主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
首頁 > 期刊 > 期刊集群 > 全部期刊 > 《采礦與安全工程學報》
采礦與安全工程學報

期刊英文名:Journal of Mining & Safety Engineering

  《采礦與安全工程學報》,雙月刊,創辦于1984年,雙月刊,是由中國礦業大學和中國煤炭工業勞動保護科學技術學會聯合主辦的一級學術期刊,被美國《工程索引》(Ei Compendex)、中國科學引文數據庫核心庫(CSCD)等數據庫收錄。
  • 作者(Author):張天軍彭文清龐明坤張衛東孫海濤吳教錕
    關鍵詞(KeyWords):破碎煤巖級配結構非線性滲流滲流失穩雷諾數

    摘要:為獲得不同級配結構下破碎煤巖體滲流失穩特征,本文采用自主研發的破碎樣滲流試驗系統,研究了位移與滲透壓改變時不同級配結構下破碎煤樣的滲流參量及雷諾數變化規律,通過兩者變化規律分析得出滲流失穩臨界特征值。結果表明:1)試驗過程中4組破碎煤樣的滲流速度與壓力梯度關系均呈現非線性特征,骨架密實結構破碎煤樣滲透率最大,非達西因子最小,懸浮密實結構破碎煤樣滲透率最小,非達西因子最大,骨架空隙結構破碎煤樣滲透參量受孔隙率影響變化較大;2)各組破碎煤樣的雷諾數最小為0.1,最大為12.66,其中以懸浮密實結構破碎煤樣雷諾數最大,骨架密實結構破碎煤樣雷諾數最小,骨架空隙結構破碎煤樣雷諾數變化小。研究可見,破碎煤樣發生滲流失穩時存在臨界特征值,懸浮密實結構以及骨架孔隙結構破碎煤樣滲流失穩臨界雷諾數為3,骨架密實結構破碎煤樣臨界雷諾數為5。
  • 作者(Author):張遵國趙丹曹樹剛陳毅
    關鍵詞(KeyWords):解吸滯后解吸應變超前殘余變形富余變形塑性變形

    摘要:為深入了解煤層吸附變形和解吸變形的差異性,開展了軟煤在不同含水率和不同氣氛條件下的等溫吸附/解吸變形試驗,同步測試了氣體吸附量。結果表明:升壓吸附和降壓解吸過程中,軟煤具有典型的解吸滯后特征,但解吸應變并非滯后于吸附應變,而是表現為解吸應變超前特征;氣體完全解吸后,煤樣體積較吸附前減小,與通常意義上的殘余變形相反,存在一定的富余變形。煤吸附過程產生的塑性變形是導致解吸應變超前和產生富余變形的根本原因。隨著煤樣含水率增大和氣體吸附性增強,煤的塑性變形能力增強,導致解吸應變超前特征顯著,富余變形增大。完全解吸氣體后,煤樣變形客觀存在殘余變形、宏觀可逆、富余變形3種可能情況。 
  • 作者(Author):宋雷王國柱楊成立韓立尚李海鵬楊維好
    關鍵詞(KeyWords):滲流裂隙巖體人工凍結溫度場模型試驗水熱耦合極限流速

    摘要:我國西部地區有豐富的煤炭資源埋藏在富水巖層下,普遍采用凍結法鑿井實現井工開采。與我國中東部地區表土凍結不同的是,西部地區人工凍結的目標為富水巖層,其為孔隙儲水、裂隙導水,易在裂隙處形成優勢流。當出現裂隙優勢流時,將不可避免地對巖體的凍結溫度場產生控制性影響,裂隙面處往往會成為凍結壁的薄弱部位,這與表土凍結溫度場研究中所考慮的孔隙滲流影響迥異。為此,本文在人工凍結溫度場模型中引入裂隙參數和滲流參數,推導滲流裂隙巖體人工凍結水熱耦合溫度場的相似準則,并在此基礎上開展裂隙巖體雙管凍結溫度場的模型試驗和數值模擬研究。研究結果表明:裂隙滲流顯著延緩了凍結壁交圈時間,裂隙面凍結壁交圈時間遠大于巖塊,且其凍結壁厚度也顯著降低。在富水裂隙巖體人工凍結中,在凍結管與裂隙垂直,裂隙開度為20 mm,管間距為1.736 m時,凍結壁能夠交圈的極限滲流速度為(17±1) m/d研究結果對西部地區富水巖層的凍結法鑿井具有重要參考價值。
  • 作者(Author):趙善坤張廣輝柴海濤蘇振國劉毅濤張修峰
    關鍵詞(KeyWords):定向水壓致裂沖擊地壓防沖機理多參量效果檢驗

