风化基岩对百善煤矿采煤的影响及对策

在风化岩层中,风化砂岩、粉砂岩和泥岩裂隙较发育,有铁锰质充填,质变软。风化粉砂岩泥化程度较高,砂岩碎屑含量占60~75%,以石英长石为主,长石大部分已高岭土及蒙脱石化。     

基于Bayes判别分析模型的风化基岩富水性预测

风化基岩含水层是陕北侏罗纪煤田煤炭开采的主要充水含水层,风化基岩含水层富水性的分区预测是矿井防治水的关键。以红柳林井田中西部为研究区,在分析影响风化基岩富水性控制因素的基础上,选取了风化基岩厚度、岩心采取率、风化程度、岩性组合、风化基岩顶面标高以及砂基比6个因素作为判别指标,以研究区内41组有效风化基岩钻孔抽水试验数据以3∶1的随机分配方式作为训练样本及验证样本,构建了富水性Bayes判别分析模型;采用该模型对红柳林井田中西部未进行过抽水试验钻孔的风化基岩富水性类别进行了预测,得到了风化基岩富水性预测图。结果表明：研究区西一盘区内整体富水性相对较强,强富水性区空间分布不均;北二盘区及南二盘区大部分区域富水性相对较弱;极弱富水性区分布于东南部。通过与实际生产中工作面涌水量及出水点位置对比,该富水性分区预测结果与实际吻合。     

五沟煤矿基岩风化带的工程地质特征研究

详细研究了五沟煤矿基岩风化带的工程地质特征,重点探讨了风化带厚及分布规律、岩石的岩性特征和矿物成分等,为合理确定回采上限和留设防水煤(岩)柱提供科学依据.     

基于FAHP-变异系数法的风化基岩含水层富水性评价

陕北侏罗系煤田基岩顶部风化作用强烈,形成的风化基岩含水层是该矿井的主要充水水源,对矿井的安全开采造成了严重的威胁,科学评价风化基岩含水层的富水性,对富水性强的区域进行超前疏放是顶板风化基岩水害防治的重要措施。以南梁煤矿为例,根据钻孔资料选取风化指数、岩心采取率、脆塑性岩厚度比、岩石结构指数等4个指标构建评价体系,综合使用模糊层次分析法与变异系数法综合赋权,对南梁煤矿风化基岩含水层进行了富水性评价。研究结果表明：南梁煤矿基岩风化程度受古地形影响较强,第四系下伏沟谷对基岩风化带厚度具有控制作用。结合矿井涌水现状验证评价结果,富水区区域涌水量较大。     

岩石风化对煤矿巷道稳定性的影响

以煤矿常见岩石的耐久性试验为基础,采用理论与数值模拟分析相结合的方法,研究了岩石风化对煤矿巷道稳定性的影响。风化后围岩的主要变化趋势为岩石自身性质劣化导致巷道变形增加、塑性区扩大、周边应力降低且该趋势随风化程度的增加而加速变化。不同断面下风化对矩形断面影响最大,相同断面下埋深越大则影响越大;对于不同分层岩体,其风化前后受力与变形存在较大差异。     

重金属污染对岩石风化性能影响的研究

通过室外观测试验、室内模拟干湿循环试验、四面临空风化剥落试验,对重金属污染岩石的风化性能进行研究,并根据试验结果绘制重金属质量比与岩石风化的关系拟合曲线。室外观测试验结果表明,污染水侵入量越大,岩体构造越破碎,岩类越软,则风化作用越剧烈;室内模拟干湿循环试验结果表明,岩石受重金属污染暴露面积越大,其受各种风化应力的破坏及影响越大,风化速度越快;四面临空风化剥落试验结果表明,重金属污染物侵入破坏了岩体结构,加剧了岩石的裂隙化程度,改变了岩石的矿物组成和化学成分,物理力学性质和水理性质也发生改变,岩石强度及整体稳定性大为降低;拟合结果表明,重金属污染岩石风化剥落厚度与重金属质量比关系呈多项式型相关关系,其曲线呈抛物线型,为较显著相关。重金属污染岩石风化试验与相关关系研究结果对指导岩质边坡的设计、施工、治理以及维护均具有现实的重要意义。     

