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    发布时间: 2019-07-14

  摘要:针对深井区段煤柱冲击地压易发、多发、难防治的难题,以某矿1301工做面80 m区段宽煤柱冲击地压为例,操纵数值模仿及微震数据阐发,研究了宽煤柱冲击地压致灾机制,采用震波CT原位探测手艺评估了宽煤柱区域内冲击性,并提出针对性防治方案。成果表白:3号煤层具有弱冲击倾向性,顶板岩层具有强冲击倾向性,已具备发生冲击地压的内正在前提,高自沉应力、强构制应力供给了根本静载荷,采空区侧向支承压力供给了增量静载荷,当两者叠加导致垂曲应力跨越冲击临界支承压力时,为宽煤柱静载荷冲击地压的发生供给了力源前提;震波CT原位探测手艺以穿透煤岩体的现实震动波射线进行波速反演,反映煤岩体静载荷分布特征及布局特征,成立了以波速非常系数CA和波速梯度系数CG为次要因子的冲击地压性评估模子;鉴于宽煤柱冲击区域采掘空间现实前提,设想安插近完全不雅测系统不雅测体例,采用震波CT原位探测手艺反演评估获得宽煤柱测区内冲击指数C=0.5~0.7,表白冲击发生后,宽煤柱仍然存正在静载荷集中区域,具有中等冲击,而且运输巷侧冲击指数较采空区侧高,表白煤柱应力由采空区侧向运输巷侧转移,局部区域煤体破裂易冒顶片帮;制定了基于静载荷疏导的多条理防冲手艺:大曲径钻孔预卸压转移巷帮集中应力,耗散弹性应变能,确定合理日进尺为2.4 m,降低开采扰动,巷道全断面补强支护,提高围岩抗冲击能力;通过上述办法,现场监测宽煤柱煤体应力未发生突增,微震能量及频次变化平缓,1301工做面已平安回采宽煤柱区,防治结果显著。

  摘要:跟着煤层开采深度的逐年添加,非充实采动工做面越来越多。导水裂痕带高度是实现保水开采的环节参数,但非充实采动工做面开采前提下导水裂痕带高度小于充实采动工做面。为进一步研究其缘由,采用理论阐发、类似模仿、数值模仿等方式研究了导水裂痕带高度影响要素的性及其取工做面尺寸的关系,提出了覆岩充实采动程度的定义及判别方式。成果表白:工做面尺寸对导水裂痕带高度的影响仅次于开采厚度。当工做面尺寸较小时,覆岩不发育;当工做面尺寸添加到必然值时,覆岩仅构成垮落带;当工做面尺寸继续添加时,覆岩构成裂痕带且导水裂痕带高度跟着工做面尺寸的添加而添加;当导水裂痕带高度发育至最大值后,导水裂痕带高度不再随工做面尺寸的添加而添加。覆岩过程中仅构成垮落带的阶段定义为覆岩的极不充实采动(即覆岩极不充实);覆岩过程中构成裂痕带且导水裂痕带高度随工做面尺寸添加而添加的阶段定义为覆岩的非充实采动(即覆岩非充实);导水裂痕带高度达到最大值且不再随工做面尺寸添加而添加的阶段定义为覆岩的充实采动(即覆岩充实)。导水裂痕带高度刚达到最大值时的工做面尺寸为工做面对界尺寸。当工做面尺寸小于工做面对界尺寸时,覆岩为非充实采动;当工做面尺寸大于工做面对界尺寸时,覆岩为充实采动。覆岩充实采动程度的次要影响要素有工做面尺寸、开采厚度、开采深度、覆岩力学性质、覆岩布局特征和覆岩破断角。

  摘要:科学界定深部是深部开采理论成长取手艺实践的主要问题,切磋适于我国煤炭现代开采实践的深部开采界定方式具有主要意义。为此,分析考虑我国煤矿矿区深部岩石、地下水和现代开采体例,将区域应力场取采动应力场阐发相连系,基于我国地壳浅部、煤矿矿区深部准静水应力形态阐发,进一步研究我国煤矿矿区的深部界定、基于分歧矿区煤岩形态(岩性及组合、含水性等)差别的相对深部界定和开采时动态深部区确定方式。研究表白,原岩初始形态和开采体例配合决定了采动力学形态及变化纪律和其他伴生形态变化。基于深部取浅部的力学形态差别,将深部开采界定为正在高地应力且具有采动非线性力学响应的煤岩体空间实施的采矿勾当;根据我国煤矿矿区应力场统计变化纪律和准静水应力形态阐发,采用平均侧压系数Kav(即:程度最大从应力和最小从应力的平均值取垂曲应力之比)确定煤矿矿区深部临界深度,连系我国中东部深部开采实践确定的参考深部临界深度Hm≈850~900 m;基于分歧矿区原岩差同性(岩性及组合、含水性等),成立了分歧初始形态时现实深部临界深度Hs(简称为视临界深度)取Hm比力模子,阐发发觉采动煤层覆岩越软和含水性越强,其深部临界深度越浅(或“趋浅”),降低幅度可达30%~50%;基于开采“应力拱”现象建立了深部采动应力形态Kav模子和Hs计较方式,采动响应阐发表白:开采工做面切眼外侧及采场前端局部Hs呈变浅→变深→一般的变化特征(或“端部效应”),工做面中部区域呈变浅趋向(或“趋浅”),采高越大其Hs“趋浅”效应越显著,而随工做面推进距离添加端部效应变小;东、中、西部典型矿区Hs取Hm比力表白:东部矿区Hs偏深,中部矿区深度附近,西部(陕、蒙等)地下水丰硕的矿区偏浅,正在500~600 m即可达到现实深部临界深度,采深400~500 m时大采高工做面两头外侧局部也可深部力学形态。研究基于我国深部岩石力学研究和开采前提及现代开采体例,切磋提出的深部界定方式和成果,取已有深部开采理论研究取实践比力,该方式具有理论合和成果靠得住性。