    摘要:針對深孔頂板水壓致裂防沖施工技術參數選擇及效果檢驗的難題,通過理論分析和現場測試探討了3種不同頂板定向水壓致裂防治沖擊地壓的類型及機理,采用鉆孔窺視、應力監測、微震監測等多種檢測手段對比分析了壓裂前后的防沖效果。研究得出根據深孔頂板水壓預裂施工位置及工作面的對應關系,可將頂板水壓致裂防沖分為防治煤柱沖擊、防治工作面沖擊和防治初末采期間工作面沖擊3種類型,現場對比分析得出巷道雙側壓裂卸壓效果優于單側壓裂,頂板壓裂促使微震事件向工作面中部轉移,工作面周期來壓步距和來壓期間的動載系數降低,巷道變形量和錨桿(索)應力增量隨工作面推進波動上升,但變化幅值和增長趨勢明顯小于未壓裂段。此外,間隙性頂板水壓致裂人為在高位頂板制造了空白卸壓區,破壞了頂板連續變形和能量傳遞,工作面進出該區域往往易造成動壓顯現的發生,為此類工程條件下頂板定向水壓致裂參數選取和防沖效果驗證提供理論依據和工程指導。 
  • 作者(Author):王炯姜健張正俊高韌劉帥
    關鍵詞(KeyWords):地應力深部開采空芯包體應力解除法地質構造

    摘要:深部采區地質應力環境復雜,對巷道圍巖大變形破壞影響突出,因此,對深部采區進行地應力測量,分析地應力場分布特征對巷道設計與維護具有重要意義。星村礦最大開采深度已超過1 300 m,西翼深部采區軌道及回風大巷均發生非對稱大變形破壞問題。為了研究其破壞機理并針對性治理,現場采用空芯包體應力解除法對礦區2條大巷的4個測點進行了地應力原位測量。結果表明:1)每個測點均有2個主應力方向接近水平,另一主應力方向接近于垂直;2)實測最大水平主應力是自重應力的1.60~1.67倍,表明應力場是以水平構造應力為主導,且均為壓應力;3)各測點垂向應力基本等于或大于上覆巖層重量;4)實測最大主應力平均方位角為129.8°,方向呈NW-SE向。同時結合地應力場與地質構造關系分析認為,該地區郯廬斷裂對礦區的構造有控制作用,區域構造應力場的方向與實測最大主應力方向結果相一致。 
  • 作者(Author):賈林剛張華興
    關鍵詞(KeyWords):長壁充填開采充填體穩定性極限寬度影響因素充填體強度

    摘要:為了研究長壁充填開采初凝充填體在采空區中的穩定性,按照初凝充填體呈現塑性區和彈性區共同承載的受力特性,采用威爾遜約束理論和SMP應力屈服準則,推導得出了充填體保持穩定所需的最小柱體寬度的理論計算公式,分析了充填體穩定寬度的影響因素。通過榆陽煤礦充填開采實例,實驗測得充填體凝固試塊的力學強度及其與時間之間的數學關系式,采用理論推導公式計算得到了充填體穩定最小寬度為3.5m。在理論計算值的基礎上適當增加充填體寬度,既可增加充填體的整體穩定性,保證充填開采控制覆巖破壞的效果,又能有效減少充填體多次充填的凝固等待時間,提高開采充填效率。 
  • 作者(Author):黃琪嵩程久龍丁厚成馮俊軍胡新成
    關鍵詞(KeyWords):大范圍頂板垮落沖擊載荷動態應力集中底板破壞

    摘要:為研究大范圍頂板巖體垮落產生的沖擊載荷對采場底板的破壞作用及其對底板突水的影響,本文基于動力基礎半空間理論,將底板巖層等效為半空間無限體,建立頂板巖體垮落沖擊采場底板的理論分析模型,推導出最大沖擊動載應力的計算公式;并利用FLAC3D模擬分析了頂板垮落產生的沖擊動載在底板中的傳遞規律以及底板巖層的動力響應特征。研究結果表明:頂板巖體垮落撞擊采場底板,會產生遠大于垮落巖體靜態自重的沖擊動載應力作用在底板上;沖擊動載荷以應力波的形式在底板中傳播,與采動應力疊加產生動態應力集中現象,會導致采場底板發生二次破壞,造成底板破壞深度顯著增大,有效隔水層厚度減小,從而增加底板突水的危險性。 
  • 作者(Author):張杰龍晶晶楊濤王斌周府偉
    關鍵詞(KeyWords):淺埋溝谷地形非均布載荷梁滑移回轉載荷動載機理