基于改进AHP和熵权法耦合的风化基岩富水性预测方法

我国西北地区侏罗系风化基岩含水层是矿井充水的主要含水层,多次煤矿顶板突水事件均与该含水层有关。侏罗系风化基岩具有结构疏松、孔隙度大、岩层渗透性强和裂隙发育的特点,其富水性在空间上极不均一,如何科学的评价预测侏罗系风化基岩富水性成为矿井防治水工作中急需解决的难题。以柠条塔井田南翼为例,分析了风化基岩富水性的控制因素,选取风化基岩顶面标高级别指数、岩性组合指数、风化指数和岩芯采取率指数4个指标作为风化基岩富水性预测的主要指标。针对AHP在确定权重时重专家经验而对指标实测数据特征考虑不够和熵权法在确定权重时重客观数据而未顾及专家经验的不足,提出了将改进AHP和熵权法通过最小二乘法耦合起来计算富水性预测指标权重的方法。利用柠条塔井田南翼172个钻孔地质资料和其中41个风化基岩抽水试验资料,进行了基于改进AHP、熵权法和改进AHP与熵权法耦合的柠条塔井田南翼富水性分区预测及比较。结果表明,基于改进AHP权重确定方法、熵权法权重确定方法和耦合两者的权重确定方法预测的富水性类别和41个抽水钻孔的富水性吻合度分别为68.29%,70.73%和92.68%,即就是基于改进AHP和熵权法耦合确定预测指标权重的风化基岩富水性预测方法效果最好。该研究成果为含水层富水性评价预测提供了一种新方法。     

地质构造对安宁磷矿区磷块岩风化的影响

安宁磷矿区存在大量的风化磷块岩,认为该块岩的形成主要受矿物成分、矿区气候、地形地貌、地质构造、盖层岩性、水文地质等影响。本文就该区地质构造对磷块岩风化程度的影响和控制作用进行探讨。     

某离子型稀土矿采矿活动对地下水的影响分析

离子型稀土原地浸矿工艺原理是用硫酸铵作为浸矿液,把呈吸附态的稀土离子交换浸出并回收稀土元素。该工艺对环境的影响主要是由于浸矿液的渗漏而造成地下水中氨氮浓度增加。针对该种工艺,如何采取有效措施保护地下水质量意义重大。以某稀土矿地下水环境影响评价为例,通过设置两种情景模式,应用数值法来证明地下水水力截获是原地浸矿区地下水质量保护的有效措施。     

包气带环境中温度对岩石风化的微观分析

在合理地确定了包气带环境中岩石受温度变化模型的基础上,利用ANSYS有限元计算软件对岩石二维温度场进行了数值模拟.计算结果与岩石球状风化结果吻合良好,从而为进一步深入认识岩石球状风化创造了条件.     

某南方离子型稀土矿采矿活动对地下水的影响分析

离子型稀土原地浸矿工艺原理是用硫酸铵作为浸矿液,把呈吸附态的稀土离子交换浸出并回收稀土元素。该工艺对环境的影响主要是由于浸矿液的渗漏而造成地下水中氨氮浓度增加。针对该种工艺,如何采取有效措施保护地下水质量意义重大。本文以某稀土矿地下水环境影响评价为例,通过设置两种情景模式,应用数值法来证明地下水水力截获是原地浸矿区地下水质量保护的有效措施。     

煤矸石的风化性质对公路路用性能的影响

通过对三个产地的煤矸石和路用集料的室内物理、化学风化模拟试验和风化与未风化煤矸石的路用性能如坚固性、膨胀率和无侧限抗压强度指标的测定对比试验,分析和研究煤矸石风化性质对煤矸石路用性能的影响。试验结果表明经过风化作用后的煤矸石和集料的路用性能均受到不同程度的影响,并得出风化后三个产地煤矸石能否满足路用性能的结论,对煤矸石筑路材料的选用有一定的参考作用。     

推进速度对薄基岩工作面提高回采上限的影响

通过实测、理论分析等手段,就任楼煤矿首个提高回采上限工作面的推进速度对该面矿压显现、涌水量变化及地表长观孔水位变化的影响进行了研究。结果表明,推进速度较快时,工作面来压步距明显增大,动载系数、支架载荷、来压持续长度等变化不大。推进速度越均衡,回采对顶板的破坏程度越小,出现冒顶、漏矸等显现减少,工作面涌水量和出水范围减小,而对应的地表长观孔水位变化相对平稳。针对提高回采上限的薄基岩工作面,提出均衡推进的措施,同时加强顶板支护管理,避免漏冒,以实现提高开采上限薄基岩工作面的安全回采。     

火成岩侵蚀对煤自燃特性及其结构的影响

为探究火成岩侵蚀对煤自燃特性及结构的影响规律,以陕西、辽宁区域两煤矿同工作面原生煤及火成岩侵蚀煤为研究对象,采用程序升温试验、红外光谱分析、低温氮气吸附和压汞实验,分别从宏观和微观角度对煤的氧化特性、自燃极限参数、活性官能团含量以及孔隙结构特征进行分析。结果表明：火成岩侵蚀增大煤的自燃风险,会提升煤体内部的气体流通性,火成岩侵蚀煤体具有更高的氧化活性;此外,火成岩侵蚀改变煤层赋存条件,增大煤层开采难度,提高采空区内漏风强度,延长采空区“氧化升温带”遗煤的氧化时间,从外部影响因素层面提升煤炭的自燃风险;火成岩侵蚀改变煤自身结构和煤自燃外部环境因素,加剧了侵蚀煤层的自燃风险。     

