巨厚火成岩下岩层注浆充填效果钻孔探测研究

为了检验海孜煤矿巨厚火成岩下岩层和采空区注浆充填效果,评价注浆充填对火成岩的支撑作用,在已实施注浆充填的采区进行了钻孔探测研究。结果表明:采空区至巨厚火成岩底界面存在多个注浆充填层位,充填总厚度达1.67 m,占煤层开采厚度的72.6%;结合地表下沉、煤层采高、充填体厚度等计算得出,注浆充填后地层残余空间高度仅0.10 m,该空间被垮落带碎胀岩体充填,说明覆岩离层和采空区空隙被充填密实,注浆充填对巨厚火成岩起到了支撑作用。     

新桥矿业公司充填技术的演变与应用

介绍了新桥矿业公司充填采矿方法的变革,总结了多种充填技术在该矿的发展与应用,重点分析了废石不出坑充填技术和高浓度江沙料浆自流充填技术.本文对充填技术的推广,具有一定的参考价值.     

增量位移集成光电传感器设计

为了提高处理增量位移信息的集成光电传感器输出信号的有效精度,降低输出阻抗,以保证光电传感器的性能.基于0.35 μm CMOS工艺,采用Cadence设计了1款用于处理增量位移信号的光电传感器,并对关键参数进行了理论推导以及验证.实验结果表明,该光电传感器输出信号有效精度优于10 bit,输出阻抗低于5 Ω,各项性能指标均符合行业标准,并且能够稳定地运行.     

松散承压含水层特征对其载荷传递特性的影响研究

以松散承压含水层下采煤压架突水灾害防治问题为工程背景,基于含水层载荷传递机理设计了专门的模拟实验装置,就松散承压含水层赋存特征对其载荷传递特性及关键层复合破断的影响进行了研究。结果表明:松散承压含水层骨架颗粒粒径越大,组分越单一,含水层的流动补给性能越好,作用在基岩顶部的载荷较大,覆岩越易发生复合破断,易导致压架突水事故;骨架颗粒粒径越小,粒度组分复杂,含水层流动补给性能越差,作用在基岩顶界面的载荷易随采动降低,含水层载荷传递系数小,覆岩关键层自下而上逐层破断,不易导致压架突水事故。研究形成了含水层载荷传递系数的确定方法,在祁东煤矿的开采条件下,洪冲积扇区域含水层的载荷传递系数应为0.83~0.94,漫滩沉积区域可取0.69~0.71。     

工作面推进方向对坡体采动裂缝影响的数值模拟

山体采动裂缝是诱发坡体滑坡的重要因素。通过UDEC数值模拟分析了工作面上坡和下坡开采产生山体裂缝的差异,结果表明:工作面上坡开采时下半坡体和坡脚受采动附加应力作用很难形成较大的裂缝,下坡开采时坡顶、坡体中部更容易产生较大裂缝;上坡开采形成牵引型正裂缝,下坡开采形成推动型逆裂缝;上坡开采超前裂缝距离大于上坡开采。     

工作面宽度对采动裂隙“O”形圈发育形态的影响规律

以阳泉三矿K8206工作面为工程背景,采用离散元数值模拟软件UDEC和实验室相似模拟实验研究了工作面宽度对采动裂隙"O"形圈发育形态的影响规律。模拟结果表明:工作面宽度的变化对采动裂隙"O"形圈宽度有着显著影响,在一定的覆岩关键层结构条件下,采动裂隙"O"形圈的宽度随工作面宽度增加而增大;采动裂隙"O"形圈的高度受工作面宽度的影响很小,工作面宽度在一定范围内变化时采动裂隙"O"形圈高度均止于覆岩主关键层。     

