超长回采工作面微震特征的影响因素研究*

为探讨超长工作面微震特征影响因素,采用微震监测技术研究42108工作面微震事件的空间分布特征及冲刷构造、推进速度、矿压对煤岩体微震事件特征的影响机制。研究结果表明:微震事件集中发生于工作面辅运巷侧,微震事件的空间分布受临近采空区、上覆煤层煤柱影响较大;微震事件能量和空间分布特征与推进速度相关性较差,当推进速度超过5.5 m/d后,微震事件频次、总能量与推进速度呈正相关;过冲刷构造时工作面推进速度降低,微震能量、频次的稳定性较差,易造成大能量积聚,使工作面危险性增大;微震事件集中发生位置与矿压值较大区域相吻合。     

深井综放工作面回采速度对矿震致灾的影响性研究

以从波兰引进的SOS微震监测系统为依托,对兖矿集团东滩煤矿深井大采高特殊开采条件下的1305综放工作面在回采期间的微震活动进行全时连续监测,并统计分析了1305综放工作面开采期间的微震活动发生次数和能量释放变化规律。结果表明:东滩煤矿深部1305综放工作面微震事件以低能量的释放为主,低能量微震活动有为强震积蓄能量的趋势;低能量矿震的次数、能量与开采速度呈近似线性正相关,而高能量矿震与开采速度呈非线性关系;开采速度的增大会增加矿震的次数和能量,致使震动总能量由低能量向高能量移动,动力灾害危险性增加;开采速度的稳定性对工作面围岩的应力分布有很大影响,同样开采强度下,匀速开采较非匀速开采的应力集中系数小,煤岩体储存的弹性能小,表现为微震的次数和能量都较低。研究表明,控制开采速度可以控制低能量矿震的发生次数和释放能量,慢速均匀开采能有效减少矿震发生次数。     

上保护层开采对下部特厚煤层移动变形规律及保护效果考察研究

选取海石湾煤矿特厚煤层6124工作面为研究对象,为了确定上保护层开采对下部特厚煤层6124工作面的影响,运用FLAC3D软件对上保护层开采后被保护层应力和位移变化规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:被保护层被保护区域位移沿垂直方向呈“拱形”分布,被保护层最大位移变化量为354 mm,变化范围在160～354 mm之间;被保护层被保护区域的应力变化呈“V”形分布,被保护层最大拉应力变化量为0.489 MPa,变化范围在0.314～0.489 MPa之间,最大压应力变化量为31.3 MPa,变化范围在25.8～31.3 MPa之间;实施上保护层开采后,煤层瓦斯抽采率提高了39.5%,残余瓦斯含量降到7.16 m3/t,残余瓦斯压力降到0.58 MPa,该参数的确定为海石湾煤矿特厚高瓦斯煤层的合理开采提供了一定的理论指导。     

采空区影响条件下巷道围岩应力监测与研究

金属矿采空区多以矿房-矿柱组合的复杂采空群体系构成,这种复杂的空区群结构是一种复合应力拱的承载结构,复合应力拱的成拱机制形成了采场上方覆岩发生拉压破坏模式,进而导致围岩塌陷及巷道破坏;为了监测采空区影响下巷道围岩复合应力变化,提出在巷道内利用锚杆应力计监测围岩复合压力拱应力变化方法,锚杆采用端部锚固结构,埋入深度超过围岩冒落带并施加预应力;根据监测数据分析围岩应力变化可分为递变式、突跳式、振荡式和复合式变化四种变化模式,利用多元回归及突变模型建立围岩应力变化的数学模型,以历史数据为基础,建立以围岩应力极限值、应力变化速率及突变模型势函数临界值为判据的围岩稳定性分析数学模型。     