  摘要:受含水层水量丧失的定量计较是“保水采煤”理论成长目前面对的瓶颈问题。操纵覆岩数值模仿方式,将陕北榆神矿区典型覆岩布局下煤层开采顶板水量丧失过程划分成单一风化基岩失水和萨拉乌苏组、风化基岩复合失水模式;基于系统动力学理论,建立了2种水量丧失模式动力系统模子,成立了现实疏放取无疏放形态水量丧失过程之间的数学关系,求解了水量丧失动力系统模子参数,确定了水量丧失峰值及发生、水量丧失动态均衡值及发生;通过开采扰动区水流数值模仿,计较了2种模式单元长度水量丧失强度。成果:覆岩组合特征节制着煤层采动含水层动、静储量叠加过程,决定了工做面采动顶板水量丧失模式;2种水量丧失模式比拟,复合模式下水量丧失峰值和动态均衡值均较大;钻孔疏放水显著削减了推采过程水量丧失峰值强度,改变了水量丧失体例和机会,但采动过程水量丧失动态均衡值及顶板水资本丧失总量并未发生变化;两种模式下工做面采动,水资本丧失总量以及水资本丧失强度中松散层和风化基岩水占比计较成果,了古近系黏土隔水层对于萨拉乌苏组潜水的主要意义。研究成果为“保水采煤”理论正在工做面标准含水层水量丧失及的定量计较供给了新思。

  摘要:我国新疆哈密矿区降雨量少、蒸发强烈,属于严沉干旱地域,研究区高强度的煤炭资本开采对次要储水含水层的极为主要。因为特殊的成岩及地下水赋存运移前提,侏罗系弱胶结砂岩为复杂的很是规含水岩系,给研究区煤矿防治水带来了诸多水文地题。本文以新疆哈密矿区侏罗系弱胶结砂岩为研究对象,通过渗流尝试、尝试室测试、理论阐发研究弱胶结砂岩微不雅孔隙布局演变纪律。研究表白,弱胶结砂岩属高孔隙度岩石,具有大孔孔喉及中孔孔喉分布频次高的布局特征和强富水性,渗流尝试过程中有大量乳白色悬浮物渗出。水相渗流感化下的弱胶结砂岩样呈现渗入性突变增大的现象,其孔隙度有较着增大的趋向。通过水质阐发及岩矿判定阐发手段得出可溶盐溶出对渗流尝试前后的孔隙度添加贡献率为45.80%~82.28%,悬浮物渗出量计较对孔隙度增大贡献率为14.78%~54.20%,可溶盐及高岭石的溶(渗)出是砂岩渗入性加强的次要要素。鉴于此,提出了相关孔隙布局储水空间变同性以及渗入突变性的保水采煤,弱胶结砂岩含水层水体下保水采煤该当遵照“性开采、避免大规模扰动”的思。研究对西部地域弱胶结砂岩含水层的开辟操纵取有主要意义,同时可为西部地域受侏罗系弱胶结砂岩水害影响的矿井保水采煤手艺的研究供给自创。

  摘要:渗入率是影响煤层气开辟的环节参数之一,采用测井方式能够较为全面的获取储层渗入率,但测井方式求取的渗入率的精确度次要依赖于成立孔隙布局取渗入率关系计较模子。目前渗入率计较模子大都是基于平均孔径所成立的,忽略了孔隙分布特征对渗入率的影响。对于孔隙分布较为平均的常规储层而言,孔隙分布对渗入率的影响不大,但对于孔隙布局复杂的低渗入煤层而言,孔隙分布对渗入率(特别是气体渗入率)的影响不容轻忽。采用上海纽迈公司出产的MesoMR23-060H-I型核磁共振仪及太道理工大学自从研发的气体渗入率测试仪对山西西山煤田古交区块8号煤孔径分布特征取气体渗入率的关系进行研究,成立了考虑孔径分布的气体渗入率计较模子;比力新模子、基于平均孔径模子所计较的气体渗入率取实测气体渗入率的差别;以孔径分布合适高斯分布为例,研究了孔隙分布特征对气体渗入率的影响。研究成果表白:正在考虑孔径分布的影响后,考虑孔径分布气体渗入率计较模子计较成果取实测值合适度较基于平均孔径计较成果合适度更好;当孔隙分布满脚高斯分布时,孔隙率、气体压力和分布期望不异的低渗入煤样,尺度差越大,孔隙布局越复杂,气体渗入率越大,取基于平均孔径所计较的气体渗入率差别越大,当尺度差从0.05添加到0.18时考虑孔径分布计较的气体渗入率由3.97×10-15m2变为4.2×10-15m2,变化幅度达10.7%,考虑孔径分布模子取基于平均孔径模子计较气体渗入率成果的差别率由0.97%变为11.78%;孔隙率、气体压力和尺度差不异的低渗入煤样,分布期望值越大,气体渗入率越大,取基于平均孔径所计较的气测渗入率差别越小,当期望由0.35变为0.55时,考虑孔径分布计较的气体渗入率由2.18×10-15m2变为4.86×10-15m2,变化幅度达1.23%;正在计较孔隙布局较为复杂的低渗入煤储层渗入率时,新模子能够更为精确的计较低渗入煤储层气体渗入率。

