钻屑扭矩法测定煤体应力与煤体强度研究

通过对钻孔过程中钻杆扭矩及钻屑推力的力学分析,理论上给出了利用钻杆扭矩及钻屑推力判断煤体应力、煤体强度的可行性,提出通过测试钻孔过程中的钻杆扭矩和钻屑推进力来判断煤矿冲击地压危险性的方法。利用自行设计的扭矩-推力测试装置,对预制煤体相似材料试件进行了不同煤体应力、不同煤体强度和不同推进速度条件下的钻孔试验。研究结果表明：①单一因素影响下,钻杆扭矩与煤体所受应力存在线性递增关系,钻屑推力与煤体应力呈近似线性递减关系,且钻杆扭矩变化规律与煤体应力及钻屑量具有较好的一致性。②钻杆扭矩和钻屑推力均与煤体强度呈线性递增关系。③同种煤岩体材料,相同压力条件下,钻进速度越快,钻屑扭矩越大,反之,钻屑扭矩越小。研究结果可为煤矿动力灾害的预测预报提供参考依据。     

钻屑温度法预测冲击地压的试验研究

钻屑温度法是通过测试钻孔过程中钻屑温度来判断煤矿冲击地压危险性的方法。钻屑温度法考虑了煤体应力、煤体物理力学性质等因素,具备许多传统方法不可替代的优点,是一种很有发展的预测预报方法。钻屑温度包括钻头温度、钻孔温度和煤屑温度。通过理论分析和试验研究相结合,总结了钻孔过程中钻屑温度的变化规律：钻屑温度随着煤体应力的增大而增高,随着煤体强度增加而增高,但随着推进速度增大而降低,钻屑温度变化规律与煤体应力及钻屑量具有较好的一致性,研究结果为煤矿动力灾害进行预测预报提供一定的理论与试验基础。     

矿床水文地质勘查类型划分分析

介绍了煤矿企业矿床水文地质勘探工作的内容、特征,归纳了矿床水文地质勘探类型的判断方法,并提出了类与型的划分依据,指出在实际工程中应对煤矿矿床水文地质勘查类型予以分析,采取有针对性的勘查方法,以促进矿床水文地质勘查质量的提高。     

综放工作面过特殊地质构造经验技术浅析

本文介绍大同煤矿集团朔州煤电铁峰煤业公司南阳坡煤矿通过研究、探讨、实践成功采用煤体再造、"#"字型木垛及单体支柱联合支护方法通过空巷,在经济上取得了效益,在技术上实现了突破。     

综合物探在煤矿采空区探测及应用

本文介绍了采用综合物探勘查煤矿采空区及采空积水区的准确位置。通过实例介绍了地面瞬变电磁法和测氡法的技术原理、工作方法及综合物探勘查应用效果。结论表明,综合物探在勘查煤矿采空区及采空积水区准确位置方面,效果良好,是一种行之有效的勘探方法。     

深井煤体横向变形监测方法与阶跃变形特征

煤体变形特别是横向变形因便于监测,故可以作为衡量煤体稳定性的重要指标。为研究深井煤体横向变形,设计3 000 mm大量程高频率煤体横向变形监测方法和监测仪,采用预先钻孔安装方式对采深超过1 000 m的唐口煤矿煤体进行了长期监测。结果表明:顶板运动和大采宽条带开采工作面空间结构作用造成了煤体横向变形的大趋势,煤体横向变形在工作面前方30~40 m时开始趋于明显,显著变形出现在工作面推过测站28~36 m时,工作面推过测站90 m左右,煤体横向变形相继趋于平缓;监测煤体最大横向变形仅为287 mm,较同矿井其他区域煤体变形偏小,原因为该区域煤体未受重复采动影响、巷道与最大地应力方向夹角较小、层理性砂岩顶板易于破断;首次监测到由于深井煤体受压能量积聚释放造成煤体不连续破坏而导致横向变形呈现出非连续、阶跃式、突变性特征,深井煤体在表现出塑性的同时,其弹性、脆性和冲击性特征表现的也更加明显。     

新安煤矿14151工作面瓦斯抽放效果考察

本文阐述了瓦斯抽放技术对治理矿井瓦斯问题的重要性,研究了在高瓦斯和突出煤层,瓦斯涌出量大和有瓦斯涌出超限的情况下,利用瓦斯抽放技术顶抽煤层瓦斯,使煤体发生收缩变形,加大煤体的原有裂隙,产生新的煤体裂隙,增加燃层的透气性,提高瓦斯抽放效果,降低和消除煤层瓦斯突出危险性.同时对新安煤矿14151工作面的瓦斯抽放效果进行了考察.     