    摘要:為了分析南梁煤礦工作面過溝谷底部時發生動載問題的原因,通過相似模擬研究、理論計算分析,對工作面過溝谷礦壓顯現的機理進行了研究。研究表明:工作面過溝谷底部時易發生切頂、煤壁片幫、臺階下沉等動載現象。在實驗和理論分析的基礎上,提出了工作面在推進過程中形成關鍵層"非均布載荷梁"結構,建立了關鍵層非均布載荷梁結構力學模型,得到了上覆巖層運動過程中相鄰關鍵塊失穩形成"滑移回轉載荷"的計算公式,揭示了非均布載荷梁的破斷以及瞬間滑移回轉載荷的形成是導致動載發生的機理,為預防工作面過溝谷底部時發生動載提供了理論依據。 
  • 作者(Author):樊克松申寶宏黃志增潘黎明薛吉勝趙鐵林
    關鍵詞(KeyWords):特厚煤層開采高位主關鍵層周期強礦壓動態下沉預計修正時間函數模型

    摘要:針對以往時間函數模型在預測特厚煤層綜放開采深厚比較小時地表動態下沉偏差較大的問題,論文以大同礦區蘆子溝煤礦3108綜放工作面為工程背景,采用現場實測與理論分析的方法將工作面礦壓顯現與地表變形兩者結合起來研究,提出了依據遠場周期來壓預測地表下沉的動態過程。研究表明:特厚煤層綜放采場會有規律地發生大步距周期性強礦壓顯現,地表點的下沉速度曲線隨工作面周期性強礦壓發生有規律性的波動,高位主關鍵層失穩使得工作面周期強礦壓與地表動態下沉之間密切相關,工作面的周期強礦壓會在地表變形中顯現出來。據此基于遠場周期來壓建立了修正的分段建模的Weibull時間函數模型,該模型對于工作面各個位置地表點的動態下沉均具有較好的適應性,實例計算結果表明修正的分段Weibull時間函數模型具有較高的精度,能夠更好地用于描述地表點動態沉降變形過程。
  • 作者(Author):汪北方梁冰張晶遲海波蔣嘉祺
    關鍵詞(KeyWords):淺埋煤層采空區煤礦地下水庫覆巖運動應力分區數學模型

    摘要:基于淺埋煤層采空區巖體應力空間分布特征嚴重影響煤礦地下水庫的穩定運營,選取神東礦區擬建地下水庫22615面為研究背景,采用相似材料模型實驗模擬淺埋煤層采空區覆巖運動規律;根據薄板撓度彎曲理論和Winkler彈性地基板原理,推導關鍵層下沉軌跡函數微分方程;結合巖石壓實變形特性,進一步建立淺埋煤層采空區巖體應力空間分布數學模型,并開展實例應用和現場驗證。研究結果表明:淺埋煤層采空區巖體應力分布與覆巖運動密切相關,裂隙帶巖層以走向中心線為對稱軸呈"∪"形沉降,對應垮落帶巖體應力則表現為"∩"形變化;運用模型計算22615面采空區低應力區、應力恢復區和應力平穩區的走向長度為12.02,60.13,856.64m,傾向長度為4.21,21.08,300.37m,巖體應力為0,0~1.41,1.41MPa,與現場實測數據最大偏差為20%,較好地驗證模型的準確性,為煤礦地下水庫礦壓控制及庫容設計提供理論依據。 
  • 作者(Author):蔡武竇林名王桂峰胡亞偉
    關鍵詞(KeyWords):沖擊礦壓斷層活化采動應力礦震動載斷層煤柱

