长壁工作面采动覆岩层理开裂机理及侧向裂隙发育规律

长壁开采煤层覆岩下沉变形过程中,岩层内部形成弯曲应力,并可能沿抗拉和抗剪强度较小的层理开裂形成侧向导水通道。针对相邻采空区积水侧向渗漏引起的工作面突水问题,研究了长壁开采覆岩层理开裂机理,分析了侧向裂隙发育规律。首先基于Winkler弹性地基梁理论建立采动覆岩弯曲下沉挠度方程,考虑煤柱和采空区上覆岩层不同支承压力与破坏程度确定对应的上覆载荷和地基系数,给出各层位岩层的下沉、转角、弯矩和剪力曲线计算公式。在此基础上,将采动覆岩层理裂隙分为张拉离层裂隙和剪切错动裂隙,并根据岩层非同步弯曲下沉特征与组合梁理论计算岩层内部弯曲应力分布情况,提出了张拉离层裂隙和剪切错动裂隙发育判断依据,给出了覆岩任意层理面上侧向裂隙发育位置、长度和隙宽等参数的计算方法。最后以凌志达煤矿15102工作面工程地质条件为依据,计算了上覆各岩层的挠度曲线和弯曲应力分布,分析了采动覆岩层理裂隙发育规律。结果表明,15102工作面在区段煤柱上方发育有超过50 m的剪切错动裂隙,超过了15101和15102工作面之间区段煤柱最大宽度;采空区边界上覆岩层中剪切错动裂隙和张拉离层裂隙共同发育;采空区中部上覆岩层中主要为张拉离层裂...     

煤炭地下气化对地下水的污染及其防控研究进展

煤炭地下气化（Underground Coal Gasification,UCG）是一种重要的煤炭资源转化技术,可提高煤炭资源的利用效率,但同时也带来地下水环境的污染风险。本文主要从UCG产生污染物对环境的影响及其修复防治角度着手,总结了UCG产生污染物的种类、转化迁移规律、净化修复方法和环境评估监测研究现状与进展,展望了未来UCG全面积极推广应加大其现场试验以及污染物监测研究力度的发展趋势,并为煤炭清洁利用领域的发展提供参考。     

高应力区域煤层巷道耦合支护数值模拟试验研究

为了研究耦合支护控制巷道变形的效果,根据耦合支护原理,使用FLAC3D有限差分数值模拟软件对某矿11010工作面回风巷在不同支护参数下巷道的顶板、底板、左帮和右帮深部基点位移与围岩最大位移进行了研究.结果表明,当支护体与围岩以及支护体之间在强度、刚度、结构满足耦合支护时,巷道深部基点位移与围岩最大位移均较小,且巷道处于稳定状态所需时间较短.通过工程实例进一步说明了耦合支护能有效地控制巷道围岩变形,维护巷道稳定.     

高温脱水石膏岩物理力学效应的试验研究

为了探讨高温脱水对天然石膏岩物理力学效应的影响,将天然石膏岩在高温220℃控制脱水时间制取含不同结晶水石膏岩试样,分别对石膏岩试样进行扫描电镜、超声波测试和常规三轴压缩试验,分析高温脱水时间对石膏岩微观结构、孔隙率、纵波波速、三轴抗压强度,弹性模量、峰值应变、黏结力和内摩擦角的影响。结果表明:高温作用对石膏的作用是极其复杂物理化学过程,高温脱水对石膏岩具有明显弱化作用,随着高温脱水时间的增加,石膏岩内部晶体结构和形状逐渐发生变化,试样内部微裂纹、微孔洞的数量逐渐增多,导致其物理力学性能不断劣化;在高温220℃石膏岩脱水量、视密度和孔隙率与脱水时间呈非线性关系,在0～6 h以内裂解脱水速率较快,在6～24 h范围内脱水速率有所减缓。高温脱水后石膏试样纵波波速均有不同程度降低,在0～6 h以内损伤因子随孔隙率增加而单调降低,两者大致呈线性关系,超过6h以后脱水石膏岩损伤因子变化不大;石膏岩三轴压缩全程的变形特征受围压和高温脱水时间的共同影响,脱水时间0～4 h对石膏岩试样变形参数的影响远大于对围压的影响,超过4h以后脱水时间、围压对石膏岩弹性模量和变形模量的影响不大,随着围压与脱水时间的增加脆性减弱塑性增强;石膏岩试样三轴峰值强度随围压增大而单调增加,符合Coulomb强度准则。高温脱水对石膏岩具有明显弱化作用,扣除围压影响后石膏岩材料强度与脱水时间呈负相关;石膏岩试样破坏形态与围压高低没有直接关系,脱水时间越长破坏形态越复杂。     

