司马矿薄基岩区顶板突水危险性数值模拟研究

为了研究司马矿薄基岩厚松散层特殊地质条件下的采动覆岩破坏、渗流等特性,评价发生顶板突水的危险性,建立了薄基岩厚松散层开采条件下的数值计算模型。采用理论分析、数值模拟和现场工程相结合的方法,利用多物理场耦合数值模拟软件COMSOL Multiphysics,研究了随工作面推进采场的变形、破坏、渗流和应力变化规律。结果表明:在司马矿薄基岩厚松散层这一特定的地质条件下,工作面涌水量、顶板破坏高度均随工作面推进不断增加并最终趋于稳定,当工作面推进到200 m时,顶板破坏高度约为80 m,工作面涌水量约为33 m3/min,与实测数据基本吻合;随着开采的进行,在采空区后方煤层的支承压力峰值位置几乎不变,在工作面前方形成的支承压力峰值极值点位置不断前移,应力集中系数约为2.0;在司马矿薄基岩区,在煤层采厚为5 m、基岩厚度为40 m的条件下,若顶板黏土层厚度大于40 m,将不会发生顶板突水。     

薄基岩巷采矸石充填围岩变形特征的数值模拟

巷采矸石充填开采是"三下"开采中控制覆岩移动变形和地表沉陷的有效方法之一。矸石充填开采既可以避免造成污染,又能够置换"三下"压煤、提高煤炭资源回收率,还可缓解部分副井提升压力,具有重要的理论意义和应用价值。为了确定厚表土层薄基岩下巷采矸石充填开采方案,采用数值模拟方法研究厚表土层薄基岩下充填开采地表沉陷特征及围岩变形机理。结果表明:在煤柱中布置宽5.0m,高5.8m的矸石充填巷,巷间煤柱宽10m的方案是可行的。通过数值模拟验证了在煤柱中掘进巷道并利用矸石回填以置换开采出部分条带煤柱技术的可行性,巷式充填采煤方式能有效控制上覆岩层移动,此种采煤方法为"三下"难采煤层提供了一种有效途径。     

用水压控制爆破拆除构筑物的实践

湘潭锰矿在改建扩建工程中曾采用水压控制爆破方法,先后爆破拆除风峒、扩散塔、竖窑、溶液沉滤池、冲击式除尘器筒体等构(建)筑物,均取得满意效果。1 风峒及扩散塔拆除爆破 因矿井通风系统改造,需要将原井口安装离心式主扇的风峒及扩散塔拆除,以安装轴流式新型节能主扇。风峒长15m,高和宽分别为1.8m和1.5m,用150号混凝土和两层圆钢筋(钢筋直径6mm,网度为10cm×10cm)构筑,厚度0.2m,较坚固。扩散塔长5.7m,高和宽均为2.5m,用钢筋混凝土构筑,厚0.25m,混凝土标号150号,双层布筋(主     

特厚煤层综放工作面多参量监测预警分析

根据某矿12220工作面特厚煤层综放开采,穿越F16逆冲断层的特殊情况,为保证安全生产及时提供预警信息,采用微震、钻屑量、支架阻力、地表变形多种监测手段综合分析回采过程中的参量变化规律。结果表明:微震活动的峰值能量周期约为3 d,回采间距约为4.5 m,且断层下盘较上盘的微震事件能量更集中;钻屑量的统计分析发现最大值出现在上巷下帮7～11 m和下巷上帮9～11 m范围内,划定该区域为巷帮高应力集中区,并将平均钻屑量3 kg/m作为黄色预警临界值,3.5 kg/m作为红色预警临界值;另外,根据支架前、后柱阻力变化情况,划定了2个连续变化的高压力区,发现在初撑力偏低,甚至不接顶、虚顶情况下,支架梁顶部煤体受自重和构造应力作用易发生准脆性受拉断裂破坏,且在穿越逆冲断层的回采过程中,支架阻力峰值呈现由中下部向上部转移的变化规律;最后,通过对地表走向、倾向测点的变形量数据进行统计分析发现,走向面后84.9～284.8 m范围内下沉量较大,下沉速率增幅明显;而工作面倾向中部下沉量最大,整体下沉变形呈二次抛物型,其中下部下沉速率增幅明显。     