  摘要:我国西部地域发觉存有大量20 m以上特厚煤层,大部门无法实现露天开采,国表里均没有成熟的理论取手艺能够自创,为了实现20 m以上特厚煤层的平安高效开采,创制性地提出了特厚煤层卸压综铺开采手艺。采用60∶1的大比例类似模仿试验方式,研究20 m以上特厚煤层卸压综铺开采顶煤垮落破裂的块体分布特征、顶煤位移场分布特征、支架阻力及其对顶煤垮落破裂的影响等。成果表白:当卸压工做面推进75 cm时,500 cm3以内的顶煤块体较稠密,块体比例约为94%,块体数量约为860个;当卸压工做面推进135 cm时,体积为500 cm3以内的顶煤块体所占累计比例约为96%,块体数量约为1 700个,取卸压工做面推进75 cm时比拟,块体比例添加了2%,块体数量添加了840个;当综下班做面推进17 cm时,累计体积达到500 cm3时几乎包含全数顶煤块体,块体比例约为99.9%,块体数量约为4 810个,取卸压工做面推进135 cm时比拟,块体比例添加了3.9%,块体数量添加了3 110个,二次破裂结果显著,能顶煤的成功放出。卸压开采阶段上位顶煤位移中位顶煤位移下位顶煤位移。二次综放阶段下位顶煤位移最大,垮落破裂程度最好。因为支架的支持感化,下位顶煤中发生多条较着的竖曲裂隙,受支架影响的顶煤厚度约为10 cm,支架的频频支持感化较着推进了顶煤的破裂结果。

  摘要:近距离煤层群复合采动影响下,层间岩层中隔水层的不变性至关主要。若层间岩层中隔水层的不变性蒙受,则上覆采空区中的积水会向下方渗流扩逸,以至霎时涌出,下部煤层的平安开采。提出了复合采动影响基层间隔水节制层的根基概念,使用毁伤力学的根本理论建立了复合采动影响基层间岩体毁伤参量D的计较模子,别离研究了毁伤参量D取层间岩体抗压强度及范畴之间的关系,阐发了分歧前提下复合采动毁伤对层间隔水节制层不变性的影响。研究成果表白:① 层间隔水节制层是指复合采动影响基层间岩体中不发生破断失稳且能起到阻隔上方采空区积水向下渗流扩逸的节制岩层。② 毁伤参量D能够用来权衡复合采动影响基层间岩体的毁伤程度。③ 层间岩体抗压强度RD取毁伤参量D的关系为:跟着毁伤参量D的增大,层间岩体的抗压强度RD表示出线性递减的变化趋向,其折减系数为1-D。④ 层间岩体范畴取毁伤参量D的关系为:层间岩体的最大深度/高度Hmax及其距工做面端部的距离Lmax均跟着毁伤参量D的增大而添加;D越大,Hmax和Lmax的增幅也越大。⑤ 层间隔水节制层的不变性取复合采动发生的叠加毁伤亲近相关;通过度析考量上下煤层多沉开采后层间岩体的毁伤范畴取隔水节制层的层位关系,全面阐发了6种分歧前提基层间隔水节制层的不变性,并给出了合理无效的节制办法,来减轻上覆采空区积水对下部煤层开采的,并保障平安出产。复合采动毁伤对层间隔水节制层不变性的影响研究可认为积水采空区下伏煤层的平安开采供给理论指点。

  摘要:煤层巷道两帮煤体相对顶底板岩层强度低、可变形性强,两帮煤体大变形对巷道围岩全体不变性有着极其主要的影响。基于煤巷两帮煤体严沉变形的工程现实,考虑巷道两帮煤岩体的可变形性,成立了由Winkler可变形根本支承的顶板吊颈力学模子,阐发并了顶板的弯矩和挠度分布特征及纪律,提出了基于煤巷根本刚度效应的“控帮护巷”支护道理:通过加强两帮支护提高锚固煤体的根本刚度,控帮支护的间接节制两帮煤体的变形和,并进一步通过根本刚度效应改善整个巷道围岩的应力形态 ,顶底板变形,提高围岩承载能力和不变性。通过数值模仿阐发取现场工程试验,对根本刚度效应和“控帮护巷” 道理进行了阐发和验证。研究表白:正在两帮垂曲集中应力感化下,巷帮煤体压缩变形较着,顶板岩层随根本变形而弯曲下沉,两帮根本刚度对顶板变形量影响显著,是顶板变形的环节影响要素;正在顶板支护不异的前提下,加强两帮支护不只使掘进和采动影响期间的两帮的塑性范畴和移近量显著缩小,还无效地节制了顶底板的变形环境,是巷道围岩全体不变性节制的无效路子。研究工做深化了煤巷围岩节制中对巷帮支护主要性的认识,了控帮护巷的支护机理。

