有效应力对石门揭煤突出影响分析和试验研究

石门揭煤突出是我国煤矿突出强度最大、破坏最为严重的动力灾害。考虑深部开采条件,引入有效应力,应用折叠突变模型推导得到临界有效应力与揭煤面面积间关系表达式,给出不同埋深最大揭煤面面积,分析临界有效应力与揭煤面面积关系规律。以阜新孙家湾煤矿埋深1 100 m突出煤层为研究对象,选用型煤试件,利用自主研制的三轴突出模拟仪进行石门揭煤突出模拟试验。期间对型煤试件施加轴压、围压和孔隙压,模拟突出煤层所处应力环境。改变突出弱面面积(30.19,34.21,38.48 cm2)模拟石门揭煤面面积对突出影响。结果表明:临界有效应力与揭煤面面积间呈递增关系,理论值与试验值增加趋势一致,验证临界有效应力公式有效性;临界有效应力、揭煤面面积是影响石门揭煤突出强度主要因素;突出区域煤粉分布具有波动特性,随临界有效应力和揭煤面面积增加,揭煤处附近突出能量增大,突出强度增加。所得结论对预防石门揭煤突出有重要参考意义。     

防治煤与瓦斯突出的综合治理技术在高突煤层石门揭煤中的应用

本文阐述了金佳矿在1745石门后延石门揭煤中采取的防治煤与瓦斯突出的综合技术措施,根据现场实施的情况,采用综合防突治理技术后,1745石门后延安全快速的通过了17号煤层,防突效果显著,为高瓦斯低透气性煤层石门揭煤提供了值得借鉴的经验.     

石门揭煤中煤体塑性区跃迁特征与诱突机制

为了研究石门揭煤突出的发生机制,在分析石门揭煤中煤与瓦斯突出的岩体、应力环境和物理现象基础上,依据煤岩蝶形破坏理论,建立石门揭煤中煤体塑性区形态及其诱突机制的分析模型。研究发现石门揭煤中煤体塑性区大小和形态存在蝶叶跃迁现象,塑性区大小对于主应力比值和煤岩体强度的变化具有高度敏感性,主应力比值或煤岩体强度达到某一临界条件后的微小增量均可以引起煤体塑性区的大幅增加。进而提出石门揭煤中煤体塑性区蝶叶跃迁诱发煤与瓦斯突出机制,即石门揭煤过程中,主应力比值和煤岩体强度的变化,使煤体在极短时间内产生一定范围的蝶叶塑性区,引发煤岩体内弹性能和瓦斯能的叠加突然释放,发生煤与瓦斯突出事故。并据此对红菱煤矿6·20特大突出案例进行计算机重演,获得的煤体蝶叶跃迁形态、范围与灾害案例中的突出空洞形态、突出煤量具有很好的一致性,为研究石门揭煤突出的发生机制提出一种新思路。     

地应力在石门揭构造软煤诱发煤与瓦斯突出中的作用

 在基于相似模拟试验思想和地质力学模型试验新思路的基础上,在实验室搭建大型石门揭煤的煤与瓦斯突出试验平台,利用该试验平台研究石门揭构造软煤过程中煤岩应力的变化规律,同时结合数值模拟分析地应力在石门揭构造软煤诱发煤与瓦斯突出中的作用。结果表明：在石门揭煤过程中巷道前方围岩存在明显的应力集中,使煤体中积聚弹性潜能,增加煤体的瓦斯压力梯度,为突出的准备和孕育提供能量基础;发现地质构造断层附近存在明显的构造应力异常区并与由后期开挖导致的应力集中相互叠加,有利于形成自构造软煤向周围煤层深部扩展的大型突出。     

高瓦斯隧道揭煤及防突施工研究

为保证高瓦斯隧道穿越含煤地层段揭煤、施工安全等问题,通过隧道超前探测钻孔、预测钻孔,准确掌握了隧道穿越煤层、瓦斯的赋存情况。用长距离预报指导中短距离预报,微观预报验证宏观预报、中短距离预报验证长距离预报的工作思路,来对煤层及瓦斯突出做出预判,防止瓦斯突出、瓦斯爆炸、瓦斯燃烧、坍塌等安全事故发生,确保庙埂隧道横洞工区煤层高瓦斯段落安全、高效的揭煤施工。     

石门揭煤突出过程的数值模拟研究

运用岩石破裂过程分析RFAP^2D系统，对急倾斜含瓦斯煤层中的石门揭煤突出过程进行了数值模拟研究，模拟结果再现了含瓦斯岩中裂纹的萌生、扩展，贯通直至煤岩抛出的突出全过程，并通过含瓦斯煤岩变形，破裂过程中的应力场演化说明了地应力、瓦斯压力以及煤体力学性质对诱发突出的综合作用。     

石门特大桥水中墩钻孔灌注桩成孔施工技术

以石门特大桥水中墩钻孔灌注桩成孔施工为例,论述了钻孔灌注桩成孔施工中的主要过程及施工技术,提出了成孔质量控制措施,总结了清孔的注意事项,为东海岛铁路跨海大桥的建设提供了宝贵的经验借鉴。     

复杂地质构造条件下多煤层区域联合揭煤防突施工技术

为有效降低复杂地质构造条件下突出煤层的瓦斯含量,减小突出煤层揭煤施工的危险性,解决复杂地质构造条件下区域防突施工带来的工期影响,以重庆铁路枢纽东环线鹞子岩隧道为背景,对多煤层区域联合揭煤防突施工技术进行研究。在该项目中,由平导工作面向平导及正洞前方施作超前长钻孔,探测平导及正洞前方的构造情况、煤层分部情况及煤层瓦斯相关参数。根据煤层分布位置,利用平导超前正洞施工的条件,在平导洞内向正洞方向开设抽采硐室,采用多煤层平导与正洞区域联合揭煤防突施工技术。通过现场应用,并对平导与正洞区域联合揭煤防突实施效果进行了检验。实施结果表明:该技术措施的实施能够缩短工期,且为复杂地质构造条件下突出煤层段的安全施工提供了技术保障。     

公路隧道揭煤防突技术及实践

针对以往公路瓦斯隧道揭煤依据已过时的现状,为提高公路瓦斯隧道的揭煤安全性,本文介绍了一套基于新的《防治煤与瓦斯突出规定》的隧道揭煤防突技术体系,该体系以“区域防突措施先行,局部防突措施补充”为总体原则,将整个揭煤过程分为区域综合防突措施阶段、局部综合防突措施阶段和过煤门阶段,并介绍了每个阶段的具体工艺方法和操作要领,最后以发耳隧道M4煤层揭煤为例,详细地介绍了隧道揭煤的全过程的探煤、瓦斯预抽、效果评价、安全防护及通风监控等过程,对今后大断面公路隧道揭煤工作具有一定的借鉴意义。     

大断面瓦斯隧道“五步法”预测揭煤技术应用研究

为确保大断面瓦斯隧道揭煤施工的进度和安全,针对大断面隧道揭煤施工存在的瓦斯安全问题,提出了“五步法”预测揭煤新技术。研究表明:(1)以“分步集中实施区域措施、分层预测检验揭煤”为核心的“五步法”预测揭煤新技术,是视多层突出煤层群的邻近层为一层进行区域措施瓦斯治理,减少了逐层处理的重复环节,缩短了瓦斯治理时间;(2)区域措施中增加了对煤层群分组水力压裂的增透方法,与相似区域相比抽采达标时间缩短了35 d,缩短47%;(3)利用“五步法”预测揭煤技术和煤层群分组水力压裂增透技术后,该瓦斯隧道揭煤时间比预期节省200多天。