Design of backfilled thin-seam coal pillars using earth pressure theory

In underground coal mining any increase in coal recovery rate is dependent on a decrease in pillar size. Backfilling is one way of reducing the required size of pillars and hence the volume of coal left underground. Therefore any comparisons made between a self-supported mine layout and backfill supported mine layout are based directly on pillar design. The most effective way to examine the effect of backfill on pillar support, and subsequently the rate of recovery, would be to incorporate the mechanisms of backfill support directly into the current design procedure for coal pillars. This paper presents a review of the mechanics of backfill support, a method of estimating the magnitude of that support based on earth pressure theory, and an example that incorporates backfill support into current coal pillar design.     

东滩煤矿四采区3上A煤赋存规律及其对生产的影响

通过对东滩煤矿３上Ａ煤赋存规律的研究,分析了３上Ａ煤对矿井采掘生产的影响,提出了对策和建议,并在生产实践中得到应用,取得明显效果。     

多煤层开采覆岩破断过程的模型试验与数值模拟

首先分析了研究区煤矿山西组煤层剖面和水文地质特征,针对多煤层联合开采的特点和覆岩的工程地质特征,采用工程地质力学模型实验、数值模拟计算相结合的综合研究方法,分析了多煤层开采的采动影响及岩层动态断裂机理,得出了有关岩层移动参数和多层煤同采时应力分布状态,计算得到了多煤层开采垮落带与导水裂隙带的发育高度分别为32m和81.5m,导水裂隙带高度影响范围已经达到风化带,未形成切冒,局部穿透粘土层。     

Fuzzy evaluation of powered support suitability to coal seams

Summary The selection of powered supports involves many geological factors where adequate data is lacking and in which subjective judgement is inevitable. This paper proposes one approach, a fuzzy multicriteria decision-making model, to transfer non-quantitative judgements into quantitative ones that computers can process. A detailed example is included to demonstrate how the model applied to evaluating the suitability of powered supports to coal seams.     

Applications of Remote Sensing Techniques in Coal Geology

Through applied researches, the regularity of thermal infrared radiation of the coal seams has been found, a model of thermal radiation of the coal seams established, and the internal relations of the information extracted from remote sensing images with coal seams and coal measures revealed. Through a series of complete tests of remote sensing techniques such as multi-level (space, aerial and ground) synchronous remote-sensing and multi-directional, multiband and multitemporal remote sensing, the optimal procedure for applications of remote sensing techniques in coal geology has been determined. The theories and methods established in the applied researches have yielded apparent economic results and social benefits in respect to coal field prediction, coal reconnaissance, coal geological surveys and detection of geological hazards in coal mines.     

水情监测预警系统在海下采煤中的应用

煤矿井下水情监测多用于对底板水的监测,而对顶板水的监测,以及对第四纪松散砂砾层水和海水溃入矿井的预警,目前尚未见报道。龙口矿业集团在海下采煤中,根据矿井水文地质条件,建立了以顶板含水层水位和矿井涌水水质为背景标志的水情监测预警系统。该系统可以在第四系水和海水溃入矿井前发出警报,以便及时采取应对措施。      

Effects of stopping leakage on coal mine ventilation systems

Summary This paper deals with the effects of air leakage from intake to return airways through a series of stoppings on the analysis of coal mine ventilation. The mathematical model which assumes continuous leakage along adjoining intake and return airways is reviewed, and a new mathematical approach is presented based upon the concentrated leakage through individual stoppings. The procedure incorporating the new method in the analysis of coal mine ventilation networks is also discussed.     

淮南矿区潘北矿A组煤层首采工作面开采地质条件探查分析

淮南矿区A组煤层进入开采实施阶段,潘北矿A3层工作面作为全区首采面,其安全开采地质条件评价至关重要。针对矿区A组煤层特殊的地质条件,综合钻探及地球物理探查成果,运用无线电波透视以及三维并行电法技术,对潘北矿A3层首采工作面的煤层、构造及水文地质条件进行了分析与评价。其中无线电波透视技术解释工作面内7处构造异常,其中1处异常断层及裂隙发育、局部煤层变薄,对回采影响很大;并行电法技术发现顶板异常5处、底板异常3处,根据异常范围,分别圈定顶板3处、底板2处为重点防治水区域。该结论经钻孔验证可靠性较高。     

四川省珙县金堂煤矿区煤层对比研究

煤层对比是一项基础地质工作,对研究煤田沉积环境和聚煤规律,指导煤矿生产,具有重要的理论和现实意义。针对金堂煤矿区煤层的具体情况,采用多种方法对各煤层进行对比研究,揭示煤层赋存规律。     

