复杂应力区段煤柱合理留设宽度仿真研究

针对南关煤矿3205运输巷道工作面掘进与支护困难、巷道变形严重且维修频繁的现状,为破解复杂应力情况下煤柱合理留设宽度这一关键性问题,借助FLAC 3D软件进行了应力场与位移场仿真分析。研究结果表明:显著的水平应力场、邻近的采动应力场与劣化的围岩稳定性三重因素的综合作用是制约3205运输巷正常掘进作业的瓶颈。在不同煤柱宽度方案比选过程中,窄煤柱在应对较强水平应力与剪切应力作用时处于劣势。煤柱宽度越大,采动应力场对煤柱及工作面的影响越小,采掘活动更为安全。经过方案比选,最终确立留设煤柱在复杂应力区段的合理宽度为30 m。     

煤岩振动破坏过程中自振频率变化特征研究

动力扰动促使煤岩破坏失稳是其导致煤岩动力灾害事故频发的主要原因,分析外界扰动对煤岩稳定性的影响对灾害的预测与防治具有重要意义。利用大型振动试验装置和自振频率测试系统,对煤岩体在底板扰动破坏情况下自振频率的变化特征及其与稳定性的关系进行了研究。结果表明：在振动影响作用下,煤岩体裂隙扩展,损伤程度加大,造成刚度系数的降低和阻尼比系数的上升,进而导致试件整体自振频率呈现下降趋势,且下降的速率与动力扰动的加速度和频率密切相关,并出现煤岩结构体与其中煤体分层自振频率不一致的现象。根据试验结果从调整扰动源和煤岩体两个角度提出了防止或减弱动力扰动对煤岩动力灾害诱发影响的合理化建议。     

温度场变化对高压注水煤体瓦斯解吸量影响规律研究

通过不同温度条件下煤与瓦斯吸附、解吸实验,研究了煤与瓦斯吸附、解吸的微观机理,重点分析了高压注水对煤体瓦斯吸附、解吸的影响规律.利用具有压力控制单元和温度控制单元的煤样吸附解吸实验系统,测定煤样在不同温度下瓦斯的解吸量,通过吸附压力降低曲线计算出了吸附速率.     

近距离煤层群初采阶段应力场分布与煤岩运移规律模拟分析

为探讨近距离煤层群开采情况下初采阶段的应力场分布与煤岩移动规律特征,以沙曲矿24207工作面为研究对象,结合FLAC3D仿真软件和Tecplot后处理程序进行了仿真研究。模拟结果表明,3~4#近距离煤层初采期进尺范围达70m;在初采阶段,随着回采工作面的推进,采场上下煤岩体中部存在明显的应力泄放过程,载荷向采场两端煤柱转移,上覆和下伏煤岩层均呈现出压力拱效应,应力释放区也逐渐演变为瓦斯富集区;同时,邻近煤岩体整体向采出空间运移,位移等值线由水平向竖向转化且梯度逐渐增大,表明采场上下煤岩体由初始离层裂隙发育向竖向裂隙发育演化,最后形成贯通裂隙,从而为邻近层瓦斯运移提供了有效通道。     

高瓦斯厚煤层采动裂隙发育区瓦斯抽采技术

针对高瓦斯厚煤层开采过程中采动裂隙发育区瓦斯涌出量大的问题,通过现场观测得知采空区瓦斯和邻近层瓦斯占工作面全部涌出瓦斯的50％以上,并确定了工作面裂隙带高为15.68～28.68m.基于此,提出了在传统本煤层瓦斯抽采和邻近层瓦斯抽采的基础上,在采动裂隙发育区采用高位钻孔抽采瓦斯的方法进行瓦斯抽采,并确定了瓦斯抽采的相关参数.实践表明:裂隙带邻近层高位钻孔瓦斯抽采效率大于本煤层瓦斯抽采和单纯邻近层瓦斯抽采效率,工作面瓦斯抽采率达53％.     

谈钻孔灌注桩施工工艺

针对钻孔灌注桩施工工艺进行了探讨,详细介绍了钻孔灌注桩施工前的准备工作,施工工艺及流程,并分别阐述了孔壁坍塌,孔位倾斜,断桩等常见问题的处理方法,以期指导实践,保证钻孔灌注桩施工质量。     

合理钻孔间距和瓦斯抽放时间的理论分析与数值模拟

为确定合理有效的瓦斯钻孔间距和抽放时间,根据煤层瓦斯赋存与流动理论,论证了瓦斯径向流动方程与均质导热体中径向不稳定导热方程的相似性,探讨了借助ANSYS软件中的温度场分析功能来模拟瓦斯流动场的可行性。通过对比不同顺层平行钻孔间距和抽放时间的抽放效果确定了合理的瓦斯抽放参数。实践验证表明,合理的选取钻孔间距和充分的抽放时间能有效地防止瓦斯抽放钻孔的重复交叉,降低钻孔施工成本,缩短抽放所需时间,达到工作面安全性和经济性的双重目的。     

煤体静载破坏过程中的微震信号特征研究

通过煤体静载破坏试验装置和ZDKT-1型微震监测系统,研究不同加载方式下各加载阶段煤体的结构破坏特性和微震信号特征。利用希尔伯特-黄变换(HHT)对煤体静载破坏阶段的微震监测信号进行了模态分离和信号重构,并探究高频分量和低频分量所代表的物理意义。研究结果表明:煤体在静载破坏时,变形和破裂会首先沿原有微裂隙方向演化,并随外加载荷的不断增大而扩展、分岔和相互贯通;不同阶段微震信号所表现的特性不同;信号分解出的高频分量与微裂纹有关,反映了信号的波动情况,而低频分量与裂纹的宏观变化情况有关,代表了信号的总体变化趋势。     

煤岩体振动破坏试验及微震信号特征

通过所搭建的大型振动试验装置和微震监测系统,探究不同激励加速度和频率条件下整体煤岩试件的振动破坏特性。利用希尔伯特-黄变换(HHT)对煤岩体受迫振动过程中的监测信号进行了模态分离和信号重构,并结合振动力学知识着重阐释了共振放大效应产生的机理。研究结果表明：微震传感器监测信号具有明显的载波特征;当激励加速度峰值达到一定水平(0.5g)时,煤岩试件出现有效微震信号,首次破裂发生在煤层中,信号随传播距离的增大而衰减;随着裂隙的产生和扩展,煤岩试件自振频率降低,当激励频率等于煤体自振频率时,试件会产生共振放大效应,微震信号明显增强;激励加速度和激励频率对微震信号均有影响,激励加速度峰值越大、激励频率越接近自振频率,则微震信号越密集、幅值越大,且出现了优势频段向低频转移的趋势;理论分析解释了上述现象产生的原因。     

基于回采工作面流场分布的拖管抽采瓦斯参数模拟研究

为准确探究综采工作面和采空区瓦斯流场特征,利用Navier-stokes方程和Brinkman方程描述风流在自由流动和多孔介质中的运移规律,结合Brinkman方程对流扩散和溶质传递方程构建了瓦斯浓度分布模型。针对上隅角瓦斯超限情况,应用COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析工具研究了拖管抽采技术的合理性和可行性,并确定了最佳布置参数。模拟计算结果表明:COMSOL Multiphysics能有效模拟瓦斯流场分布和采空区拖管抽放效果,并为最佳抽放点位置和合理抽放参数的选取提供了技术支持和理论指导。