火烧蚀变岩和火烧高变质煤试样抗剪强度指标测定实验研究

煤岩抗剪强度指标是进行岩土体稳定性分析的基础,而以往对于火烧蚀变岩和火烧高变质煤岩抗剪强度方面的资料并不全面。以新疆别斯库都克露天煤矿火烧区为例,对火烧区及采场岩土体进行取样,进行火烧蚀变岩和火烧高变质煤的抗剪强度实验研究,获得不同煤岩剪切应力曲线和抗剪强度关系曲线,为新疆别斯库都克露天煤矿火烧区边坡的稳定分析提供科学依据。     

别斯库都克露天矿火烧煤岩三轴抗剪特性实验研究

煤岩体均处在三维应力状态下,剪切破坏特征与其受力情况有着密切的关系,开展三轴条件下煤岩体抗剪特性研究非常重要。以新疆别斯库都克露天煤矿火烧区火烧蚀煤岩为例,实验室加工火烧蚀煤岩型煤,进行三轴条件下的抗剪强度特性实验,得到三轴应力条件下的试样应力-应变关系曲线和抗剪强度包络线,实验结果可为新疆别斯库都克露天煤矿火烧区边坡煤岩体的稳定分析提供有力依据。     

弃采高变质煤下火烧蚀变岩内摩擦角对露天矿边坡稳定的影响研究

火烧区煤层开采通常采取火烧高变质煤不进行剥采工作,只剥采原煤的方式开采,因此,弃采高变质煤下火烧蚀变岩内摩擦角对露天矿边坡稳定的影响研究具有必要性。以别斯库都克露天煤矿KT2剖面为例,在弃采高变质煤方案下,研究火烧蚀变岩内摩擦角对露天矿边坡稳定性的影响,得到不同火烧蚀变岩内摩擦角条件下露天矿边坡的稳定系数,进而对边坡稳定性进行评价,为露天煤矿安全开采和边坡治理提供可靠依据。     

烧变岩剪切特性试验研究

以新疆别斯库都克露天煤矿火烧区为工程背景,由于火烧煤岩特殊赋存条件,岩性及物理力学性质等直接关系到边坡稳定性。通过不同含水率剪切试验、崩解试验对火烧煤岩抗剪强度进行研究,得出火烧煤岩的抗剪指标随含水量增加呈减小趋势,当遇水崩解后,其强度急剧衰减,力学性能发生变异,对露天矿安全生产构成威胁。     

露天矿火烧区露头煤岩遇水崩解试验研究

煤岩体风化后强度明显降低,尤其火烧区煤岩风化后遇水软弱极易发生崩解,且在不同含水率状态下煤岩抗剪强度差异很大,严重威胁到边坡工程的安全及稳定。针对别斯库都克露天矿火烧区露头煤岩风化严重的情况,对火烧区露头风化煤岩进行标准固结实验、崩解试验和不同含水率条件下的剪切实验,得到火烧区露头风化煤、岩的崩解状况,找出软弱土岩的粘聚力与内摩擦角随含水量的变化规律,研究结果对边坡工程稳定性分析和评价至关重要。     

爆破地震波传播规律数值模拟分析

以别斯库都克露天煤矿为研究对象,通过室内岩石物理力学参数试验,建立了边坡振动的数值模型,得到了爆破振动作用下别斯库都克露天矿边坡岩体的动力响应特征,以及地震波在边坡岩体中的传播衰减规律,通过数值模拟结果与现场实测振动数据对比,验证了数值模拟分析边坡振动的可行性。     

别斯库都克露天煤矿采矿方案的时空优化

新疆别斯库都克露天煤矿在岩石赋存条件、采装设备及生产管理等多因素不同程度作用下,出现"采死"状态,为解决矿区采剥严重失调问题,结合矿区实际生产情况,在"二量"平衡基础上,对矿区采矿方案的时空关系进行优化,从而满足矿区生产需求。     