  摘要:地下煤炭资本开采极易导致宝贵的浅表水资本流失,从而形成地表植被灭亡和生态系统失衡。为维系西部矿区生态的浅表层水(河道湖泊水和第四系砂层潜水),特别是为地下潜水(生态)水位,基于前期已取得的浅埋单一煤层保水开采理论和岩层节制工程经验,提出保(生态)水位和突水防治一体化的近距煤层水资本性采煤构思。以“高效保水采煤”为方针,针对近距煤层取极近距浅表水下开采前提,研究处理频频开采扰动区区域覆岩导水裂隙协同节制、极薄阻隔层低毁伤节制,以及采掘面涌(突)害监测预警等手艺难题。提出长壁保水采煤方式、壁式连采连充保水采煤方式和采掘面突水红外监测辐射预警方式,实现近距煤层平安高效保水采煤,具体包罗近距煤层岩层节制、采动覆岩导水裂隙带高度计较、隔水层变形计较和承载煤岩红外辐射响应等理论和特征,以及频频开采扰动区域导水裂隙节制、充填体自动接顶和“采-支-运”快速功课等手艺。最终确定了保水开采亏弱区,构成基于水资本的浅埋近距煤层工做面优化安插、采煤方式设置装备摆设取水资本运移监测的高效采煤理论取方式系统。研究已正在陕北取华北等矿区进行了保水采煤实践,为实现我国煤炭资本的绿色化开采供给支持。

  摘要:分布正在干旱半干旱地域的植被,因为降水不脚以维持持久,需要地下水供给部门或全数水源,因此对地下水有必然的依赖性。地下开采含水层后地下水位会大幅下降,这正在必然程度上会给依赖地下水植被形成水分,进而节制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采惹起地下水位变化的根基特征,提出了生态平安束缚下矿区地下水位节制阈值简直定方式。只需动物根系取地下水毛细上升带连结接触,就能够接收操纵地下水,因而本文将最大毛细上升高度和根系长度之和做为矿区植被可以或许操纵地下水的最大临界埋深。正在毛管流理论指点下,以颗粒陈列体例取孔隙曲径大小的关系成立了最大毛细上升高度计较公式,并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方式。据此计较的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为07~20 m,进一步确定了榆神矿区生态平安束缚下的矿区水位节制下限为40 m。正在此根本上,以2016年地下水流场基准,以水位埋深40 m为界将榆神矿区划分为生态束缚区和无束缚区。水位埋深小于40 m的区域植被对地下水依赖程度高,属于生态束缚区,煤层开采形成地下水位下降极易对植被发生水分,因此是矿区生态的沉点。研究阐了然榆神矿区生态及地下水位对煤层开辟的前提,为进一步推进保水采煤手艺的成长奠基了理论根本。

  摘要:为摸索高地应力前提下的很是规卸压增透手艺,研究了深部矿井高压空气爆破卸压机理,阐发了地面取井下气爆致裂煤体的差同性,建立了高地应力前提下高压空气爆破卸压范畴的理论计较模子,以丁集煤矿为工程布景,理论计较了气爆致裂煤体的卸压范畴;细致引见了高压空气爆破手艺取配备,开展了高压空气爆破的地面尝试,获得了有、无位移束缚2种前提下混凝土试件气爆结果取特征,阐发了气爆压缩波反射感化对试件的影响感化;开展了丁集矿的井下现场试验,研究了气爆卸压增透结果,阐发了气爆前后钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采量、衰减系数取透气性系数的变化特征,连系以往经验类比取理论计较,获得了气爆后卸压增透的最佳范畴。研究成果表白:正在气爆压力达到60 MPa摆布时,有、无位移束缚的混凝土试件程度很高,次要呈现出径向断裂特征;正在淮南丁集煤矿气爆后的煤层钻孔瓦斯流量是无气爆的6~8倍,瓦斯抽采量是气爆前的4~7倍,透气性系数是未气爆的5~1 050倍,衰减系数是未气爆的0.4倍,气爆的最佳卸压增透半径不跨越2 m;初次气爆使爆孔四周煤体的力学性质获得弱化,相当于爆孔四周发生了卸荷效应,正在二次气爆取高地应力配合感化下构成了较大的松动范畴,从而达到卸压增透目标。