不同应力条件下裂隙岩体广义流变特性及稳定性研究

裂隙岩体开挖后形成扰动区,随着时间的延长,应力和应变同时变化的这种流变现象确实存在,在刚性支护后,随着时间的延长,强度会恢复,且在强度恢复过程中应力和应变又同时变化,这种流变现象用一般的蠕变和应力松弛很难解释清楚,通过广义流变来研究不良地质裂隙岩体的稳定性和长期强度非常重要。首先,对广义流变特征、力学机制进行了总结分析,将隧道开挖扰动区分为开挖破碎区(Excavation Fracture Zone, EFZ)、开挖损伤区(Excavation Damaged Zone, EDZ)和原岩弹性区(Inner Elastic Zone, IEZ),将峰后卸荷损伤区(Unloading Damage Zone, UDZ)和塑性流变区(Plastic Disturbed Zone, PDZ)合并为广义流变损伤区(Generalized Relaxation Disturbed Zone, GRDZ),重点探讨了不同裂隙岩体开挖扰动区岩石广义流变的工程物理意义;然后,开展了不同条件下的广义流变试验,得到裂隙岩体开挖扰动区岩石的广义流变特性;对比分析了单轴压缩、单轴拉伸和三轴压缩条件下广义流变特征...     

动载下巷道围岩微震响应特征及支护研究

为探讨动载下深部巷道围岩变形特征,采用微震监测系统、顶板动态监测仪及FLAC3D 数值模拟软件研究深部工作面回采中微震活动特征及巷道变形破坏特征,模拟动载前后巷道围岩及支护体力学响应特性。研究结果表明:微震事件分布与累计损失能量均呈现出明显的3阶段特征,与工作面开采过程出现的初次来压、采空区初次见方和遇见断层现象相对应;微震事件的分布在时间和空间上具有一致性;动载下顶板破坏程度大于底板及两帮;动载扩大了巷道围岩塑性区范围,改变了围岩的受力状态,增大了围岩的变形量与支护体的受力;通过增加锚杆直径、长度、排距及提高预紧力对支护结构进行优化,现场监测数据表明,优化后支护方案保证了围岩的完整性,限制了围岩的变形,减小了锚杆受力,能够有效控制采动影响下巷道围岩的变形,对采动影响下深部巷道维护保证煤矿安全生产具有参考应用价值。     

深部近距离煤层上行开采覆岩运动及应力分布试验研究

为深入研究深部近距离煤层上行开采过程中岩层应力分布、断裂破坏及下沉变形特征,根据深部煤层开采的具体工程地质条件,建立了深部近距离煤层上行开采相似材料试验模型,对上行开采中围岩应力变化、覆岩运动及裂隙演化过程进行了模拟分析。获得了下煤层和上煤层开采过程中,围岩应力分布变化特点及分区特征、岩层裂隙富集区主要分布区域及其演化规律,煤层开采过程中切眼和煤壁附近岩层断裂角的变化特征,并得到了两煤层工作面相对位置不同情况下,岩层裂隙富集区演化特点、断裂角变化及下沉变形规律。研究成果为类似条件下煤层上行开采、瓦斯抽采提供参考。     

“解放”井下采煤工人——“综采工作面无人化开采技术”介绍

<正>目前,我国煤矿安全形势依旧严峻,综采工作面仍是事故高发地。2013年,我国煤矿共发生顶板事故274起、死亡325人,分别占煤矿事故总量的45.4%和30.5%;较大顶板事故8起,采煤工作面占4起;瓦斯事故死亡348人,占事故总量的32.6%,重大以上瓦斯事故10起,采煤工作面占7起。在特别危险、环境特别恶劣的综采工作面,减少用人,甚至不用人,实现少人或无人开采,直接减少采煤工作面的人员数量是减少人员伤亡、保障安全的重要手段,由发生     

酸腐蚀条件下膨胀型防火涂料性能变化研究

在酸性污染环境中,防火涂料的防火性能会因受酸介质的腐蚀而下降。研究了膨胀型防火涂料在盐酸溶液中浸泡不同时间后,其防火性能的变化规律。结果表明,经过酸腐蚀后,防火涂层的厚度减薄,表面变得粗糙且有开裂和破洞;受热后,炭层膨胀倍率降低。并对表面涂层的TG/DTG进行了测试,结果发现,经酸腐蚀后,试样的热重曲线在低温阶段较平缓;在中温阶段失重峰数量减少,峰形更加简单,最大失重速率增加;在高温段,593℃附近的失重峰随腐蚀时间的延长而逐渐变得平缓,最大失重速率降低,而在674℃附近的失重峰呈相反的趋势。这表明经酸腐蚀后,涂料试样的热动力学参数也发生了显著变化。     