不同开采条件下露天矿火烧区边坡参数优化研究

针对弃采高变质煤和全煤层开采条件下火烧区边坡不稳定的问题,以别斯库都克露天煤矿KT3剖面为例,对边坡参数进行优化分析,采取不同的边坡参数调整方案后,进行边坡参数修正后的稳定分析,计算结果表明边坡稳定系数达到安全储备系数的要求,研究结果为露天煤矿安全开采和边坡综合治理提供科学指导。     

别斯库都克露天煤矿开采程序优化

针对别斯库都克露天煤矿设计开采程序中存在的二采区开采深度过大、现阶段工作帮进入火烧区剥采比逐渐增大的问题,提出了将二采区作为后备采区的开采方案;同时提出了现状东端帮恢复为工作帮后向东推出一定距离,以降低全矿剥采比,创造内排空间,使露天矿提前实现内排的方案。采用3Dmine的境界优化功能,对东帮推出的范围进行了圈定及优化,提高了露天矿的经济效益,为国内类似的露天煤矿优化提供了参考。     

露天矿山台阶爆破孔网参数优化

本文探讨了别斯库都克露天煤矿台阶中深孔爆破合适的孔网参数,降低了爆破后的大块率,取得了良好的爆破效果。     

超高水材料在巷道防灭火中的应用

针对矿井巷道内由于顶煤破碎冒落和煤炭复合氧化作用而引起的矿井火灾,根据超高水材料具有高结晶水特性、降温效率高、速凝早强、流动性好、工艺简单以及成本低等的特点,采用超高水材料综合灭火技术成功地治理了金地煤矿回风下山与1311回风巷及回风大巷相交处附近巷道冒顶区火灾,显著地降低了发火区周围的温度和CO等有毒有害气体浓度.研究结果表明:超高水材料进入发火区煤体后能够迅速包裹煤体,阻止煤氧复合,充填煤层裂隙,堵塞漏风通道,吸收煤体中的热量,并且超高水材料固结体最终凝结后,具有一定强度,对于围岩起到控制及加固作用.     

水浸煤岩体强度变化研究

以李家壕煤矿地下水库为背景,从3^-1号煤层取煤岩样进行加工,对煤岩样浸水处理,采用CMT5305微机控制电子万能试验机对煤岩样进行抗压强度和抗拉强度实验,得出平均值。根据煤岩样自然状态和浸水一周平均抗压和抗拉强度实验数据分析水对煤岩的软化作用,得出煤岩的颗粒构成、矿物成分、坚硬程度等因素决定了水对煤岩强度的损伤及其软化程度,煤样和岩样浸水弱化表现不同,岩样较煤样强度弱化程度更大。煤岩遇水后强度降低的现象为水对岩石的软化作用,软化作用形成的原因有化学作用、物理作用或力学作用。分析水浸煤岩体的强度,对水库坝体的稳定性和水库建成后安全运行具有重要的意义。     

温度因子对深部开采影响的研究现状与展望

我国煤矿正在逐步进入深部开采阶段,温度因子在深部矿井开采中的影响权重较浅部开采时明显增大,因高温带来的问题已经成为深部矿井开采中的主要难题之一。在综合分析深部开采高温问题有关研究成果的基础上,从温度对地下作业环境的影响,温度对岩石的本构关系,岩石强度和岩石变形等深部岩体力学性质的影响,温度对煤层自燃、深部岩石时-温效应的影响几个方面进行了综述,系统分析了温度因子在深部开采中的作用。最后指出了目前深部开采有关温度问题研究中存在的不足。     