  摘要:为研究干旱矿区地下水位下降和气侯变化对典型植被耗水的结合,选择榆神矿区劣势植被沙柳为研究对象,以干旱指数表征天气变化,正在野外查询拜访、室内测试及原位试验的根本上,采用无限元算法阐发分歧地下水位埋深和干旱指数组合前提下的植被耗水特征。研究成果表白:植被发展受干旱指数和地下水位埋深的双沉影响,本地下水埋深为1.0~2.0 m处,植被耗水次要受地下水节制;地下位水埋深为2.0~2.5 m时,植被耗水受地下水和干旱指数的双沉影响;地下水位埋深大于2.5 m时,植被耗水次要受干旱指数影响;单指数模子能够很好的拟合地下水埋深和植被现实蒸腾量(Ta)取潜正在蒸腾量(Tp)比值(Ta/Tp)的关系曲线,操纵单指数模子和Ta/Tp的比值能够反求出枯水年、平水年和丰水年前提下的植被生态临界地下水位,分歧水文年的植被生态临界水位有差同性,认为本地下水位埋深大于1.24 m(平均),植被发展遭到水分,本地下水位埋深大于2.06 m(平均),植被呈现退化现象;同时,采煤惹起地下水位下降对植被生态的影响是无限的,只要当采前地下水位埋深为1.0~2.5 m时,地下水位下降才会激发植被生态退化;当采前地下水位埋深大于2.5 m时,采煤惹起地下水位下降根基对沙柳的发展不发生影响,此时植被生态退化次要受天气变化影响。目前,榆神矿区采前地下水位埋深遍及大于2.5 m,影响矿区生态的次要节制要素是天气变化(降水量),考虑到近年来榆神矿区降水量有增大趋向,因而呈现“虽然地下水位较着下降,可是生态局部转好”的现象。

  摘要:为摸索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化纪律的合理煤柱错距,实现井下减压取地表减损开采,以陕北柠条塔煤矿北翼东区1-2取2-2煤层开采为布景,采用FLAC3D,UDEC数值计较、物理模仿及理论阐发相连系的方式,了近距煤层开采覆岩取地表应力场、位移场和裂隙场演化纪律,控制了分歧区段煤柱错距对煤柱集中应力、覆岩取地表位移及裂隙演化的影响,提出了基于三场演化纪律的区段煤柱错距确定方式。研究表白,近距煤层开采的裂痕集中发育和地层拉、压应力集中源于煤柱惹起的非平均沉降,上部单一煤层开采后,正在底板构成煤柱高应力区、低应力区和采空区中部高应力区,为避开上、下煤柱垂曲应力叠加,下煤层巷道应安插正在低应力区范畴内。近距煤层开采的地表拉应力场和位移场取煤柱错距存正在亲近联系,通过合理的煤柱错距安插,能够减缓地表下沉的“波状”幅度,减轻地表拉应力和程度变形。随两煤层煤柱错距增大,覆岩裂隙场由叠合逐步分离,对应地裂痕逐步减小,煤柱错距对其上部的覆岩裂隙取地裂痕起节制感化。成立了应力场-位移场-裂痕场耦合节制模子,提出了煤柱错距的计较方式,可实现减轻地应力集中和地裂痕发育的耦合节制。本研究获得实考试证,并正在柠条塔煤矿后续开采安插中使用。

  摘要:我国西部黄陇煤田降雨量少、蒸发强烈,属于干旱半干旱地域,做好煤炭开采过程中对含水层的工做极为主要。为研究合用于黄陇煤田深埋煤层开采顶板洛河组砂岩含水层的保水手艺,以彬长矿区为研究区,采用砂岩孔隙度测试,连系非线性回归阐发方式,研究洛河组地层分歧深度砂岩渗入性变化;开展水化学测试,阐发非均质洛河组含水层垂向水化学场特征;连系地面和井下水文地质探查,进一步定量化研究洛河组含水介质的非均质性。正在查明洛河组含水地层非均质性的根本上,成立含水层下段受裂隙带波及前提下地下水渗流数值模子,研究基岩含水层局部受裂隙带影响前提下的渗流纪律。按照渗流纪律研究深埋煤层开采顶板基岩含水层保水开采手艺,连系彬长矿区工做面开采现实揭露珠位变化环境对其进行验证。研究表白,洛河组含水层渗入性随地层深度的添加而呈负指数降低,跟着埋深增大含水层水化学类型由HCO3-Ca型为SO4-Na型,同时上段的单元涌水量约为下段的7倍,可知洛河组含水层上、下段地下水渗流前提分歧,垂向非均质性较强。工做面开采裂隙带仅波及含水层下部时,含水层仅受波及层和相邻层的水位下降较着,上部未遭到波及段水位降深无限,整个含水层不会呈现水位同一下降的现象,而是呈现出分歧层位水位降深差分歧的差同性渗流纪律。鉴于此,提出操纵含水层非均质性特征,以节制含水层上段水位降深为焦点,答应导高恰当波及含水层下段的“控水开采”手艺,有帮于缓解深埋煤层采煤取保水的矛盾。通过彬长矿区胡家河煤矿现场使用表白,洛河组含水层现实渗流特征合适本次研究,控水开采手艺可实现洛河组砂岩含水层保水开采的目标。

