浅埋采空区大采高条件下覆岩破坏规律

浅埋采空区下远距离煤层开采覆岩破坏直接影响本煤层工作面安全开采和上覆采空区稳定性。针对神东矿区大柳塔煤矿开采实际,采用相似模拟试验、数值计算和现场实测方法研究了2-2煤采空区下伏的5-2煤层开采覆岩运动及裂隙发育规律。研究结果表明,大柳塔煤矿5-2煤层一次采全高开采,覆岩裂隙带贯穿层间岩层导通2-2煤采空区,层间岩层的破断会诱发上覆岩层大面积垮落,工作面出现强烈的矿压显现,同时加剧了上覆采空区围岩结构失稳及地表沉陷。现场实测也表明大柳塔煤矿5-2煤层大采高开采覆岩破坏高度137. 32 m,裂采比20. 2,与模拟结果一致。这些成果可以为大柳塔矿5-2煤层工作面安全开采提供理论依据。     

老采空区重复采动条件下地质稳定性研究

针对闭坑30多年的大通煤矿四号井老采空区受小煤窑重复采动情况下的地质稳定性问题,利用钻孔取样及室内土工实验研究了松散层物理力学性质,采用瞬变电磁仪器对研究区50m和100m埋深视电阻率平面分布进行了现场探测,在此基础上对研究区地质稳定性进行了分区。研究结果表明,大通湿地单元第四系粘土层厚度稳定,透水性差,有效的阻隔了地表水通过入渗补给地下水;由于小煤窑的开采,研究区内中部和东部塌陷区活化,属于采空塌陷不稳定区,而其它区域相对比较稳定。研究结果为该区地质环境治理和生态系统重构提供了依据。     

采动覆岩裂隙分布及其空隙率特征

利用弹性薄板理论和关键层理论,对采空区上覆岩层的下沉进行定量描述,研究采动影响下覆岩裂隙的分布特征,得到了基于相对下沉量的覆岩规则移动带空隙率的近似公式。研究表明,覆岩裂隙场内,裂隙数量分布以两边为多,中部较少,在关键层下部的岩层往往产生较大的离层空间;随着岩层深度减小,空隙率逐渐变小,覆岩底部,空隙率曲线沿走向呈现马鞍状,在关键层或者硬岩起作用的区域形态发生改变,曲线形态逐渐变成拱状。其结论可应用于岩体渗流研究及瓦斯综合治理。     

采动裂隙岩体压剪渗透规律试验研究

根据采动过程中裂隙岩体的应力变化,用法向载荷、剪切载荷和渗透水压分别模拟开采过程中采场的水平应力、垂向应力和水头压力,应用JAM-600型剪切-渗流耦合试验系统对裂隙岩体进行压剪-渗流藕合试验,探讨在恒定法向荷载(CNL)和法向刚度(CNS)条件下,裂隙岩体的法向载荷、裂隙粗糙度与渗透水压对试样的位移、应力和渗流性的影响规律,分析剪切位移大小和岩体裂隙的剪胀特性对裂隙岩体的剪切应力、法向位移、节理水力开度及渗透率影响规律。研究表明:剪切应力和水头压力对裂隙水力开度起促进作用,水平地应力对水力开度变化起抑制作用。随着剪切位移变化,水力开度可分为变小或持平、增大、稳定3个阶段。裂隙表面粗糙度越大,裂隙岩体的刚度越小,则水力开度最终稳定值越大。由于裂隙岩体的剪胀作用渗透率先变小后增大,剪切位移增大,渗透率增大;法向荷载增大,试件的渗透率越小;裂隙表面越粗糙,其渗透率越大,其研究结果可为岩体透水通道形成时的孕育、萌生和爆发的导渗灾变演化过程提供理论基础。     

对兖州煤田红层采动裂隙发育特征的讨论

兖州煤田因为红层在横向上的水力联系较好,红层在横向上受采动影响的范围并不小。纵向上,红层或煤系采动裂隙未达百米。红层水位下降,并非一定是冒裂带波及红层导致红层水下泄所引起;红层水位上升,也并非一定是采动作用后期,存在压实现象,使红层采动裂隙闭合,阻止红层水下泄之果。而压力的增减则是红层水位升降的主要原因。     

重庆鱼田堡煤矿采动条件下顶板岩溶地下水运移规律探讨

重庆市位于我国西南地区,五大国有煤矿多位于岩溶发育的丘陵山区,地质条件复杂,为深入探讨重庆丘陵山区采煤条件下地下水的运移规律,在鱼田堡煤矿煤层顶板长兴段灰岩地表投放示踪剂,井下不同巷道水平以及不同采区布置多个接收点实施连通试验。实验结果表明:接收点水样在雨后呈现出Cl-含量升高、Cl-含量降低和Cl-含量不变3种变化趋势,综合连通试验结果及水化学分析得出顶板长兴段灰岩地下水在侵蚀基准面以下向开采工作面排泄,而开采结束覆岩相对稳定的采区基本无长兴段灰岩地下水排泄。研究不同采区的接收点示踪剂变化特征对深入了解地下水的运移规律,以及类似条件矿区布置防治水工作具有参考价值。      

