低温作用下煤体细观结构变化及相变致裂实验研究

为了研究低温作用下煤体细观结构演化规律,采用CT扫描不同冻结温度下干燥和饱水煤样细观结构图像,构建三维可视化裂隙模型,探究冻结煤体裂隙演化机理。研究结果表明:随着温度的降低,煤样内部产生的拉应力逐渐增大,加之,冰水相变产生冻胀力,导致煤样内部裂隙网格不断扩展演化;冰水相变产生的冻胀力是饱水煤样和干燥煤样裂隙演化具有差异性的原因,孔隙、裂隙水冰点随着孔隙、裂隙的半径减小而逐渐下降,从而导致壁厚较大的裂隙中水分先行冻结,随着温度的继续降低,壁厚较小的裂隙中水分才发生冻结。     

防灭火泡沫流体在采空区高位倾斜裂隙通道中的扩散研究

防灭火泡沫材料是1种新型的防灭火材料,对高位倾斜裂隙火灾的降温隔热、充填加固具有很好的应用性能。为了了解高位倾斜裂隙通道中泡沫流体的扩散规律,通过理论推导得出不同裂隙倾角和方位角下浆体2端面压力差随时间的变化方程式,以理论公式为基础进行修正,提出了泡沫流体的扩散规律函数式,并通过用其他实验测点进行误差对比分析。研究结果表明:误差均在允许的范围之内,证明拟合出的函数式具有普遍适用性,可以为大采空区隐蔽高温火源点的防治提供理论支持。     

格构梁与锚管注浆复合结构加固裂隙岩质边坡的应用研究

格构梁与锚管注浆复合结构是治理滑坡的一种有效措施。文中系统阐述了格构梁与锚管注浆复合结构的作用机理,将锚管对格构梁的作用视为集中力作用,集中力的大小按照剩余推力法计算,将格构梁简化为受多个集中力作用的弹性地基梁,分析了格构梁的内力并计算出梁的配筋。通过现场试验,得到注浆浆液配比以及加固影响范围,并据此对常张高速公路K 129裂隙岩体边坡进行加固处理,取得了满意的结果。     

秦皇岛地区地热资源开发利用方向

在研究大量地热地质资料的基础上,发现秦皇岛地区存在以断裂构造活动为主要特征的地下热水,区内地下热水的赋存受区域构造、断裂活动、盖层等因素的影响。根据地热资源分布及热储特征,提出秦皇岛地区地热资源开发利用可优先考虑的方向:抚宁县温泉堡、北戴河机场、卢龙县刘田各庄乡赵官庄、黄金海岸及北戴河新城七里海团组。     

叠加应力作用下急倾斜煤层区段防水煤柱留设研究

以急倾斜开采防水隔离煤柱留设为工程背景,采用理论分析和数值模拟作为主要手段,对急倾斜煤层上部覆岩运动规律进行了研究,认为煤层开采过后上覆岩层运动与水平煤层有较大差异,呈现岩层运动不对称垮落,煤柱裂隙发育度应该为左高右低,急倾斜煤层隔水煤柱上部塑性区宽度大于下部塑性区宽度,呈非对称分布。通过数值模拟得出,35 m保护煤柱下,上工作面裂隙发育高度大于下工作面,两工作面断裂拱发育不对称;煤柱中间区域位移量较小,可以满足生产要求;煤柱在上下两工作面作用下,压力峰值较高,达到18 MPa,上工作面靠近煤柱侧压力也较高,整个支承压力曲线呈现多个波峰波谷。     

煤层群首采关键层卸压瓦斯综合治理技术

首采煤层群关键层是消除邻近煤层突出危险性行之有效的方法.以淮南新庄孜煤矿66210工作面为例,在综合分析采空区上覆岩层竖向3带以及瓦斯运移基本条件的基础上,将上被保护层所产生的卸压瓦斯运移路径简化为:被保护层→上覆岩层竖向裂隙→采空区→回风巷.为了保障首采保护层工作面的安全回采,提出并实施了卸压瓦斯综合治理技术,对被保护层卸压瓦斯、首采层顶板裂隙发育区富集瓦斯、采空区瓦斯进行强化拦截抽采.采用沿空留巷Y型通风方式消除上隅角瓦斯积聚,降低风排瓦斯量,工作面回风瓦斯体积分数在0.6%以下,实现了高瓦斯煤层群首采工作面的安全高效生产.     

