隔水关键层原理及其在保水采煤中的应用研究

既要防治煤矿突水灾害又要保护矿区水资源，实现保水采煤是绿色开采技术的核心内容之一．通过研究建立了保水采煤的隔水关键层矿压模型，同时提出了可用于指导开发保水采煤技术的隔水关键层原理．隔水关键层模型有3层含意，即软弱层岩性隔水、坚硬层结构隔水和裂隙通道弥合隔水．保水采煤原理可分解为4个步骤，即隔水关键层位置判别、结构稳定性判别与控制、渗流稳定性判别与控制以及渗流突变通道控制．保水采煤的隔水关键层原理在采场顶底板突水灾害防治中得到了成功应用．     

承压破碎岩石非Darcy渗流的渗透特性试验研究

地下工程中的破碎岩石在渗流过程中其结构发生两方面变化,一方面由于水压的作用引起孔隙结构发生变化,另一方面固体材料之间的接触应力造成棱角破损。因此,承压破碎岩石的渗流不同于自然堆放状态下的堆石渗流,其渗透特性随着位移或载荷的变化而产生显著变化。基于MTS815.02型岩石力学试验系统及破碎岩石渗透仪,利用稳态渗透法及轴向位移控制法测定了粒径分别为5mm―10mm、10mm―15mm、15mm―20mm、20mm―25mm以及混合粒径的破碎砂岩、煤矸石及灰岩在承压过程中非Darcy流的渗透特性,给出了岩样在不同轴向位移水平下的孔压梯度与渗流速度关系曲线,得到了渗透特性随孔隙率的变化规律,揭示了Darcy流偏离因子可能为负的现象。研究表明:1)随着孔隙率的减少,渗透率呈现整体下降的趋势,而Darcy流偏离因子的绝对值呈现整体上升的趋势;2)破碎岩石的渗透性不仅和外载水平及当前孔隙度有关,还与碎石的粒径、颗粒的排列方式以及初始孔隙结构(如初始孔隙通道)等有关;3)三种破碎岩石渗透率的量级为10-16m2―10-12m2,Darcy流偏离因子的量级为1012kg/m4―1015kg/m4;4)当颗粒的破碎细化现象严重时,Darcy流偏离因子出现负值的可能性较大。     

齿轮压力角对润滑油膜厚度的影响

运用弹流润滑理论,分析了轮齿压力角对润滑油膜厚度的影响。结果表明,轮齿压力角的增大,节点最小油膜厚度、接触区内的平均油膜厚度和中心油膜厚度显著增大,对改善齿面润滑极为有利,为非标准重载齿轮的设计提供了理论依据。     

综放开采J型通风采空区渗流场数值分析

以潞安矿区王庄煤矿5201综放面通风和瓦斯抽放为背景，分析J型和U型通风时采空区破碎岩体内的渗流和瓦斯浓度分布规律。J型通风采空区渗流为“一源两汇”，并有明显取近道的趋势，J型通风比U型通风更有利于瓦斯排放。为建立破碎岩体渗流数值模型，还兼顾分析采空区上方的支承压力，得出该处支承压力的分区特征。     

综放沿空留巷围岩变形影响因素的分析

从技术因素和地质因素两个方面重点论述了综放巷内充填沿空留巷围岩变形和应力分布的基本特征．通过计算机数值模拟，优化了充填工艺参数，得出了合理的留巷技术方案．在此基础上，系统分析了煤层硬度、采高、直接顶厚度和硬度、老顶岩层硬度及关键层复合效应等因素对留巷围岩变形与垂直应力分布的影响规律．并采用多元分析方法，得到了各因素对围岩最大应力的回归方程．研究结果可对综放巷内充填沿空留巷的应用提供理论依据和设计指导．     

连续复小波变换在工程检测数据处理中的应用

通过对基桩检测信号进行多尺度一维连续复小波分解，得到局部模极大值线（local maximum line），计算模极大值线对应位置的Lipschitz指数值，从而综合判断信号的奇异点位置．由信号的奇异点位置很容易确定入射波、缺陷反射波、桩底反射波位置．这种分析方法可以实现对反射波测试数据更为灵活精细的分析，消除了由实测信号直接判读反射波到达时刻存在的潜在错误．最后给出了实测桩端部响应信号的分析实例，结果表明：复小波变换判断有效桩长和缺陷位置比实小波变换具有更好的精度．     

潞安矿区奥陶系岩溶演化主控因素分析

通过野外调查、室内实验与钻探资料对比分析对潞安矿区奥陶系岩溶演化主控因子特征进行研究.结果表明:1) 加里东-海西期老岩溶形成在奥陶系顶部的峰峰组内;新构造运动期新岩溶只发育在裸露区-浅埋区和新断裂带上,形成多层水平岩溶洞穴.2) 中奥陶统存在3个韵律结构使浅部新岩溶发育产生强弱相间的层控现象;石膏层的膏溶作用产生了膏溶角砾岩带、压碎岩带和裂隙带,是泥灰岩段成为裂隙岩溶含水段的主因.3) 浅部走向强径流带与贯穿深浅部的逆倾向弱径流带的共同作用,使CaCO3 ,MgCO3溶蚀区域很局限,新岩溶只在浅部与老岩溶叠加;中深部老岩溶和陷落柱处于沉淀充填状态.4) 新构造断裂带是矿区西部岩溶地下水获得浅层地下水越流补给的通道,也是弱富水区中强富水带.     

Mechanical analysis on deformation of surrounding rock with road-in packing of gob-side entry retaining in fully-mechanized sub-level caving face

Based on the movement regularity of surrounding rock with road-in packing of gob-side entry retaining in fully-mechanized sub-level caving face (RPGERFCF), the mechanical model of its surrounding rock was established and the calculating formulas of the deformation of the roof, coal wall and filling body were attained. By the mechanical analysis to the deformation of the surrounding rock of RPGERFCF, the major factors influencing the deformation of the surrounding rock were found out and the technologic approaches reduced the deformation and enhanced the stability of the surrounding rock were put forward. Consequently, the scientific bases were provided for the stability control of the surrounding rock of RPGERFCF. Supported by the National Science Foundation of China (50674046); National Science Important Foundation (50634050); Hunan Science Foundation (06JJ50092)     

综放巷内充填原位沿空留巷技术

针对综放沿空留巷的技术难点,在分析综放沿空留巷围岩结构力学模型的基础上,提出了巷内充填原位沿空留巷的新技术。此项技术有两个关键方面:一是大断面全煤巷道顶煤完整性的维护;二是大体积长距离充填体的整体稳定性控制。对巷内基本支护为梯形金属支架的原有巷道,提出了实施此项新技术的具体方案。现场工业性试验表明,该项技术的应用是成功而有效的,可在类似条件的综放工作面推广应用。     

煤柱稳定性的时间相关性分析

利用最小势能原理，在分析了煤柱与顶板的相互关系以及煤柱受力状况后，建立了考虑顶板刚度及煤柱软化与流变特性的煤柱时间相关稳定性分析模型，引入煤岩体的蠕变本构关系，对煤柱的长期变形和稳定性进行了分析，得到了煤柱保持长期稳定的必要条件以及煤柱保持稳定的最小时间计算公式.在利用短壁开采方法控制地表沉陷的工程中，对煤柱变形与稳定性进行了预测，其结果与现场实测一致.