平煤四矿煤与瓦斯突出灾害分布特征

对平煤四矿先后发生的21次煤与瓦斯突出灾害事故进行统计分析,得出该矿区煤与瓦斯突出灾害的空间、强度和时间分布特征。同时分析得出:四矿瓦斯突出灾害集中分布在煤层走向的狭长条带内,标高-390m是各煤层组的始突深度。埋深超过620m,达到突出发生的应力条件。特征分析为平煤四矿煤岩瓦斯突击灾害的防治工作提供有力的科学依据。     

考虑采空区矸石压缩效应的沿空掘巷时机确定方法

合理沿空掘巷时机可有效缓解采掘接续压力、减小巷道变形。采用理论分析方法,建立考虑矸石压缩效应的沿空掘巷覆岩结构力学模型,分析"煤壁(柱)-矸石"承载体系对覆岩稳定的协同控制效应。关键块触矸后下位岩层反向力矩无法协调其稳定时,关键块持续回转下沉产生对矸石的压缩,矸石承载力、下位岩层支撑力和岩块间水平推力随矸石压缩量增加近似呈负指数关系递增,共同协调关键块稳定,据此提出掘巷时机计算方法。在基本顶断裂线内掘巷会对覆岩结构稳定产生扰动,掘巷产生的关键块附加力矩将由矸石持续压缩恢复的应力协调承担,掘巷扰动时间、顶板下沉量与煤柱宽度负相关,适当增加煤柱宽度有利于缩短掘巷扰动时间,减小顶板下沉。研究成果对确定沿空掘巷时机和设计煤柱宽度具有借鉴意义。     

湾图沟煤矿高强度采动巷道稳定性评价研究

针对高强度采动巷道围岩控制难题，从实验室岩样尺度和现场巷道尺度研究了湾图沟煤矿13405工作面回风平巷围岩稳定性特征。结合单轴压缩试验和声波测试分析了干燥、自然及饱和状态下3组岩样的力学行为差异特征。利用钻孔成像，分析了高强度采动影响巷道围岩裂隙发育分段特征。结果表明:干燥、自然及饱和状态下岩样的单轴抗压强度和弹性模量依次降低，水分的存在极大地降低了岩石的强度和刚度。实煤体段围岩仅在深度1 m范围内发现少量纵向裂隙。高静压段两帮维护效果较差，煤帮裂隙极为发育，存在高量值的离层。动压段巷道顶板完整性较好，两帮均发现较大离层，且超出了锚杆正常锚固范围，严重影响了巷道锚固结构的稳定性。     

深部煤层大巷围岩破坏特征及强力锚固控制技术

河南焦煤能源有限公司赵固一矿北翼深部煤层回风大巷围岩节理化严重,在采掘支承压力作用下,矿压显现强烈,表现为两帮收缩、底鼓严重,巷道支护系统失效.针对此问题,采用数值模拟方法研究原岩应力场、采动应力场和支护应力场的"三场"应力分布特征,为巷道高强支护提供理论依据,同时应用再造承载层巷道围岩控制原理,提出北翼深部煤层回风大巷采用"锚网索+喷浆+注浆+底板鸟笼锚索+补强锚索"围岩控制方案,并用数值模拟方法对不同支承压力作用下的巷道围岩变形、塑性区演化、支护受力和主应力差等进行研究,结果表明:随着支承压力集中系数增大,巷道断面收缩率逐渐增加,围岩塑性区由拱形演变为蝶形、蟹形和龟形;锚索在高支承压力作用下将逐步失效,主应力差呈现多峰值现象.工程实践表明,提出的强力锚固支护技术能有效控制围岩的变形破坏,具有较好的技术性和经济合理性.     

煤体结构组合与井径变化关系研究

煤层气井径扩大不仅影响固井质量,而且会严重影响排采.以煤体变形程度不一的焦作煤田恩村井田为例,根据煤岩典型测井响应曲线,以0.5m煤层厚度为间隔采集测井曲线值,结合钻井取芯,划分出I类、Ⅱ类煤和Ⅲ-Ⅳ类煤的厚度,进而划分出煤体结构组合,应用回归分析方法得出煤体结构组合与井径变化关系.结果表明:煤体结构以I类和Ⅱ类煤为主时,井径变化率较小,扩径较小;当4类煤体结构均含有,所占比例相当时,煤层稳定性较差,井径扩径较大,井径变化率较复杂;煤体结构以Ⅲ-Ⅳ类为主时,井径扩径严重,此类煤体结构组合对井身质量影响最大.     

煤层钻孔周围应力场的分析与模拟

煤矿瓦斯灾害一直是世界采矿业中的重大灾害之一,瓦斯抽采是积极防治的有效措施.为了研究地应力等因素对煤层钻孔周围应力的影响,从理论上分析了煤层钻孔周围的应力情况,并利用UDEC数值模拟软件对晋煤集团寺河矿工作面埋深370 m直径为95 mm的钻孔进行数值模拟,通过研究其周围应力场的变化规律,分析了钻孔周围的地应力等各种因素对煤层钻孔周围应力场的影响.     

原子尺寸因素对块体非晶形成能力的影响

块体非晶的研究无论在理论上还是在应用上都有重要意义,而非晶形成能力是决定非晶制备的关键因素之一.通过研究原子尺寸分布对非晶形成能力的影响,计算了原子尺寸差函数与合金非晶形成能力间的关系,系统地分析了其机理,并对其合理性进行了验证.结果表明,原子尺寸差函数可以估计合金体系的非晶形成能力.相同合金体系中,非晶形成能力与基元素的原子百分含量存在线性关系.     

平煤四矿丁5,6煤层冲击动力灾害危险区域划分的研究

为了进一步研究和评价矿井冲击地压特征,结合平煤四矿丁5,6煤层阐述了煤岩冲击倾向性测试方法、测试过程及测试结果,根据测试结果在丁5,6煤层中选取了一些特征点,结合开采条件对这些特征点进行赋值,最后运用科学绘图软件绘制了丁5,6冲击动力灾害危险区域划分图,从图中可看出大部分区域为弱冲击倾向,在西翼19160和19180间的窄煤柱区域由于受到两侧采空影响,应力集中很高,具有强冲击倾向,在煤层合并线及煤柱拐角处以及上山煤柱边缘具有中等冲击倾向,为矿井制定有针对性的防治措施提供了参考依据.     

村庄下条带开采对地表建筑的影响预测及评价

为实现在村庄建筑物不搬迁的情况下安全采煤、提高资源采出率、缓解矿井生产接替紧张的矛盾,结合矿区具体的地质采矿条件及地表村庄建筑物的现状,给出了条带开采设计方案．根据万年矿已有的地表移动观测资料,该矿区地表沉陷规律基本符合概率积分法．通过理论分析计算,确定了概率积分法的预计参数,并对地表移动和变形进行了预计,根据预计结果对村庄建筑物损害程度进行了分析和评价．研究结果表明,万年矿村庄下压煤采用条带法开采技术上可行,经济上合理．