煤岩采动裂隙场的成因及其特征分析

煤层开采后将引起上覆岩层的移动与破断,从而在覆岩中形成采动裂隙。本文把随着工作面的推进,在上覆岩层中形成的一个动态的三维裂隙存在的空间叫裂隙场,分析了煤岩采动裂隙场的成因及其基本情况与特征。为研究煤岩瓦斯耦合、瓦斯突出区域预测及瓦斯的防治奠定了基础,为探索适合在裂隙场抽取利用瓦斯技术、早日实现煤与瓦斯安全共采,提供了科学依据。     

下保护层开采上覆煤岩卸压增透机理研究与应用

为了掌握下保护层开采后被保护层透气性系数及煤层瓦斯含量变化情况,依据郭庄煤矿与寺河矿二号井煤层的相对位置关系,采用相似材料模拟试验和现场实践相结合的方法,对保护层开采后上覆煤岩透气性系数变化情况进行测定.在模拟采动过程中,上覆煤岩透气性系数的时空变化规律为:由原始的4.40 m2/(MPa2·d)左右,先增至约4.89 m:/(MPa2·d),然后减小至3.91m2/(MPa2·d),接着急剧增大至85.00 m2/(MPa2·d)左右,最后下降并稳定在约28.00m2/(MPa2·d).现场测试结果表明,透气性系数在开采过程中是一个动态发展的过程,即:原始值—增大—减小—急剧增大—减小—稳定(大于原始值).     

坚硬煤岩条件下放顶煤开采

以放顶煤开采工艺、方式为主要内容,论述了坚硬顶煤破碎和坚硬顶板管理问题。分析了放顶煤开采、放煤工艺及支架等配套设备的适应性,展望了两硬条件下放顶煤综采技术。     

极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度研究

通过数值模拟、现场实测等方法对鲁西煤矿极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度进行了研究。研究结果表明:通过FLAC3D数值模拟计算得出3上107工作面煤厚2.3 m,裂隙发育高度33.6 m,3下107工作面煤厚3.42 m,裂隙发育高度39.4 m;现场实测结果表明下分层开采后导水裂缝带发育高度为41.51 m,下分层开采后裂缝带发育高度增加较少;3上107工作面导水裂缝带发育类比高度值降低了4.33 m,随着工作面停采时间的增大,采动裂隙尤其是上部的微小裂隙会部分闭合,导致导水裂缝带发育高度有所降低。     

近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究

围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表明：3+4号煤初采时,叠加采动的影响下,顶底板卸压程度较一次采动影响时高,但高卸压程度阶段持续长度减少,约105 m,底板最大应力降低值可达12 MPa,是保护层开采时最大应力降低值的1.5倍;进入正常推进阶段,仅距采空区两侧煤壁一定范围L内仍保持较高裂隙发育和应力降低程度,且较保护层开采时L值减小,20~30 m,采空区中部覆岩裂隙再次闭合,围岩应力出现恢复现象;工作面推进距离一定条件下,双重采动影响下顶底板卸压程度及裂隙发育程度较一次采动影响下明显升高;被保护层开采时,3+4号煤同2号煤之间岩层破碎程度最高,裂隙最为发育,覆岩裂隙发育程度随工作面推进距离增加而升高,由于形成稳定顶板结构的随机性,覆岩裂隙频数程台阶式增长。最后将研究结果应用于沙曲煤矿高瓦斯煤层群开采时瓦斯抽采钻孔的布置设计,取得较好的抽采效果。     

围压作用下煤粉充填煤岩裂隙渗流特性

为了研究不同颗粒大小的煤粉充填煤岩裂隙对煤层气渗透率产生的影响,以焦作煤业有限责任公司下属的赵固一矿二1煤储层为研究对象,以不同粒径煤粉为充填介质,在一定围压条件下,以不同气压和不同裂隙宽度进行了煤粉充填煤岩裂隙渗透特性实验。结果表明:在一定围压条件下,随着气压的增大,相同裂隙宽度不同目数煤粉充填的煤岩裂隙渗透率都先增大后减小,且峰值渗透率随着煤粉目数的增大也减小;在不同裂隙宽度相同目数煤粉充填的煤岩裂隙中,煤岩裂隙渗透率随着充填宽度的增大而增大。     