乌东矿急倾斜特厚煤层水平分段综放开采顶板破断特征研究

为研究急倾斜特厚煤层水平分段综放开采顶板破断特征,基于急倾斜特厚煤层工作面顶板赋存条件并结合弹性力学,建立了急倾斜特厚煤层水平分段开采顶板力学模型。通过力学模型分析,推导出急倾斜特厚煤层水平分段开采后顶板沿工作面倾向方向的岩板破断判据及挠度公式,应用三角级数方法对挠度公式进行求解,确定了顶板沿倾向方向上最大挠度发生的位置关系式。理论研究成果在乌东矿南采区B1+2急倾斜特厚煤层水平分段综放开采中的工程应用表明,工作面沿倾向方向上推进到385 m时顶板发生破断,倾向方向顶板最大挠度坐标位置为y=325.78 m,顶板沿工作面倾向方向的最大挠度位于采空区中部偏下位置。表现为急倾斜特厚煤层顶板在工作面上方的非对称性破断;相似材料试验进一步验证了顶板挠度公式的合理性。     

绿色开采条件下露天煤矿土地动态演化规律研究

以白音华三号露天煤矿为例,研究了基于绿色开采条件下的露天煤矿土地动态演化规律。根据绿色开采中土地占用面积最优化及破坏土地尽早恢复的原则,建立了白音华三号露天煤矿地质模型、采矿模型等,研究了采场形态与采矿时间的动态变化关系;建立了内排土场排土模型,充分利用内排空间是减小运输成本与征地费用的重要途径,优化了内排土场发展过程边坡形态及排土容量;通过合理规划采、排计划,达到了绿色开采原则指导下的边开采边恢复土地的目的,既解决了露天矿合理征地问题,又解决了露天开采带来的生态恢复问题。     

高应力条件下尾矿破碎特性及坝体稳定性研究*

高应力条件下尾矿破碎特性与坝体稳定性研究是高尾矿坝避免溃坝事故的重要参考。分析尾矿颗粒破碎过程中级配曲线的演化规律,提出采用BET测试颗粒比表面积以定量化表征颗粒破碎指标;在室内高应力三轴试验的基础上,阐述高应力条件下尾矿的力学行为,提出高应力条件下尾矿强度准则,并基于该准则对工程实例进行应用分析。结果表明:相比于常用破碎指标,从能量观点出发的BET法比表面积表征尾矿颗粒破碎更为合理;采用线性Mohr-Coulomb准则计算尾矿在低应力阶段的内摩擦角,采用幂函数Mohr强度准则计算尾矿在高应力阶段的内摩擦角;提出1套考虑高应力条件下尾矿强度折减的坝体稳定性分析方法,以供实际工程参考。     

物理隔离条件下非机动车间干扰特征及影响因素研究

为提升非机动车间的行驶安全性及道路通行效率,亟须探究非机动车间干扰的影响因素并提出规避措施.以成都市内两条物理隔离式非机动车道8 h视频共3 971条非机动车间干扰数据为基础,界定了 7种非机动车间干扰类型,利用Z检验并构建多项式Logit模型,确定了影响各种非机动车间干扰的影响因素,据此提出相应的规避措施.结果表明,周期交通量、干扰发生地点、路边停车、行人过街、干扰发生时段、车辆类型、车辆载人情况、车辆载物情况对于非机动车间干扰产生具有不同程度的影响.在此基础上,从人-车-环境角度,提出道路重新规划、加强骑行人安全教育、增加道路设施、规范车辆出行4个方面的规避措施.     

“U+L”型通风综采工作面采空区漏风特性研究

为了掌握“U+L”型通风综采工作面采空区的漏风规律,以某矿综采工作面为试验地点,先采用Fluent软件对综采工作面采空区的漏风流场进行了数值模拟,后结合数值模拟结果制定了综采工作面示踪气体SF6的测漏风技术方案,并现场实测了“U+L”型综采工作面采空区的漏风风流分布特征.数值模拟结果与现场实测结果十分吻合.结果表明:1)“U+L”型综采工作面全程向采空区漏风,漏风汇至滞后联络巷后经专用排瓦斯巷排出;2)“U+L”型综采工作面漏风量随联络巷距离工作面距离增大而逐渐降低;3)“U+L”型综采工作面漏风量沿工作面倾向方向(从进风至回风)呈逐渐减少趋势.     