    摘要:通過調研總結煤層采掘活動與斷層賦存狀態之間的概念模型,提出了采動應力主導和礦震動載主導兩種斷層活化類型的力學機制及其動靜載疊加誘沖機理,并結合數值模擬、相似材料模型實驗以及微震監測給予了驗證,同時針對性探討了斷層沖擊礦壓的監測與防治方法及策略。結果表明,斷層沖擊礦壓的發生機理是由斷層與頂板結構雙重作用形成的斷層煤柱高靜載與采動應力主導型或礦震動載主導型斷層活化動載疊加誘發;其中,斷層活化主要與斷層面黏結力、斷層摩擦角、斷層傾角、最小主應力、孔隙壓力有關,且開采擾動引起的水平采空側卸載和豎直方向加載,即側壓系數降低,是采動應力主導型斷層活化的力學本質;動載擾動作用產生的斷層超低摩擦效應是礦震動載主導型斷層活化的力學本質。研究結果對斷層沖擊礦壓的監測與防治具有重要指導意義。 
  • 作者(Author):張寧博趙善坤鄧志剛李海濤王寅秦凱
    關鍵詞(KeyWords):動靜載逆沖斷層斷層活化擾動分區力學模型

    摘要:沖擊地壓往往發生在逆沖斷層等地質構造附近,并且煤礦井下集中靜載荷、頂板斷裂等動載荷均對逆沖斷層失穩具有重要的影響。基于典型逆沖斷層工程實例的沖擊顯現特征分析,研究了靜載荷作用下逆沖斷層的活化過程以及采動應力場、位移場動態演化規律,通過施加動載應力波分析了逆沖斷層的動力學響應特征,結合動靜載作用下逆沖斷層的力學特點,建立了斷層失穩的多滑塊-彈簧力學模型,并提出了逆沖斷層沖擊地壓防治技術。研究結果表明:開采引起覆巖裂隙擴展并與斷層帶貫通是斷層活化的直接原因;開采活動對斷層的擾動呈現明顯的分區性,擾動順序是先上部、再中部、最后下部,且應力要先于位移受影響;動載對斷層的擾動也是分區域的,將導致上部先失穩;采動并不是直接導致整個斷層的滑移,而是優先引起某個或連續幾個子系統的"局部失穩";基于動靜載失穩理論的逆沖斷層沖擊地壓防治技術主要包括深孔斷頂爆破、煤層卸壓技術、斷底爆破等。 
  • 作者(Author):宋衛華邸春雷閆萬俊鄧兆睿
    關鍵詞(KeyWords):陷落柱破碎判據超前注漿數值模擬

    摘要:為使巷道安全、穩定地直接穿越陷落柱,以長平礦五盤區第二回風巷的大型陷落柱為例,基于斷裂力學對橢圓體陷落柱構造帶進行力學分析,運用極限平衡法得出當陷落柱周邊上的抗剪力大于周邊界面上的極限抗剪力時,陷落柱構造帶圍巖將被破壞。由此確定巷道過陷落柱必須改變圍巖巖性,在此基礎上提出巷道過陷落柱構造帶采用"超前淺部鉆孔注漿+深部柔性管注漿+錨索網"聯合支護方案,同時給出注漿參數和支護參數并運用FLAC3D對支護效果進行數值模擬。結果表明,巷道開挖后圍巖塑性區面積大幅度減少,應力釋放速率減緩,頂板最大位移量減小了460 mm,兩幫最大位移量減小了550 mm。工程應用表明,巷道圍巖變形在24 d后基本趨于穩定,且頂板位移量及兩幫位移量均控制在200mm左右,與FLAC3D數值模擬結果基本吻合,五盤區第二回風巷支護效果能滿足工程需求。 
  • 作者(Author):呂可王金安李鵬波
    關鍵詞(KeyWords):沖擊地壓數值模擬應力波動力放大

    摘要:針對沖擊地壓作用下巷道周邊的力學特征,運用應力波傳遞理論進行推導,并根據現場實測數據,采用數值模擬方法進行研究。根據應力波在巷道周邊的傳遞與反射效應推導巷道圍巖的動力響應機理。利用LS-DYNA軟件,模擬不同方位沖擊源影響下的動力響應。研究發現沖擊地壓下巷道邊界的動力放大效應。在巷道周邊的松動圈范圍內,動力放大程度與其至邊界的距離呈負相關,即動力放大程度從松動圈邊界向巷道邊界方向逐步增大,并在巷道表面處達到最大。在巷道及其周邊的支護設計中,應考慮到不同位置動力響應的差異。經過對比研究,增加錨桿長度、減小錨索長度的參數調控策略相較依據靜載條件設置的初步方案,在承受動力沖擊時對巷道及其周邊可以起到更為明顯的控制作用。 
  • 作者(Author):王成洋傅鶴林張佳華
    關鍵詞(KeyWords):淺埋隧道非飽和土基質吸力極限分析圍巖壓力