工作面采高对O形圈分布规律的影响研究

为合理布置瓦斯高位抽放巷而研究O形圈分布规律,以阳泉三矿K82O5工作面为工程背景,采用离散元数值模拟方法研究了工作面采高对O形圈变化形态的影响。模拟结果表明：在一定的覆岩关键层结构条件下,O形圈的宽度随煤层采高增加而增大;O形圈的高度受煤层采高的影响很小,采高在一定范围内变化时O形圈高度均止于覆岩主关键层下;采高增加时砌体梁结构中第1个回转岩块的回转角度增大,从而使砌体梁弯曲段长度增长,O形圈宽度增大。基于该研究结果,提出了不同煤层采高条件下走向高抽巷布置优化方案。     

沟谷地形对浅埋煤层开采矿压显现的影响机理

针对神东矿区活鸡兔井工作面过沟谷地形时发生的动载矿压问题,通过现场实测、理论分析与模拟实验,就沟谷地形对浅埋煤层开采动载矿压显现的影响机理进行了深入研究。结果表明：浅埋煤层开采工作面过沟谷地形上坡段时易发生端面切顶、冒顶和支架活柱急剧下缩的动载矿压。由于覆岩主关键层在沟谷段受侵蚀影响而缺失,过上坡段时主关键层破断块体缺少侧向水平挤压力作用,不易形成稳定的“砌体梁”结构而滑落失稳,使得作用在下部单一关键层结构上的载荷明显增大而产生滑落失稳,从而引起工作面的动载矿压。若沟谷地形中主关键层未缺失,则浅埋煤层工作面过沟谷地形上坡段时一般不易产生动载矿压。该研究结果指导了活鸡兔井21305,21306工作面过沟谷地形动载矿压灾害的防治实践。     

酸性水对含铁破碎岩体降渗特性的实验研究

针对采动破坏岩体在某些水、岩化学环境下常易出现水渗流能力降低的自修复现象,以含铁质矿物的砂质泥岩破碎岩样为研究对象,就酸性水溶液浸泡与过流过程中岩样的降渗过程及其产生机理开展了实验探索与理论研究。结果表明:酸性水对含铁破碎岩样的降渗现象除了与传统认识的黏土矿物遇水膨胀作用有关外,还与水、岩离子交换化学反应形成的铁质沉淀物和次生矿物对渗流通道的封堵作用密切相关;且随着实验过程中水溶液逐步由酸性向中性转变,破碎岩样的降渗趋势也呈现一定的分区特征。在水溶液pH值较低的初期阶段,岩石矿物受溶解、溶蚀作用显著,长石等铝硅酸盐矿物与H+发生离子交换生成次生高岭石、绢云母、石英等矿物,引起岩样渗透率小幅下降,并促使水溶液pH值逐步升高;由此,绿泥石、伊利石等矿物中析出的Fe2+氧化生成Fe(OH)3化学沉淀的进程大幅提高,引起实验中期岩样渗透率呈快速下降趋势;说明铁质沉淀物对破碎岩样的封堵降渗作用明显强于次生矿物。当水溶液的溶解、溶蚀作用因其pH值升高而快速衰减时,铁质沉淀物与次生矿物的生成进程也随之降低,水溶液对岩样的降渗作用随即进入尾声。研究结果为“人工调节地下水、岩化学环境促进破坏岩体修复”的保水对策制定形成了重要启示,可为煤炭开采水资源保护与生态修复等提供理论参考。     

条带间垮落区注浆充填覆岩移动规律研究

结合工程背景,采用相似材料模拟试验,对比研究了条带开采垮落区注浆充填与条带开采覆岩移动特征.结果表明:在已开采条带垮落区实施注浆充填能有效地减小覆岩垮落角和垮落高度,既可阻止主关键层破断,又可限制煤岩柱侧向垮落和变形,使相邻工作面垮落空间无法贯通,形成非充分开采;与条带开采相比,当充填量为30%时,条带开采垮落区注浆充填既可减小地面变形、又可提高煤炭采出率20%, "关键层-煤柱-注浆充填体"的共同作用可有效地控制开采沉陷.