放顶煤采场力学分区及支承压力分析

研究分析了综采放顶煤采煤工作面顶板、顶煤在支承压力的作用下活动和运移规律,总结出综放采煤工作面支架—围岩关系和采面围岩的空间分区特点,对综采放顶煤控制顶板、改善顶煤的冒放性有一定的参考作用。     

煤层特征对综采放顶煤工艺的控制作用

分析了徐州东部矿区二叠系下石盒子组3#煤煤层特征以及对综采放顶煤工艺的控制作用,阐述了这种"三软"煤层所导致的特殊放煤方式和放煤效果。      

综采放顶煤工作面采出煤量计算方法探讨—以大水头矿为例

综放开采包括综采和放顶煤两个过程,在放顶煤的过程中由于其开采空间,实际落煤损失难以确定,导致工作面采出煤量计算困难。本文以大水头煤矿为例,通过对水分、灰分校正后的统计产量的来代替采出煤量,总结出了校正公式。经生产实际检验,该方法是比较准确的。     

影响龙泉矿井采煤方法的地质因素分析

太原煤炭气化集团有限责任公司龙泉矿井是新建的大型现代化矿井，依据该矿井大部分钻孔揭露的煤层厚度大于6．0m．在综合分析该矿井开采深度，煤层厚度、煤层结构、夹矸层数及其硬度和厚度、煤层顶板岩性及其厚度、煤岩体裂隙发育程度等地质因素基础上，考虑瓦斯聚积程度及煤尘量等影响因素，对长壁综采分层开采法、综采一次采全高采煤法和长壁综采放顶煤采煤法三个采煤方案进行优选，最终选定该矿采用长壁综采放顶煤采煤方法，依靠地压破煤及自重放煤．提高厚煤层的回收率。     

孤岛顶煤综放采场冲击矿压形成机制及控制技术

应用覆岩空间结构学术观点对孤岛顶煤综放采场冲击矿压机制及其控制技术进行研究。根据覆岩关键层的岩性、层位、范围等因素,覆岩关键层空间结构分为覆岩空间大结构和基本顶有限矿压结构。孤岛顶煤采场冲击矿压发生机制：①孤岛顶煤综放采场 ? 型空间大结构形成过程是集中压力逐渐增加的过程,是该时间段发生冲击矿压的力源;②采场基本顶形成最下位 ? 型空间结构后,随着工作面推进,基本顶块体产生滑落失稳,造成工作面冲击矿压现象。通过对分段来压理论、基本顶结构失稳理论和坚硬顶板预断裂理论对覆岩关键层空间结构运动的控制作用研究,提出采用覆岩空间结构理论分析、分阶段降低放煤率、坚硬覆岩预爆泄压技术、覆岩坚硬岩层破裂的微地震监测技术等方式方法预防冲击矿压的发生。     

我院参加2005年全国综采放顶煤与安全技术研讨会并作题为“高效集约化矿井地质保障技术新进展”的发言

由煤炭工业技术委员会、煤炭工业放顶煤开采技术中心主办的2005年度全国综采放顶煤与安全技术研讨会，于2005年11月1日在杭州举行。正努力向煤矿安全领域进军的煤炭科学研究总院西安分院首次应邀出席会议并在会上作了“高效集约化矿井地质保障技术新进展”的专家发言，受到与会代表的关注，并在会后与许多代表进行了有益的交流。     

综放工作面地质工作探讨

根据鲍店煤矿7年来综采放顶煤开采的实践,简要介绍了厚及特厚煤层综采放顶煤生产的地质工作方法。      

兖州矿区注浆减沉研究有突破

兖州矿区注浆减沉研究有突破最近，兖州矿业（集团）公司成功地在东滩煤矿１４３０７综采放顶煤工作面进行了覆岩注浆减沉的试验。这是世界上首次在放顶煤开采条件下进行的此类试验，无论在理论上还是实践上均属创新与突破，已由专家通过技术评议。兖州矿区地处鲁西南平原...     

顶煤深孔快速定向成孔及输送炸药技术试验研究

针对下沟煤矿硬厚煤层的特点,试验了一种顶煤深孔快速定向成孔及快速装药的工艺方法。该法对硬厚煤层顶煤弱化提供了必要的技术支持。      

综采放顶煤开采顶板涌水量分析预测

综采放顶煤技术是当前我国煤炭工业实现高产高效的主要技术途径,但因推进速度快,对煤层开采有了更高的要求,如开采工作面涌水量不能太大,更不用说突发性涌水事故.因此应做好采前的水文地质勘察工作,查明富水区分布情况并预测开采涌水量大小.本文仅以兖州矿业集团公司兴隆庄煤矿1302工作面为例,分析预测综采放顶煤开采顶板涌水量.分析预测时采用了地下水动力学解析法和三维有限元数值模拟方法.     