  摘要:井工开采过程中采场应力的分布及演化纪律对于回采巷道及工做面围岩的不变性节制至关主要。本文将开切眼到停采的全数过程称之为采场全生命周期,且将采场应力分为工做面超前支承应力和工做面顶板应力两部门,基于材料力学成立了采场全生命周期内覆岩布局模子获得了分歧阶段超前支承应力的力学函数;借帮UDEC软件来阐发采动过程中覆岩布局的时空演化过程和超前支承应力的动态演化特征,获得了工做面超前支承应力和工做面顶板应力的协调非同步演化特征,认为单个周期来压内超前支承应力峰值会正在空间和时间上超前于工做面顶板应力峰值呈现,且二者均表示出周期来压前大于来压后的纪律,正在采场全生命周期内正在采动达到非充实采动和充实采动交壤点阶段先后达到极值,因而根据采场应力的演变纪律将采场全生命周期分为发生期(Ⅰ)、发育期(Ⅱ)、不变期(Ⅲ)3个阶段:发生期(Ⅰ)对应的是开切眼至根基顶初度来压,采场应力连结不变的迟缓增加;发育期(Ⅱ)对应的是周期来压至非充实采动取充实采动阶段的交壤点,采场应力连结分歧的增加速度;不变期(Ⅲ)对应的是充实采动曲到停采阶段,采场应力连结着较为不变的波动;通过对采场全生命周期及其应力的演化特征阐发及划区能够事后对回采过程中的高位应力区进行鉴定,及早采纳响应的办法,为采场的平安供给保障。

  摘要:巷道/地道围岩的开挖卸荷效应,间接关系到围岩不变、支护设想和施工工艺的选择。操纵自从研发的开挖卸荷试验系统,对水泥砂浆制做的厚壁圆筒小型围岩试件进行了快、慢速卸荷试验研究,获得小型围岩试件正在开挖卸荷过程中的变形纪律取形态。试验成果表白:① 快、慢速卸荷的径向应变及切向应变取时间的关系曲线个特征阶段:试件压密阶段、快速变形阶段、卸荷后迟缓变形阶段。② 统一横断面处,内侧的切向应变对卸荷感化反映更快、更显著,变形量更大。径向内侧发生的变形总量均大于外侧,而轴向内侧发生的变形总量小于外侧。③ 无论快速或慢速卸荷,统一测点处,切向应变最大,占领主要地位。径向变形集中正在卸荷阶段发生,轴向变形集中正在卸荷后维持阶段发生。④ 卸荷阶段,跟着压差增大,慢速卸荷的切向、轴向应变呈加快成长趋向,内、外侧径向应变差值约为200×10-6。快速卸荷的切向、轴向应变呈成长趋向,内、外侧径向应变根基不异。维持阶段,快、慢速卸荷切向、轴向表里侧误差持续增大。快速卸荷时内、外侧径向应变正在维持阶段才起头区别开来,且差值越来越大。⑤ 试件压缩高度变低,且外侧呈现环状贯通面并陪伴劈裂,正在内壁呈现片状剪切区;横断面呈现两个雷同于圆环带的区。

  摘要:为处理深部软岩巷道大变形、返修率高档问题,正在前人研究根本上研发了一种新型高预应力增阻大变形锚杆,该新型锚杆次要由托盘、夹片、杆体1、杆体2、毗连套、锥形套、滑移套管等构成,能够不低于120 kN的高预应力,让压点可控为180~240 kN,变形量可正在150~1 000 mm内矫捷调理,锚杆的破断力可达到350 kN摆布,且正在变形的过程傍边能连结较高的渐增支护阻力;室内静力拉伸特征试验成果表白,该新型锚杆取保守锚杆比拟,具有“先抗后让再抗,防断增阻”的优秀特征;为进一步研究新型锚杆的力学支护机理,正在成立该锚杆杆体轴向力学特征曲线的根本上,采用Fish 言语编程对FLAC3D数值模仿软件CABLE单位进行了响应二次开辟,数值试验获得的试验成果取室内试验成果根基完全分歧,高精度模仿了大变形锚杆的轴向拉伸力学行为;典型深部大变形软岩巷道-金阳煤矿-500 m疏水巷变形机制研究表白,围岩强度低、地应力高以及锚杆初始预应力低是导致其变形的次要要素,采用保守等强螺纹钢锚杆支护曾经无决三者之间的凸起矛盾,必需设法加强支护强度降低围岩的变形速度,同时提高支护构件顺应围岩大变形的能力,才能连结巷道围岩的不变;为验证该新型锚杆的支护结果,提出了以该新型高预应力增阻大变形锚杆为焦点的新“锚网喷”支护手艺,数值模仿及现场监测成果表白,该支护方案可无效提高锚杆受力形态,降低围岩变形量,取原支护方案比拟,围岩最终变形量削减了近60%,取得了优良的支护结果,具有主要的推广使用价值。

  摘要:陕北煤炭能源高强度开采易影响生态潜水的天然径流前提,针对天然区周边煤炭资本开采对地下水流场的扰动问题,以榆神矿区某井田为例,通过建立研究区煤-水空间布局水文地质模子,系统阐发研究区生态潜水的赋存特征及其纪律;采用物理模仿、数值模仿、现场实测等手段,分析阐发煤层覆岩岩性组合布局、煤层取环节层间距、煤层厚度、煤层埋深、工做面长度等要素,操纵相关阐发方式提出了适合于研究区导水裂隙带高度计较的裂采比公式;按照水文地质前提和煤层采动体例,采用地下水数值阐发方式,模仿了煤炭开采后萨拉乌苏组生态潜水流场变化,阐发了煤层采动后生态潜水受扰动的特征。研究成果表白:区内萨拉乌苏组生态潜水含水层全区发育,其赋存受基岩面形态节制,生态潜水水位受地形、含水层厚度、地下水分水岭和地表水等影响;下伏环节隔水层(保德组红土)受堆积影响正在研究区东南局部缺失,构成“天窗”导水通道;区内覆岩布局以硬-软-硬、硬-硬-软2种组合类型为从,覆岩布局类型对导水裂隙带发育高度及形态有主要感化;统计阐发多个导水裂隙带发育高度成果,提出榆神矿区导水裂隙带最大裂采比为281倍,该数值对榆神矿区保水采煤及水害防治具有主要指点意义;通过计较发觉,研究区内东南部保德组红土缺失区覆岩采动裂隙将发育至生态潜水含水层,形成生态潜水漏失取水位下降。为生态潜水资本,开采研究区东南部“天窗”部位的煤层时,必需采纳响应的保水采煤手艺。

