基于FLAC~(3D)的非充分采动地表移动求参方法

依据少数零散观测点很难求取地表移动参数.利用FLAC3D模拟了某矿12111工作面开采后的地表移动变形值,根据模拟结果和非充分开采沉陷规律,求取了该矿的地表移动参数,提供了一种基于数值模拟的非充分采动地表移动求参方法.用所求参数对12111工作面进行了概率积分法计算,并与零散观测点的下沉量进行了对比分析,结果表明,在非充分条件下可以利用数值模拟方法求取地表移动参数.     

单侧充填模式下煤柱失效宽度试验研究北大核心

为取得＂采-充-留＂协调开采岩层移动控制新技术中煤柱合理留宽,阐述了该技术的设计原则与布置方式。采用相似材料模型试验和数值模拟分析,取得单侧充填模式下煤柱失效宽度与采深、采厚之间关系,揭示了充留联合支撑体的相互作用。试验表明,柱旁充填可减小煤柱留设宽度,提高煤柱支撑强度;煤柱单侧充填失效宽度为不充失效宽度的29.8%~33.1%,柱旁单侧充填时煤柱宽度应大于（0.006 4-0.006 8）MH,才能保证煤柱的稳定。     

浅埋高强度开采地表及覆岩破坏特征--以神东矿区为例

采用现场实测与理论分析的方法对神东矿区地表非连续变形及地表移动持续时间进行了研究。阐释了高强度开采的内涵,并提出以地表最大下沉速度、采动损害程度及工作面来压强度作为判断指标。总结了神东矿区基岩全厚切落式和基岩部分破坏式2种岩层移动类型。分析总结了神东矿区地表移动以伴随非连续变形为主要特征的高强度开采规律:地表最大下沉速度达700mm/d,非连续变形以裂缝与台阶为主;采动裂缝以裂缝带形式发育,主裂缝间距与工作面周期来压步距基本一致,最前裂缝带内主裂缝滞后角约79.8°,地表最宽裂缝滞后角58.2°;裂缝发育条数及宽度与表土性质密切相关,风积沙区裂缝宽度一般小于30mm,黏性表土区一般大于50mm,裂缝宽深近似线性相关。本文可为类似开采条件下采动损害控制、地表环境治理、开采设计提供参考。     

煤体基质热开裂增透模型

温度变化对煤体损伤与破裂具有重要影响。温度变化导致非均质煤体内部产生热膨胀失配各向异性力,打破微裂纹临界受力平衡,引发煤体基质热开裂,继而导致煤体渗透率增大。从断裂力学理论出发,建立了煤体基质中单一微裂纹源热开裂的细观断裂力学模型,推导了微裂纹热开裂的临界裂纹尺寸,分析指出煤体温度变化越大,热开裂临界裂纹尺寸越小,即小裂纹越趋向于发育。引入微裂纹特征尺寸和孔径分形维数对煤体基质中单一微裂纹和空间裂纹网络进行表征,计算获得了煤体中微裂纹特征尺寸的分形维数,建立了煤体基质空间裂纹云的分形表征方法。以球形微孔为例,定义了热开裂增透因子,建立了基质热开裂增透力学模型,模型显示,随着煤体升温梯度增大,渗透率增透因子增大,基质渗透率增大效果越明显。最后对不同加热处理后的平顶山矿煤样和金佳矿煤样开展了压汞实验,加热温度分别为25,50,75和100℃,获得煤中微孔结构随温度的演化规律:煤体基质孔隙度随处理温度的增大而增大,孔径分形维数随处理温度线性增大,表明随着温度梯度的增大,煤体热开裂现象增强,基质渗透率增大。     

半可燃药筒埋头弹内弹道性能数值模拟

为了提高埋头弹药轻量化程度及发射过程的能量利用率,将可燃药筒材料应用到埋头弹药的结构中。基于二次点火和火药程序燃烧技术,将可燃药筒简化为变燃速片状药,并作为混合装药中的一种,建立了半可燃药筒埋头弹零维内弹道模型。对105 mm埋头式榴弹射击试验进行数值模拟,验证了所建模型的正确性。在此基础上对105 mm半可燃药筒埋头式穿甲弹的内弹道性能进行预测分析,得到最大膛压为537.5 MPa,炮口初速为1 667 m/s。     

