准东巨厚煤层分层开采覆岩移动规律相似模拟试验

针对新疆准东大井矿区二号井B1煤层赋存地质特征,运用关键层理论对其覆岩结构进行判断分析,采用试验研究的方法建立相似模拟试验模型,研究巨厚煤层分层开采过程中覆岩破断、沉降规律。试验结果表明:巨厚煤层分层开采覆岩破坏高度达到221.24m,其中跨落带98.3m,裂隙带138.2m;基本顶及各亚关键层破断失稳后急剧下沉,随工作面的推进不断被压实、岩层间离层(横向裂隙)逐渐闭合,形成具有一定承载能力的"铰接结构",当第三分层回采完毕,主关键层下部与下位岩层的离层空间达到最大。     

类煤岩材料煤岩组合体力学及能量特征的煤厚效应分析

采用DYD-10电子万能试验机和PCI-8型声发射信号采集系统,对不同煤厚(11.11%,20.00%,33.33%,50.00%,62.50%)的试件开展了单轴载荷作用下变形破坏全过程的力学及能量特性实验。结果表明:随煤厚占比增加,试件压裂形态从拉伸破坏,经过拉伸剪切复合型破坏,逐步变为剪切破坏;试件抗压强度逐渐减小,压密阶段占比逐渐延长、弹性阶段占比逐渐缩短;随着载荷不断增大,声发射能量和振铃计数均出现与应力应变曲线相匹配的阶段性变化,单轴压缩破裂时AE峰值能量随煤厚占比增大而减小,平均减小率为13.32%;根据能量理论,试件全应力应变过程中弹性能、耗散能分别在弹、塑性阶段有明显增加,随煤厚占比增加,试件储能极限和耗散能转化率逐渐降低,能够有效表征煤层采动覆岩裂隙演化及煤层受载破坏时的剧烈程度。     

不同粒径下煤样瓦斯吸附热力学特性影响实验研究

为揭示不同粒径下煤样的瓦斯吸附热力学特性,选择典型矿井煤样进行不同粒径、温度条件下的瓦斯等温吸附实验,利用Clausius－Clapeyron方程计算出各煤样等量吸附热; 根据Langmuir方程建立了含标准平衡压力常数的瓦斯吸附自由能方程,得到其吸附自由能; 通过Gibb－Helmholtz方程获得各煤样的吸附熵。研究结果表明:不同粒径、温度影响因素下的煤体瓦斯吸附过程依旧可用Langmuir方程表征; 不同粒径煤样瓦斯等量吸附热、吸附自由能和吸附熵均小于0,变化范围分别为－14．19～－22．27 kJ/mol、－4．83～－6．72 kJ/mol和－28．20～ －51．32 J/(mol·K); 随着粒径增大,煤样瓦斯等量吸附热、吸附自由能、吸附熵均增大; 随着温度升高,煤样瓦斯吸附自由能、吸附熵逐渐降低。实验结果表明,煤体瓦斯吸附过程是一种放热、自发、熵减小的物理吸附过程。     

碱泉沟煤矿顶煤弱化技术

为提高倾斜煤层放顶煤回采率,通过对碱泉沟煤矿煤层特征的分析和研究,采用超前工作面深孔预爆破处理顶煤,并进行了相应的工艺研究,对提高煤炭回采率有重要意义。     

特厚承压含水砂砾岩下综放开采安全采高确定

以伊犁伊宁矿区富水特厚砂砾岩下煤层综放开采为工程背景,利用现场实测得出煤层回采后覆岩裂采比为7.5,并以此预测了2601工作面在不同采高条件下导水断裂高度,认为安全采高为5.0 m。采用固液耦合相似模拟验证结果表明:在采高8.5 m条件下工作面推进90 m工作面发生突水,突水前含水层水压呈现缓慢下降、上升、震荡、急剧下降的变化趋势;在采高5.0 m条件下,工作面没有出现涌水,覆岩裂隙高度仅为37 m,与裂采比7.5的预测结果相近,2601工作面综放高度5.0 m是可行的。     

