【摘 要】
：
为了准确掌握单一煤层和煤层群开采覆岩裂隙演化规律及分布形态特征,通过物理相似模拟实验、现场钻孔勘探、理论计算等方法分析煤层开采过程中覆岩运移破断特征及采动裂隙的分布形态.结果表明:在重复采动条件下,覆岩出现离层裂隙和纵向裂隙并伴随超前裂隙的产生,形成“采空区-工作面”和“采空区-采空区-工作面”结构时,覆岩裂隙经历产生、扩张、闭合、再产生、贯通、再闭合等6个动态循环变化阶段;煤层群在一次采动时形成“梯形”裂隙区,二次及多次采动下,覆岩受上覆载荷作用,裂隙区向工作面两侧煤柱扩展,上煤层受本煤层边界煤柱和下煤
【机 构】
：
西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西 西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;陕西涌鑫矿业有限责任公司,陕西榆林7
论文部分内容阅读
为了准确掌握单一煤层和煤层群开采覆岩裂隙演化规律及分布形态特征,通过物理相似模拟实验、现场钻孔勘探、理论计算等方法分析煤层开采过程中覆岩运移破断特征及采动裂隙的分布形态.结果表明:在重复采动条件下,覆岩出现离层裂隙和纵向裂隙并伴随超前裂隙的产生,形成“采空区-工作面”和“采空区-采空区-工作面”结构时,覆岩裂隙经历产生、扩张、闭合、再产生、贯通、再闭合等6个动态循环变化阶段;煤层群在一次采动时形成“梯形”裂隙区,二次及多次采动下,覆岩受上覆载荷作用,裂隙区向工作面两侧煤柱扩展,上煤层受本煤层边界煤柱和下煤层开采形成的“悬臂岩梁”支撑影响,使工作面两侧裂隙明显高于工作面中部,覆岩形成“M”形裂隙分布形态;覆岩受采动影响产生周期性破断,以单岩层或多岩层同时产生变形、运移、破断垮落,由此可见,覆岩中存在控制上部岩层的硬岩层和其控制岩层以组合梁的形式同步运移、破断.根据覆岩破断特征建立了基于Winkler弹性地基煤层群重复采动覆岩破断特征的组合岩梁力学模型,由模型计算得到覆岩裂隙演化高度和相似模拟实验及现场所测高度相近,由此表明,该模型可作为浅埋煤层群重复采动覆岩裂隙演化高度计算的依据.
其他文献
利用工业CT扫描设备对赵固一矿优质无烟煤进行样品取心和微观扫描分析;运用图像处理技术对原始图像进行降噪、增强对比度和二值化处理,借助阈值调节使图像信息得到准确表达;通过Avizo软件对CT图像进行重建,得到三维的裂隙结构模型.结果表明:基于工业显微CT扫描重建的三维数字煤心,能准确地反映真实煤心的内部裂隙结构;图像精细处理能够对煤样中错综复杂的裂隙网络进行精确表征,达到定量描述的要求.
为了利用地震槽波勘探技术准确探测断层,根据断层位置和产状的不同,分工作面内部断层探测、外部断层探测和其他情况等概化建立了10种典型观测系统模型;其中,工作面内部断层探测中又按断层在工作面内部位置、断层走向与测线夹角大小和断层落差大小细分为7种类型;分模型阐述了探测方法、炮检点布置和对应的数据解译方法等.以2个典型断层探测工程为例,分析了工作面巷道布置、煤厚、煤层赋存和构造发育情况等测区条件,根据拟探测断层的位置和产状等,对照观测系统模型开展了观测系统设计,在云顶煤矿11160工作面开展了反射法勘探,在观音
顶管法施工安全性高、掘进速度快、施工方便灵活,但若用于煤矿深部地层,则将面临地应力高、地质条件复杂等挑战.通过以张集煤矿顶管法掘进巷道为工程背景,开展顶管管体相似模型试验,揭示了管体承载机理,并根据试验结果确定管体设计参数.结合工程现场监测数据,总结施工经验:管体偏斜和浆液泄露是造成管体破坏的主要因素.在做好纠偏和密封工作的前提下,顶管法在煤矿瓦斯、水害治理巷道掘进工程中具有较大优势.
