煤与瓦斯共采在错层位巷道布置中的机理研究及应用构想

为了完善现有煤与瓦斯共采技术,创新煤与瓦斯共采方法,对错层位巷道布置下的煤与瓦斯共采系统展开研究,利用相似模拟试验,分析错层位巷道布置覆岩运动情况,预测其开采围岩裂隙发育和瓦斯运移形式,提出了创新煤与瓦斯共采技术构想。研究结果表明:采空区覆岩三带高度随接续工作面的增加而增大,相邻采空区垮落矸石压实区呈现“O-L-O”形变化,多个相邻采空区覆岩出现大“O”形圈裂隙带;相邻采空区内瓦斯可实现相互运移,大“O”形圈裂隙带内赋存大量瓦斯气体;研究提出了地面钻井抽采瓦斯、走向高位瓦斯抽采巷和外错尾巷穿层钻孔3种煤与瓦斯共采技术,比传统巷道布置情况下的煤与瓦斯共采技术在安全、经济等方面更具优势。     

薄基岩厚松散含水层下综放开采安全性研究

为研究薄基岩厚松散层含水层下综放开采的安全性,通过对赵家寨煤矿12采区东翼松散层地质特征分析,将其分为"一隔三含",并揭露其厚度和结构分布特征对煤炭开采的影响。采用经验公式计算不同采高下导水裂隙带高度,并建立UDEC数值模型模拟分析开采过程中上覆岩层变形破坏规律。基于导水裂隙带高度经验公式计算、数值模拟结果和相关实测资料,并结合12采区东翼的地质特征,引入"导水裂隙带高度调整系数n"概念,提出并验证该区域的导水裂隙带高度计算公式。结果表明,12采区东翼大部分区域可疏干新近系下部含水层后开采,研究内容可减小防水煤岩柱高度,提高煤炭采出率。     

循环载荷下煤裂隙演化试验研究

为了研究循环载荷下的煤体裂隙演化特征,在不同应力水平和不同频率条件下分别进行煤样破坏力学及声发射试验。结果表明:应力-应变曲线呈疏-密-疏的变化特征,对应的振铃数柱状图呈U型;上限应力点的应变值、累积能量、撞击计数均随循环次数增加而上升,曲线呈倒S型;煤裂隙演化经历了原始裂隙闭合、新生裂隙稳定发育和裂纹贯穿破坏等3个不同阶段;循环载荷的应力水平和加载频率对煤体疲劳寿命的影响具有差异性,对煤体裂隙演化和破坏模式均有明显影响。     

榆阳煤矿2301工作面导水裂隙带高度的数值模拟

在分析榆阳煤矿覆岩赋存特征的基础上,建立了采动岩体力学模型,利用有限差分程序(FLAC)对采动引起的覆岩破坏进行了数值模拟,得出了导水裂隙带发育高度最大值为50m；采用WSD-2数字声波仪测定岩样的物理力学性能,分析得知覆岩中泥岩强度大于砂岩,且抗压与抗拉强度的比值较高,使得岩层呈脆性材料特征,对导水裂隙带的发育有利,这样给保水开采增加了难度.     

低瓦斯矿井瓦斯爆炸事故的主要原因及防治对策

从理论和实际两方面分析了近期发生在一些低瓦斯矿井的瓦斯爆炸事故,结合对福建煤矿曾经发生的瓦斯爆炸事故的分析和研讨,认为发生瓦斯爆炸事故的主要原因有:对瓦斯防治重视不够、未能准确地确定瓦斯的爆炸下限浓度及瓦斯混合气体在强点火能下会降低瓦斯爆炸浓度下限等主观上的原因,还有因采深加大致使瓦斯涌出量增加、瓦斯监测系统不到位等客观上的原因。着重从大量的试验证明了在强点火能下瓦斯混合气体爆炸浓度下限大幅降低的事实,并提出了相关的防治对策。研究成果对瓦斯防治具有重要的实际意义。     