基于ABAQUS有限元数值分析的软弱煤岩体巷道锚杆孔底扩孔力学特征研究

针对松软煤岩体巷道锚杆支护时出现锚固力低、锚固力衰减速度快等问题,基于ABAQUS有限元数值模拟软件,模拟分析了软煤和砂质泥岩两种情况下锚杆孔底扩孔后的孔壁围岩力学特征。结果表明:在相同围压作用下,扩孔段直径与围岩的强度呈负相关关系;相同岩性条件下,扩孔段最大直径与围压大小也呈负相关关系;验证了在煤及砂质泥岩中能达到较好的扩孔效果。在井下现场采用研制的单翼扩孔装置,分别在软煤和砂质泥岩条件下进行扩孔锚固试验,软煤和砂质泥岩扩孔锚固力显著大于不扩孔状态的锚固力。     

云南易门某瘠性白钨尾矿的综合利用研究

易门县某白钨尾矿的有价金属WO3含量0.01％、Mo含量0.005％,无回收价值;非金属矿物石英、钙铁榴石、辉石、长石等含量较高,占矿物总量的81.9％,金属矿物含量低,与建筑砂的成分很接近;尾矿+0.15 mm粒级产率70％,满足《建筑用砂》(GB/T 14684—2011)规定的建筑砂国标粒度要求.为高效综合利用该...     

深部软岩巷道支护技术研究

随着深部矿井的开采,巷道支护难度增大,围岩稳定性变差,顶板跨落、底鼓严重,结合某矿具体地质条件,采用锚网喷支护、锚索加强支护、滞后注浆联合支护形式,为该矿区巷道支护提供了新验.     

赵固二1煤样冲击倾向性与声发射特征的试验研究

煤矿冲击地压是煤矿灾害之一,煤岩体冲击倾向性指数是煤岩体的自然属性,利用RMT-150B伺服试验机对赵固二1煤样进行冲击倾向性指数测试,在加载过程同步进行声发射信号检测,分析煤样冲击倾向性指数、关联性及声发射特征.试验结果表明:在煤样受载变形破坏过程中始终伴随着声发射事件,当载荷接近煤样峰值强度时宏观裂隙逐步形成,声发...     

煤炭地下气化的热环境下煤样内部构造变化及模型试验研究

煤炭地下气化(UCG)是一种将煤炭资源低碳化利用的技术,在中国的低碳经济下具有很好的前景。然而,全球煤炭地下气化经历几十年的现场试验,目前仍有许多待解决的问题。在煤炭地下气化过程中,气化区域随着煤层中裂纹和裂隙的扩展不断扩大,若不能有效监测和控制气化区域,将会引起煤层顶板岩层过度破坏,从而导致气体泄漏、地表沉陷和水污染等问题。为此,提出了以声发射活动参数及变化规律为基础评价气化过程中煤体的破裂及演化活动。利用板状和柱状煤样进行了一系列热履历试验,采用声发射(AE)监测和X射线扫描技术监测煤样加热前后的内部结构变化,研究温度、层理面与加热面方向对煤样破裂和裂隙扩展的影响。结果表明在对煤样表面加热的过程中,煤样表面及内部会产生许多裂纹和裂隙,并释放大量声发射信号;煤样的加热温度变化越快,声发射活性越高,产生的微裂纹越多;煤样内部产生微裂纹的方向与煤层理面趋向于平行。介绍了一种基于声发射活动参量的地下气化破裂区标定模型试验。分别测定了气化过程中的温度分布、声发射活动、气化煤气成分和气化煤量等。揭示了气化条件下煤体内部裂隙产生演化与声发射的内在联系,证明了声发射监测技术能够达到对气化过程中煤岩...     

高温作用后坚硬煤样单轴压缩过程中的变形强度与声发射特征

为了探讨高温作用对煤样力学性质与声发射特征的影响机制。利用煤样经历100,200,300,400和500℃高温自然冷却后,在单轴压缩过程中同步声发射信息检测,而后将碎煤块在JSM-6390 LV电镜进行了微观结构扫描。分析了经历不同高温自然冷却后煤样微观结构和单轴压缩过程中的变形、强度与声发射特征。研究结果表明:①高温后煤样在单轴压缩过程中可分为压密、弹性、屈服和破坏4个阶段,经历温度越高压密和屈服阶段越明显,峰值后应力跌落速度有所减缓;②高温后坚硬煤样的弹性模量、变形模量和抗压强度随温度升高呈阶段性降低,在100和500℃高温对煤样弹性模量、变形模量和抗压强度的影响显著。在100～400℃高温,高温对煤样弹性模量、变形模量的影响作用相差不大。与常态25℃煤样比较,经历100,200,300,400和500℃高温后,煤样弹性模量平均降幅依次为19.7%,19.8%,24.2%,34.3%和77.4%,抗压强度平均降幅依次为47.88%,49.99%,56.24%,56.91%和87.57%;③高温后坚硬煤样在单轴压缩变形破坏过程中始终伴随有声发射信息,在煤样加载过程中的声发射幅值、计数...