煤层群混合开采采动裂隙发育规律研究

鉴于煤层群开采采动裂隙的发育规律对于顶板控制具有重要影响,以贵州松河煤矿煤层群混合开采生产地质条件为背景,通过相似物理模拟,研究了煤层群混合开采过程中覆岩裂隙的发育规律。研究表明：煤层群采用混合开采顺序时,覆岩裂隙的发育程度受煤层群复合厚度、层间距、开采顺序的影响;煤层群下行开采时,下层煤开采将导致上层煤裂采比增大,煤层群上行开采时,上层煤开采后裂采比相对较小,但会引起邻近下层已开采煤层顶板内裂隙继续发育,使其裂采比增大;裂采比和煤层复合厚度之间呈对数关系,裂隙发展高度和煤层顶板下沉量之间呈三次多项式关系。研究结果可为煤层群混合开采顶板控制设计提供理论依据。     

远距离下保护层开采上覆煤岩裂隙变形相似模拟

运用实验室相似材料模拟试验,通过对远距离下保护层开采相似模拟研究分析,发现了上覆煤岩裂隙卸压、失稳、起裂、张裂、裂隙萎缩、变小、吻合、封闭的动态演化规律,并且随着工作面的推进采动裂隙在水平方向上不断向前扩展,大致呈"波浪"型周期运动,在竖直方向上大致呈底宽顶窄的"A"型分布状态;提出了"三位一体"的立体的综合瓦斯治理新...     

采动应力-裂隙动态演化规律的数值分析

采用可以模拟连续及非连续介质出现变动响应的离散元软件对采动围岩的应力和裂隙进行了分析。结果表明:采动应力变化在时空上和采面的距离和煤岩层间距有关,完全开采前近煤层应力变化为对称"V"型-非对称"V"型-"W"型,远煤层应力变化为对称"V"型-非对称"V"型;采动裂隙是采动应力变化的显现,裂隙的发育与采动应力集载和卸载频度有关,在煤层上方15³0 m应力幅度变化大,裂隙密度大、持续时间长,是理想的瓦斯抽放位置。     

不同开采条件下采动力学行为研究

通过分析3种典型开采条件下(放顶煤开采、无煤柱开采与保护层开采)工作面支承压力分布规律,揭示了采动影响下工作面前方煤体支承压力峰值大小及位置的采动力学特征,获得工作面前方煤体所承受的采动力学应力环境条件,据此进一步开展了不同开采条件下煤体采动力学行为的实验研究。通过升高轴向应力的同时降低围压的方式来模拟长壁工作面前方垂直应力和水平应力,获得了3种典型开采条件下煤体破坏全过程的采动力学行为和应力集中系数,以及不同开采条件下煤体破坏时的支承压力、水平应力、变形等的差异,同时揭示了工作面前方煤体的采动力学行为与开采条件的关系。     

带煤柱开采条件下巷道矿压显现规律

通过对神火矿区现场调研,收集、整理矿区各类型巷道的现场实测数据,统计分析现场巷道支护状况,科学地提出了采准巷道合理的支护形式和参数,建立巷道支护技术规范,并揭示了“带煤柱开采”条件下巷道矿压显现规律。     