瞬变电磁勘探在煤矿水文地质专项勘查中的应用

瞬变电磁法是一种能有效反应地下低电阻率地质目标体的地球物理方法,在煤田水文地质专项勘查中,能较好地探测岩溶发育带,为煤矿水害防治提供可靠地质依据。本文介绍了瞬变电磁法在川南地区某煤矿的水文地质专项勘查中的应用效果。     

安徽省淮南市潘集煤矿外围实现煤炭找矿新突破

正以安徽省煤田地质局勘查研究院朱文伟为首席专家的团队在淮南市潘集煤矿外围发现一处特大型煤矿床。该项目是安徽省"358"找矿突破战略行动核心项目。研究团队基本查明了煤炭赋存特征,新发现煤炭资源量48. 57亿吨,均为优质炼焦用煤。首次开展了"深部煤炭勘查与开采地质条件专题研究",建立了深部煤层开采地质条件勘查、测试技术与评价方法;首次建立了一套巨厚松散层覆盖下复杂煤系地层深孔绳索取芯钻进关键技术。率先在淮南煤田展开煤层气、页岩气、地热能及其他有益矿产综合勘查与评价工作。项目不仅为现有煤矿企业发展提供了充足的后备资源,也将为长三角经济一体化协同发展提供能源保障。     

吉林总队签约中央地质勘查基金项目

正2013年12月10日,地勘吉林总队与国土资源部中央地质勘查基金管理中心在北京签订了《吉林省敦化市大山咀北部煤矿普查合作勘查合同》,项目经费918万元。该项目是中央基金2013年批给吉林省的唯一一个勘查项目,是吉林总队历史上获得的最大的中央地质勘查基金项目,是吉林总队继2006年突破传统的建材非金属矿种勘查,介入金属、有色金属矿产勘查后,又一次在能源矿产勘查领域取得的重大历史突破,标志吉林总队已经完全具备了承担国家大型矿产资源勘查项目的能力。     

煤层超高压定点水力压裂防冲试验研究

针对国内外没有成熟的区域主动防冲技术的现状,介绍了一种采用超高压定点压裂煤层形成区域性低应力区,从而为快速掘进和回采创造条件的新技术。现场试验在采深1000 m的山东省华丰煤矿进行,采用微地震监测煤岩体破裂、应力动态实时监测系统监测煤岩体应力变化和压力传感器监测管路压力,实现试验全过程监测。试验得到的主要结论如下:1压裂的压力达到24 MPa并持续11 s之后,煤体产生初次破裂,持续13 min后压裂半径达到8 m;2压裂过程中压裂点附近煤体应力动态为:管路加压后距离压裂点9.5 m的煤层内应力值明显升高—煤体产生破裂并产生微震—管路压力骤降—测点应力趋于稳定;3压裂过程中将煤体切割成了近似6.2 m×8.0 m×6.2 m的长方体,同时随着大量水的注入有效降低了煤体的冲击倾向性;4试验证明定点压裂能够实现"转移应力、弱化煤体和降低蓄能"的防冲机理。     

控制参数渐变影响岩石力学系统失稳机制初探

以岩石试件－实验机系统为例，将岩石试件广义刚度系数视为控制变量，分析了控制变量在系统稳定中的作用，指出在受力过程中，广义刚度系数的渐变诱发了系统的突变。文中以煤矿坚硬完整连续顶、底板中煤层的冲击地压为例，指出煤体的综合刚度系数为控制变量，通过人为干预煤体的综合刚度系数，达到防止或减缓冲击地压的目的。     

高压注水煤层力学特性演化数值模拟与试验研究

 为从细观上揭示高压注水过程中煤体裂隙扩展、应力场演化和高压水体在煤体中的渗流规律,利用考虑煤岩介质材料力学性质的非均匀性特点以及煤岩介质变形破裂过程中透气性的非线性变化特性特征并基于煤岩破裂过程固–流耦合动力学模型开发的RFPA2D-Flow软件系统对祁南煤矿721工作面煤层高压注水进行数值模拟,同时进行高压注水现场试验研究。数值模拟结果表明：在高压水挤压作用下,钻孔周围煤体逐渐损伤、破坏,裂隙进一步扩展,渗透能力大大增加,渗透系数最大可以由0.5 m/d增加到1 580.0 m/d,在钻孔附近煤体处平均增加14倍。现场试验结果表明：采取高压注水工艺后,工作面前方煤体卸压带宽度由2.5 m增加到3.5 m,应力集中带向煤体深处推移1.0 m,表明高压注水消突效果比较明显。     

矿井水文地质特征分析与类型划分

依据《煤矿防治水规定》,以矿井勘查、矿井开采实际资料为基础,从受采掘影响的含水层水文地质特征、矿井涌水量、矿井突水量、老窑积水及其危害性、防治水工作难易程度等5个方面,以山西生辉煤矿为例,分析了矿井水文地质分类的主要指标,为煤矿防治水、保水开采提供了基础资料。     

煤炭资源储量估算问题探讨

在煤矿企业的生产中,煤炭资源储量估算对制订煤矿发展规划与合理开采利用具有重要指导作用。文章以顺和煤矿为例,介绍与分析了近几年煤炭资源勘查报告和煤炭资源储量核实报告(评审报告),并探讨了影响煤炭资源储量估算的有关问题。     