    摘要:考慮土體的非飽和性質,采用極限分析上限法研究非飽和淺埋隧道環形開挖面的穩定性。基于已有的研究成果,構建非飽和淺埋隧道環形開挖面的破壞模式及相容速度場。根據外力功率等于內能耗散率建立功率方程,推導拱頂和邊墻圍巖壓力的解析解,并通過序列二次規劃算法得到圍巖壓力的最優上限解。將飽和與非飽和2種情況下淺埋隧道的圍巖壓力進行對比,相對差值非常顯著,體現了在工程中考慮土體非飽和特性的必要性。此外,分析了非飽和土體參數對淺埋隧道圍巖壓力和破裂面的影響。 
  • 作者(Author):程利興張輝姜鵬飛蔡瑞春李冰冰
    關鍵詞(KeyWords):軟弱煤巖體擴孔錨固錨桿拉拔衰減特性動壓響應

    摘要:針對軟弱煤巖體錨固性能差、錨固力低的技術難題,提出錨固孔孔底擴孔錨固提高錨固力的方法,并對擴孔錨固錨桿荷載傳遞過程和鉆孔圍巖應力分布特征等進行理論分析、實驗室試驗和數值模擬研究。研究結果表明:擴孔錨固增強了錨固體與鉆孔圍巖的相互作用,提高了錨桿錨固力,在拉拔荷載作用下擴孔錨固所能提供的錨固力顯著高于正常錨固,錨固失效后擴孔段鉆孔圍巖經歷"壓密—破壞—再壓密"循環變化過程,錨固力衰減較緩慢,且保持較高水平的殘余錨固力;在動壓荷載作用下,擴孔錨固狀態下錨固力衰減少,具有較好的抵抗動壓擾動破壞的特性,對解決動壓軟弱煤巖體巷道錨桿支護具有重要指導意義。 
  • 作者(Author):王方田梁寧寧李崗趙賓
    關鍵詞(KeyWords):地下水庫煤柱壩體動靜載損傷破壞松動圈

    摘要:煤礦地下水庫是實現水資源保護與利用的有效技術途徑,其中煤柱壩體穩定性對保障地下水庫系統安全具有重要影響。針對地下水庫煤柱壩體處于動靜載疊加的復雜應力環境,結合補連塔煤礦地下水庫工程背景,采用FLAC3D程序構建復雜應力場下煤柱壩體動態損傷數值計算模型,研究多工作面開采側向支承壓力分布及動載荷作用下煤柱壩體動力響應規律,并采用聲波探測巷道圍巖松動圈范圍。研究結果表明:受鄰近工作面采動影響,煤柱處于較高的側向支承壓力影響區,塑性區發育范圍較大;受礦震等動載荷影響,煤柱圍巖塑性區發育面積及發育深度顯著增加,豎向應力極值點向縱深方向發展;巷道圍巖松動圈發育深度煤柱側大于工作面側,在重復采動殘余支承壓力和動載疊加作用下煤柱損傷破壞程度更嚴重。研究結果為地下水庫建設與長期安全運行提供了科學依據。 
  • 作者(Author):楊軍王宏宇王亞軍高玉兵王建文劉輝
    關鍵詞(KeyWords):頂板切縫切頂卸壓無煤柱自成巷頂板斷裂關鍵塊

    摘要:為研究無煤柱自成巷開采條件下基本頂不同斷裂位置對巷道變形的影響,分析頂板巖層運動特征,建立基本頂不同斷裂位態力學模型,分別推導出基本頂在不同斷裂位置時的巷內臨時支護強度計算公式,得出巷內臨時支護強度臨界值。采用離散元數值軟件UDEC對基本頂不同斷裂位態下的巖層運動進行模擬分析。結果表明:基本頂在實體煤側及采空區側發生斷裂,巷道變形較小,而在巷道上方發生斷裂時變形破壞嚴重;通過調整切頂護幫支架對巷道頂板支撐力控制下位頂板的變形,使基本頂在較為有利的位置發生斷裂;通過切頂護幫支架、恒阻大變形錨索支護等技術可以有效控制巷道變形,并在檸條塔煤礦S1201-Ⅱ工作面成功應用。
  • 作者(Author):唐芙蓉馬占國楊黨委戚福周胡俊陳永珩
    關鍵詞(KeyWords):厚層軟巖沿空留巷預制裂縫斷頂卸壓垮落充填

