刀柱式残采区上行开采可行性研究

综合运用现场调研、理论计算、FLAC3D数值模拟等方法,对大同矿区某矿下部采用刀柱式开采后上覆煤层的移动变形特征进行了研究,在此基础上判定实施上行开采的可行性。研究表明:当下煤层采用刀柱式开采方法,所留煤柱能够支撑上覆岩层的全部重量时,煤柱及其顶板虽然遭到一定破坏,但仍能保持整体连续性,上覆煤层形成平缓的下沉盆地。随着下煤层开采后时间变长,煤柱及煤层的移动变形逐渐趋于稳定,满足上行开采所需条件。     

浅埋煤层回采巷道矿压显现与控制的研究

结合万利矿区寸草塔二矿3^-1,煤层的地质赋存状况与开采技术条件,研究了长壁工作面回采巷道矿压显现规律,评价了现有支护方案的实际支护效果;测试了巷道的围岩松动圈,积累了支护设计实测依据;并用测试巷道煤柱支承压力分布的方法,论证了护巷煤柱的整体稳定性,选择了煤柱宽度合理参数;最后采用全新的锚杆支护设计理论,提出了寸草塔二矿3^-1煤层回采巷道优化支护技术参数。     

神东矿区特厚煤层合理开采方法的优化选择

分析了特厚煤层分层开采、综放开采、一次采全厚开采3种开采方法对神东矿区特厚煤层的实用性和经济性。结果表明,一次采全高综合机械化开采是较适合神东矿区7m左右特厚煤层的开采方法。补连塔煤矿22303工作面采用了7 m一次采全高综合机械化开采,并取得了良好的经济效益。     

浅埋厚煤层大采高工作面顶板岩层断裂演化规律的模拟研究

根据神东矿区上湾矿1 - 2 煤层的赋存条件,运用1∶50的大比例相似模拟试验,研究了 5.5 m 大采高综采工作面顶板垮落特征、顶板断裂位置及顶板垮落带和裂缝带“两带”高度等。研究结果表明：① 直接顶岩层分层垮落形成松散块体,难以充满采空区;② 由于一次采出的煤层厚度大幅度增加,原有直接顶远不能充填满采空区,基本顶的下位岩层分层垮落后,不能形成铰结结构,采高的增大使得直接顶的范围变大;③ 周期来压前,顶板的断裂位置一般超前工作面 7.65 m ;④ 顶板垮落带和裂缝带“两带”的高度呈现台阶式上升。     

矿井顶板失稳及来压预警的数学模型及应用

基于矿压控制理论,分析了采场顶板和巷道围岩的矿压显现影响因素的数量变化特征以及与各种状态的关系,采用模糊数学理论,构建了采场顶板和巷道围岩的多因素灾害综合预警模型,研制出矿井顶板状态的智能监测及预警软件,并应用于KJ232矿井顶板状态与灾害预警系统,实现矿井采场顶板与巷道围岩监测系统的智能预警功能.本系统增加了顶板岩层结构、采场风流压强和巷道围岩破裂的声发射监测,并与平巷监测融为一体,综合判断工作面周围顶板围岩总体所处的安全和灾害状态.现场应用证明,该系统监测预警反应迅速,可敏锐地扑捉到顶板灾害的临界预兆信息,灾变预警趋势符合顶板断裂运动的来压显现和巷道围岩失稳破坏实际.     

坚硬顶板控制的数值模拟

通过对岩层移动的现场观测,建立了综放采场坚硬顶板控制的悬梁模型及其数值模型,运用有限元法分析了坚硬顶板不同来压步距对硬顶煤的压裂效应,并确定了合理的支架阻力,从而对坚硬顶板进行有效的控制,达到消除坚硬顶板对采场的冲击隐患、保证采场矿压对坚硬顶煤的有效压裂及提高顶煤回收率之目的.     

基于预应力场分布的回采巷道支护参数优化研究

针对工作面端头处巷道垮落滞后于推进,并出现大面积悬顶的安全隐患,以磁窑沟煤矿13#煤回采巷道为背景,阐述了预应力锚杆(索)支护原理及预应力的重要作用,运用工程类比及理论分析的方法提出锚杆(索)联合支护优化方案.基于上述研究,采用FLAC3D建立了预应力场数值模型,对比分析了方案优化前后的支护系统预应力分布特征、承载范围...     

利用磁控溅射研究Au-TiO2薄膜的光催化活性

首次通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO2纳米棒阵列,Au-TiO2纳米棒的制备通过直流反应磁控溅射法在室温中进行,之后在500oC的空气中热处理两小时,热处理导致Au-TiO2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO2纳米棒中, 与传统方法制备的纯TiO2纳米棒相比, 这些Au-TiO2纳米棒表现出较低的光致发光强度和较高的光吸收性, 并且对可见光反应强烈. TiO2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合     

五点式煤层气井网最优井间距的确定

为了获取开发山西沁水盆地郑庄区块的煤层气藏所使用的五点式井网的最优井间距,基于多孔介质的流固耦合理论,根据从现场资料中提取的输入参数,再利用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics计算了5组不同井间距下的单井长期产能。结果表明:在最优井间距(300 m)下,单位井控面积内的煤层气的采收率取极大值54.82%,单井累计采气量最高值97.48 Mm3。     

工作面开切眼与顺槽交叉口顶板稳定性分析及加强支护范围的确定

针对某大型矿井工作面顺槽与开切眼的现场条件,采用数值计算方法,研究顺槽与开切眼交叉口项板的应力场和位移场分布特征,确定二次应力场叠加的影响范围及大小,并据此确定顶板加强支护范围及支护强度.研究结果表明:在交叉口顶板高度的煤体中形成了一定范围的围岩破坏区域,并在深部形成了应力集中带,铅垂应力分布图表明,在交叉口顶板上存在一个三边都为弧形的三角形卸压区域;交叉口处铅垂位移在顶板高度水平上在中央的铅垂位移最大,往四周方向延伸逐渐减小,直到煤体深部为零为止.因此建议:交叉口加强支护的范围应采用锚网支护,在围岩较破碎情况下建议采用锚网+W钢带+钢筋梯梁等措施联合支护,此处应加大锚杆支护的深度和密度;如果需要,应采用单体支柱之类的措施进行加强支护.