基于采动覆岩裂隙三维分布形态的地面L型抽采 钻孔合理位置研究

高瓦斯矿井使用地面L型钻孔代替高抽巷抽采瓦斯,能够节省大量巷道掘进工程,减缓采掘接替紧张状况。为了研究L型钻孔的最优布置位置,以新景矿3213工作面为例,采用相似模拟和三维数值模拟,确定了采场上方覆岩的运移规律和裂隙带三维分布形态。根据采动三维裂隙分布形态建立三维裂隙场模型,导入COMSOL模拟软件,对不同位置的L型地面定向钻孔,模拟抽采过程中的瓦斯运移规律和富集分布区域。结果表明,抽采钻孔能有效降低采空区的瓦斯体积分数,钻孔布置在回风巷上方的"O"型裂隙区中上部时抽采效果最好。根据新景矿3213工作面实际情况,定向钻孔最优布置位置为垂直方向在回风巷上方距煤层顶板20～30 m,水平方向在回风巷内错平距15～30 m。经现场5个月的抽采试验,地面L型钻孔平均抽采瓦斯体积分数78.5%,抽采瓦斯纯量8.58 m~3/min,日抽采纯量达到11 953 m~3,占工作面总瓦斯涌出量的42.60%,有效地解决了工作面瓦斯的控制问题。     

新型等强度螺纹钢锚杆的应用研究

论述了新型等强度螺纹钢锚杆首次工业性试验以及在应用中解决的一些关键性问题.通过在邢台矿务局东庞煤矿正式应用的现场测试,说明该新型锚杆完全满足巷道支护的要求,施工方便,安全可靠性高,与原高强度锚杆对比具有显著的经济和社会效益.     

远距离保护层开采卸压机理数值模拟分析

应用含瓦斯煤岩气固耦合模型(RFPA-GAS)系统对淮南远距离保护层开采进行了数值模拟,分析了采动过程中煤层上支承压力的分布规律以及采动过程对被保护煤层透气性的影响,用数值模拟方法分析了淮南远距离保护层开采卸压机理。     

花岗岩破裂全过程的声发射特性研究

声发射是许多材料发生脆性破坏(包括其微裂纹的初始、扩展)过程中伴随的很普遍的现象。应用两套声发射系统,研究在单轴压缩荷载条件下10个花岗岩样(70mm×70mm×150mm)破裂过程中,随加载时间、应力变化其声发射活动的特性;通过应用单纯形算法对声发射事件定位,分析岩样破裂过程中其内部微裂纹初始、扩展过程的空间演化模式。试验结果表明:(1)在整个岩石破裂过程中,声发射活动随加载时间、应力变化表现出不同的特征;(2)在初始加载阶段直至初始裂纹形成之前,其声发射活动不是很明显;一旦岩样出现初始裂纹,在其加载时间点和相应的应力点处声发射事件明显增多;(3)在裂纹初始形成之后到微裂纹扩展之前,声发射活动处于一段平静期,裂纹稳定扩展直至岩石完全破坏,声发射活动变得异常活跃,特别在微裂纹扩展的非稳定阶段,声发射事件随加载时间及应力变化率非常显著。对于岩样内部初始裂纹形成之后的“平静区”而言,初始裂纹形成之后,并非裂纹随着荷载或者应变的变化而直接扩展,而需要蓄积一定的加载能量,在能量蓄积一定程度之后再进行扩展,即岩石初始破裂之后,其内部应力场需要寻求新的平衡,新应力平衡达到之后裂纹才开始进一步扩展;同样,当岩石完全破坏之后,应力也没有立即完全释放,亦是达到新的应力平衡之后,才完全失去其强度。声发射事件定位结果直观的反映岩样内部裂纹扩展空间位置、扩展方向以及裂纹扩展的空间曲面形态,这对于深入研究岩石破裂失稳机制是十分有意义的。     