用控制爆破拆除大型厂房的实践

某厂一栋大型厂房,因严重腐蚀,威胁邻近厂房及过往行人安全。湘潭锰矿立新分矿与安全环保部门的工程技术人员用控制爆破进行拆除,取得了预期的效果。一、厂房概况该厂房爆破时房顶已拆除,长73m,宽20m、高15m,外侧为厚26cm 的水泥砂浆砌筑的红砖墙,内侧沿长度方向有钢筋混凝土行车梁立柱26个,沿宽度方向有两个钢筋混凝土立柱和两个砖柱,上部行车梁互相连接,红砖墙沿高度方向有三道钢筋混凝土围     

锡矿山采场顶板支护技术的发展

锡矿山锑属缓属缓倾斜似层状中厚矿床,赋存于厚层页岩之下的硅化灰岩中。矿体厚1～3m不等,倾角一般为10°～20°,局部达35°～45°,矿体坚硬稳围,f=10～18。顶板有厚层页岩、黑色薄层页岩或页岩互层、破碎炭质页岩,不稳固或极不稳固,f=2～6。底极为稳固的灰岩或硅化灰岩,f=10～18。锡矿山开采至今已有近百年历史。60年代以前普遍采用顶板留矿护顶的房柱开采法,矿石回采率始终在70％左右徘徊。随着生产的发展,薄矿体比例逐年增加,且其品     

倾滑断层对公路的致灾机理分析

在有限元分析的基础上,对正断层和逆断层环境下公路的致灾机理进行了研究.结果表明,断层的活动将引起公路结构的弯曲变形,使公路处于拉、压、剪的受力状态.其中,正断层活动引起公路弯曲变形的范围主要为上盘距裂缝70 m至下盘距裂缝30 m,纵向应力剧增的主要范围为上盘内距裂缝170 m至下盘内距裂缝130 m,路面的开裂位移约为22 cm;逆断层活动时,公路弯曲变形的范围为上盘内距裂缝80 m至下盘内距裂缝40 m,纵向应力剧增的主要范围是上盘内距裂缝170 m至下盘内距裂缝180 m,路面的开裂位移约为12cm.根据公路的变形和受力规律,将正断层和逆断层环境下公路的破坏模式概化为张拉破坏、剪切破坏、弯曲压坏和复合破坏几种类型.按载荷-结构的方法,将上、下盘范围内的公路结构当作受均匀荷载的半无限弹性地基粱,把倾滑活断层环境下公路结构的位移、转角、弯矩、剪力等简化为断层地表竖向位移量、地基系数、路面荷载、路基路面等效刚度的函数.进行了算例分析,计算结果表明,断层活动主要使裂缝带的公路承受较大的变形、弯矩和剪力,这种影响范围主要分布在断层裂缝的两侧各30 m内.     

建立城市地表塌陷应急机制迫在眉睫

2008年10月8日11时45分左右，位于西安市新城区长樱东路的北张家庄村里，一处长约70米的道路突然发生大面积塌陷，塌陷面积大约有300平方米，造成停放在公路的9辆客运汽车瞬间掉入深约3米的坑中，所幸没有造成人员伤亡。无独有偶，10月17日清晨5时左右，北京市长安街西单路口东北侧发生局部路面沉陷，沉陷面积约30平米，深6米，所幸没有造成人员伤亡……在短短一个月内，     

上湾煤矿8.5m采高综采面液压支架关键参数分析

为保障8.5 m超大采高综采面的安全生产,采用工程类比、理论分析、数值模拟的方法,综合确定液压支架关键参数。根据来压前支架受静载荷的特点建立力学模型,并通过现场实测验证其可靠性;运用FLAC2D二次开发,采用YY-YY结构作为等效支架来分析支架的支护强度,以提高结果的科学性与准确性。结果表明:8.5 m采高综采面顶板厚度约20 m,初次来压步距约56 m,周期来压步距约21m;垮落带高度60 m,裂隙带高度120 m,发育至地表;液压支架支护强度为1.8 MPa,高度为4.0~8.8 m,工作阻力26 000 k N。     

