水体下综放开采可行性分析

余吾煤业现有630万吨煤炭资源处在绛河水体下,煤层厚度在4.0～6.2m之间,现导水裂隙带经验公式不能够满足其水体下安全开采,存在开采后突水隐患,为了确定开采后上覆岩层导水裂隙带极限高度是否波及地表,研究区在9个井下钻孔进行了井下仰孔双栓塞分段注水测试和仰孔直观法电视成像仪探测,对涌水量进行了监测、水质进行了对比研究,并通过模拟实验进一步研究不同采厚条件下发育高度.观测、监测及模拟结果表明:采动后导水裂隙带发育高度取决于采厚,为水体下采煤水的防治提供了可靠数据,三个工作面的试采成功,为水体下采煤提供了应用范例.     

神东矿区弱胶结砂岩的力学及声发射特征研究

为了研究神东矿区弱胶结岩石的力学及声发射特征,以覆岩中最常见的3组弱胶结砂岩和3组常规砂岩为研究对象,运用RMT-150C力学实验系统和声发射实验系统对这6组砂岩进行了实验,运用X衍射射线仪和环境扫描电镜进行成分和微观结构分析。试验结果表明:弱胶结砂岩的抗压强度和弹性模量非常低,常规砂岩抗压强度和弹性模量分别为其16.5倍和21.3倍,但是弱胶结砂岩的峰值应变比常规砂岩的要大,是其1.6倍;弱胶结砂岩会出现声发射峰值计数,但是相对全过程中的声发射计数差别不大;弱胶结砂岩的声发射峰值计数一般不会出现在塑性变形破坏阶段,但是常规砂岩的峰值计数大多数出现在塑性变形破坏阶段;弱胶结砂岩中的骨架颗粒为石英和长石,其含量一般在总质量的75%以上,但是常规砂岩的含量一般在70%以下;弱胶结砂岩中的胶结物含量很低,一般在21%左右,但是常规砂岩一般在41%左右。由于弱胶结砂岩的胶结物含量少、胶结程度低、孔隙大、结构比较松散,造成弱胶结砂岩的抗压和抗变形能力非常低,因此,抗压强度和弹性模量非常低,变形非常大。     

含天然结构面中粒砂岩破裂过程中的声发射特征研究

为了研究含结构面中粒砂岩破裂过程中的声发射特征,以补连塔煤矿22307工作面基本顶砂岩为研究对象,分别对完整中粒砂岩和含结构面中粒砂岩进行直接拉伸、直接剪切和单轴压缩试验,分析了在试验过程中天然结构面对其声发射特征的影响。试验结果表明:直接拉伸试验过程中,结构面对声发射特征的影响较显著,完整中粒砂岩的声发射峰值计数是含结构面中粒砂岩的13.5倍,含结构面中粒砂岩的声发射累计计数是完整中粒砂岩的3.2倍;直接剪切试验过程中,结构面对声发射特征也存在一定的影响,完整中粒砂岩的声发射峰值计数和累计计数分别是含结构面中粒砂岩的2.4倍和0.5倍;单轴压缩试验过程中,结构面对声发射特征基本没有影响,声发射峰值计数和累计计数基本没有变化。     

不同层位砂岩单轴压缩过程中的声发射特征研究

利用RMT-150C型岩石力学伺服试验系统和CDAE-1型声发射检测仪,以余吾煤业3号煤层顶板不同层位的两组砂岩为研究对象,在单轴压缩条件下进行声发射实验。实验结果表明:A组砂岩达到峰值前的应力应变曲线近似于直线,达到峰值后直线迅速下降到零,B组砂岩的应力应变曲线先下凹再直线上升(斜率小于A组),达到峰值后,先保持一定承载力后才下降到零。初始压密阶段,两组岩样的声发射计数很少且能量很低;弹性阶段,A组砂岩的声发射事件略有增加,但能量、计数率和能率几乎为零,而B组砂岩的声发射事件逐渐开始活跃;塑性阶段,A组砂岩的声发射事件逐渐开始活跃,B组砂岩发生片帮,声发射参数跳跃式增大;峰后破坏阶段,达到应力峰值时,两组岩样的声发射计数、能量、计数率和能率都达到最大值,B组砂岩峰后还有一定地声发射事件发生。两组砂岩的声发射规律差异可为判断声发射源和监测预报何处岩石失稳破坏提供参考依据,对提前做好防护工作减少灾害发生和未来进一步研究具有一定意义。     

神东矿区含天然弱面砂岩的力学特征研究

为了研究神东矿区含天然弱面砂岩力学特征,以补连塔煤矿2-2煤层基本顶中粒砂岩为研究对象,采用CMT5000大门式微机控制电子万能试验机、RDS-200XL全自动伺服控制岩石直剪/残剪仪和RMT-150C力学试验机对完整砂岩和含天然弱面砂岩进行直接拉伸、直接剪切和单轴压缩试验,运用X射线衍射仪和扫描电镜分析弱面的成分、微观结构及元素特征。结果表明:天然弱面对纵波波速、抗压强度、残余剪切强度基本没有影响,纵波波速、单轴抗压强度和残余剪切强度分别降低了0.4%,1.4%和3.2%;天然弱面对直接拉伸强度、拉伸峰值应变、峰值剪切强度和弹性模量有显著的影响,峰值拉伸强度降低了83.1%,拉伸峰值应变降低了82.7%,峰值剪切强度降低了12.6%,弹性模量降低了7.3%。研究结果有助于进一步了解这种含天然弱面砂岩顶板的运动、破断以及力学传递规律。     

