大采高综放开采煤岩损伤统计力学模型

根据特厚煤层大采高综放开采煤壁前方支承压力的分布特征,从煤岩内部缺陷的随机性分布特征出发,基于反映煤岩内部缺陷的微元强度服从韦布分布的概念,建立了支承压力作用下煤岩的损伤统计力学模型,确定了特厚煤层大采高综放面在煤壁片帮不影响生产的情况下的合理采高,并分析了特厚煤层大采高综放面合理采高与煤壁片帮程度、煤层内摩擦角、煤层...     

单一综放开采导水裂缝带形成机制研究

水体下采煤过程中,由于采空区围岩的应力重新分布,将产生变形、位移乃至破坏,若波及到上覆水体,则易发生透水事故,严重威胁矿井安全生产。应用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,数值模拟再现了单一综放开采条件下覆岩变形破坏的动态发展过程;通过对模拟结果的分析,得出了导水裂缝带的分布特征、位移分布、应力分布及地表裂缝形成的原因,阐明了覆岩的破坏机理和单一综放开采条件下导水裂缝带的形成机制,揭示了采动影响下覆岩的破坏规律。结果表明,导水裂缝带的形成是一个渐进的过程,开挖造成上覆岩层不同区域拉应力分布的差异是造成导水裂缝带形成的根本原因。     

沁水煤田固县勘查区地下水化学特征及水层间水力联系分析

依据勘查区水文地质钻探、野外抽水和水质化验资料,重点对勘查区主要可采煤层3号和15号煤层影响较大的下石盒子组及山西组砂岩裂隙含水岩组、太原组砂岩裂隙及石灰岩岩溶裂隙含水岩组和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水岩组进行了水化学特征和含水层间水力联系分析研究.结果表明:勘查区各含水层之间的水力联系均较弱,但在构造影响区域水力联系有相对增强的趋势;奥陶系岩溶裂隙含水层的水化学特征与其埋深、构造发育程度有着密切的关系,总体随着埋深的SO42-、矿化度相应增加,径流条件逐渐变差;同时分析得出勘查区3号煤层、15号煤层均处于带压状态,对未来煤炭资源开采过程中的防治水工作有较大的参考价值.     

直流电法仪在矿井含水层探测中的应用

矿井含水层探测常规的方法是钻探和巷探,费时费力成本又高。采用直流电法仪可方便、快捷、准确的探测到含水层的位置。该文对DZ-ⅡA直流电法仪的组成、工作原理进行了介绍,并对其在预测矿井水文地质灾害危险技术方面进行了可行性分析,进而以实例——对河南煤化集团焦煤公司的1608工作面向前推进60 m,工作面下顺槽向上15 m~50 m段用直流电法仪进行实测,并通过钻探进行结果对比。结果显示,工作面下顺槽向工作面方向25 m处有积水,工作面下顺槽向工作面内方向35 m处有积水,直流电法仪探测与钻探结果相吻合。直流电法在勘探水文地质构造和矿井防治水害方面,成本低、效率高,有着良好的应用前景。     

煤矿综放工作面采空区高压线塔加固纠偏方案

针对煤矿综放工作面开采会威胁和危害采空区上方高压输电线路安全运行的问题,在深入研究采空区地面变形对输电铁塔的影响的基础上,参照国内外采空区高压线塔加固的治理方案,提出了一套综放工作面采空区上方输电铁塔加固纠偏方案。方案实施后,取得了良好的效果。     

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽布置方式对比研究

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽是整个预应力衬砌受力的关键部位,其位置的选择对于整个预应力衬砌受力和安全而言至关重要。结合引松供水工程有压输水隧洞无粘结预应力衬砌结构,采用等效荷载法和实体建模相结合的方法进行Flac3D三维建模,对锚具槽单排和双排布置时的衬砌关键部位受力情况进行了分析。计算结果表明:(1)无粘结环锚预应力衬砌的下半环因锚具槽的影响,会存在局部预应力缺失和分布不均,而单排锚具槽布置能减小衬砌预应力的不均匀性。(2)锚具槽及附近区域是预应力衬砌的薄弱区,衬砌拉应力区主要分布在锚具槽环向的临空面附近,衬砌受压最大区域分布在相邻锚具槽之间。(3)双排锚具槽布置型式抗超载能力优于单排锚具槽布置型式。     