上保护层开采下煤岩强扰动力学行为与渗透特性

保护层开采在低渗透高瓦斯近距离煤层中得到广泛应用,研究保护层开采扰动下的煤岩强扰动力学行为与渗透特性为进一步更加高效安全的开采被保护层煤层提供了理论支持。选取平煤集团十二矿上保护层己14煤层工作面己14-31010和被保护层己15煤层工作面己15-31030为研究对象,进行相似模拟试验和保护层开采过后被保护煤层受力分析。通过相似材料模拟试验获取保护层开采方式下被保护层的受力情况,上保护层开采过程中,煤层压力先增大后减小,采空区重新压实稳定后,应力状态近似恢复到原岩应力状态。通过对保护层开采后的被保护煤层受力分析获取煤层变形后的应力状态,上保护层开采过后,被保护层煤层产生变形,煤层上部分膨胀变形,应力小于原岩应力;下部分煤层压缩,应力大于原岩应力。结合二者的结果获取保护层开采方式下室内试验中被保护层煤层应力加载路径。依据被保护层煤层应力加载路径,设计进行采动耦合应力路径下的煤样渗流试验。试验结果表明:上保护层煤层开采过程中,同等试验条件下,被保护层煤层可承受的上保护层开采扰动应力越大,被保护层煤层开采过程中的煤体破坏应力峰值越大,体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样和N组煤样应力应变曲线与常规保护层卸荷三轴试验相比,扩容点出现位置明显提前;同等应力状态下,水压越大,煤样的体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样初始围压为35 MPa,围压对渗透率的影响大于轴压的影响,N组煤样初始围压为20 MPa,围压、轴压交替对渗透率产生主要影响,渗透率曲线呈现"W"型。两组试验中,扰动应力最大的试样破坏前的渗透率普遍大于其他试样的渗透率。     

铁路下采煤实践

介绍了元宝山煤矿线路及路基移动和变形的规律 ,阐述了采动线路的维修及开采过程中的安全措施     

铁路下采煤保护煤柱设计

铁路保护煤柱影响到铁路的安全运营和煤炭开采．针对中井矿铁路压煤严重、煤炭回收率低的问题,采用垂线法对中井矿铁路保护煤柱进行留设,并设计了合理的开采措施与铁路保护煤柱相配合,通过地表沉陷预计对铁路保护煤柱的合理性进行检验．结果表明：中井矿铁路保护煤柱能够有效的控制地表变形,将铁路干线变形控制在国家保护等级范围内,即保证了地下煤炭资源的采出,又不影响铁路安全运营．     

淮南煤田开采条件及其综采适应性评价研究

利用大量的钻孔资料，在对淮南煤田13-1号煤层形成环境、厚度变化规律、夹矸发育情况、顶底板条件等研究基础上，对煤层综采适应性进行了定量评价。评价结果表明13-1号煤层由西北向东南综采适应性程度逐渐增高，与煤层厚度变化规律相吻合。煤层厚度越大，变异系数越小，越有利于综采；反之，煤层越薄，变异系数越大，越不利于综采。     

建筑物下压煤开采的优化分析

建筑物下压煤开采途径及措施有很多种，各有其适用范围和条件。文章就右江矿务局塘内矿２个采区建筑物下压煤开采的具体条件，进行了开采方案影响效果的数值优化分析，提出了经济有效的开采措施和建筑物保护措施。     

煤矿村庄下压煤可采性分析

通过山东省岱庄生建煤矿井田范围内的福利院下压煤开采试验 ,提出了村庄下压煤开采的必要性和可行性 ,结合国内目前较成熟的“三下”压煤开采技术 ,总结出开采村庄下压煤的合理参数和应注意的问题     

煤矿塌陷区不同复垦年限土壤颗粒组成分形特征

土壤的颗粒组成在某种程度上决定了土壤的结构和性质,为探究不同复垦年限下土壤理化性质的变化规律,以土壤颗粒分形理论为基础,选取邹城市典型采煤塌陷地作为研究对象,统计分析了煤矿塌陷区土壤颗粒分形特征及其与土壤不同粒径含量和土壤养分状况间的关系。结果表明:①随复垦年限增加,土壤理化性质变好,土壤颗粒分形维数增大。②在垂直剖面尺度上,土壤颗粒分形维数与黏粒、粉粒、密度、有机质含量呈极显著正相关关系(p0.01),而与砂粒含量、孔隙度呈极显著负相关(p0.01),与碱解氮、速效磷、速效钾含量相关性很小。③在时间尺度上,土壤颗粒体积分形维数与黏粒、粉粒、有机质含量、密度存在极显著正相关关系,与土壤碱解氮、速效钾、速效磷呈显著正相关,与砂粒含量、孔隙度呈极显著负相关关系。     

薄煤层开采技术中矿压显现规律

随着煤炭资源的开采,需要对薄煤层开采技术进行系统研究.介绍了榆家梁矿4-3煤层44305薄煤层工作面开采的矿压显现规律,对开采进行技术研究,可供其它矿薄煤层的高效回采参考.