生态脆弱矿区煤层覆岩隔水特征及保水开采实验研究

对薄基岩浅埋煤层覆岩的隔水性进行了分析,采用相似材料模拟的方法,研究了薄基岩浅埋煤层覆岩的物理力学特征和上覆岩层移动破坏规律。研究表明,覆岩的矿物成分以石英、钾长石等为主,其含量高达75.4%~92.0%;岩石的单向抗压强度远大于抗拉强度,属于典型的脆性岩石。风化岩石的膨胀性增强,塑性增加,强风化带内,结构致密的粉砂岩、细粒砂岩的物理力学性质无明显变化。相似模拟实验表明:在煤柱附近和采空区中央,沿顶板方向覆岩移动表现出明显的分区性,在同一层位水平变形引起的压缩区和拉伸区交错出现;导水断裂带最大高度约为94 m,是采高的27倍。在此基础上,对薄基岩浅埋煤层保水开采的条件进行了评价,提出了保水开采的关键技术措施。     

急斜特厚煤层水平分段放顶煤安全开采的研究

急斜特厚煤层水平分段放顶煤开采过程顶煤和围岩的破坏过程存在明显的分区,顶煤中拱结构的失稳破坏是造成工作面来压的机理,大段高开采情况下,沿采面推进方向可能形成的大跨度的拱结构和顶板大范围悬露是围岩灾变的关键源,分析了灾变危险性的可监测性,从灾变危险性发展的动态过程出发,形成了预测预报大范围围岩垮落灾变危险性和预测预报采面来压的判断-分析-监测-对策-判断综合决策系统。     

深井高应力软岩回采巷道支护对策

通过对某矿回采巷道支护效果的调查,总结了该矿高应力软岩回采巷道现有支护方式存在的问题,阐述了该矿高应力软岩回采巷道在低围岩状态下的独特变形破坏特征,并且针对该矿井回采巷道提出了具体的支护对策。     

急斜特厚煤层开采围岩破坏规律研究

通过现场实测、理论分析和相似模拟实验,研究了急斜特厚煤层水平分段放顶煤开采围岩破坏规律,提出了开采引起的围岩破坏传递主途径和破坏分区,分析了影响各破坏区大小的因素。同时,分析了地表塌陷损害的特点,提出利用自重充填等方法控制采动损害和限制地表破坏。     

急斜特厚煤层开采围岩与覆盖层破坏规律

为了再造一个山川秀美的西北地区,需要进行地下矿床开采引起围岩和地表覆盖层破坏规律,研究了急斜特厚煤层水平分段放顶煤开采围岩破坏规律,提出开采过程顶煤和围岩的破坏过程大致可分为顶煤放出区,沿底坐滑区,顶板离层破坏区和煤岩滞后垮落区4个区,建立了急斜老顶狭长板模型,分析其变形破坏特征及主要影响因素,得出急斜特厚煤层开采破坏主要向煤层上方发展,地表呈串珠状塌陷坑,在老顶上方地质破坏不显著,只要对塌陷坑进行科学充填,就可实现地表绿化及城市利用。     

深井高应力软岩沿空回采巷道安全支护研究

通过对某矿6条正在服务的回采巷道和3条正在施工的回采巷道支护效果的调查，总结了该矿高应力软岩回采巷道现有支护方式存在的问题，以及巷道围岩变形破坏特征，提出了具体的支护对策。并以12117工作面回风巷道为例，分析了其工程地质、岩石物理力学特性，设计了支护方案，工程应用表明效果良好。     

急斜近距煤层水平分段轻型液压支架放顶煤联合开采的实践

论述了碱沟煤矿采用急斜近距煤层水平分段轻型支架放顶煤采煤方法的科学性。新型采煤法的实施有利于避免急斜近距煤层开采的相互影响，提高生产能力和采出率，形成规范的通风系统。进一步论述了这种新型采煤法回采工艺的独特性和液压支架的适应性，得出采用这种特殊的回采工艺和液压支架保证了作业安全，有利于高产高效，而且适应了联合开采后顶煤的放出过程、围岩破坏和矿压显现特征。并提出了进一步改进采煤方法，完善工作面生产体系的建议。     

渗流作用下圆形巷道围岩弹塑性分析

在假设岩体在无限小的区域内材料属性相同,将岩体划分为若干个塑性区域环的情况下,应用统一强度理论,结合岩石应变软化力学模型与围岩峰后强度和变形演变规律,推导了渗流作用下圆形巷道围岩破裂分区的计算公式,分析了渗流作用下巷道围岩的弹性区、塑性软化区和破裂区的力学性态。结合具体算例,对比分析了渗流作用下和无渗流作用下巷道塑性区范围影响因素,得出支护反力、巷道半径以及采深对渗流作用下的巷道塑性区域影响尤为明显。研究表明,考虑渗流作用使得分析结果更加接近于实际,能显示出巷道围岩变化破坏情况,为地下工程的优化支护设计及安全性评价提供理论依据。     

近浅埋煤层开采覆岩移动破坏规律相似模拟研究

以陕北榆林某矿3#煤层主产工作面为工程背景,依据相似理论,采用相似模拟实验,从位移变化、裂隙演化及采动应力3个方面对工作面开采后覆岩移动破坏规律进行分析。实验得出近浅埋煤层"三带"特征、矿压显现特征及岩层位移特征。     

基于隔水关键层水压计算及突水分析

为了对矿井突水问题有更深入的认识,依据隔水关键层理论和弹性力学,对有无断层影响下的临界水压进行了公式推导,分析了断层条件下临界水压随断层倾角的变化情况,并和无断层条件下隔水关键层的临界水压进行了对比,以及分析了底板卸压区长度对临界水压的影响。结果表明,临界水压随着断层倾角的增大经历了先增大、后减小的过程;断层降低了临界水压;卸压区在一定范围内时,即使断层存在,隔水关键层的阻水能力也是很强的;卸压区越长,断层对临界水压的影响越小。