中生代砂岩细观结构对强度和能量耗散的影响

对取自东北部和西部侏罗白垩系煤矿中粒砂岩进行镜下观察,对比其矿物颗粒,胶结成分和结晶程度上的异同点,进行了三轴压缩试验和循环加载声发射试验,分析东北部和西部砂岩的强度和能量耗散特征,并用Kaiser效应和加卸载响应比理论研究了循环加载中的声发射规律。试验表明：以钙质胶结为主的东北部砂岩在Mohr-Coulomb准则下承载能力高于以钙泥质胶结为主的西部砂岩,随着压力的增大,耗散能所占比例呈现迅速降低、稳定、缓慢升高的趋势,且同等应力水平下东北部砂岩耗散能低于西部砂岩,Kaiser效应往往出现在低应力的弹性阶段,且在东北部砂岩中出现的频率和持续阶段要高于西部砂岩,加卸载响应比则出现急剧降低、缓慢平稳下降的趋势,在强度峰值点达到最小值,且东北部砂岩的加卸载响应比低于西部砂岩。东北部和西部砂岩的胶结物中泥质含量和重结晶成岩程度是产生上述力学性质和能量耗散特征差异的根本原因。     

西部煤层开采覆岩垮落及矿压显现影响因素研究

西部矿区高强度开采引起覆岩变形-移动-破断是造成顶板大面积切落、突水溃沙等地质灾害以及水土流失等环境损伤的根源。采用数值模拟、现场微震监测和理论分析相结合的方法开展西部矿区煤层覆岩垮落及矿压显现规律影响因素研究。以小纪汗煤矿为例,开展了覆岩层变形、破断、垮落、“三带”形成规律的研究,以及不同开采速度下矿压显现规律研究,揭示了不同采高和开采速度对煤岩破坏的影响规律。现场微震监测结果表明,不同的推进速度会造成工作面不同的应力调整范围和不同的应力调整完整程度。通过2者综合分析,系统揭示了西部煤层覆岩垮落特征及“三带”形成演化规律,为建立高强度开采下覆岩结构破断规律及其稳定性判据的提出提供了科学依据。     

单轴压缩下某弱胶结砂岩声发射特征及破坏形式

为研究小纪汗煤矿弱胶结砂岩的声发射特征和破坏形式,对取自该矿的砂岩试件开展单轴压缩试验,并进行声发射监测。试验表明：对6个试件的声发射特征曲线归纳为崩裂型和破裂型2种,前者在弹性阶段和微裂隙稳定发展阶段声发射活动较少,屈服阶段后期至破坏前声发射活动骤增,破坏后仍有部分声发射活动;后者弹性阶段和微裂隙稳定发展阶段声发射活动强于前者,屈服阶段声发射活动出现大幅阶梯增长（至峰值）,峰值前有声发射平静期。试件破坏形式,可分为X型共轭破坏和单斜面剪切破坏2种,前者对应崩裂型曲线,试件强度较大;后者对应破裂型曲线,试件强度较小。研究结论对高强度开采条件下顶板变形失稳的预测具有指导意义。     

山西省老空水害类型及主要特征分析

针对山西省煤矿老空层数多、面积广、积水量大,老空水害事故易发多发的现实背景,在总结45起典型老空水害案例的基础上,系统研究了山西省老空水害空间分布、事故特点、老空水害类型与防治对策。结果表明:超层越界与盲目采掘是老空水害事故的重要诱因,其透水地点、老空相对位置和老空类型分别以掘进工作面、同层、老巷为主,空间分布上"大分散、小集中";以采掘区域与老空相对位置关系为依据可将老空水害划分为同层老空积水型、顶板老空积水型、底板老空积水型和防水隔离设施型等4大类,基于积水老空类型和导水通道形成机理可进一步划分为12个亚类,提出了各类老空水害的水文地质结构模式,并给出了相应的防治对策。在查明积水老空的前提下,浸水和重复采动下煤柱流变损伤及失稳、底板变形破坏、防水隔离设施与围岩稳定性、层间主关键层稳定性等是老空水害防治的关键问题。     

煤层间跨落上行开采浅析

在煤矿生产过程的某些条件下,采用上行开采,先采下部岩层或煤层作为解放层,使上下临近煤层卸压,瓦斯析出抽离煤层,可一定程度上减轻或消除煤层的煤与瓦斯突出危险。本文在煤层开采后上覆岩层的状态,即跨落带、裂隙带、弯曲下沉带三个区间和已建立的经典模型的基础上,提出判别上行开采可行性的方法依据和计算公式,主要有三带判别法、采动影响倍数法、围岩平衡分析法、数理统计分析法等。并通过伊马矿试采实例检验证明了这些方法的正确性,指出上行开采对高瓦斯矿井具有现实意义。