榆树湾首采面保水开采矿压规律

榆树湾煤矿是榆神矿区的特大型矿井,为了掌握工作面矿压规律,开展了首采工作面矿压观测.实测揭示了工作面初次来压和周期来压的基本规律,分析了支架载荷的分布状况.根据来压时顶板淋水的规律,分析了顶板及隔水层的稳定性,为首采面保水开采提供了科学经验.     

基于生态水位保护的陕北煤炭开采条件分区

以保护生态水位为目标,总结出煤与地下水赋存的类型,分析了自然条件下以保护地下水位为目标的开采地质条件分区,划分出自然保水开采区、可控保水开采区、保水限采区和无水开采区4种类型;提出各分区适宜的采煤方法,编制了我国第一幅区域性采煤方法规划图,以及对应保水开采分区的长壁综(开)采区、长壁限定综(开)采区和长壁限高开采区。     

砌碹巷道粉煤灰壁后充填机理及应用

砌碹巷道破坏的主要原因是由于支护 -围岩接触关系不能适应巷道变形特性造成。本文分析了白皎煤矿砌碹巷道失稳机理 ,并对碹体壁后充填粉煤灰改善“支护 -围岩”关系的作用机理进行了分析 ,最后得到了现场验证。     

浅埋煤层长壁开采顶板控制研究

通过三个不同条件的工作面实测, 揭示了浅埋煤层采场矿压显现基本规律, 指出顶板台阶下沉是由单一关键层顶板破断失稳造成的, 顶板存在结构效应. 通过相似模拟实验和分步开挖数值模拟分析, 得出顶板破断机理为拉破坏, 老顶初次破断具有非对称性, 老顶周期性破断后可形成不稳定铰接结构. 采用岩块实验、 模拟实验和数值分析, 系统地研究了老顶岩块铰接点的挤压和摩擦性质, 确定了顶板结构定量化分析的关键参数——岩块端角挤压系数和摩擦系数. 在实验研究和实测分析基础上, 首次将初次来压分为两个阶段, 分别建立了老顶触矸前的“非对称三铰拱”结构和触矸后的“单斜岩块”结构模型. 提出了浅埋煤层采场老顶周期来压的“短砌体梁”结构和“台阶岩梁”结构模型. 通过顶板结构稳定性分析, 揭示了顶板的强烈来压和台阶下沉是由结构滑落失稳造成的, 确定了控制顶板滑落失稳所需的支护力, 奠定了采场顶板控制的理论基础. 在顶板结构分析的基础上, 指出浅埋煤层采场支架处于“给定失稳载荷”状态, 在顶板载荷确定中引入了载荷传递因子, 按支架与围岩共同承载的观点给出了采场支护阻力的确定方法和计算公式. 分析了采场支护阻力的影响因素, 指出了顶板控制的经济有效途径. 通过实测分析和初步实践, 验证了研究结论的正确性.总体上,本文建立了以顶板结构及其稳定性为核心的浅埋煤层顶板控制理论框架,首次系统地应用顶板结构理论进行了顶板控制的定量化分析, 取得了比较满意的结果.     

顶煤弹性深梁力学模型及其应用

 建立了顶煤弹性深梁力学模型, 分析了顶煤应力分布及顶煤破坏形式。由此, 探讨了确定合理顶煤厚度的方法和架前冒顶的机理。     

浅埋近距离煤层工作面过三角形斜交煤柱开采应力演化规律研究

针对浅埋近距离煤层工作面过上覆三角形遗留煤柱开采,存在顶板局部来压强烈和区段煤柱应力集中导致的巷道大变形等问题,以寸草塔二矿31109工作面为研究背景,采用现场实测、数值计算和理论分析相结合的方法,研究过三角形煤柱两次采动叠加应力的大小和范围的演化规律,揭示两次采动区段煤柱压力变化规律和相邻巷道破坏机理,明确巷道加强支护的范围和重点支护范围与时机。研究结果表明：上覆三角形斜交煤柱对其下方工作面煤层形成应力集中,最大应力位置位于斜交区段煤柱之下;当下煤层31206工作面开采后,31109区段煤柱应力上升为最大应力,应力峰值区位于与上覆斜交区段煤柱叠合区附近,峰值区宽度为240 m,对应该区域巷道变形破坏较明显。31109工作面开采过程中,在工作面煤壁与上覆斜交煤柱叠加区和工作面区段煤柱与上覆斜交煤柱叠加区存在应力峰值区,形成应力双峰;随着工作面推进,双峰应力不断升高,且煤壁应力峰值区逐步向区段煤柱方向移动,当工作面推进到区段煤柱叠加区时,双峰合并为更高的单峰应力;在工作面出斜交煤柱时区段煤柱应力达到最大,出煤柱叠加区后应力迅速减小;总体上,31109工作面开采后区段煤柱应力峰值区最大应力...     

充填材料及其强度研究

充填开采是煤矿保水开采的重要技术,充填材料的强度决定着充填尺寸和充填效果,也决定着充填工艺和充填成本,是充填开采的关键因素。为此,分析了煤矿充填开采充填材料的研究和应用进展,总结了膏体材料的力学特点和强度性能,分析了充填开采对充填材料早期强度和后期强度的要求,提出了确定充填材料强度的方法。     

PCA-LINMAP耦合模型在确定地表变形影响因素权重中的应用

在分析传统赋权方法局限性和不足的基础上,结合主成分分析和线性规划理论,建立确定地表变形各因素权重的PCA-LINMAP耦合模型。该方法充分考虑样品差异和样品的优劣次序,克服了以往赋权方法在确定指标权重中所存在的片面性,使指标体系能全面客观地反映被评价对象,为提高评价的科学性提供了一条较为理想的途径。     

浅埋煤层黏土隔水层下行裂隙弥合研究

通过对隔水层土样实验,获得了离石黄土和三趾马红土的应力应变全程曲线、渗透系数和膨胀率.基于考虑黏土应力应变全程相似和水理性相似的固液耦合相似模拟,揭示了浅埋煤层长壁开采覆岩采动裂隙带分布规律,发现了"上行裂隙"和"下行裂隙"是隔水层稳定性的主要因素,"下行裂隙"是潜水流失的主要通道之一.发现了隔水层土体膨胀性将产生的"裂隙弥合"现象,可减缓"下行裂隙"的发展.建立了"下行裂隙"模型,给出了"下行裂隙"弥合判据,为隔水层稳定性和保水开采研究提供了理论依据.     

矸石电厂粉煤灰基膏体充填材料研究

以矸石电厂粉煤灰为研究对象,通过化学分析、X射线衍射分析、扫描电镜等分析其理化特征的基础上,采用正交试验研究了以活化的矸石电厂粉煤灰为主要原料的膏体充填材料的输送性能和强度特性,并采用扫描电镜对膏体充填材料在不同龄期下的微观结构进行了表征与分析.研究结果表明,灰胶比达到3∶1的充填材料料浆初始坍落度为200 mm,粘聚性和保水性好,静置泌水率3%,初凝时间大于5 h,符合泵送要求.充填材料脱模后的试件8 h能够自稳,3 d和28 d强度为1 MPa和10 MPa左右,满足采空区充填要求.采用活化的矸石电厂粉煤灰制备的膏体充填材料成本低、环保,能为矿区带来经济、社会和环境等效益.