顺北 1区 ＳＨＢ5－12井周断溶体储层压裂参数设计研究

顺北油田主要为超深碳酸盐岩断溶体油气藏，开发时对储层条件下的水力裂缝进行形态预测与控制，是储层改造方案一体化设计的关键环节。然而在进行断溶体油藏压裂开采时水力裂缝易受地应力与断溶体的影响，水力裂缝沟通断溶体机理不明确。为研究压裂工艺中不同射孔角度与注水压力对断溶体周围水力裂缝扩展影响规律，从而针对特定断溶体区域进行压裂参数设计。通过开发Ｐｅｔｒｅｌ－ＡｉＦｒａｃ－ＴＯＵＧＨ一体化平台，实现了顺北1区ＳＨＢ5－12井周典型断溶体单元精细压裂数值模拟。研究表明:一体化平台能够有效实现断溶体区域水力压裂过程精细化数值模拟。研究结论可为断溶体储层区域一井一策方案设计提供参考依据，提高顺北油田石油开采效率。     

分层开采对覆岩及含水层影响的相似模拟试验研究

以山西省长治市屯留县常村煤矿地质条件为原型,运用相似理论进行试验,对煤层开采引起的上覆岩层的移动变形规律以及对上覆含水层影响进行研究。相似试验结果表明,随着煤层开采厚度的增加,覆岩整体发生下沉,且下沉量逐渐增大;覆岩裂隙的发育与开采工作面推进距离呈现一定的规律性;裂隙随分层开采逐渐发育,虽未导通隔水层,但造成了含水层的疏干。     

山区开采地表变形数值模拟研究

为了研究地表坡度及煤层在空间的赋存位置对山区地表变形的影响规律,以贵州某煤矿地质采矿条件为背景,通过控制煤层赋存位置与坡度共设计16个数值模型,在每个模型的地表处布置80个测点,利用模拟软件的数据提取功能,提取相关数据,绘制相关变形指标的云图及曲线,通过云图和曲线分析煤层开采对地表变形的影响规律。     

大型钢闸门轨道与混凝土基础接触问题分析

水工钢闸门轨道底板与混凝土基础间的接触,是决定轨道和混凝土基础复合系统服役能力的关键.以大型水工钢闸门轮轨支承体系为对象,基于三维接触有限元数值实验和物理模型试验综合分析,探讨轨道截面尺寸、砼基础厚度及砼强度等对轨道-砼基础接触压应力的影响效应.取得研究成果包括:(1)揭示了轨道-砼基础接触压应力在轨道长度、宽度方向上呈现出中部凸起的二角帽形状分布规律;(2)观察到轨道后砼基础厚度取大于2倍轨道高度时轨道应力已趋于稳定,为取混凝土厚度为无限大对轨道进行分析提供了依据;(3)鉴于压应力从轨道腹板传到底板,扩散范围有限,提出tw+3hι为底板宽度的优化取值,可使压应力扩散较为充分而又不存在过多的小应力区.此外,考虑轨道高度和轨道底板宽度对减小混凝土最大压应力的不同贡献,且计及混凝土不同弹性模量时的影响,提出了计算轨道底板混凝土承压应力的设计建议.     

薄煤层综采工作面围岩运动与矿压显现规律研究

采煤工作面顶板岩石经过长期的沉积构造作用,岩石自身出现了多种多样的裂隙,煤炭采出后采空区由于矿山压力的显现作用,部分覆岩渐渐地发生变形、离层直至冒落.由于顶板冒落形成的空气冲击灾害与围岩运动及矿压显现规律有关,因此掌握二者规律是矿井安全、高效生产的关键因素之一.本文以某矿8214薄煤层工作面为研究背景,利用离散元软件UDEC对工作面采空区的初次来压步距、周期来压步距、裂隙发育情况进行研究.模拟结果真实地反应了工作面围岩运动规律及矿压显现规律,为同类矿井了解顶板冒落问题提供了参考依据.     

渗流下不同覆岩结构长壁开采上覆岩层运动数值分析

以煤矿四种不同覆岩结构在渗流作用下的开采为研讨对象 ,运用数值有限元软件ADINA模拟分析不同覆岩岩性及其组合时采空区上覆岩层的沉降规律和地表变形规律.结果显示 :开采完成时各覆岩结构的地表均形成了完全对称的下沉盆地和反对称水平移动曲线 ,开切眼和工作面正上方拐点处的下沉值均为最大下沉值的一半 ,从边界到拐点处曲线的斜率逐渐增大 ,从拐点到中心点曲线的斜率逐渐变小 ;最大位移值因上覆岩性的不同而有所不同 ,地表的最大沉降值为3 .80 m ,最小沉降值为2 .34 m;底板的底鼓量相差不大 ,最大值和最小值仅相差0 .17 mm.研究结果对其他煤矿工作面的矿压分布规律研究提供参考依据 ,同时也为煤矿的安全高效开采提供一定的借鉴意义.     

