大倾角炮采面矿压显现规律研究

针对平煤集团香山矿戊9-0-22090工作面的地质采矿技术条件,进行了矿压观测,分析了采场周期来压规律、支柱载荷、超前支承压力等问题,对今后生产实践具有指导意义。     

深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究现状与展望

我国煤矿正在逐步进入深部开采阶段，深部煤岩体在高温高压作用下的力学性质和工程响应。与浅部煤岩体在低温低压作用下的力学性质和工程响应有着本质的区别．综合分析了我国目前在深部煤岩体高温高围压下力学性质研究现状，指出了目前深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究在实验条件、试验的范围、试验理论基础方面存在的问题，并提出今后深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究方向，对当前我国煤矿深部开采具有重要的理论和现实意义．     

深部条带开采下沉系数与采厚关系的数值模拟

以峰峰万年矿的地质采矿条件为原型,利用FLAC3D数值模拟软件,建立了深部大采宽条带开采数值模拟模型,对开采厚度与下沉系数的关系进行了研究.结果表明:在采深和采出率等条件相同的情况下,地表下沉值和水平移动值均随采厚的增加而增大,而下沉系数随采厚的增加以非线性关系逐渐减少.下沉系数与开采厚度关系的确立,对深部大采宽条带开采地表移动变形预计及优化设计具有指导作用.     

高强度开采覆岩运移特征与机理研究

随着我国煤炭开采重心的西移,高强度开采已在西部省区大规模开展并将持续进行。通过研究亿吨级煤炭基地分布、服务定位、开采规模、地质条件及典型高强度开采煤矿覆岩运移观测数据,论述了高强度开采覆岩的破坏变形特征及其区域环境影响,给出了高强度开采覆岩“两带”高度计算公式。基于高强度开采工作面覆岩短时间产生剧烈破坏、非连续变形明显、不产生“蠕变”等基本特征,结合相似模拟及理论力学分析,系统论述了高强度开采覆岩的运移过程,提出了三维立体空间条件下的高强度开采覆岩运移的“弹性薄板”+“平行压力拱”复合机理模型,该机理模型合理揭示了高强度开采覆岩的运移过程和机理。     

薄基岩厚松散层下充填保水开采安全性分析

为研究薄基岩厚松散层下充填开采安全性,选择五沟煤矿CT101充填工作面为研究对象,通过理论分析、数值模拟和钻孔探测,对CT101充填工作面隔水关键层稳定性进行了分析,揭示薄基岩厚松散层下充填开采覆岩裂隙高度(深度)及其变化规律,并对开采安全性进了分析。结果表明:采高3.5 m,矸石充填率为85%时,关键层未破断,隔水关键层保持完整;下行裂隙多分布在工作面两端,且具有弥合性,随工作面推进周期性增大、减小,实测下行裂隙深5.5 m,上行裂隙高6.41~11.85 m,剩余隔水层组厚度为17.38~23.97 m,工作面可实现安全回采,为类似采矿地质条件下开采安全性分析提供了借鉴。     

粗砂岩高温作用后力学效应的试验研究

利用RMT-150B岩石力学试验机进行单轴压缩试验,研究高空隙度粗砂岩经历100 ℃～900 ℃高温后,波速、抗压强度、平均模量、变形模量以及极限应变随温度的变化规律.尽管试验结果离散较大,但仍具有明显的总体规律.当粗砂岩经历温度在100 ℃以内时,波速变化不明显;超过100 ℃,波速随温度大致成线性降低.当试样经历温度100 ℃～500 ℃时,强度、平均模量有所增加,变形模量稍有降低;超过500 ℃以上,则强度、平均模量、变形模量有所减小,峰值变形增大.温度对试样的力学特性有两种不同的影响:一方面,温度增高产生热熔变形可以使部分原生裂隙逐渐愈合,裂隙数量减少,密实程度提高,改善了矿物颗粒之间的接触状态,摩擦特性得以增强,试样的承载能力和抗变形能力得以强化;另一方面,不同热膨胀率引起跨颗粒边界的热膨胀不协调引起结构热应力,试样内部产生微裂隙,同时胶结物刚度降低也会影响试样的变形,使试样承载能力和抗变形能力减弱.     

五星水库下采煤的安全性分析

水体下安全采煤问题是煤矿企业面临的技术难题之一.针对郑煤集团芦沟煤矿32采区的煤层覆存、地质构造、水文地质、采煤方法等具体地质采矿条件及地表五星水库的现状,在计算防水安全煤岩柱尺寸的基础上,结合地表移动和变形预计,对五星水库下开采的安全性进行了分析.经过计算分析认为:五星水库下进行煤层全采是安全可行的.目前,首采的32101工作面采后是安全的,从而验证了此计算分析是科学、可靠的.     

基于神经网络的地表移动边界角确定

根据国内大量的地表移动观测资料,建立了地表移动盆边界角计算的神经网络模型.该模型与遗传算法相结合,克服了单一神经网络易陷入局部最优和收敛速度慢等缺点。研究表明,用基于遗传算法的神经网络来计算地表移动盆地的边界角,其结果更加真实、可靠。     

巨厚松散层下深部宽条带开采地表移动规律

为了研究巨厚松散层下深部宽条带开采时松散层厚度变化与地表移动规律及下沉系数的关系,根据某矿具体的地质采矿条件,采用FLAC3D数值模拟软件,分别建立了巨厚松散层下深部宽条带开采数值模型,模拟给出了不同松散层厚度时的地表下沉、水平移动等值线图及其最大值,回归分析得出了相应函数关系式,并分析其原因.研究表明,1) 巨厚松散层下深部宽条带开采地表不易形成波浪型下沉盆地.2) 地表下沉系数q条随松散层厚度h 占采深H 比例的增大以线性关系增大,表达式为:q条＝0.162(h/H)+0.085.3)原因为:松散层的采动程度不同于基岩,为有流变性的松散介质.通过实例验证,结论可以满足工程要求.     

电视信号铁塔下压煤开采与动态调斜保护技术

为解放电视信号铁塔下压煤资源并保障广播电视信号铁塔安全运行,在分析地表移动变形规律的基础上,研究了电视信号铁塔采动变形特征及塔身倾斜动态调整保护技术。利用概率积分法对铁塔处地表移动变形进行计算并评估其运行安全性,据此分析了采动影响下铁塔倾覆稳定性。计算结果表明：工作面开采后铁塔基础处倾斜变形超过其极限倾斜变形值,结构抗倾覆能力降低,铁塔运行存在安全风险;对工作面开采过程中铁塔移动变形进行了现场监测,现场监测结果表明：随着工作面的推进,电视信号铁塔呈现阶梯状下沉趋势,采煤工作面停产或推进速度过慢时,塔基处不均匀沉降增幅较大,导致铁塔倾斜变形增大;阐明了铁塔倾斜变形动态调整保护技术原理,提出并实施了电视信号铁塔动态调斜保护技术,根据铁塔移动变形监测结果确定铁塔动态调斜时机并进行铁塔调斜工作,调斜后的塔基倾斜度小于电视信号铁塔的采动极限倾斜变形值,确保了电视信号铁塔的安全运行,成功地实现了电视信号铁塔下压煤资源开采,提高了资源采出率,产生显著的经济和社会效益,并验证了实施电视信号铁塔动态变形保护技术开采其下方压煤的可行性。