东升庙矿采空区大面积塌落安全防护措施探讨

根据东升庙矿现存采空区,进行了大面积塌落危害预测,该采空区若发生大面积塌落,会在采空区底部形成波速约为44 m/s的空气冲击波,如此大的冲击波会对井下人员和设备造成严重的安全隐患。为防止大面积塌落的危害,提出了综合防治措施。     

近距离煤层采空区下顶板支护研究

五虎山煤矿9#、10#煤层平均层间距3.85 m,且受9#煤采动影响,10#煤顶板岩层已失去完整性,使得回采巷道应用锚杆支护十分困难。为了能够安全、高效地掘进10#煤巷道,分别采用了桁架、架棚支护,但都未达到预期的效果,最后在1004运输巷内进行桁架-架棚联合支护实验,取得了良好的支护效果,为类似条件的矿井提供了借鉴。     

近距离煤层采空区下顶板支护研究

五虎山煤矿9#、10#煤层平均层间距3.85 m,且受9#煤采动影响,10#煤顶板岩层已失去完整性,使得回采巷道应用锚杆支护十分困难。为了能够安全、高效地掘进10#煤巷道,分别采用了桁架、架棚支护,但都未达到预期的效果,最后在1004运输巷内进行桁架-架棚联合支护实验,取得了良好的支护效果,为类似条件的矿井提供了借鉴。     

煤中低分子化合物的甲烷溶解能力研究

为了研究煤中低分子化合物的甲烷溶解特性,使用四氢呋喃溶剂对张集9煤和寺河3煤进行微波辅助抽提,得到抽提产物,经GC/MS联用仪分析后得出煤中低分子化合物的主要成分,通过对比分析,选取0~#柴油和润滑油作为低分子化合物的模型物质,进行甲烷溶解特性试验。研究结果表明:煤中低分子化合物主要成分为芳香烃、脂肪烃和含杂原子的化合物,其中,烷烃类主要集中在C11～C17之间,并且基本上呈现连续分布,芳香烃化合物主要有苯及其同系物,主要集中在C8～C16之间;试验温度恒定时,低分子化合物的甲烷溶解量随着平衡压力的升高呈线性增加;试验压力恒定时,低分子化合物的甲烷溶解量随温度的增加而变小,且减小趋势越来越缓慢。     

顺层钻孔抽采有效半径影响因素及测定方法研究

基于顺层钻孔抽采瓦斯气-固耦合模型,从煤层赋存参数、抽采参数两个方面分析有效半径影响因素,表明:初始渗透率对有效半径影响最大;其次是初始瓦斯压力,与有效半径成反比关系;抽采时间在很大程度上控制着有效半径,有效半径的测定应与抽时间建立关系。提出以抽采残余瓦斯含量为考察指标的有效半径测定方法,建立有效半径与抽采时间的关系,进而结合具体矿井采-掘-抽接替计划确定有效半径,测定更为普遍适用,该方法在霍尔辛赫煤矿得到了验证。     

冲击载荷作用下矿柱力学响应特征分析

随着采矿逐渐向深部发展,冲击地压灾害频繁显现,特别以大空间赋存采空区的坚硬顶板整体冒落引发的冲击灾害严重影响着矿山安全高效发展。以东升庙铜矿11号矿体+850 m水平以上采空区围岩冒落诱致冲击灾害为研究背景,应用工程类比法,建立了冲击力学模型,即将冒落体简化为圆柱体冲击垫层,将矿柱简化为梁结构。基于材料力学理论、应力扩散理论,建立了受冲矿柱内部最大拉应力、剪应力、挠度与垫层厚度的关系式,进一步研究了3个力学响应量随垫层厚度的变化规律以及垫层最佳设置厚度,并应用FLAC^3D数值模拟对理论分析最佳垫层厚度的有效性进行了验证。研究结果表明：（1）冒落体对垫层的最大冲击力以及此时在垫层中的位移随垫层厚度增加而分别减小和增大,同时2者减小和增加的幅度均随垫层厚度增大而减小;（2）矿柱内最大拉应力、最大剪应力、最大挠度均随垫层厚度的增加而减小,同时减小的幅度也随垫层厚度增加而减小;（3）从经济节约、安全有效的角度出发,分析了垫层最佳设置厚度,认为设置厚度18 m左右的垫层是最合理的。研究成果可以为矿山采空区处理、山地道路棚洞防护等工程提供理论指导与经验参考。     

考虑微观孔隙几何的砂岩自发渗吸理论模型

为研究砂岩微观孔隙结构几何对其吸水特性的影响机理，应用Hagen-Poiseuille方程、Laplace-Young方程、分形几何理论，考虑孔隙的截面形态、大小分布和通道迂曲3种几何特性，建立了平均几何与分形几何表征的毛细管吸水模型，并对模型的适用性、有效性进行了验证。对比已有模型，分析了各几何参数影响孔隙结构吸水特征的敏感性。研究结果表明:①吸水性特征参量与孔隙几何、迂曲度、孔隙率、最大孔隙尺寸有关，孔隙几何形状越不规整、连通孔隙通道越迂曲、孔隙结构非均质性与各向异性越强，孔隙结构吸水性相对较弱；②平均几何表征的模型中等效平均孔隙直径的物理意义不明确，代入空间平均孔隙尺寸的计算结果大于实测值，而分形几何表征的模型各参数物理意义明确，得到与实测值相近的结果；③对于三维孔隙连通性以及孔吼特征性较弱的孔隙结构，模型适用性较强，相比程序复杂的IFU(Pia)模型、BEA模型，能得到相近甚至更精确的理论预测结果。     

瞬变电磁法在探测采空区中的应用

为了研究运用瞬变电磁法探测兼并重组整合矿井采空区的方法,在研究瞬变电磁法探测技术原理和对背景噪声进行调查的基础上,采用瞬变电磁法分别对通合2号煤层工业广场和生产区的采空区进行了探测研究。通过数据解释,结果表明,在工业广场存在3处采空破坏异常区,在生产区存在8处采空区。