广三高速公路扩建工程中桩承式加筋路堤的现场试验

结合广三高速公路扩建工程,对素混凝土桩和PHC管桩桩承式加筋路堤工作性状开展现场试验调查,在路堤填筑中以及填筑完成后对路基沉降、孔隙水压力以及深部水平位移进行监测和分析,试验结果表明:当软土厚度小于18m时,采用桩径为50cm的C15素混凝土桩,打穿软土层,桩中心间距1.8 -2.0m,平面呈三角形布置,桩帽采用C30混凝土浇筑成尺寸为1m×1m×0.4m的面板,拓宽路基孔隙水压力变化与填土高度和桩的龄期有关,路基工后沉降得到了有效控制;当软土厚度超过18m时,采用桩径为30cm,桩壁厚7cm的PHC管桩,按照桩中心间距2.5-3.0m间距呈正方形布置,桩帽采用设置双层钢筋的C30混凝土浇筑成尺寸为1.5m×1.5m ×0.4m的面板,路堤填筑完成后预压期内路基孔隙水压力基本未发生变化,路基几乎未发生侧向位移,路基剩余沉降很小,可以节省预压时间,尽早开展路面结构层施工,开放交通.     

图省事怕麻烦 支柱工被打致死

1992年 5月6日15时45分,江苏徐州矿务局庞庄煤矿车城井综采预备队在914跳面切眼安装调整液压支架过程中发生冒顶,两支架倾斜,长钢梁被推倒,其中一根打中支柱工于文林下颚,抢救无效死亡。 目前,综合机械化采煤是最先进的采掘方法,安全环境最好,一般不会发生伤亡事故。但在液压支架的运输、安装和拆除过程中。如果措施不当或操作失误,也可能发生事故。 按有关规定,改棚作业应两人一组,一人操作,一人监护顶板,先补后回。然而支柱工于文林却图省事、怕麻烦,调整液压支架时,没有先打好支柱,独自摘倾斜架棚长钢梁腿时,又没有人监护顶板,导致了这起…     

用间隙装药爆破拆除厂内基础

武钢初轧厂在1978年底的技术改造中,厂房内约有2600米~3钢筋混凝土设备基础需要拆除。在厂内设备、电缆、管线星罗棋布,待拆除基础又紧邻地下油库和主电缆沟,且工期紧迫的情况下,为保证厂房、设备的安全又不致于延误工期而造成巨大经济损失,我们采用间隙装药爆破,只用8天时间(提前两天)完成了全部拆除工程任务。     

应用控制爆破拆除烟囱的实践

湘西金矿沃溪矿区电厂的烟囱建于1953年,全高30.4m,钢筋泥凝土基础的外径为6m。烟囱采用50~#混合砂浆、100~3青砖砌成。下口外径4m,内径2.74m,壁厚0.63m;内砌耐火砖衬壁高8m,厚0.25m。上     

焦家金矿采场稳定性评价与局部冒落预测

焦家金矿位于沂述断裂带东侧,黄县弧形断层的下盘。主要矿体有1~#、2~#及3~#矿体,均处于黄县断裂带上,且走向与断裂带走向基本一致,平均倾角为40°～60°,分别位于黄铁绢英岩质碎裂岩、绢英岩化花岗岩及硅化花岗岩内。采用尾矿充填法回采。由于本区工程地质条件比较恶劣,采场冒落事故时有发生,1980年投产以来,已回采的144个采场约有4/5发生不同程度的片帮冒顶,严重威胁井下工作人员的生命安全及     

煤矿冒顶的发生和预防

冒顶是煤矿中最为常见的事故,一般占煤矿事故总数的40%左右。发生了冒顶事故,不仅浪费煤炭资源,损失坑木或钢材,而且往往造成人身伤亡。有时由于冒顶,还会造成瓦斯积存、自然发火,导致地表下沉等。可见冒顶事故危害甚大。 冒顶是怎么回事呢?在井下开凿巷道、挖煤时,挖空了的地方如果不支护,悬露的顶板经过一定时间就会变形下沉,逐渐产生裂缝。裂缝增多,整体岩石就会破裂、脱层。表层部分冒落了,其上方的岩石又会破裂、脱层,再冒落。这种现象就是冒顶。 冒顶有大面积冒顶和局部冒顶。对大面积冒顶,大家比较注意防范;而对局部冒顶,思想则较麻…     