榆神矿区采煤失水危险性分区研究

以榆神矿区区域地质资料为依据,总结了该区煤层与含(隔)水层空间组合类型; 采用三维数值模拟方法,根据塑性条件、破坏准则及应力判别,模拟首采煤层与含(隔)水层空间组合类型下导水裂隙带高度; 通过对比钻孔探测法与数值模拟法,发现数值模拟法具有可行性; 利用模拟结果,绘制矿区导水裂隙带高度空间分布图,总结矿区导水裂隙带高度的整体分布规律; 对比导水裂隙带高度与其首采煤层上覆岩层厚度,总结矿区采煤失水危险性,并进行采煤失水危险性分区; 通过控制采煤失水危险区域的采厚可以达到“保水采煤”的效果。本研究对榆神矿区后期安全生产具有重要的理论意义与实际价值。     

Hydrogeochemistry of River Water in the Upper Reaches of the Datong River Basin,China: Implications of Anthropogenic Inputs and Chemical Weathering

This research investigated anthropogenic inputs and chemical weathering in the upper reaches of the Datong River Basin,a tributary of the upper Yellow River,NW China.Multiple approaches were applied to data from 52 water and12 soil samples from the Muli,Jiangcang,and Mole basins to estimate the chemical component concentrations and to analyze hydrochemical characteristics,distribution patterns,and origins in this coal mining-affected river basin.Coal mining has enhanced the weathering of the lithosphere in the study region.The total dissolved solids in the river range from145.4 to 701.9 mg/L,which is higher than the global average for rivers.Ion concentration spatial distributions increase around mining areas.River geochemistry is mainly controlled by coal mining activity,carbonate weathering,and silicate weathering,with variances of 33.4%,26.2%,and 21.3%,respectively.Ca~(2+),Mg~(2+),and HCO_3~-are mainly due to the dissolution of carbonate minerals (calcitedolomite);Si and K~+are mainly from potassium (sodium) feldspar weathering;and Na~+and SO_4~(2-)mainly from coal mine production.A conceptual model of the river water ion origins from the study area is presented and management implications for improving the adverse effects of coal mining are proposed.These results provide an important standard reference for water resource and environmental management in the study region.     

柴北缘西大滩矿区煤系沉降-埋藏史研究

虽然沉降-埋藏史模拟技术在油气地质研究中被广泛使用,但是却很少用于煤田地质研究。随着高产高效矿井和深部煤炭资源开采的展开,对煤田地质研究的要求也越来越高。迫切需要把沉降-埋藏史模拟等新技术引入到煤田地质研究中。以柴达木盆地北缘西大滩矿区的研究为例,根据煤田地质和沉降、埋藏史模拟技术的特点．介绍了用于煤盆地构造演化研究的沉降-埋藏史模拟技术方法,并对西大滩矿区侏罗纪煤系的沉降-埋藏史模拟结果进行了分析。认为研究区的构造演化可划分为中生代阶段（J1-J3）和新生代阶段（E—N）,其间被白垩纪时期的盆地抬升剥蚀所分开。实例研究表明,沉降史和埋藏史模拟技术为盆地构造演化研究提供了定量或半定量的技术手段。     

油页岩技术可采系数研究与应用

油页岩技术可采系数是将油页岩资源转化为油页岩技术可采资源的关键参数。由于我国油页岩井下开采少,且规模小,无经验借鉴。油页岩开采技术与煤炭开采技术相类似,通过分析油页岩技术可采系数的影响因素,参照煤炭规范中所规定的煤炭地下及露天开采回采率标准,建立了不同条件（开采方式、厚度、倾角和地质类型）、不同资源类型的油页岩技术可采系数的取值标准。油页岩技术可采系数影响因素确定为开采方式（露天开采和地下开采）、厚度（薄层、中厚层和厚层）、倾角（缓倾斜、倾斜和急倾斜）和地质类型（简单、中等和复杂）;不同资源类型（13种）确定技术可采系数时,选取了不同的可信度系数（1.0~0.5）。油页岩露天开采技术可采系数确定为95.0%～42.5%,地下开采油页岩技术可采系数确定为75%～22.5%。并以吉林省汪清罗子沟盆地油页岩资源评价为例进行了具体应用。     

煤矿三维地震勘探质量管理信息系统研制与开发

三维地震勘探野外数据采集是一项工程量庞大的野外作业,根据现阶段煤矿三维地震勘探实际需要及存在的问题,把质量管理的思想应用到野外采集中,可以减少人为因素带来的误差,提高工作效率.结合目前勘探队和煤矿管理人员的需求,研制并开发了煤矿三维地震勘探质量管理信息系统,其主要功能包括工区管理,文件管理,炮点、检波点分布及覆盖次数定量计算,施工面积统计,方位角、炮检距计算,单炮记录定量分析、统计及交互评价等.系统在实际生产运用中,取得了良好的效果.     