瓦斯与煤自燃共存研究（II）：防治新技术

基于瓦斯与煤自燃共生发生场所的不同定义了煤岩跨尺度裂隙场概念,深入探讨了共生灾害防控机理及技术方法,即通过合理改变跨尺度裂隙场中的场流分布以消除瓦斯与煤自燃共生灾害--共生区域Se=0,提出固相颗粒输运改变煤岩体裂隙漏风场尺度、低温液态惰气改变采空区温度场和气体浓度场两种防治共生灾害新技术。建立了固相颗粒输运改变网络裂隙场场流模型,讨论了颗粒填充漏风裂隙场后,漏风裂隙尺度、可通路径的变化,致使漏风阻力增大,保证了瓦斯抽采处于安全的煤岩体裂隙场和低氧气浓度场;理论揭示了低温液氮防治共生灾害机理,并自主设计了液氮防灭火模拟平台,结果表明：液氮注入火区能迅速吸热膨胀,产生大量的低温氮气,扩散进入采空区空间,对热（火）源形成惰化隔离带,同时低温氮气携带水凝气与采空区隐蔽热（火）源产生的热风压进行热交换,降低热（火）源温度在可燃点温度以下,主动吞噬热（火）源。     

基于AHP—模糊综合评价的煤田火区危险性评价及应用

针对煤田火区对煤矿安全生产造成的严重威胁,建立了煤田火区危险性评价指标体系,从覆岩裂隙发育程度、煤田火区管理、煤层自燃危险性、防灭火技术措施、预测预报措施和安全管理6个方面进行煤田火区危险性评价;采用AHP—模糊综合评价法对公乌素矿进行煤田火区危险性评价,评价结果为一般。该评价体系的建立,有助于促进煤矿安全资源的合理配置,优化煤矿企业安全管理。     

岩石强度对于组合试样力学行为及声发射特性的影响

为研究岩石强度对煤、岩体整体失稳的影响,测试并研究了不同组合煤岩试样单轴压缩过程的破裂形式、应力应变特性、试样强度、声发射特性等规律,分析了岩石强度对于组合试样力学行为的影响。结果表明:组合试样应力-应变曲线位于煤体和岩石之间,更加靠近煤体;随着岩石强度的升高,组合试样从屈服到达峰值的速度越来越快;煤体相同条件下,岩石的强度较低时,组合试样裂纹会向岩石内扩展,同时岩石发生拉伸破坏,岩石强度较大时,破裂主要发生在煤体内;组合煤岩试样屈服点和峰值的应力比值相差不大,屈服点和峰值的应变比值随岩石强度的升高不断升高,两者比值和岩石强度呈线性关系;组合试样峰值应力处声发射信号能量值和脉冲值随岩石强度的增加呈线性升高。     

不同加载模式下煤岩破坏特性试验研究

利用煤岩力学伺服三轴压缩试验系统,辅以声发射监测手段,对彬长矿区胡家河矿煤岩进行不同加载模式的试验,对比煤岩在单轴、常规三轴及动静载组合试验条件下的宏观力学表现与损伤特征探究诱发冲击地压的机制问题。结果表明：在常规三轴条件下,随着围压的增大,煤岩强度逐渐提高,煤岩内部的储能能力逐渐增大|施加动载后,随着动载频率的增加,煤岩强度劣化越明显,煤岩经动载扰动后由塑性变形转变为脆性破坏|动载损伤较静载损伤更加剧烈、迅速,使得煤岩在破坏形式存在明显差异。单轴压缩条件下煤岩破坏为劈裂破坏,存有围压破坏时为剪切破坏,而在施加动载后煤岩纵横裂缝交错,为压剪组合破坏形式。     

复合型灾害矿井特厚煤层工作面注水效果分析

千秋煤矿21141工作面是典型的特厚煤层综放工作面,该工作面存在严重的冲击危险性,并且煤层极易自燃。介绍特厚煤层条件下采用的双向长钻孔注水法、煤壁浅孔注水法、两巷钻场注水法、顶板高位钻场注水法和防火工程静压注水法,并根据现场实测,煤层注水对冲击地压防治、降尘、防灭火、瓦斯抽放等灾害起到了综合防治作用,实现了"一措多用"的目的。