唐山马家沟矿急倾斜煤层开采地表非连续变形规律

根据马家沟矿急倾斜煤层开采地表实测资料和现场勘察结果,对地表非连续变形的分布、发育规律进行了研究.研究结果显示,马家沟矿急倾斜煤层开采地面发育大量裂缝,这些裂缝在空间分布上具有间隔性,在时间发育上具有间歇性,对地面沉陷分区性具有控制作用,对采动影响范围扩展具有屏障作用.这些认识对类似条件矿井的急倾斜煤层"三下"开采具有一定参考价值.     

高速公路及村庄群联合压煤开采可行性研究

针对张家口某矿高速公路及村庄群联合压煤的具体地质采矿条件,以及高速公路和村庄搬迁较难等实际情况,结合目前建(构)筑物下压煤开采技术途径,通过理论分析和开采沉陷预计,在经济最优、技术可行及采动损害最小的前提下,进行了高速公路及村庄群联合压煤开采的可行性研究,给出了压煤开采的优选方案。     

厚松散层条件下地表采动裂缝宽度的计算方法

地表采动裂缝是地下煤层开采引起地表采动损害的一种显现形式。限于研究手段和方法,目前对地表采动裂缝宽度的定量计算鲜有研究。基于实测资料,根据几何学原理推导了地表采动裂缝宽度的计算公式。与实测对比验证表明,该式计算结果与实测基本吻合。为煤矿区土地复垦工程量计算和土地损害程度提供了判断方法。     

导水裂隙的自修复——地下水混流沉淀的影响

采动覆岩导水裂隙在其产生后的长期演变过程中，会发生导水渗流能力逐步降低的自修复现象，研究揭示导水裂隙的自修复机制对于科学指导矿区采动地下水的生态功能恢复实践意义重大。基于神东矿区补连塔煤矿12401工作面采后15 a覆岩导水裂隙自修复的工程探测结果，就采后不同层位地下水交汇混流产生化学沉淀对导水裂隙的修复降渗机理开展研究。结果表明，12401工作面采后覆岩导水裂隙直接发育至第四系松散层，已沟通多个含水层；由于浅层地下水含有较多Ca²⁺，而基岩地下水CO₃^2-、HCO₃^-质量浓度偏多，2种地下水在采动覆岩中交汇混流时会产生CaCO₃化学沉淀；沉淀物随水迁移并不断吸附于裂隙通道表面，发生包藏-共沉-固结的结垢过程，经过长时间的累积，最终形成具备一定抗蚀能力的结垢物或包结物，堵塞并修复裂隙。室内试验测试发现，这一过程引起的导水裂隙自修复降渗效果相比水-(气)-岩相互作用产生的效果更为稳定且快速；裂隙岩样受2种不同水质模拟地下水混流通过近2个月时间后，绝对渗透率即...     

浅埋高强度开采矿区生态损伤特征与减损实践

为解决浅埋高强度开采损害与生态保护间的矛盾问题，基于神东矿区地质开采条件、生态本底特征，总结了高强度开采的损伤特征。神东矿区采用大工作面快速推进降低非均匀沉降面积、开采初期工作面注浆减沉、建造地下水库保水及生态利用、填埋地表裂缝持水保墒、植物接菌微生物抗逆性提升、驯化筛选适生植物等技术，有效降低了煤炭开采引起的生态损伤。遥感监测表明，神东矿区2011—2015年技术应用初期，植被覆盖度50%左右，处在中高植被覆盖度级别，2018年植被覆盖度提高到62.4%，达到了高覆盖度水平。结合开采实践与理论研究，提出从开采源头设计着手、传导过程调控、末端修复治理采动损伤的全过程控制技术。