基于沉陷预计的岩盐矿区土地损毁研究

以封闭溶腔环境和非封闭溶腔环境下的岩盐矿区为研究对象,采用概率积分法,在修正沉陷预计参数的基础上,分析不同溶腔环境下岩盐矿区的地表移动变形和土地损毁结果。封闭溶腔环境下沉陷预计参数的修正引入等价采高模型和水砂充填开采模型,非封闭溶腔环境下沉陷预计参数的修正引入等价采高模型。结果表明,不同溶腔环境下的预计结果的最大值存在显著差别,地表移动变形结果值取决于溶腔封闭性。在封闭溶腔环境下,岩盐矿区的下沉、倾斜、水平变形、水平移动和曲率的最大值分别为400 mm、0.35 mm/m、0.55 mm/m、180 mm和0.001 1 mm/m2,损毁范围内的农用地均属于轻度损毁;在非封闭溶腔环境下,岩盐矿区的下沉、倾斜变形、水平变形、水平移动和曲率的最大值分别为6 500 mm、0.6 mm/m、9.5 mm/m、2 800 mm和0.02 mm/m2,损毁范围内的农用地受轻度、中度和重度损毁的面积分别为1 095.70 hm2、148.44 hm2和107.78 hm2。通过对比,封闭溶腔环境下岩盐矿区的地表移动变形结果小于非封闭溶腔环境下的地表移动变形结果,在非封闭溶腔环境下岩盐开采可能造成大范围的土地损毁,岩盐矿区土地损毁预防措施要解决的核心问题是保障溶腔的完整性和封闭性。     

硫酸贮罐爆炸

1988年6月26日中午1时35分,蚌埠柠檬酸厂一台 55米~3的硫酸贮罐发生爆炸。随着一声巨响,6毫米厚的锥形罐顶被巨大的冲击波撞开约四分之三,严重折弯变形。在罐顶施工的3名工人,有2人被气浪弹出27米和8米后摔死,1人受伤。 这台贮罐是该厂1973年自制的化工常压容器,容器材料为普通A_3钢板。这台贮罐自1973年使用以来,先后盛装过液碱、浓硫酸等。1987年4月开始用该罐盛装95～98%的浓硫酸,当年12月停用。罐内大部分酸液被抽空,残留厚约10公分、重计1.62吨的浓硫酸及其残渣。今年6月中旬,该厂乳酸车间主任胡某打算将该罐整修后用来贮存水洗液。6…     

高强度开采地表裂缝分布特征及形成机理分析

高强度开采引起的地表裂缝严重破坏矿区生态环境,对矿井的安全生产造成很大隐患。为了掌握高强度开采地表裂缝形成机理,以神东矿区地质采矿条件为基础,通过现场监测和理论分析方法,得到了地表裂缝分布规律及变形参数,分析了矿山高强度开采产生的非连续变形发育分布特征与地质采矿条件之间关系。研究表明:在高强度开采条件下,动态拉伸型地表裂缝随工作面推进而周期性地超前出现,超前距为15m,超前角为83°,裂缝密度1m左右,宽度1~3cm。台阶型裂缝总是出现在开采工作面边界的上下方、停采线上方和开切眼附近,裂缝落差20~40cm,间距8~11m,滞后距为4.2m,滞后角为86°。同时指出上覆厚风积沙松散层特性使地表裂缝具有一定的自动修复功能。     

应用事件树分析法,加强采面顶板管理

结合某煤矿“6.21”冒顶伤亡事故,通过采用事件树分析方法对该事故发生的原因进行分析,得出导致回采工作面“发生冒顶并致人死亡”这件事情发生的所有可能性,针对这些可能性提出预防措施,为制定预防回采工作面冒顶事故的措施提供参考依据。     

要讲科学 不能讲蛮干

《人民文学》1984年9月号孙少山同志创作的小说《冒顶》,其中主要观点是需要认真研究的。 当前,煤炭生产存在只讲产量、不顾安全的倾向,有的矿领导只想多出煤多拿钱,不顾工人的安全,如果不及时制止这种倾向是不利于安全生产的。 煤矿是地下开采,必须有严格的科学态度,来不得半点冒险和蛮干。单就冒顶来说,这里头有很大的学问。不同的岩层构造抗压强度不同,为了保证工人安全,使用了各种支护方式,如木支柱改为金属摩擦支柱。近年来又制成单体液压支柱以及自移式液压支架,被人称赞为“钢铁长廊”。随着采掘工作面向前推移,及时支撑顶板是防止事…