综放采场重复采动覆岩运移原位监测与分析

为探索地面深基点钻孔原位测试采场覆岩运动的方法,研究神东矿区综放采场重复采动条件下的覆岩运动规律,以布尔台煤矿42105综放面为工程背景,布置3条地表移动的观测线,2个深基点测站,监测开采过程中的地表移动数据和覆岩下沉运动数据。42105工作面覆岩抗拉强度和弹性模量偏低,顶板容易折断破坏,2-2煤以上岩层经历重复采动破坏,不易形成承载结构,是采场支架压力大,覆岩和地表下沉速度快的主要原因。拉线式位移计测量的位移数据是地面基站与钻孔内锚固测点的相对位移值,锚固测点"向上移动"的原因是地表基站的下沉稳定时间滞后于钻孔内测点,测点"向上移动"对应着覆岩运动的重新压实阶段。     

综合指数法中地质条件影响冲击危险指数的探讨

对综合指数法中地质条件影响冲击危险性指数存在的问题进行了分析和探讨;根据平煤四矿大量现场统计资料和实测数据并运用数学分析软件,对地质条件影响冲击地压危险状态的因素及指数确定进行了改进和优化,加入了直接顶、老顶的冲击能量指数,瓦斯作用影响,距开采集中应力区距离3个地质条件影响因素,使综合指数法内容覆盖更加全面,对冲击危险性的预测更切合实际。     

松软煤层复合顶板沿空巷道控制技术研究

根据古汉山矿沿空巷道的地质特点，设计了新型的圆对棚支架，使支护体既具有一定的可缩性，又能承受强大的变形地压，维护巷道的稳定。在沿空巷道中进行的工业性试验取得了很好的支护效果。本支护形式正应用于古汉山煤巷沿空巷道的支护中。     

新登煤矿综放开采导水裂隙带发育高度研究

煤层开采后导水裂隙带发育高度至顶板含水层和底板承压含水层,会使覆岩中的水通过导水裂隙带进入工作面,给煤矿安全生产带来重大隐患。为获得新登煤矿煤层开采后导水裂隙带的发育高度,在该矿31101工作面进行了实测研究。首先通过对井下施工的4个钻孔的钻孔漏失量,大致推导出工作面开采后的导水裂隙带高度;然后利用电视成像仪观测孔壁的裂隙,判断导水裂隙带高度;最后通过物理相似模拟实验,分析导水裂隙带发育规律。得出新登煤矿31101工作面的顶板导水裂隙带高度45.7~46.7 m;底板导水裂隙带高度5.6 m。     

单轴压缩分级松弛作用下煤样变形与强度特征分析

 利用RMT–150B岩石力学系统对煤样进行单轴压缩分级松弛试验,分析煤样常规单轴压缩与单轴分级松弛条件下煤样的变形、强度和破坏的时效特征。结果表明：2种加载方式下煤样峰值前的应力–应变曲线宏观没有明显区别,仍然表现出压密、弹性、屈服和破坏阶段;单轴压缩分级松弛试验的应力–应变曲线,在松弛期间出现局部应力跌落特征;常规单轴压缩得到的力学参数明显高于分级松弛试验值,表现出煤样的力学参数具有时效特征;当松弛应力比低于70%时,应力松弛特征不明显,当松弛应力比高于70%时,煤样内部强度较高材料积蓄的能量能够使低强度材料逐步损伤破坏,高强度材料将承载更高应力也逐渐趋于破坏,松弛应力比越高,持续破坏时间越短,反之则持续破坏时间越长;常规单轴压缩破坏具有明显张剪性破裂面,分级松弛试验时煤样破坏裂纹沿加载方向扩展后碎裂成许多相对较薄片状和片状碎屑,表现出明显的侧向膨胀特征。     

前混合高压磨料水射流对混凝土块的切割试验研究

为了解前混合高压磨料水射流对混凝土等材料的切割能力,使用比较研究法,采用移动切割和固定切割两种切割方式,进行磨料与纯水水射流对混凝土块切割深度对比试验、水砂混合磨料与水和棕刚玉混合磨料水射流对混凝土块的切割深度对比试验、不同水砂比(质量比)的水砂混合磨料水射流对混凝土块的切割深度对比实验,分析改变压力、水砂比、靶距对切割深度的影响,结果表明:前混合高压磨料水射流切割比高压纯水切割效果更加明显,对于不同硬度的混凝土块,磨料水射流切割均有明显优势;当靶距达到1 000 mm时,磨料水射流仍有很强的切割能力。