  摘要:材料内一点的应力形态能够用摩尔圆来暗示,而统一点的分歧的应力形态能够用坐标系内应力圆的不竭变化来暗示,应力圆的变换次要能够分为“平移”、“翻转”、“半径扩大”“半径缩小”4种体例,这4种体例几乎包含了岩石材料的所有加(卸)载过程;加(卸)载速度能够用来表征分歧应力形态间的的快慢程度,加(卸)载速度并不是纯真的单元时间的变化快慢,能够是单元空间标准的变化,如单元长度、单元深度等;基于摩尔-库伦原则对岩石材料“双向受压”、“双向受拉”和“一拉一压”3种形态下的加卸载过程进行了阐发,并获得了取之对应的临界方程,正在此根本上,通过引入时间加权平均加(卸)载速度,进一步阐发了岩石材料取时间加权平均加(卸)载速度之间的关系,并以时间加权平均加(卸)载速度为根本对岩石材料取否进行了分区;采用FLAC3D对7种分歧加载径下常规三轴数值模仿尝试,模仿所获得材料发生时最大从应力峰值取理论计较成果吻合度高达98%;同时又进行7种轴向取径向加载速度之比、4种加载速度前提下常规三轴数值模仿试验。成果表白,只要当轴向和径向加载速度之比处于必然范畴时,材料才会发生,加载速度取材料时最大从应力峰值正相关,取最大从应力和最小从应力之比负相关。

  摘要:榆神府矿区地处毛乌素戈壁取黄土高原的交界地带,生态懦弱,水资本匮乏,区内各次要含水层分布取富水性不均,含水层富水性及矿井涌水对煤矿出产影响差别较大,因而矿井水资本的分析操纵取含水层的无效对煤矿出产取地域生态扶植意义严沉。通过度析萨拉乌苏组、烧变岩、风化基岩层等各次要含水层的构成、分布及富水特征,连系矿井首采煤层上覆基岩厚度取矿井目前涌水量环境,将区内出产矿井及待规划区域从“水资本取矿井水操纵”角度划分为水量窘蹙型、水量较丰硕型、水量丰硕型及地表水体型4品种型,并按照分歧类型的分布特征进行了分区。正在此根本上,针对分歧的水资本取矿井水操纵类型,别离提出了采空区存储净化、工业操纵、农业灌溉、湿地扶植和人工湖泊等具体的水资本取矿井水操纵处径和办法。会商了“保水采煤”的科学内涵,认为“保水采煤”的根基办法该当包罗浅部次要含水层和矿井水资本操纵两部门,即将“保水”取“用水”相连系,拓展了“保水采煤”的科学寄义;正在矿井规划时,应分析考虑开采损害影响取本身修复能力,正在满脚能源开采经济好处的同时,生态不发生质的;提出了操纵经济效益“反哺”本地生态和“绿色经济”扶植的一点猜想,为矿区将来的规划扶植供给了必然的参考意义。

  摘要:我国煤层受多期次构制活动影响构制煤遍及发育,构制煤孔隙大小分布标准较广(毫米~纳米级),孔隙布局较为复杂。分歧标准的孔隙布局节制着煤层气的吸附-解吸(孔隙概况)、扩散(纳米级孔隙)取渗流(微米~毫米级孔隙)等过程,是影响煤层气储存取运移的主要要素。为研究构制煤分歧标准孔隙布局的分布特征取演化纪律,正在潞安矿区采集4品种型煤样,操纵压汞法、低温N2吸附法及CO2吸附法别离测试了煤样的孔隙分布特征,对比阐发了各测试方式的劣势孔径段,提出操纵CO2吸附法表征构制煤微孔(2 nm)、低温N2吸附法表征介孔(2~50 nm)、压汞法表征大孔布局(50 nm)的孔隙布局多标准结合表征方式。尝试成果表白所采煤样的孔容和孔比概况积均次要分布正在微孔阶段,正在0.6 nm摆布时的孔隙孔容量和孔比概况积达到最大,此中微孔容占总孔容的70%以上,微孔孔比概况积占总孔比概况积的99%以上,煤中孔容和孔比概况积分布存正在微孔大孔介孔的纪律。阐发构制煤孔隙特征取煤体类型的关系,随煤程度添加,孔容和孔比概况积逐步增高,大孔孔容等到介孔孔容比逐步增大,微孔孔容比逐步减小;孔容增幅次要表现正在大孔阶段,比概况积增幅则次要表现正在微孔阶段。此中大孔演化次要受控于角砾孔、碎粒孔及摩擦孔等外生孔,介孔演化受控于煤的大堆叠布局及间距,微孔演化次要受控于煤中芳喷鼻层片大小及陈列体例。