为研究深埋缓倾斜多煤层开采导水断裂带发育特征,以石槽村煤矿2-1煤和2-2煤叠置开采区为研究对象,通过井下仰孔注水试验与数值模拟方法,对覆岩破坏及导水断裂带发育特征进行了研究.结果表明:在相同地质及开采条件下,采厚1.8 m的上覆2-1煤和采厚3.4 m的下覆2-2煤开采导水断裂带发育过程均可分为缓增阶段、突增阶段和稳定阶段,但2-2煤导水断裂带发育速度大于2-1煤导水断裂带发育速度;2-1煤和2-2煤层间距为11 m条件下,2-2煤开采产生的复合导水断裂带高度大于2-1煤开采导水断裂带高度;综合分析后确
为探寻露天矿高陡边坡软岩蠕变-大变形规律,开展了软岩常规压缩、峰值前压缩蠕变和峰值后压缩蠕变等试验.试验结果显示:软岩常规应力-应变曲线表现出了明显的弹脆塑性向弹塑性转化的趋势,由于软岩的强度较低,该现象更加明显;软岩蠕应变对围压的敏感度较高,峰值前低围压时弱层软岩的蠕应变由2.5％增大到14.5％,说明软岩在低围压、高应力作用下具有典型的大变形特征;峰值后弱层软岩的蠕应变变化较小,说明其峰值后蠕变特性不稳定;峰值前的黏滞系数受围压的影响大,随着围压的增大,K体与M体的黏滞系数逐渐减小;围压对峰值后的黏滞
针对近距离煤层群窄煤柱下的应力分布及巷道布置问题,采用理论分析、数值模拟及现场实测等方法对窄煤柱下部煤岩层的应力分布特征进行分析.研究表明:受相邻工作面顺序回采的影响,煤柱上覆岩层向后回采工作面侧回转,导致支承应力峰值向后回采工作面一侧偏移,煤柱支承应力呈不对称分布;受支承应力影响,煤柱下部煤岩层应力分布表现出与支承应力对应的不对称性,不对称程度随煤柱宽度的减小而升高.结合实际工程案例,根据下部煤层底板垂直应力及主应力差分布,同时考虑到应力不对称分布的影响,最终确定了下部煤层回采巷道位置.
唐家会煤矿主采6煤层底板受奥灰岩溶水威胁严重,是准格尔煤田中采深最大、水压最高的矿井,为消除底板奥灰水害威胁,对唐家会矿61207工作面开展地面区域治理试验工程.结果表明:定向钻孔过程中多次发生漏失和失返现象,注浆工程中吃浆量大,钻探和注浆的效率低,采用地面区域治理方式防治底板奥灰水害费用高、工期长,难以满足工作面生产接续成本控制的需要.经综合对比分析得出,现阶段矿井奥灰水防治宜采用“工作面内部井下定向钻底板探查加固”与“工作面外部地面定向钻断层带治理”相结合的防治水技术路线.
基于矿区紧急救援和突发事件处理时的现场音视频信息,利用H264协议实现视频编解码,利用Speex语音引擎实现音频编解码,依托无线Mesh网络,结合RTP实时传输协议和基于SIP协议的语音对讲技术,实现了基于音视频的应急救援可视化现场指挥系统;系统通过摄像仪、听说器、生命体征传感器、多参数气体测定器,将事发地点的现场图像、环境参数、救护队员生命体征等信息传输至后台指挥中心,同时系统支持前方和后方的双向语音对讲,供救援指挥人员实时掌握整个救援情况并进行可视化的管理和调度.通过国内煤炭行业多个救护队的应急救援演
以煤岩为研究对象,通过分级循环加卸载试验研究煤岩损伤力学特性;应用Weibull统计分布函数,并引进损伤变量D,基于煤岩微元体强度符合Mises屈服准则,建立了适用于煤岩加卸载阶段的损伤本构模型;根据试验数据,采取非线性拟合的方法确定各循环等级的模型参数值,分析了模型参数的物理意义.研究结果表明:基于Mises屈服准则建立的损伤本构模型能够准确反映煤岩分级循环加卸载下的应力-应变关系;随着加卸载等级的提高,残余应变逐渐积累,弹性模量先增大后减小,滞回环形状表现为“胖”-“瘦”-“胖”的特点;本构模型参数具
为了避免断层水害和煤层顶底板砂岩水害的发生,需要准确掌握断层的导水性;通过延安组底部宝塔山砂岩含水层的大流量大降深放水试验,查明了DF20断层在垂向上具有良好的导水性,是各含水层水力联系的重要通道,同时明确了DF20和F2断层在水平方向上具有导水性,三叠系含水层通过DF20和F2断层与宝塔山砂岩含水层等具有水力联系;探查了DF20断层与FD5断层交汇处导水性最强,是各含水层水量交换的主要位置;确定了DF20断层导水性在水平方向上具有不均一性,DF20断层位于井田中部的区域导水性较弱,而井田南部区域导水性较