基于相似模型的断层结构组合对薄基岩变形破坏影响规律

摘要：本文以薄基岩矿区作为研究对象,以室内相似材料模型试验为研究手段,探究断层结构组合（包含倾角、双断层和覆岩厚度）对薄基岩采动变形破坏影响的基本规律。 实验表明：薄基岩下煤层开采硬过小断层时,断层影响带内覆岩变形破坏剧烈,顶板裂隙迅速发育,“两带”发育高度受小断层影响普遍增大,薄基岩煤层开采硬过小断层时必须考虑两带高度增大带来的影响。薄基岩整体变形破坏呈现不连续、不对称的特征,在断层影响带附近基岩面沉降最大,松散层呈错动状态。 薄基岩下煤层开采硬过小断层时,应加强顶板变形破坏监测,制定断层影响带基岩保护层和基岩面以上隔水层的保护性措施,防止因硬过小断层而造成涌水漏砂事故。     

冻融循环对风化花岗岩物理特性影响的实验研究

在冻结温度为-40 ℃,融化温度20 ℃的环境下对风化花岗岩进行0,10,20,30次冻融循环实验;并对岩样进行室温下岩芯核磁共振和常规单轴压缩实验,得到冻融循环后岩石的孔隙度、孔隙分布和单轴抗压强度,孔隙度与循环次数拟合多项式。实验结果表明：冻融循环后风化花岗岩饱和水状态下的质量均会增加;岩石内部的孔隙分布发生了明显变化;中小尺寸的孔隙数量增加且随循环次数增加而增长;花岗岩强度明显降低,冻融系数和单轴抗压强度随循环次数的增加而减小,弹性模量有所降低。最后利用损伤力学原理对岩样进行冻融损伤分析,得到有效应力与孔隙度表达式,为研究寒区岩体工程损伤破坏机理和稳定性评价提供参考数据。     

薄基岩厚度变化对采场矿压显现的影响研究

厚松散层覆盖的极薄基岩顶板条件下安全开采问题,是制约神东矿区矿井高产高效的关键所在.论文结合大柳塔煤矿22614工作面矿压实测资料,研究了基岩变薄区—变厚区矿压显现规律特征,从矿压控制理论角度探讨了基岩厚薄变化区的矿压显现强度不同的机理.研究结果表明:基岩变薄区来压强度小于变厚区;基岩最薄区容易发生溃砂事故;变薄区前的基岩正常区和变厚区后的基岩正常区,其来压强度相当;基岩厚度薄,周期来压步距小,周期来压强度大;相同基岩等级区域基岩变薄区比变厚区周期来压步距小、来压强度小,动载系数小.     

氯盐侵蚀对橡胶混凝土力学性能损伤的影响

对处于氯盐环境下的橡胶混凝土内部损伤及承载力的变化机理做了探究,分析了处于浓度为4%的NaCl溶液中的橡胶混凝土试件质量损失及其力学性能随浸泡时间变化的规律及原因。结果表明:受氯盐侵蚀期间,橡胶混凝土的质量损失率呈下降趋势,最大下降幅度为0.896%;橡胶混凝土110 d抗压强度较未浸泡时,有明显增加,质量损失率及抗压强度结果较为统一。此外,橡胶混凝土随橡胶颗粒掺量的增加,质量损失率增大,抗压强度降低;随橡胶颗粒粒径的增大,质量损失率减小,抗压强度增大。综合分析试验结果,橡胶颗粒粒径为3～6 mm,掺量为5%时,橡胶混凝土抗侵蚀性能最佳。     

厚黏土层对薄基岩工作面矿压规律的影响

薄基岩厚黏土层煤层开采时具有与普通薄基岩厚松散层工作面不一样的矿压显现规律,基于赵固二矿的具体地质条件通过UDEC4.0模拟研究了当基岩厚度为0m,30m和60m时工作面初次来压步距、周期来压步距、支承压力分布和上覆顶板岩层垮落形态等,通过模拟得知,黏土层顶板有较小的来压步距,能缓和工作面煤壁前方的支承压力,并能与薄基岩共同成拱或独立成拱用以承担上覆岩层的重量,且厚黏土层以弯曲下沉为主,对于防止地表水侵入工作面也是有利的。     

坚硬粘土层对薄基岩综放工作面矿压显现的影响

为了研究坚硬粘土层的存在对薄基岩综放工作面矿压显现的影响,以司马矿1101工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法对薄基岩工作面覆岩结构和矿压显现规律进行研究。结果表明:粘土层的存在,在一定程度上承担了上覆沙土层的载荷并和薄基岩组合形成较稳定的结构,随着粘土层厚度增加支撑压力峰值向前转移,缓减了矿压显现强度,保证了1101工作面初期的安全开采,取得良好的经济效益。