动态应力追踪方法识别采动裂隙带发育研究

煤层开采过程中,开采工作面围岩一定范围内的岩体会产生卸荷裂缝或新裂隙,其中有一部分裂缝和裂隙存在张开的经历。由于张开的裂隙和缝隙内没有力的传递介质,在这些裂缝、裂隙附近区域的应力会从因重力引起的应力大值降低到一个很小的值,但不一定会达到应力为0值。裂缝、裂隙附近区域的应力由于之后的应力重分布可以发生调整而振荡,裂缝、裂隙相应地可以闭合,甚至可以承受很大的剪应力。基于一部分采动张开裂隙附近区域的应力大值曾经历过大幅度卸载到一个很小值这一动态过程,提出了一种识别采动裂隙带发育的动态应力追踪方法。以宁夏石嘴山矿区三号煤层为工程背景,利用离散元UDEC软件包计算确定煤层开采过程中覆岩内部不同开采阶段的应力分布。借助于后处理软件TechPlot,利用提出的动态应力追踪方法,识别该矿采动裂隙带的范围和高度;研究结果表明,所提出的动态应力追逐方法具有可行性和很好的适用性。     

基于覆岩结构效应的导水裂隙带发育特征

为探讨黄陇煤田煤层采动引起的顶板水害问题,以煤层顶板不同覆岩结构采动导水裂隙为研究对象,概化了煤-软-硬-软-硬（组合一）、煤-软-软-硬-硬（组合二）、煤-硬-软-硬-软（组合三）及煤-硬-硬-软-软（组合四）4种典型的岩性组合结构,运用数值模拟和理论计算等方法,分析了不同覆岩组合采动破坏特征和覆岩导水裂隙与覆岩结构之间的相关关系,研究了覆岩结构对导水裂隙发育高度（简称“导高”）的影响规律。研究结果显示：在相同的采高条件下,煤-软-硬-软-硬型覆岩结构导高最小,煤-硬-硬-软-软型覆岩结构导高最大;工程实例表明,黄陇煤田煤层开采导高与采高之间并非简单线性关系,利用覆岩结构效应预测的导高更接近实测值。     

缓倾内斜坡多层采煤下覆岩变形特征数值模拟研究

贵州省水城县发耳煤矿尖山营变形体、米萝煤矿后山变形体以及兴仁县国保煤矿映山红山变形体是典型的采动斜坡,变形具有显著的矿山地质灾害特征。本文通过对前述三处采动斜坡坡体结构特征总结分析,提出具有代表性的概化工程地质模型,并基于离散元数值模拟方法,对开采三层煤条件下不同采空区排布方式覆岩变形破坏特征进行了研究。研究表明:采空区完全重叠条件下最上层采空区覆岩塌陷最严重,受岩体碎胀性影响岩体塌陷的最大深度小于采空区竖向总厚度;采空区顶板岩体破坏会逐渐向上部岩体传递,这种破坏现象传递至地表后破坏程度相较于采空区顶板减弱,地表塌陷的最大值远小于采空区竖向总厚度,其与采空区重叠面积相关性小;采空区排列的总长度越大,斜坡变形范围越大,但位移量值相较于采空区重叠的情况小;斜坡下部煤层被开采后,采空区上部坡体具有向坡外运动的趋势,坡脚出现显著的应力集中,坡脚岩体对斜坡具有"锁固"效应,扰动坡脚对斜坡稳定会产生不利影响。     

陡倾煤层开采条件下上覆山体变形破坏物理模型试验研究

大型岩质滑坡是中国西南岩溶矿区的主要地质灾害类型,其破坏和成灾过程具有复合性。以我国重庆武隆鸡冠岭滑坡为例,通过离心物理模型试验研究了地下开采条件下陡倾灰岩斜坡的变形失稳机制。试验时随着煤层模型板被拔出,上覆岩层在拟重力作用下开始出现位移与层间错动,当煤层模型被拔出150 mm时,模型山体发生显著破坏。试验结果表明:陡倾灰岩斜坡在长期重力作用下,会出现弯曲倾倒的变形,随着地下煤层逐渐采空,上覆陡倾层状岩体失去支撑,岩层层面分离并产生拉张裂缝,岩体变形加剧发生倾倒破坏,并对煤层下部的稳定岩体形成挤压,下伏稳定岩体发生剪切破坏,最终导致鸡冠岭以倾倒-滑移的复合模式整体失稳。这一研究对中国西南山区大型岩质滑坡的早期识别与失稳机制分析具有指导意义。      