砂砾岩含水层下综放开采导水裂隙演化及防治水措施

以伊犁矿区第三系砂砾岩含水层下综放开采为工程背景,利用相似模拟实验研究了采动引起覆岩的破断特征。结果表明,工作面推进到135 m左右,裂隙带即与砂砾岩含水层贯通,这对于6-7煤层安全高效开采造成较大威胁。为了保障工作面回采安全,设计了超前探放水钻孔,累计泄水量344 800 m³,大幅度减少了对粗砂岩流砂层的补给作用;对首采综放工作面现场观测表明,垮落到采空区的粗砂岩流砂层成为湿润的固体砂,固体砂覆盖于采空区又起到防灭火的作用,对矿井安全生产十分有利。     

基于顶板周期来压规律的高位抽采钻孔参数确定研究

通过相似模拟实验、现场实测及理论计算等手段,对塔河煤矿11B801综放工作面高位瓦斯抽采钻孔参数展开研究。结果表明:11B801综放工作面回采过程中存在"大、小周期"来压现象,小周期平均来压步距约15. 5m,大周期平均来压步距约65. 0m,"大、小周期"与瓦斯运移通道及聚集场所的发育密切相关;基于"大、小周期"来压步距确定了高位钻孔有效抽采长度,并反推计算出钻孔孔深、仰角、压茬距等参数;通过对工作面回采过程中顶板来压及钻孔抽采浓度监测数据分析,验证了利用"大、小周期"来压步距反推计算钻孔参数的合理性,11B801综放工作面上隅角瓦斯浓度控制在0. 47%以下,保证了11B801综放工作面安全高效生产。     

大倾角厚煤层沿空掘巷窄煤柱留设尺寸研究

针对新疆矿区煤炭开采普遍留设大区段煤柱,造成煤炭资源大量浪费的问题,以准南煤矿大倾角厚煤层综放工作面为工程背景,采用理论计算、数值模拟、现场实测的方法,研究了工作面侧向支承压力分布规律,提出了窄煤柱沿空掘巷的巷道位置范围,并对不同宽度窄煤柱的支承压力、塑性区及巷道变形量做了数值模拟分析,结果表明合理的窄煤柱尺寸为5~6m,研究结果为该矿实施窄煤柱沿空掘巷提供一定的参考依据。     

新疆浅埋煤层冲击地压影响因素分析

随着西部能源开发的战略方向,新疆矿产资源整体开发的水平也有很大提高,但是随着机械化水平和开采强度的提高,新疆浅埋煤层也逐渐发生冲击地压事故。冲击地压事故作为矿井安全生产的重大危险之一,严重影响矿井的安全生产。新疆矿产资源丰富、埋藏浅,各地地质条件和开采技术条件不同,所以新疆矿井发生冲击地压事故的影响因素也不相同;分析了解新疆冲击地压事故的影响因素,对新疆矿井开展冲击地压预测、防治工作有一定的指导作用。     

不同煤阶煤体甲烷吸附特性的对比分析

以新疆拜城矿区及库拜矿区煤体作为研究对象,以高低阶煤体孔隙特征及吸附规律研究为出发点,采用实验室测试等方法研究不同煤阶煤体物质组成、孔隙结构等对其吸附解吸特征的影响规律。结果表明,高阶煤体密度高于低阶煤体,但孔隙率低于低阶煤体;高低阶煤煤体密度均随镜质组含量增加而降低,随矿物含量增加而增加;通过液氮吸附试验发现高低阶煤煤体比表面积相差较小;等温吸附试验结果表明煤体最大吸附量与镜质组反射率呈正相关关系,与镜质组含量呈正相关关系,与惰质组含量呈负相关关系。试验结果可为后续新疆低阶煤煤层气开发提供一定借鉴意义。