    摘要:針對厚層軟巖頂板沿空留巷的技術難題,提出厚層軟巖頂板斷頂充填沿空留巷技術,創建"斷頂卸壓+巷旁垮落充填"沿空留巷圍巖協調控制方法,構建厚層軟巖斷頂充填沿空留巷數值模型,研究斷頂角度和預制裂縫間距對實體煤壁支承應力、巷旁垮落充填體穩定性對覆巖變形規律的影響。研究結果表明:斷頂角度為5°時,減小了充填體上方巖層回轉變形的空間,減小了剪切破壞區,緩解了采空側頂板下沉劇烈程度;預制裂縫間隔為1 m時,在工作面后方,頂板巖層預制裂縫能及時擴展貫通,在巷旁形成垮落充填結構,采空側垮落巖體抑制上覆巖層的彎曲下沉,減弱應力集中,壓力變化幅度較小。研究成果在常興煤業取得成功應用,監測結果顯示在工作面后方70~80 m處,圍巖變形趨于穩定,頂板沒有明顯離層、錯位現象,巷旁垮落充填體結構穩定。 
  • 作者(Author):趙鵬翔李剛李樹剛劉李東王緒友賈永勇王紅勝
    關鍵詞(KeyWords):傾斜厚煤層窄煤柱ABAQUS應力峰值尺寸效應

    摘要:為研究傾斜煤層沿空掘巷窄煤柱垂直及水平應力變化規律受煤柱寬度的影響,以兗礦新疆礦業有限公司硫磺溝煤礦(4-5)06工作面沿空掘巷為原型,采用理論分析、數值模擬及現場監測相結合的研究方法,開展傾斜煤層沿空掘巷窄煤柱力學特征及尺寸效應分析。結果表明,隨著煤柱寬度增加,垂直應力與水平應力的峰值呈現逐漸增大的趨勢;建立峰值應力隨煤柱寬度變化的擬合方程;得到掘進過程中不同寬度煤柱的破壞形式,即煤柱寬度較小時巷道靠近煤柱側肩角位置與煤柱頂端呈斜切破壞;并針對傾斜厚煤層沿空掘巷窄煤柱的斜切破壞特點,對窄煤柱側巷道的肩角位置進行加強支護;最終綜合分析確定窄煤柱的合理寬度為4m,由現場工程實踐表明4m煤柱寬度滿足巷道穩定性的要求,有效提升了新疆煤炭資源的利用率,對新疆經濟發展及社會長治久安有十分重要的意義。 
  • 作者(Author):馮國瑞任玉琦王朋飛郭軍錢瑞鵬李松玉孫強郝晨良
    關鍵詞(KeyWords):綜放開采沿空留巷巷旁充填體應力分布變形特征

    摘要:基于現場3307厚煤層綜放工作面沿空留巷的工程實際,運用理論分析和FLAC3D數值模擬的方法,對3307綜放工作面回采期間沿空巷道巷旁充填體的應力分布和變形特征進行了研究,結果表明:1)經疊加連續層板模型計算得到巷旁充填體的支護阻力P=11.23MPa;2)隨綜放工作面推進,巷旁充填體受到的垂直應力、水平應力和剪切應力均呈現先增大后穩定的規律,且在巷道側到采空區側的分布范圍內,垂直應力、水平應力和剪切應力均呈現出非對稱的分布特點;3)隨綜放工作面推進,巷旁充填體垂直變形和水平變形也均呈現出先增大后穩定的規律,巷旁充填體垂直變形呈現出沿空巷道側垂直變形小、采空區側垂直變形大的非均勻下沉特點,而兩側的水平變形則均呈現出上部變形嚴重、下部變形緩和的非均勻變形特點;4)巷旁充填體的應力分布、變形特征與厚煤層綜放工作面頂板的初次破斷和周期破斷存在一定關系。本研究可為類似條件礦井的沿空留巷工程應用提供一定的借鑒意義。 
  • 作者(Author):張煒孫毓言張東升張磊唐佳佳范鋼偉梁帥帥
    關鍵詞(KeyWords):伊犁礦區 弱膠結地層采動覆巖活動規律氡氣探測三維物理模擬試驗