神东矿区不同埋深弱胶结砂岩的孔隙结构特征研究

为了研究神东矿区不同埋深弱胶结砂岩的孔隙结构特征,以布尔台煤矿4种不同埋深弱胶结砂岩为研究对象,运用低场核磁共振测试仪对4种不同埋深试样进行了测试,分析了不同埋深弱胶结砂岩的T2谱特征、孔径分布和孔喉分布。研究结果表明:4种不同埋深弱胶结砂岩(92.14～94.30m,118.40～120.69m,242.27～242.95m,317.86～320.33m)的T2谱特征、孔径分布和孔喉分布存在差异,孔隙率分别为39.180%、36.132%、44.782%、19.732%;T2谱由3个波峰逐渐转变为2个波峰,波形连续性好(孔隙连通性好);弱胶结砂岩的孔径可以分为5类:微孔、小孔、中孔、大孔和微裂隙,孔径以中小孔为主,大孔次之;弱胶结砂岩的孔喉半径以0～0.10μm为主,0.10～0.16μm次之。研究成果有助于进一步揭示我国西部地区工作面溃水溃沙的机理。     

极近距离煤层大采高工作面上隅角瓦斯治理

为了解决三交河煤矿2-512大采高工作面上隅角瓦斯经常超限的难题,运用理论分析和现场实践对工作面上隅角瓦斯瓦斯超限的原因进行了分析.针对上隅角瓦斯超限问题,提出了高位钻孔抽放裂隙带瓦斯和低位钻孔抽放采空区和冒落带瓦斯的防治措施.现场实践表明,在实施上述措施之后,2-512工作面回风流中瓦斯浓度控制在0.02％ ～0.06％,上隅瓦斯浓度由原来的0.8％ ～3.0％下降到0.8％以下,有效地解决了上隅角瓦斯超限问题,保证了矿井的安全高效生产.     

赵固矿区厚松散层下开采地表移动特征实测研究

为了掌握赵固矿区厚松散层条件下地表移动特征,以相邻的赵固一矿和赵固二矿地表移动观测站实测数据为基础,通过数据拟合方法,得到厚松散层下开采地表概论积分法参数;总结分析了厚松散层下开采地表移动特征,以及造成上述特有规律的地质原因和开采技术原因;以实测和拟合数据得出了赵固矿区走向地表移动各角量参数。研究表明:由于采动后地表含水层失水固结,造成采动附加下沉,导致下沉系数较大,主要影响角正切值偏小,且覆岩中松散层厚度占比越大,其下沉系数越大;煤层顶板基岩较薄,顶板悬臂效应大大减小,另外在采动压力作用下应力拱轴线位置土体固结压缩,造成拐点偏移距减小或者为负值,地表下沉盆地边缘收敛过慢;由于覆岩中松散层厚度占比较大,造成赵固一矿地表移动各角量参数均小于赵固二矿参数。     

试论近水平煤层采场的3种基本结构形式

基于煤层开挖力学效应和覆岩运动规律,揭示了覆岩破坏垮落过程中产生的压力拱和结构拱现象,研究了结构拱与压力拱的内在统一关系,提出了煤矿采场压力拱的3种形式。在此基础上,根据理论分析、相似模拟和数值模拟研究成果,认为近水平煤层采场存在围岩承载结构、矿压运动结构和工作面防护结构3种形式,分别简称为"大结构"、"小结构"和"微结构",并研究了3种结构的具体形式和矿压显现的关系,得到了煤柱与采场大结构的关系。并针对神东矿区浅埋近距离煤层下层煤开采出煤柱时发生的压架事故案例,从压架前、后采场的3种基本形式的变化分析事故发生的原因,并提出了防治对策。     

不同加载方式下层理对砂岩力学特征的影响分析

为了研究层理对砂岩物理力学特征的影响,以布尔台煤矿5-2煤基本顶粉砂岩为研究对象,对其进行了直接拉伸、直接剪切和单轴压缩试验,分析了层理对其纵波波速、抗拉强度、抗剪强度、抗压强度、弹性模量及峰值应变的影响。试验结果表明:层理对抗压强度、残余剪切强度基本没有影响,但是对抗拉强度、峰值应变(拉伸)、抗剪强度、弹性模量、峰值应变(单轴)和纵波波速等有显著的影响;抗拉强度、峰值应变(拉伸)、抗剪强度、弹性模量、峰值应变(单轴)及纵波波速分别降低了31.6%、33.2%、33.9%、33.3%、42.7%、8.4%。