裂隙介质VOCs赋存迁移特征与场地修复难点

梳理了裂隙介质污染的研究方法,分析裂隙介质中VOCs的赋存迁移特征与修复技术原理,结合我国实际情形分析该类场地修复治理的难点并提出相关建议.裂隙介质场地中,对流弥散、吸附解吸、跨界输移的协同作用影响VOCs的环境行为与归趋.在理论层面,基于分离、化学氧化与生物转化过程的修复原理能够实现裂隙中VOCs的去除,但由于氧化还原产物堵塞、吸附态污染物反向扩散等原因,裂隙介质VOCs污染修复过程可能存在拖尾、修复后可能存在反弹的问题.与孔隙介质场地相比,不确定性是造成裂隙介质场地修复困难的主要原因,主要体现在场地调查阶段样品代表性差、修复治理过程中裂隙对污染物的阻滞作用所致传质受限、污染物易发生跨介质迁移风险等方面.后续研究亟需在充分认识裂隙污染物迁移转化机制的基础上,进一步探索适合我国修复与再利用实际情形的修复和风险管控模式.     

特厚煤层开采覆岩高位离层突水危险性评价

煤矿覆岩离层突水危险性预测评价是制定科学防治水方案的基础和依据。为提高特厚煤层开采覆岩高位离层水害防控的精准性，首先根据离层与开采煤层之间距离及其与导水裂隙带范围的空间关系，判断出特厚煤层开采形成的高位离层位于导水裂隙带顶部附近，并分析了高位离层水涌突的3个基本条件，即相对封闭的可积水离层空间、离层补给水源和下渗的导水裂隙通道；然后在底板突水危险系数法的基础之上，提出了离层突水危险系数的概念，建立了高位离层水涌突危险性评价方法和危险性分级标准；最后采用该评价方法对郭家河煤矿1305工作面顶板离层突水危险性进行了评价，并根据郭家河煤矿和崔木煤矿其他工作面顶板离层突水危险性评价结果对该方法进行了验证。结果表明：郭家河煤矿1305工作面顶板离层突水危险性等级为安全，即不会发生离层突水；郭家河煤矿和崔木煤矿其他工作面顶板离层突水危险性评价结果与实际突水情况基本一致，验证了该评价方法的有效性。该研究成果可为黄陇煤田特厚煤层开采顶板离层水害的精准防控提供理论依据。     

气溶胶在不同倾角裂隙中穿透率研究

为研究气溶胶在自然界不同倾角岩体裂隙中的穿透率,对理想模型进行了理论分析计算,并在实验室用钢板制做模拟裂隙置于不同角度进行实验。结果表明:实测值与修正后的理论计算值吻合较好,对于有一定倾角的规则尺寸岩体裂隙可以通过修正后的理论计算公式得到气溶胶在其中的穿透率;随着水平倾角的交替改变(-90°~90°),气溶胶穿透率呈现周期性变化,随着相对角度(0°~90°,0°~-90°)的增加,气溶胶穿透率明显上升,且大粒径粒子尤为明显,小粒径粒子受角度影响较小;随着侧面倾角增大(0°~90°),气溶胶粒子穿透率逐渐上升(尤其是大粒径气溶胶粒子);裂隙呈水平状态时,气溶胶在其中的穿透率最低。裂隙倾角变化,对小粒径气溶胶粒子穿透率影响不大,对大粒径气溶胶粒子穿透率影响较为明显。     

基于离散裂隙网络的烟台水封洞库渗水点分析

建立在致密结晶岩地区的地下水封洞库开挖过程中洞室及水幕巷道的渗水具有不均匀性,而现阶段主要在开挖后根据实际渗水量组织施工排水,若排水不及时容易造成洞室或巷道大面积浸水而形成安全风险。为在洞室开挖前对渗水点分布及渗水量进行一定预测,从而提前且合理安排排水工作,降低施工风险,以烟台地下水封洞库丁烷库区为例,在对该库区裂隙调查结果进行一定的统计分区后,采用Monte-Carlo随机模拟方法建立离散裂隙网络模型,通过多次迭代确定裂隙模拟置信区间,并选取在置信区间范围内的裂隙模拟结果按照立方定律求取渗透系数,按区间进行水封洞库渗水点分布区划分,同时与实测大流量渗水区域进行比对,结果发现两者具有较好的一致性,表明该方法能借助前期裂隙统计结果预测洞室开挖后渗水情况,协助组织施工期洞室排水。