    摘要:以新疆伊犁四礦21103綜放工作面采礦地質條件為工程背景,針對伊犁礦區弱膠結地層條件開展了采動覆巖活動規律氡氣探測三維物理模擬試驗。結果表明:伊犁礦區弱膠結地層中覆巖無明顯的關鍵層結構,覆巖采動裂隙隨工作面推進同步向上發育;21103綜放工作面初次來壓步距約40 m,周期來壓步距約20 m;采動覆巖垮落帶高度為31.7 m,裂隙帶高度為29.8 m,彎曲下沉帶高度為53.5 m。試驗過程中氡氣濃度最大值約5 300 Bq/m3,表明弱膠結地層內部原生裂隙較為發育,可以給氡氣運移提供較好的優勢通道,采動覆巖"裂隙發育-基本頂破斷-裂隙閉合"過程與氡氣濃度"增大-峰值-減少"過程二者之間具有明顯的對應關系。 
  • 作者(Author):范鋼偉張東升陳銘威張世忠
    關鍵詞(KeyWords):采動裂隙耗散結構分形突變失穩

    摘要:將覆巖裂隙體作為系統來考慮,分析了采動覆巖裂隙體系統動態演化過程中的耗散結構特征,采用分形維數描述了采動裂隙發育過程及系統演化、漲落與躍遷;引入"孔隙壓力熵"研究了采動覆巖裂隙體系統耗散結構演化中的熵變過程,并在近平衡態廣義力與廣義流的基礎上明確了遠離平衡態非線性區的超廣義力及其驅動的廣義流,依據超熵臨界判據分析了以開采尺度為指標的動力失穩閾值。結果表明:可以通過耗散結構理論描述覆巖裂隙化程度與采空空間之間關系;孔隙壓力熵可以描述采動覆巖裂隙體系統在由自然狀態向采動狀態逐步演化的"熵減"現象;孔隙壓力熵的二次變分隨開采尺度演化曲線的斜率為系統在遠離平衡態非線性區的超熵產生,并以此為指標可判斷系統在外界約束條件變化下的3種演化趨勢,揭示了系統隔水性能在臨界開采尺度下的失穩閾值效應。 
  • 作者(Author):張云曹勝根來興平趙長政都書禹
    關鍵詞(KeyWords):水資源保護短壁塊段式充填采煤導水裂隙帶高度彈性地基梁

    摘要:針對礦區開采遺留的"三下"壓煤、邊角煤柱、工廣煤柱以及不規則塊段等煤炭資源的回收問題,同時為解決矸石堆積危害和煤炭開采造成的水資源流失,提出采用短壁塊段式充填采煤技術回收該資源。為了準確地計算短壁塊段式充填開采造成的導水裂隙帶發育高度,在分析塊段式充填開采工藝特點和上覆巖層移動特征的基礎上,采用彈性地基梁理論,建立了一種計算塊段式充填采場覆巖導水裂隙帶高度的力學分析模型。以現場實驗區域為例,研究得到實驗工作面導水裂隙帶高度不發育至含水層的最小煤寬度柱和采空區充實率分別為5 m和65%;鑒于此,現場設計保護煤柱寬度為5 m,充實率為80%。
  • 作者(Author):馬立強余伊何SPEARING A J S
    關鍵詞(KeyWords):保水采煤導水裂隙帶 保護層允許采高適用性分區

    摘要:為解決我國西北地區脆弱的生態環境與高強度煤炭開采之間的矛盾,以陜北榆神礦區典型水資源保護性采煤條件為例,研究西北淺埋煤層保水開采技術及其適用性分區。針對榆神礦區地質條件,確定出淺埋煤層采動覆巖導水裂隙帶發育高度與保護層有效厚度,得到保水采煤的臨界采高,即最大理論允許采高分布狀況。系統分析限高開采、(局部)充填開采、窄條帶開采等保水采煤條件下的巖層控制理論,及其保水機理與適用條件。在此基礎上,進行榆神礦區保水采煤技術的適用性分區。 

主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團 中國煤炭學會學術期刊工作委員會

©版權所有2015 煤炭科學研究總院出版傳媒集團 地址:北京市朝陽區和平里青年溝東路煤炭大廈 郵編:100013
京ICP備05086979號-16  技術支持:云智互聯
147期红心水论坛