新疆托克逊县克尔碱矿区含煤地层沉积特征及聚煤规律分析

克尔碱煤矿区作为托克逊县最大的一个煤矿区,矿区的勘查开发对当地的就业和经济发展起到了很大的促进作用,并带动了一系列相关产业的发展。新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队自上世纪80年代即在该区开展勘查工作,截止目前已有30余年。通过勘查工作,矿区内地层、煤层、煤质等情况已基本查明,并取得了丰富的资料。文章依据基础地质勘探资料,通过分析研究区地层、煤层特征,对研究区地层、煤层进行横向、垂向上的对比分析,总结研究区内不同沉积环境、不同沉积时期赋煤规律特征,为相似沉积盆地的聚煤规律提供一定的参考。     

煤岩动力灾害预测的微电流技术及其应用研究

为探索基于微电流技术的煤岩动力灾害预测新方法,利用自主研制的矿用微电流监测仪,在冲击地压煤矿回采工作面开展现场测试,研究得到巷道煤体微电流空间分布规律及回采过程工作面前方煤体微电流时域响应规律,结合现场微震事件确定基于微电流响应的煤体失稳破坏前兆特征,验证微电流法在煤岩体应力观测和动力灾害监测预警中的可行性。结果表明：巷道围岩能够激发出强度为数十微安的微电流,其大小分布与应力分布具有一致性,从巷帮向煤体深处表现出先增加后减小然后趋于稳定的变化规律;微电流对工作面推进过程响应较好,整体呈现阶梯型增加的趋势,在煤层回采期间,微电流呈逐渐增加的趋势,在停采期间,微电流呈现较为稳定的波动状态;微电流能够对矿震事件提前响应,其加速增加可作为矿震/煤体破坏的前兆特征;微电流法具有抗干扰能力强、响应灵敏、灾害预警超前性好等优点,在煤矿等地下工程应用前景广阔,但该技术尚处于试验阶段,仍需通过现场试验进一步验证和完善,以期最终为冲击地压等煤岩动力灾害的精准预测提供技术支持。     

瓦斯抽采过程中的煤层透气性动态演化规律与数值模拟

 为了研究煤层瓦斯抽采过程中的煤体渗透性变化规律,基于Kozeny-Carman方程,利用表面物理化学与含瓦斯煤的有效应力理论,建立考虑有效应力变化、瓦斯解吸和煤基质收缩效应的煤层渗透率动态变化模型,并结合数值模拟分析煤层瓦斯抽采过程中煤体透气性动态演化规律。研究结果表明：(1) 所建立的煤层渗透率动态演化模型能较好地描述煤层瓦斯抽采过程中的煤体透气性动态演化规律。(2) 煤体渗透率与煤体孔隙压力之间呈现出“V”字型变化趋势,低瓦斯压力阶段煤基质收缩效应占主导地位,煤层渗透率随瓦斯压力降低而增大;高瓦斯压力阶段有效应力作用占主导地位,煤层渗透率随瓦斯压力降低而减小。(3) 从煤层内部逐渐接近抽采钻孔过程中,煤层瓦斯压力较高时,煤体渗透率先减小后增加;煤层瓦斯压力较低时,煤体渗透率不断增大。研究结果可以为我国煤矿瓦斯治理和煤层瓦斯抽采提供理论支撑,具有指导性意义。     

总结分析煤炭地质综合勘查理论和重点技术

我国煤炭资源丰富,且分布广泛,是人类生存和发展中不可缺少的重要资源。近几年,人们对于煤矿资源的开采强度日益增大,但受到地质条件的影响,使得传统的勘查技术已经远远不能满足人们的发展要求。然而,经过人们的不断探索,利用不同种类的煤炭勘探技术的互相配合,根据地质的实际特点选择适宜的勘查方式,形成了适合煤炭地质综合勘查理论和技术体系,为煤炭地质勘查工作带来新的机遇。而本文主要对煤炭地质综合勘查理论和重点技术进行了总结分析,推动了煤炭地质勘查工作的稳健发展。     

大煤样瓦斯抽放试验研究及尺寸效应现象

煤矿瓦斯灾害是世界煤炭行业公认的重大灾害之一。在进行低渗透煤储层渗透特性改造试验时,采用了大尺寸的煤体试件(500mm×500mm×500mm)进行试验,在该煤体试件中不仅包含了较多孔隙,而且还包含了几条较大的裂缝。在对试件进行钻孔瓦斯抽放和割缝瓦斯抽放试验过程中,均首次观测到大规模的瓦斯突出现象,而在以往小尺寸煤样瓦斯渗流试验中则从未发现过类似现象。这种现象充分说明,对于煤体这样孔隙、裂隙发育的岩体,标准尺寸的试件往往难以包含足够多的岩体信息,采用大尺寸岩石试件后,所观察到的试验现象将更加接近于工程岩体实际,所测得的试验数据会更真实。