煤系地层大跨度隧道围岩结构稳定性研究

针对目前大跨穿煤隧道的研究热点,以重庆市绕城高速公路环山坪隧道为研究对象,在界定大跨度隧道及分析其围岩稳定性关键影响因素的基础上,结合现场监测和数值模拟对大跨度穿煤隧道围岩结构稳定性进行了分析。结果表明,大跨度隧道各处等效应力集中对扁平率变化敏感程度不同,拱脚最为敏感,拱顶基本不随扁平率的改变而变化。隧道穿越软弱煤层段时,围岩应力重分布受影响明显,拱顶位移随开挖面不断推进急剧增加,且隧道围岩塑形圈不断向拱顶围岩内部发展。尤其当煤层软弱带与隧道顺层相交时,隧道荷载结构偏压效应凸显,偏压荷载随煤层倾角变陡而增大,易造成支护结构失稳破坏,在设计及施工中应特别加以重视。     

沁水盆地柿庄北深部煤层煤体结构发育特征

煤层结构疏松,易于垮塌,对煤层气的开采影响较大。针对沁水盆地柿庄地区的深部煤层,选择人工伽马、声波时差、自然伽马和井径等测井曲线,并结合煤层顶底板的破碎程度,判识了柿庄北3号和15号煤层的煤体结构。结果显示: 3号煤的粉煤平均厚1 m,所占比例平均为17.85%,发育在煤层顶部或底部;15号煤的粉煤厚度平均为0.89 m,所占比例平均为20.81%,粉煤分层较多,粉煤相对较发育,且多位于煤层的顶底和夹层附近。本区断层对煤层煤体结构影响并不大,粉煤发育可能主要受褶皱的影响。粉煤厚度随埋深加大呈现先减小后增大的趋势,拐点在1 200~1 300 m。由此可见,柿庄北区块煤体结构复杂,在开采煤层气过程中,应注意粉煤的发育分布。      

Study of roof stability of the end of working face in upward longwall top coal

Low recovery of longwall top coal caving (LTCC) remains one of the most difficult engineering problems in this mining method and impedes its application. The top coal left in the gob at face end accounts for a large portion of the total coal loss, and the instability of the leftover triangle coal at face end has long been a threat to the safety of miners and the mining equipment. In this paper, based on the engineering background of Ruilong mine, we explore the stability of the roof at the end of the face by using theoretical analysis, numerical simulation, and field measurement. Results reveal that in the inclined longwall top coal caving face, the immediate roof forms an “arch” structure, and the basic roof forms a “masonry beam” structure after the roof collapses; working resistance of the support calculated by the method of ultimate bearing capacity was adequate to meet the requirement of roof load; roof load of coal pillar was related to the length of key block and fracture position; and increasing the size of coal pillar could ensure the stability of both coal pillar and roof.     

超磁致伸缩声波震源的时频特征与实测研究

宽频带、大功率、短余振声波震源是高分辨率探测大尺度复杂结构体的关键技术,为了解决探测距离与其分辨率的矛盾问题,采用超磁致伸缩材料制作的声波发射器作为震源,研制了一种新的声波探测仪器。该震源中心频率为5 kHz,激励电压300~600 V,具有辐射声功率大、余振短（3.5个周期）、频带宽（1~3 kHz）的特性;其最大的优点是每次激发的声波信号一致性好,可以采用单点多次激发,通过多次叠加的数据处理技术提高信噪比,较好地解决了声波探测距离与分辨率的矛盾,并成功地应用于煤矿采场顶煤厚度探测。现场探测结果表明:大功率声波探测系统能够有效提取4~7 m煤岩交界面的反射波信号,借助于小波多分辨分析信号处理方法,有效地提高了采场顶煤厚度探测的精度及其可靠性,为顶煤厚度精确探测提供了一条有效途径。      

新型抗滑结构围桩-土的耦合效应分析

在引入围桩-土耦合式抗滑结构的基础上建立数值分析模型;通过分析该抗滑结构中围桩-土的应力、应变分布规律,详细探讨围桩-土整个结构的耦合效应特征。进一步开展模型试验,测试并分析围桩前、后土压力和桩身弯矩分布特征,论证了围桩-土耦合式抗滑结构的作用机制。最后,分析了桩后距离、不同深度及不同土体强度参数对土拱效应的影响。得到：（1）围桩与桩内土体耦合呈现出4种应力拱形态：紧邻围桩后为扩肩型拱、围桩间双曲线型拱、围桩间凸向桩外的抛物线型拱、围桩间凸向桩内的抛物线型拱;（2）相邻围桩采用约4倍桩径间距、正六边形布置并顶部用圈梁固结、锚固一定深度可形成一种耦合式抗滑结构。该结论对于该新型抗滑结构的推广应用具有一定的指导意义。     

