煤矿地下水库底板渗流模拟试验系统研制及验证

基于国家对西部煤炭绿色开发的号召,西部矿区煤炭资源开发与生态环境及水资源保护协调发展研究显得愈发重要。煤矿地下水库技术创新性地实现了西部矿区绿色发展,但依然存在着诸多需要破解的科学难题。为了研究煤矿地下水库底板在应力-渗流耦合条件下的渗流规律与破坏特征,分析渗流演变过程中的多场信息,研制了底板渗流模拟试验系统。该试验系统主要包括伺服稳压控制系统、试验箱系统和计算机监测与数据采集系统,其中伺服稳压控制系统可以实现利用气体压力替代水压力模拟地下水库中水体压力和上覆岩层产生的矿山压力,实现了对整体压力(范围为0～0.8 MPa)数字化控制;试验箱系统为钢架结构,可实现模拟不同水位高度下的流固耦合模拟试验,最大模型尺寸为1 000 mm×600 mm×500 mm(长×宽×高)。并以神东矿区某煤矿地下水库为背景,进行底板渗流相似模拟试验,获得了孔隙水压力和渗水量变化规律,验证了设备的合理性和实用性。试验结果表明:孔隙水压力和渗流量数据信息可以宏观表征岩层渗流情况;孔隙水压力变化一般需要经历初始维持阶段、增大阶段、峰值波动阶段、衰减阶段和稳定阶段,最大增幅约为0.8 kPa,稳定阶段后孔隙水压力...     

软岩巷道改善反底拱锚杆支护效果的途径

针对上海庙矿区富水、弱胶结、膨胀性复合型软岩巷道底鼓变形严重、修复工作量大等问题,通过变形观测与现场试验,提出采用慢速树脂锚固剂配合弱膨胀水泥灌浆全长锚固提高锚固力、初喷浆加锚网喷支护增加预紧力端抗剪切强度及受力面积的方式,有效提高了巷道底板稳定性,并在某回采工作面顺槽进行了试验。结果表明:巷道成型后18个月内的顶底板总移近量小于350 mm,两帮总移近量小于120 mm,巷道变形得到了有效控制,满足了回采工作面的推采要求。     

侏罗纪巨厚基岩下采煤突水溃砂典型案例分析

国内学者对浅埋煤层开采引起的上部松散含水砂层溃入采场的研究十分深入,泥砂来源于第四系松散层已成为共识。近年来西北侏罗纪巨厚基岩下采煤引起的水-砂混合突涌事故日益增多,成为一种新的危害性较大的地质灾害,目前国内学者对此鲜有研究。为揭示基岩突水溃砂的孕灾机理,制定科学防范措施,以陕西黄陇煤田某矿采煤工作面突水溃砂事故为例,首先对前人做出的事故原因分析和认定提出技术商榷和探讨;依据补充勘探成果,结合突水溃砂过程,提出该起事故具有离层水害特征:离层空间汇集水源功能将砂岩裂隙水转化为"自由"水体,引起短时高强度突水,进而提出离层水害需要同时具备5个条件,即岩石力学条件、富水性(水源)条件、汇水时间条件、离层空间条件、导水通道条件等。其次,根据大量的岩石物理力学试验数据,判断4^-2煤层上覆岩层具备离层产生的物质基础;根据离层水害时间、空间条件,借用"经验公式"推断引起该起事故的离层空间应该位于4^-2煤顶板上30.54～77.10 m的地层内,并将这个高度范围内的地层作为富水性评价的目标层段;选取砂岩层厚度、脆塑性比值、构造分维等3种地学信息,采用新型复合...