裂隙对雾龙洞岩溶发育及地下径流的影响分析

尝试利用裂隙测量结果探究区域岩溶发育规律。采用统计窗口法对湖北鄂西地区雾龙洞岩溶流域的碳酸盐岩地层进行了大量的裂隙测量,分析了流域内裂隙发育的情况,研究了裂隙的几何参数——倾向、倾角、隙宽、线密度、面裂隙率等在不同层位、不同裂隙分组内的变化情况;结合构造、岩溶洼地发育方向、洞穴野外探测结果,综合分析了裂隙发育对本区岩溶发育的影响;运用渗透张量理论对岩溶流域裂隙的各向异性和非均质性进行了研究,并分析了雾龙洞岩溶流域地下水的主要渗流方向形成的原因,对查明雾龙洞岩溶流域岩溶发育规律以及地下水的运移、赋存规律具有一定的指导作用。     

汶南煤矿成功应用复合顶板超前逮顶支护技术

山东新汶矿业集团汶南煤矿创新采用复合顶板大直径锥体钻头超前逮顶支护技术,实现了复合顶板、裂隙发育顶板的超前支护。     

山东博山地下水污染的数学模拟

在分析研究区的水文地质特征和地下水污染情况的基础上，用模糊数学方法进行地下水水质评价，用趋势面分析和Ｋｒｉｇｉｎｇ方法模拟地下水中污染物的空间分布，用灰色系统方法和对流－弥散方程的特征有限元解模拟地下水中污染物随时间的分布并且进行污染的预测，对各种方法的特点和应用条件进行了分析，表明和数学模拟方法进行地下水污染的定量研究是可行的。     

加卸载作用下裂隙岩芯渗透性变化规律研究

针对光滑平行板裂隙加载渗流规律难以准确反映实际工程裂隙岩体卸荷渗流特性的问题,利用水力压裂方法制作了天然岩芯裂隙,开展了裂隙试件受轴压、围压加载和卸载作用的渗流试验,并将裂隙试件的CT扫描图像导入ABAQUS软件,对粗糙裂隙受载时的应力和变形规律进行了数值模拟。结果表明:裂隙面的法向应力是影响裂隙渗流的主要因素;在加载阶段,粗糙裂隙面受载产生接触应力致使接触部分产生变形和破坏,裂隙接触刚度增大,裂隙宽度非线性减小,渗透率降低速率越来越小;在卸载阶段,弹性变形逐步恢复,裂隙宽度缓慢增加,渗透率先缓慢增大,当载荷卸到一定值后,在孔隙压力作用下裂隙张开、渗透率突然增大。研究结果表明了粗糙裂隙与光滑平行板裂隙对载荷敏感性不同的机理,反映了实际工程裂隙岩体卸荷渗流特性。     

防控高温煤岩裂隙的膏体泡沫研制及应用北大核心CSCD

煤岩裂隙漏风导致的煤自燃火灾严重危害矿井安全生产,在现有防治煤炭自燃材料的基础上,以聚丙烯酰胺(A)、复合表面活性剂(B)、混合粉体(C)为原材料研制了一种防控高温煤岩裂隙的膏体泡沫。采用正交试验法以保水率、发泡倍数、阻化率为指标优选出了最佳的膏体泡沫配方为A4B4C4:A为70 g/L,B为19.5 g/L,C为270 g/L。对膏体泡沫进行了微观形态表征,并从泡孔尺寸大小及分布、液膜颗粒分布、液膜载体吸水等方面对膏体泡沫的保水、吸热和受热稳定机制进行了分析。最后以南方某煤矿复采工作面煤自燃发火为例,分析和判定了302工作面火区分布,采用钻孔压注膏体对火区高温煤岩裂隙进行控制,3d后工作面1-5#钻孔、三石门密闭处CO浓度从520 ppm,465ppm,523 ppm,305 ppm,289 ppm,750 ppm下降到22 ppm,18 ppm,23 ppm,14 ppm,14 ppm,36 ppm。