煤层裂隙优势发育方位和频率轨迹预测

裂隙在煤层中的发育具有不均匀性和方向性,确定煤层裂隙优势发育方位和线频率,有助于提高矿井煤层瓦斯抽采效率。根据国内外研究成果,分析了煤层裂隙优势发育方位与同期古构造应力场、现今构造应力场、宏观线形地貌和线形构造要素的密切关系,提出了利用这些规律进行煤层裂隙优势发育方位预测的可行性;根据煤矿井下采掘工程特点,基于测线法与观测窗法相结合,提出了煤矿采煤工作面煤壁节理裂隙观测方法,应用该方法预测出试验区域煤层节理裂隙优势发育方位沿NE40°~70°方向,平均线密度为2.1条/m。     

安徽省黄山市桃溪地区裂隙带基本特征及找矿意义

基于热液矿床(尤其斑岩型矿床)发育大规模裂隙及各类脉体的地质事实,受前人对斑岩矿床裂隙研究的启发,对安徽黄山桃溪地区发育的大规模裂隙带开展野外地质调查,对裂隙中充填的石英硫化物脉采样测试,发现Au、Ag、Pb、Zn等成矿元素含量均达工业品位,且As、Sb、Bi等前晕元素高度富集。结合区域成矿地质背景,推断桃溪裂隙带下方或附近可能隐伏与岩浆侵入有关的金及多金属矿床,桃溪地区值得进一步开展地质矿产调查工作。     

露天矿边坡岩体裂隙测量与卸荷破坏的数值模拟研究*

为探究露天矿不同高度边坡卸荷破坏模式的异同,以辽宁鞍山大孤山铁矿某岩质边坡为背景,利用边坡岩体内优势裂隙组产状、迹长和密度等随机分布参数,构建与边坡结构面具有相似分布规律的二维网络模型,借助PFC数值计算软件,探讨不同开采水平下坡体位移场和裂隙发展的时空演化规律以及边坡的破坏模式。研究结果表明:在边坡开挖过程中,出现的裂隙以张拉裂隙为主;裂隙主要出现在靠近坡面一定范围内,从坡面向里,裂隙数量减小,裂隙初始出现在坡脚区域,而后向坡顶发展;边坡开挖后,水平位移由负变为正,且突然增大,而后呈现阶跃型增长;边坡水平和竖向位移最大值发生在坡脚区域和靠近坡面位置,远离坡面,位移逐渐减小。     

软硬互层型平缓反倾岩质斜坡采动变形破坏机理研究

为研究我国西南矿区软硬互层型平缓反倾岩质斜坡采动变形破坏机理,以我国贵州省都匀市某煤洞坡为例,采用数值模拟方法,分析采动诱发软硬互层型平缓反倾岩质斜坡的变形破坏特征,讨论采动对坡体的作用规律,研究单工况采动和留煤柱下重复采动对坡体的变形破坏机理。研究结果表明：靠近坡表工作面开采和留煤柱下重复采动对坡体的稳定性影响较大;采动裂隙首先集中于采空区两侧并向上发展,软硬夹层间产生离层裂隙的可能性一般较大;留煤柱可防止坡体沉陷破碎,但也可能加剧坡体稳定性下降。研究结果可为软硬互层型平缓反倾岩质斜坡地下开采时,有效预防诱发山体失稳等地质灾害提供理论参考。     

砂柱对济南城市屋面雨水径流净化效果的试验

针对屋面雨水回灌裂隙岩溶含水层要求快速量大和水质要求高的特点,设计了相适宜的砂滤柱.采用室内砂滤试验研究了济南市屋面雨水径流回灌裂隙岩溶含水层之前的雨水净化效果.结果表明,砂柱对屋面雨水径流污染物有明显的去除效果,浊度的平均去除率达到87%,悬浮物的平均去除率达到70%以上,对色度、挥发酚、Pb和Zn也有一定的去除效果,对NH3-N、NO2-N的去除效果较差.浊度、色度和悬浮物等大部分污染物的去除主要集中在上层完成,因此,砂柱的上层需要定期更换.     

防控高温煤岩裂隙的膏体泡沫研制及应用

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,465 ppm,523 ppm,305 ppm,289 ppm,750 ppm下降到22 ppm,18 ppm,23 ppm,14 ppm,14 ppm,36 ppm。     

基于因果模糊聚类法预测覆岩裂隙带高度研究

为了研究不同采高、煤层倾角、岩石抗压强度、岩层结构、采空区斜长、埋深等因素影响下采空区覆岩裂隙带高度发育规律,对收集的实测数据进行因果模糊聚类分类、分析,对各个类别,代入裂隙带高度接近均值的实测数据运算,获得各个因素对裂隙带高度影响合适的权重,进而建立对应的特征模糊集,并构造对应的三角模糊数,最终建立模糊预测模型。通过案例分析对模糊预测模型进行了验证,结果表明其误差范围为0.83-2.70m,满足工程应用的精度需求。     

含裂隙岩石裂纹扩展与剪切特性的数值研究*

为研究直剪条件下含交叉裂隙岩石的裂纹扩展模式和剪切特性,基于PFC2D研究直剪条件下含裂隙岩石的裂纹扩展模式和剪切特性。研究结果表明:直剪过程可分4个阶段:Ⅰ初始平静阶段、Ⅱ裂纹单一扩展阶段、Ⅲ裂纹复杂扩展阶段、Ⅳ破坏阶段;法向应力越大,Ⅱ,Ⅲ阶段的裂纹扩展程度受到抑制;岩石中含单裂隙时,随裂隙角度α的增加,抗剪强度的变化趋势基本一致,遵循先降后增的规律;含交叉裂隙时,当主裂隙角度α=120°,150°时,抗剪强度随次裂隙角度β的增加呈先减小后增大的趋势,抗剪强度最小值均出现在β=30°;加固含裂隙岩体时,预防裂隙或者潜在破坏面两侧的岩体产生位移差,使其加固后成为1个稳固整体,是避免岩体产生裂纹导致破坏的重要手段。     

穿层爆破中控制孔对裂隙扩展作用机理试验研究

为研究控制孔在穿层爆破中对裂隙扩展的作用机理,在实验室内进行穿层爆破相似模拟试验。研究表明:煤岩体试块上表面产生了贯穿炮孔和控制孔的裂隙,侧面生成了多条不规则的裂隙,试块内部出现了包括沿控制孔方向发展的多个断裂面;炮孔和控制孔连线上产生了较高拉应力,炮孔和控制孔连线方向上拉应变峰值是炮孔45°方向上的拉应变峰值的1.12倍;爆破产生的压缩应力波P和在控制孔处反射生成的反射横波Sr、反射纵波Pr在控制孔附近的煤岩体上产生应力叠加,造成煤岩体损伤,最终形成贯穿裂隙。穿层爆破中控制孔对爆生裂隙的扩展起到导向作用,但由于穿层爆破中煤岩交界面的存在,使得应力波出现复杂的反射、透射、叠加效应,造成煤层内裂隙无序发育,工程现场应予以重视。     

岩溶裂隙含水层中石油类污染物的迁移与水力截获

对淄博市岩溶地下水遭受石油类污染的研究结果表明，在石灰岩含水层中，岩溶裂隙的发育对石油类污染物侵入地下水的运移过程具有控制作用，石油类污染物沿岩溶裂隙通道运移，在通道延伸的深部可以有高于浅层的检出，水力截获方法去除地下水中石油类污染物是有效的，但水力截获孔的位置应就近污染物集中检出带布置，尽量远离水源地，并正常运行。