  摘要:沁水盆地南部煤层气程度井开辟10 a实践表白,不异地质前提下分歧类型程度井开辟结果存正在较大差别,亟需就程度井开辟地质顺应性进行深切研究。基于樊庄—郑庄区块程度井开辟现状,通过出产数据统计阐发,连系煤矿井下察看和室内尝试,研究了程度井完井体例、储层体例的地质顺应性。成果表白,地应力大小、标的目的和煤体布局决定程度井完井体例。程度井完井体例次要包罗裸眼完井、套管或筛管完井等,正在程度井井眼不变的前提下采用裸眼完井经济效益最好。但埋深跨越600 m时,煤岩承受的垂向应力大于抗压强度,裸眼程度井易垮塌,应利用筛管、套管完井;当埋深为600~700 m时,筛管程度井产量可达3 000 m3/d以上,可用筛管完井;当埋深大于700 m,需要进行压裂,用套管完井。程度井井眼取煤层最大程度从应力标的目的之间夹角越小,井眼遭到的无效应力越大,裸眼井眼越容易变形垮塌,应采用筛管、套管完井,当程度井井眼垂曲于煤层最大程度从应力标的目的时,裸眼程度井产量最高,能够采用裸眼程度井完井。程度井井眼穿过碎粒、糜棱煤发育区,裸眼井眼易垮塌,裸眼程度井平均单井产气量仅1 000 m3/d摆布,而筛管程度井能够达到4 500 m3/d摆布,应采用筛管完井。煤层微不雅裂痕发育程度和垂向非均质性决定程度井能否需要压裂,微不雅裂痕发育程度能够用裂痕指数定量表征。当裂痕指数高于100时,筛管程度井产量一般高于3 000 m3/d,开辟结果较好;当裂痕指数低于100时,储层渗入性差,单井节制面积小,筛管程度井产量低于1 000 m3/d,分段压裂后储层渗入率提高,产量达到7 000 m3/d以上。煤层垂向上存正在局部裂痕指数小于100的低渗层时,气体垂向渗流阻力大,筛管井产气结果差,需进行分段压裂,分段压裂程度井产量可达到8 000 m3/d以上。

  摘要:水资本性采煤是生态懦弱矿区可持续成长的必然选择,若何深化保水采煤研究,使之更好的付诸工程实践,是西北煤炭开辟规划和扶植出产亟需处理的问题。以陕北榆神矿区为例,连系浅表层水资本(保水采煤目标层)量分布和煤矿开采对浅表层水资本的影响程度两方面,研究了保水采煤矿井(区)类型。起首,阐发了研究区生态-水-煤系地层空间赋存布局特征,提出了以保水采煤为目标的生态地质类型,将其划分为潜水戈壁滩地绿洲型、地表水沟谷河道绿洲型、地表径流(黄土)沟壑型和区域性(深埋)地下水富集型;其次,计较确定了浅表层水资本单元面积总储存量分布;然后,基于煤层开采对生态层及浅表层水的影响程度,提出了4种保水采煤工程地质模式(敌对型、渐变恢复型、渐变恶化型及灾变型),正在阐发影响其分区的导水断裂带高度、隔水层釆动隔水性等环节目标的根本上,成立了分歧工程地质模式分区阈值和确定方式;最初,基于浅表层水资本量和保水采煤工程地质模式分布特征,提出了保水采煤矿井品级类型划分方式,将其划分为:一般开采矿井、保水采煤一级矿井、保水采煤二级矿井和保水采煤矿井,总结了各级保水采煤矿井合用的开采方式取水资本、操纵方式。

  摘要:为了更精确地认识实三轴应力前提下加卸荷速度对岩石力学特征取能量特征的影响纪律,操纵自从研发的“多功能实三轴流固耦合试验系统”开展了砂岩实三轴加卸荷力学特征试验,实现了最小从应力标的目的上的单面卸荷,模仿现实围岩应力演化过程。试验成果表白:跟着卸荷速度的增大,砂岩时的最大从应力、最大从应变、最小从应变和体积应变均减小、两头从应变增大,扩容起始点提前,岩样模式逐步由剪切转为张拉分裂,且张性裂纹多集中于卸荷面附近。加载速度的增大,砂岩时的最大从应力、最大从应变、最小从应变和体积应变增大,扩容起始点畅后,岩样模式逐步由张剪转向剪切,发生非贯通性裂纹。引入应变偏应力柔量阐发分歧加卸荷速度下砂岩变形纪律,最小从应变和体积应变的偏应力性取卸荷速度呈正相关,最大从应变的偏应力性取加载速度呈正相关。此外,岩石正在峰值应力前能量演化有较着的阶段性,峰前接收的能量大多以可弹性应变能的形式存储,耗散能正在峰后跨越弹性应变能。耗散能比例Ud/U跟着最大从应变的添加呈现出先增后降再增的趋向,峰值应力时Ud/U跟着卸荷速度的增大而减小,跟着加载速度的增大而增大。达到峰值应力时,岩石接收的总能量U、弹性应变能Ue、耗散能Ud和响应的应变能增量取时间间隔的比值u均跟着卸荷速度的增大而减小,跟着加荷速度的增大而增大。