上覆岩层组合运动的力学解析特征研究

运用弹性薄板理论和复合材料力学的层合板理论,讨论了在覆岩运动中起决定作用的组合关键层的应力,为计算组合关键层的整体强度提供了途径;并且从控制开采沉陷工程实际入手,将结构塑性极限分析理论运用于组合关键层的失稳最大荷载计算,解析得出了充分采动情况下关键层塑性极限荷载的表达式,从另一个角度得到了一种判别关键层位置的新方法,为实施离层带注浆减沉提供参考。     

煤层群内多重保护层开采的防突试验研究

基于煤与瓦斯突出的煤层群开采所遇到的瓦斯问题,针对煤层群开采的特点,通过多参数的考察,对多重上保护层开采进行了试验研究,完善了保护层开采的基本理论;对保护效果、保护范围和合理参数进行综合分析、确定,得出了煤层群开采保护层过程中多重保护的具体指标和效果,建立了多重保护层效果考察及评价方法,对淮南矿区煤层群开采消除突出危险效果显著。研究成果对于类似条件突出矿井的保护层开采具有一定的指导意义和应用价值。     

潘一煤矿P12ss第三含煤组主采煤层小断层发育规律的研究

潘—煤矿小断层较为发育，尤其是P2ss^1第三含煤组主采煤层(11—2煤)。采用构造地质学的分析方法，对井田内P2ss^1第三含煤组主采煤层中断层的特征、发育规律及形成机制的研究分析，根据已采区小断层分布规律以及井田构造应力场进行了研究，对未采区构造分布作出预测。     

淮南新集煤矿开采1＃煤层底板抗水压能力研究

淮南老矿区以及新集矿区煤层开采受到底板岩溶水的威胁,在开采的过程中采用限压开采,确定了一个限压开采的限压突水系数值。然而,通过对淮南矿区各种资料的详细分析,并在室内做了模拟煤层开采底板破坏的实验,得出了淮南矿区采用的限压突水系数值是比较保守的。通过分析软岩下的灰岩与软岩互层也可以作为相对隔水层,试验现象表明软硬岩互层有相互保护的作用,减小了变形破坏的深度。     

老厂矿区煤层气资源的地质统计学研究

使用地质统计学的经典方法，以区域化变量为基础，变异函数为基本工具，在空间分布上既考虑随机性又考虑结构性，对煤层气地质储量进行克里格估计。并以当今国际上科学界颇具影响力软件MATLAB为平台，开发克里格计算软件包KSP，对老厂四勘区煤层气数据的地质统计实证分析得到很好的结果，实现整个计算任务。     

发震断裂上覆土层破坏机制及破裂扩展规律的试验研究

通过模型试验研究了发震断裂上覆土层破坏机制及破裂扩展规律。覆盖层的破裂有两种不同的机制，即张裂和剪裂。剪裂缝的扩展是跳跃式的，土层的破裂是一个具有间歇性的过程。     

闽西北大金山组地层的原岩恢复

闽西北“大金山组”地层属早－中元古代。在加里东变质作用期间普遍遭受了不同程度的区域变质作用，形成了各种变质岩。本文通过岩石化学研究恢复大金山组地层的原岩后，认为该地层中的副变质岩的原岩属于陆源浅海沉积碎屑岩；其中的角闪岩的原岩是生成于大陆岛弧或大陆板块边缘构造环境中的钙碱性玄武岩。     

华北地区砂性土的卸荷回弹试验研究

超采深层地下水引起的地面沉降、地裂缝等灾害已经成为华北地区大中城市的主要地质灾害。本文以华北地区地下水开采漏斗边缘的砂性土为研究对象,通过反复加荷卸荷试验,分析了砂性土的卸荷回弹特征,阐述了砂土并不是完全弹性的,它同样存在一定的塑性特征,并且说明了砂土的回弹量的大小是个变量,其回弹能力随着反复回弹次数、回弹应力大小及哪一应力进行回弹而变化。该研究结果对治理开采深层地下水引起的地面沉降等灾害有重要意义。     

邹庄井田72煤层岩浆岩侵入规律研究

邹庄井田正处于开发阶段,而岩浆岩侵入煤系地层对煤层煤质有很大的影响,7煤层为邹庄井田的主采煤层.分析了区域构造对岩浆岩的控制作用,研究了岩浆岩侵入72煤层的平面分布及变化规律,探讨了岩浆岩的岩性、侵入方式和成因,对今后邹庄井田的开发有着十分重大的意义.