软煤层综放工作面沿空掘巷支护设计

根据“内外应力场”理论，建立了济三煤矿1301综放工作面沿空掘巷的结构力学模型，在此基础上确定了沿空掘巷的煤柱尺寸，预计了巷道围岩变形量，进而确定了巷道断面形式与参数。最后设计了巷道的支护型式及支护参数。     

煤与瓦斯突出的激发和发生条件

从影响煤与瓦斯突出的地应力、瓦斯、煤岩物理力学性质和地质构造因素出发,提出把煤与瓦斯突出的过程划分为突出源的形成发展、突出的激发和发生三个阶段。以南桐煤矿典型突出事故为例,用演绎法探讨了突出激发与发生的条件。结果表明,一切由振动产生的岩体裂隙和冲击载荷是导致煤与瓦斯突出的激发条件,并根据充瓦斯煤的损伤蠕变方程,得到了预测延期突出的时间。根据突出过程中的能量转换关系,得到了突出的起动速度和瓦斯临界压力表达式,对煤与瓦斯突出发生涉及的几个难点问题进行了讨论。揭示了煤与瓦斯突出的主要能量是瓦斯膨胀能,突出时喷出的瓦斯由多个来源的瓦斯组成,且地质构造区在采矿过程中容易形成有利于突出的源。     

浅埋煤层地表厚砂土层“拱梁”结构模型研究

西部地区拥有储量最大的浅埋煤田,煤层顶板主要特点是基岩薄,地表为厚砂土层。浅埋煤层采动后,上覆岩层垮落运动将直接波及地表厚砂土层,引起采场强烈来压及地表塌陷等灾害。通过物理模拟试验,揭示了厚砂土层贯通地表裂缝的形成和发展规律,发现地表厚砂土层初次垮落的“拱梁”和周期垮落的“弧形岩柱”结构。通过建立厚砂土层“拱梁”结构数学模型,得出了“拱梁”内的应力分量,并给出了厚砂土层破裂的判据和出现拉裂缝的位置,为确定周期性“弧形岩柱”的有关参数提供了依据,为工作面顶板压力控制和地表塌陷的分析提供了基础。     

渭北区块煤体结构测井评价及其在射孔段优化中的应用

鄂尔多斯盆地渭北区块地质历史时期受多期构造运动影响,煤体结构复杂。基于研究区钻井煤心和测井资料,分析不同煤体结构的测井响应特征,并按断裂带与非断裂带建立了研究区5号煤层煤体结构的测井识别图版。结果表明,5号煤层纵向上自下而上煤体结构趋于完整;平面上,北区煤体结构主要为碎裂煤和碎粒煤,南区煤体结构相对较完整,局部发育原生结构煤。结合研究区煤层气压裂、排采数据和5号煤层煤体结构及顶板发育情况,分析不同顶板岩性与不同射开比例下的产气效果。结果显示:顶板岩性为砂岩或泥质砂岩时的碎裂煤和碎粒煤储层产气量高于顶板岩性为泥岩或砂质泥岩的产气量。煤体结构越破碎,则顶板射开比例R越高,若煤层顶板岩性为砂岩或泥质砂岩,需增大顶板射开比例。      

淮南朱集西井田第二含煤段煤层对比研究

淮南朱集西井田二叠系含煤地层可划分为7个含煤段,下石盒子组为第二含煤段共含煤10层,其中4-1、402、5-1、7—8煤层为可采煤层。根据井田大量地质资料,采用标志层法、古生物法结合物性特征、煤质特征对第二含煤段可采煤层进行划分对比。4煤组中4-1、4-2均为较稳定的中厚煤层,距4-1,煤层下约13m的铝质泥岩是对比本煤组的主要依据;5煤组中5-1,煤下1m左右常见0．5m薄煤层,在39线以西常合并为一层,以此为特征区别于其他煤组：7-2为较稳定煤层,其视电阻率曲线特征呈单峰形态,长源距伽马曲线顶部靠下有一小台阶,本煤组距8煤层15m左右,间距较稳定,也可作为对比标志层;8煤层顶板富含植物化石,以常见较完整的椭圆斜羽叶及栉羊齿富集为特征,8煤层视电阻率幅值为第二含煤段最高,长源距伽马曲线常呈不对称状态,顶部曲线幅值常低于底板而明显区别于其他煤层。