浅埋易燃厚煤层综放工作面防灭火技术

针对浅埋厚煤层综放工作面所面临的煤层易自燃难题,提出了基于防灭火的浅埋深条件,分析了露头易自燃和浅埋煤层综放工作面回采空间大、遗煤多、漏风严重等特点,给出了适合露头煤或露天转井工开采的L型巷道布置的回采工艺,详细阐述了正压通风技术.根据采空区自燃危险区域及地表塌陷规律,研究了填埋碾压技术,实施了注氮为主、灌堵为辅的综合...     

矿物成分对抛光岩石表面摩擦特性影响的试验研究

在对 8 种岩石矿物成分 XRD 分析和使用三维白光干涉仪对其抛光表面进行表面形貌表征的基础上,在自行设计的试验装置上,对自然、饱水和干燥状态下 8 种岩石试块的摩擦系数进行了试验研究。试验结果表明：抛光岩石表面的摩擦系数和其矿物成分相关。在多矿物组成成分的硅酸盐岩中,饱水与自然状态时的摩擦系数增加幅度大于干燥和自然状态时摩擦系数减小的幅度。在多矿物组成成分的碳酸盐岩中,饱水与自然状态时的摩擦系数增加幅度小于干燥和自然状态时摩擦系数减小的幅度。在 3 种不同状态下单矿物岩石的摩擦系数比多矿物岩石的摩擦系数变化幅度大。     

泥岩孔裂隙分布特征及其对吸水性的影响

基于泥岩样品的扫描电镜测试和液氮等温吸附试验,系统研究煤系泥岩的显微孔裂隙形态特征和分布规律,进而探讨孔裂隙分布特征对其吸水软化崩解性的影响规律。主要研究成果为：① 泥岩孔裂隙类型有粒间孔、层间孔、粒缘收缩孔、气胀孔、溶蚀孔、矿物铸模孔及裂隙等;② 孔裂隙的发育程度及相互间的连通性差,自然状态下,多以隐裂隙的形式存在,肉眼很难辨别;③ 孔裂隙以所含黏土矿物微集聚体间孔隙和构成泥岩骨架的大颗粒间孔隙为主,其中构成泥岩骨架的大颗粒间孔隙体积占泥岩总体积的20%以上;④ 泥岩吸水软化崩解是在宏观结构破坏或扰动的基础上,由微孔裂隙吸附效应引起的,受其物质组成不同的影响,自然吸水率和软化崩解机理存在明显差异。     

有机硅材料改性泥岩物性变化规律研究

 以新生代煤系地层中的泥岩作为研究对象,对泥岩进行有机硅材料改性试验。采用静态水接触角法、液氮等温吸附、自由膨胀试验、扫描电镜能谱分析以及常规岩石力学强度试验等物理化学测试手段对比分析泥岩改性前后疏水性、孔裂隙、胀缩性、微结构及物理力学特征等物性变化规律,并分析有机硅改性泥岩的改性机制。结果表明：(1) 有机硅材料可有效改变泥岩的表面结构与性质,岩样表面水滴润湿角由8.51°增至113.34°,由亲水性变为憎水性。(2) 改性后孔裂隙形态变化不大,但总量明显减小,氮气吸附量由26.488 2 cm3/g减少至9.477 3 cm3/g,BET比表面积由13.029 8 m2/g减少至2.856 4 m2/g,孔隙最大孔径由150 nm左右减小至110 nm左右。(3) 岩样自由膨胀率由3.54%减少至0.51%。(4) 改性后岩样化学元素组成比例发生了较大变化,碳元素的大量增加和硫元素的出现表明改性材料已渗入岩样内部。(5) 改性后岩样的强度显著增加,其中单轴抗压强度由9.3 MPa增至26.05 MPa,抗拉强度由1.69 MPa增至3.22 MPa。     

粘土类软岩电化学改性机理的初步研究

通过对煤系地层中软岩与软岩工程稳定性常用控制方法和存在问题的系统研究,提出了采用电化学方法改性粘土类软岩以实现其长期稳定性的新思路。对粘土类软岩的电化学改性机理进行基础理论分析;开展了电化学改性的初步试验研究,试验结果表明:在直流电场作用下,电化学方法能够进一步加固煤系地层中的粘土类软岩,提出了利用铁质锚杆对软岩进行电化学改性的建议。     

综放孤岛工作面顺槽锚固技术研究

通过对唐安煤矿3403孤岛面顶底板岩层矿物成分及其崩解性的测定,应用以巷道围岩稳定性分类为基础的工程类比法,得出了孤岛面顺槽的支护方案与相关技术参数,并对锚固效果进行了数值模拟,结果表明所设计的锚固参数是可行的。     

软岩动压巷道支护加固技术及其应用

针对屯兰矿12206综采工作面瓦斯尾巷严重变形破坏的问题,通过现场实测和理论分析研究其破坏机理及控制对策,结果表明:富含黏土矿物的底板岩石在矿井水的楔劈作用下碎裂扩容产生膨胀应力;动压巷道在回采过程中产生高应力与剪切破坏;复杂动压及膨胀应力耦合作用导致巷道表现出强烈的流变特性;加强支护并阻止水对底板岩石的弱化是解决该尾巷大变形的必然选择;改性注浆加固技术,可成功解决软岩动压巷道的支护难题.     

物化型软岩块体崩解特性差异的试验研究

通过对以高岭石和蒙脱石含量为主的2种软岩崩解特性的对比试验,运用分形几何理论分析了不同初始块度和循环崩解次数的2种软岩崩解颗粒的粒径分布特性,并就2种软岩的崩解特性差异进行了探讨.研究结果表明：随初始块度S和循环崩解次数n的增加,软岩的崩解性增强,崩解颗粒小粒径化.以高岭石含量为主软岩崩解主要是由结构缺陷中空气被水挤压产生超张应力,使原结构缺陷扩容引起,崩解后以大粒径颗粒为主,其粒径分布的分维数D为0.873 1～1.764 2;而以蒙脱石含量为主软岩崩解则主要是由蒙脱石遇水膨胀造成岩体差异膨胀引起,崩解后以小粒径颗粒为主,其粒径分布的分维数D为2.223 1～2.716 2.     

特厚煤层大断面切眼锚索支护的作用

以酸刺沟煤矿6-1号煤层为例,采用物理模拟试验和数值计算的方法对不同埋深条件下仅锚杆支护和锚杆-锚索支护大断面开切眼围岩破坏演化特征及锚固效果进行了研究.模拟结果表明：仅锚杆支护开切眼两顶角处产生44.5～49.0°的斜向破裂,顶板呈层状垮落下沉,顶板上方164 mm处形成拱顶;锚杆-锚索支护开切眼两顶角处产生73.0～82.5°的斜向破裂,顶板呈半椭球状垮落下沉,拱顶位于顶板上方280 mm处,拱内顶板仍保持良好的完整性;随着围岩应力的增大(埋深增加),锚索对围岩的控制效果越明显.     

大阳煤矿综放巷道锚固参数与锚固效果

介绍了晋城大阳煤矿综放巷道首次采用锚杆支护的设计方法、参数选择和施工质量与支护效果的现场检查与监测内容和结果。对11条巷道的检查与监测结果表明,整个试验是成功的,为沁水煤田东部边缘裂隙发育的3号煤层锚杆支护的推广与应用奠定了良好的基础。