综放开采顶煤裂隙及其对渗透性研究的意义

在对综放工作面的煤样进行微观研究基础上,首次运用多重分形理论对顶煤裂隙的不均匀性和各向异性进行了定量表征,并将顶煤裂隙不均匀系数运用于渗透系数研究中,计算结果与实测基本吻合,表明运用多重分形方法,可为研究顶煤节理裂隙及其渗透性研究提供一个新的方法。      

煤矸石释放重金属环境效应研究--淮南煤矿塌陷区水体试验场实例调查

概要分析了淮南新孜5号井煤矸石所含的重金属元素对塌陷区鱼塘水质的影响,指出除个别水样中Zn、Cu超标外,其他均不超标,该鱼塘水质适宜养鱼要求。矸石样与华北及整个地壳泥岩中元素的丰度比,矸石中Cr、Pb、Zn与泥岩丰度基本持平,而Cd、Cu均超过其他泥岩中丰度值。因此,煤矸石在地面遭受风化,其所含有害物质可能会释放到环境,在煤矸石堆放处适当进行监测还是必要的。     

特厚煤层大采高综放工作面煤壁片帮机制分析

针对特厚煤层大采高工作面,将超前支承压力作用的煤体分为破裂区、塑性区和弹性区。考虑支架护帮阻力等因素,建立了支承压力作用的煤体变形破坏及煤壁片帮分析力学模型。通过摩尔-库仑准则和非关联弹塑性分析,推导出了煤壁水平位移量及破裂区和塑性区半径解析表达式,分析了影响煤壁片帮的主要因素。理论结果与现场实测结果误差仅为15.6%,验证了模型的正确性。研究表明,随支承压力集中系数的增大、机采高度的增加以及支架护帮阻力的减小,煤壁水平位移量明显增大,煤壁片帮程度严重。工程实践表明,提高支架工作阻力,减缓煤壁处压力,控制合理采高以及增大支架护帮阻力,可有效缓解大采高综放工作面煤壁片帮程度。     

复用回采巷道护巷煤柱合理宽度研究

为解决高瓦斯工作面双U型巷道布置中煤柱损失大、相邻工作面复用回采巷道维护困难的难题,综合采用理论分析、数值计算和现场试验的方法,研究得到煤柱宽度对相邻两工作面之间煤柱内复用巷道围岩应力分布和变形特征的影响规律：随着巷道一侧煤柱宽度的增加,巷道围岩垂直应力峰值向一侧移动,并逐渐远离巷道;当巷道一侧煤柱较小时,巷道以窄煤柱帮变形和顶板下沉为主,随着煤柱宽度增加,底鼓增大并成为巷道主要变形。以煤柱内应力峰值比值为指标,分析煤柱宽度与巷道稳定性的关系,并将不同宽度煤柱进行了稳定性分区。研究成果成功应用于工程实践,为类似条件下巷道布置提供依据。     

辽宁灯塔西马煤矿充填式开采地表变形预测

针对建筑物保护煤柱的煤炭资源回收问题,根据西马煤矿具体地质采矿条件,选择概率积分法对西马峰村保护煤柱开采后引起地表移动变形进行预计;并以1326工作面似膏体充填开采结果为基础,计算出充填采区工作面的等效采高;预计结果表明,如按设计开采方案布置工作面,西马峰村建筑物损害等级为Ⅱ级,不符合预先制定的标准;将开采方案进行一定的调整后再进行预计,结果表明,西马峰村建筑物所处地表的移动变形值均在建筑物损坏等级I级所规定的范围内,即建筑物在不用维修或简单维修的情况下可以正常使用,则西马峰村保护煤柱似膏体充填开采是可行的。     

单孔增透率算法的提出及其工程应用

低透煤层增透效果的定量描述和评价一直处于盲目状态,使得煤矿瓦斯治理中致裂措施、瓦斯抽采不能因地制宜。增透率可反映采动或人工增透措施对煤岩体渗透特性的改变,并可定量评价煤层增透效果,其分布和演化规律可精准圈定瓦斯富集区域,指导瓦斯抽采钻孔的合理布置。在简化钻孔和裂隙模型基础上,求解了采动条件下钻孔的体积应变,提出了针对单孔的增透率计算方法;依托同煤矿塔山矿8212采面,开展现场裂隙探测试验,研究了工作面前方采动裂隙网络发育演化及卸压增透变化规律,并分析了单孔增透率随回采面推进的演化特征。结果表明：裂隙网络呈现“从无到有、从短变长、从窄变宽、不断贯通”的趋势,煤岩体单孔增透率随回采面推进呈现先逐渐上升后保持平稳的趋势,该成果有望直接优化煤矿现场瓦斯抽采孔的布置设计。