异养条件下高氯酸盐降解细菌群落变化研究

了解特定环境中高氯酸盐(ClO-4)降解菌的群落组成,对ClO-4的降解具有重要的指导意义。通过添加醋酸盐作为电子供体降解ClO-4,利用高通量测序(HiSeq 2000)的方法获得了复杂环境中生物群落的组成,对比了降解前后菌种结构的变化。结果表明,补充醋酸盐的降解体系(Acetate Degradation,AD)将10 mg/L ClO-4降至检出限以下需100 h。降解完毕后代表性的ClO-4降解菌Dechloromonas的相对丰度为0.2%,与原始活性污泥相比无明显差别;另一典型ClO-4降解菌脱氯菌属Azospira相对丰度为3.2%;一些同时参与ClO-4降解和脱氮作用的细菌如假单胞菌属Pseudomonas也有检出,相对丰度为8%。异养条件下ClO-4降解是假单胞菌属Pseudomonas和脱氯菌属Azospira起主导作用。AD体系内菌种多样性小于原始活性污泥。电子供体的加入使活性污泥类的混合体系内生物群落结构单一化,使降解基质具备了在特定环境下针对某种污染物降解的能力。     

复合动力灾害条件下孤岛工作面区段煤柱宽度留设研究

孤岛工作面覆岩空间结构复杂多变,受开采和地质等因素的影响在开采过程中面临冲击地压、煤与瓦斯突出、自燃发火以及采空区突水等复合动力灾害。留设合理宽度的区段煤柱是确保工作面安全开采的关键,以陕西某矿特厚煤层孤岛工作面开采为工程案例,通过分析工作面覆岩空间结构,理论计算了工作面应力分布;采用应力动态监测等方法确定了该工作采空区侧向覆岩运动,并综合考虑冲击地压灾害防治、次生灾害控制以及巷道支护等因素,确定了该工作面区段煤柱的合理宽度为5~7 m。     

“三硬”煤层开采覆岩活动规律相似材料试验研究

为研究"三硬"煤层开采覆岩活动规律及采动支撑压力变化,以忻州窑矿8935工作面为研究对象,通过开展相似材料模拟试验,分析"三硬"煤层开采覆岩破坏特征及应力变化规律,得出上覆岩层损伤演化规律。结果表明:顶板垮落规律明显,初次垮落具有突发性,无明显征兆,且初次垮落步距较长,周期来压规律明显;开采过程中顶板、底板、煤层支撑压力动态变化,且应力集中系数最大值出现在煤层中,极易出现煤层突出。根据顶、底板应力变化规律划分支撑压力影响区域。     

真三轴应力条件下破断煤体力学响应及渗流特性试验研究

为探究煤炭深部开采过程中破断区域煤体的力学及渗流特性,利用多功能真三轴流固耦合试验系统,结合计算机断层扫描(CT)技术分析破断煤体破坏后的内部裂隙分布情况,获得不同中间主应力下破断煤体的强度特征、渗透率演化及破坏模式。研究结果表明：真三轴应力条件下破断煤体呈现出脆-延性破坏特征,随着中间主应力的增大,峰值强度呈现先增大后减小的变化趋势;破断煤体的渗透率在临近破坏前并未出现大幅增长,在进入峰后阶段总体呈下降趋势,且在峰前阶段变化更为明显;破断煤体破坏后的裂隙形式以剪切裂隙为主,宏观剪切破裂面呈现非对称分布特征。应根据现场煤层破断区域构造应力和裂隙结构的变化,调整煤层破断区域瓦斯抽采或破碎煤岩巷道注浆加固方案,保障深部煤炭安全开采。     

“双标衔接”的培养模式下特种设备安全特色课程体系研究与实践

为提高安全工程专业人才的培养质量,本文提出推行专业认证标准和注册安全工程师执业标准“双标衔接”的培养模式,探讨挖掘专业办学特色的必要性和方法。以河北大学安全工程特种设备安全办学特色为例,探讨以突出专业特色为主线确定培养目标、梳理毕业要求、构建课程体系和打造特色课程的路径及方法,介绍“机电类特种设备安全”课程的教学目标、教学方式方法和课程评价体系。结果表明：推行“双标衔接”模式、突出专业特色对完善培养方案、提高人才培养质量具有促进作用,用人单位对培养方案满意程度达93%,“机电类特种设备安全”课程良好率达56%,为同类课程改革提供参考。