矿山地质环境保护研究综述

针对矿区地质环境保护问题,通过分析大量有关文献并结合实践研究,综述了国内外有关矿山开采制度、矿区环境评价与监测技术、矿区地灾防控与生态修复技术等方面的研究进展。对比分析发现:国外矿山地质环境保护着眼微观层面对土壤、水质等方面的修复,而我国矿山地质保护绝大多数尚停留在工程治理层面,法律保障、矿山恢复保证金、矿区绿色复垦技术是现有研究的薄弱环节。因此建议矿区地质灾害保护研究中应高度重视矿山地质环境保护政策、矿山灾变机理、矿山防灾与生态修复技术、矿山地质环境监测预警应急方法、系统与设备等方面,并解读了各研究方向主要思路。研究成果对推动我国矿山地质环境减灾理论研究与防治工程实践具有积极意义。     

小官庄铁矿深部应力场分析

为研究小官庄铁矿深部应力场尤其是水平应力对岩体移动的影响,根据小管庄铁矿原岩应力测试结果,对小官庄矿地应力场的分布规律进行定量的综合分析与研究;结合小官庄铁矿开采工程实际,对2个相邻采区围岩变形监测结果进行了讨论分析。分析结果表明：该矿地应力场是以水平压应力为主导的水平构造应力场;最大水平主应力方位与本采区主要地质构造方向有关,最大水平主应力与巷道轴向夹角的大小及卷道变形有关;布置分段巷道的方位是控制岩体移动变形的关键,而最佳方位是平行于最大水平应力方向。     

基于LBM工作面瓦斯涌出仿真实现

为了掌握瓦斯在煤层中运移并涌出后在工作面扩散的规律,提出了对工作面瓦斯涌出进行仿真的方法.由于煤层流场是由多孔介质组成的空间,瓦斯在煤层中的运移属于渗流运动,而工作面空间为非多孔介质空间,瓦斯在工作面的扩散属于紊流运动,因此本方法基于双分布速度-浓度格子Boltzmann模型,分别建立了瓦斯在煤层中运移和涌出后在工作面扩散的LBM模型,并采用分块耦合算法,实现了煤层流场和工作面瓦斯流场的耦合.该模型结合生产过程中经常使用的U型通风系统,对瓦斯在煤层中的运移和瓦斯涌出后在工作面的扩散流动进行了模拟.通过模拟可直观地观察瓦斯涌出后在工作面的分布,并得出工作面瓦斯涌出规律,这为进一步探讨煤与瓦斯两相耦合机制、煤与瓦斯突出机制及瓦斯抽放方案的设计提供新的思路.     

淮北采煤塌陷蓄水区地下水流场分布特征分析

为了解淮北采煤塌陷蓄水区地下水分布规律,在充分收集研究区已有相关成果资料的基础上,从研究采煤塌陷区域含水层结构变异入手,运用Visual Modflow软件对研究区地下水流场变化特征进行模拟、分析。结果表明：1）煤层完全开采情况下矿坑不再排水,因采煤矿坑排水而下降的松散层孔隙水水位在降雨补给和河流补给的作用下将逐渐回升,但基本无法恢复至采前水平;2）裂隙岩溶水接受塌陷区湖泊地表水和松散层孔隙水通过垂向网络型导水裂隙带不断入渗补给,导致研究区域裂隙岩溶水水位上升和溢出而形成多个局部水丘。闭坑后采煤塌陷蓄水区地下水流场分布规律研究成果可以为类似采煤塌陷蓄水区地下水资源综合利用提供参考。     

攀枝花盐边县太田煤矿区水文地质特征及涌水量预测

以太田煤矿区为研究对象, 在大量收集研究区域地质资料, 气象资料的基础上, 分析研究区地质条件及水文地 质条件。将太田区煤矿水文地质类型划分为以大气降雨补给为主的水文地质条件简单的裂隙充水矿, 其后重点分 析矿床充水条件及充水通道, 根据分析, 最后选择/ 大井法0及/ 暴雨峰值系数法0初步预测标高 1 300 m 处矿坑正常 涌水量及多年最大涌水量。本次调查研究结果可为矿井建设生产提供科学的水文地质资料。     

长沟峪煤矿急倾斜煤层群裂隙演化及渗流规律

以北京长沟峪矿区急倾斜煤层群为工程背景,利用离散元方法分析计算煤采动影响下覆岩裂隙场演化以及降雨入渗规律;随着急倾斜煤层群分部开采,采动裂隙场存在顺序叠加现象,采动影响下覆岩裂隙分布复杂性呈现非线性递增趋势,并逐步形成裂隙演化阻水机制。利用分形理论计算张开裂隙与闭合裂隙的分布维数,得出裂隙闭合率与采空区入渗量之间存在非对称曲线关系,并且入渗量变化滞后于阻水结构的形成。     

浅谈双鸭山市矿山地质环境综合治理对策

双鸭山市主要的矿山地质环境问题是矿山废渣排放和煤矿采空区的地面塌陷。针对双鸭山矿山地质灾害类型,制定了大范围、综合型、环保型、可持续利用型的治理对策。