填开采的可靠性,采用物理模拟实验技术,推断和分析出物理原型的特点,针对高水材料浆液的流动性特征,把物理原型设计为一系列的注浆模型,对注浆结实体进行研究,运用线性回归等数学方法,总结出在实验室配比和流速v=3.9 m3/min的条件下高水材料浆液在松散碎石体中的运动扩散规律,得出高水材料浆液在松散碎石体中流动半径与单位时间流量的关系y=34.8x0.6,分析充填注浆钻孔的合理分布规律,提高充填密实度,降低地表沉降。

微震信号现场监测试验及特征研究

为研究煤岩破裂微震信号的特征,利用微震监测系统对井下煤岩进行微震信号的监测试验,分析了煤岩破裂微震信号的变化规律。试验结果表明:微震信号的变化趋势与煤岩发生破裂的强弱基本呈正相关。微震信号强度强,煤岩发生破裂伴随着较大能量,之后随着时间的增长,能量逐渐减小,微震信号也明显减弱,直到最后传感器监测不到信号。

安全工程专业实践教学创新体系的探索与构建

通过对国内高校安全工程专业的实践教学体系的分析和研究,结合我校安全工程专业实践教学的现状和特点,构建一套以实验、实习、实训、设计为主体,以科学研究和职业技能为两翼的创新实践教学体系,增强学生的安全生产意识,培养学生实际操作和实践创新的能力,推动我校安全工程专业的学科建设与发展,提高教学科研水平和安全工程专业人才培养质量。

矿井采掘系统安全生产诊断评价

采掘系统作为矿井生产的重要场所,其安全性和稳定性是保障矿井安全生产的前提。根据事故调查统计,结合现场实际情况,建立了包括顶板风险、瓦斯风险、火灾风险、水灾风险、有毒有害风险和其他风险6个类别、36项指标的多因素多级诊断评价指标体系。利用层次分析法确定各因素权重,在此基础上构建模糊综合评判模型,对采掘系统的本质安全状况进行评价。对漳村矿诊断评价结果表明:所建立的诊断评价指标体系较全面包含了矿井采掘系统的主要影响因素,能够辨识系统存在的安全隐患;模糊综合评判法作为采掘系统安全评价方法是实用有效的。

充填矸石物理力学性能实验研究

以充填矸石为研究对象,针对其力学性能开展实验探究。首先通过物理化学构成分析、电镜扫描、碎胀性分析三方面对充填矸石基本力学性能进行研究,并在此基础上借助单轴压缩实验机对充填矸石的压实特性开展实验分析,以对其实际应用进行有效指导。

近距离煤层顶板稳定性分类研究

为实现近距离煤层巷道顶板的稳定性分类,首先根据近距离煤层下开采顶板岩层的结构特点构建"散体—块体"力学模型,分析其顶板围岩破坏机理;然后用层次分析法对影响顶板稳定性的不同因素指标进行权重分析,将顶板划分为三类;最后经各钻孔顶板稳定性计算绘制出各煤层顶板稳定性分区图。

深井“三同时”快速建井中的注浆技术及其应用

"三同时"快速建井技术,就是将凿井工程中传统的注浆、冻结、掘砌依次施工的工艺,通过S孔定向钻进技术,使三者在同一井筒、同一时间段内同时施工,以缩短立井建设工期的新技术。峰峰集团磁西一号矿井副井采用该项技术施工,取得了预期效果。对该井筒直孔+S孔地面预注浆施工工艺及注浆效果作了详细介绍。

极低浓度甲烷高温氧化实验研究

实验通过配置浓度为0.75%和0.50%的极低浓度CH4来模拟矿井乏风,使两个浓度的CH4通过高温炉膛,并对排出的气体进行收集和测试,以得到矿井乏风高温氧化的条件和规律。通过调整炉膛温度和改变气体的流速两种方法下极低浓度CH4的氧化情况,得出极低浓度CH4高温氧化与氧化时间及CH4浓度之间关系。结果显示:CH4浓度越高则所需的氧化的温度越低;持续的时间越短,其氧化所需的温度就越高;根据实验研究得出极低浓度CH4在锅炉炉膛中850℃左右时开始被氧化,CH4浓度逐渐降低,且在900℃左右时能完全氧化。

赤峪矿沿空留巷方式数值模拟研究

以赤峪矿C0202工作面的实际地质条件为背景,针对该工作面沿空留巷方式提出了原位沿空留巷、半原位沿空留巷和破底半原位沿空留巷3种留巷方式。应用UDEC数值模拟软件对上述3种留巷方式条件下巷道周围主应力、位移、塑性破坏等情况进行了数值模拟分析,并进行了可行性对比。

充填对覆岩变形移动特征影响的对比试验研究

充填开采条件下上覆岩层变形移动特征不同于全部垮落法,为了获得其上覆岩层变形移动特征的差异,以邢台矿7608充填开采工作面为试验背景,采用相似材料模拟工作面回采和充填过程,采用三维静态变形测量系统对上覆岩层进行了变形观测。通过对比充填率为90%和0时2种不同情况,获得了充填法和全部垮落法管理顶板条件下上覆岩层变形移动特征和充填对覆岩移动的影响规律。