中国煤矿膨胀型软岩工程地球化学研究

膨胀型软岩由于其性质的复杂和工程的严重危害性而成为当前岩石力学和工程地质学领域中最复杂的理论和工程问题之一。膨胀型软岩系指那些能与水发生物理化学反应使含水量或体积发生变化的软岩。由于不同煤矿工程的膨胀型软告形成的地质时代不同，成岩胶结程度不同，成因类型和发育规律的差异，而导致其力学化学行为也有明显差异。因此所选择的支护方式也不一样。软岩工程地球化学行为的研究，既要注意环境应力对岩石性质的影响，更要重视岩石在环境应力作用下所发生的一系列物物理化学变化对岩石自身性质影响的研究。     

软岩沉积特征及其力学效应

煤矿软岩为沉积岩，其力学特性与沉积特征直接相关，本文从沉积动力学和沉积环境两个方面阐述了那龙二井软岩的沉积特征，并进而探讨了沉积特征对软岩力学特性的影响。     

煤矿软岩变形力学机制与支护对策

近年来作者运用现代工程地质学和近代力理论研究巷道的稳定性控制，总结，提出了软岩的定义，煤矿软岩的特点，煤矿软岩的基本力学属性，软岩巷道变形力学机制和软岩巷道支护的对策等一系列新理论，通过对１２软岩煤矿的支护实践证明该理论体系软岩巷道支护是行之有效的。     

煤矿软岩工程地质特征研究

以孔集煤矿为例,对煤矿软岩的组成、水理性、强度与变形、流变性和岩体变形等主要工程地质特征作了研究,并分析了软岩巷道主要工程地质问题,提出了相应的处理建议。     

煤矿软岩的粘土矿物成分及特征

煤矿软岩的工程地质特征取决于其物质组成，特别是其中的粘土矿物成分．本文按成生时代和粘土矿物组成特点，把煤矿软岩分为３种类型，并分别讨论了其结构特征，物理力学性质及水理性质．最后，对软岩的变形力学机制进行了分析和讨论．     

通二矿高应力软岩的变形力学机制及支护对策

本文对通二矿高应力软岩的变形力学机制进行了分析和研究，并据此提出了相应的支护力学对策。     

软岩扩容及物化膨胀联合作用的研究

泥质软岩的膨胀不仅取决于与水的物理化学作用，还与力学作用有关．软岩受力作用所产生的扩容对膨胀具有不同程度的影响，称之为扩容的膨胀效应．本文在特定的实验基础上分析了力学作用所产生的不同的扩容膨胀效应，初步提出了三种模式，并对扩容膨胀效应的机制进行了探讨．     

软岩扩容及物化膨胀联合作用的研究

泥质软岩的膨胀不仅取决于与水的物理化学作用,还与力学作用有关．软岩受力作用所产生的扩容对膨胀具有不同程度的影响,称之为扩容的膨胀效应．本文在特定的实验基础上分析了力学作用所产生的不同的扩容膨胀效应,初步提出了三种模式,并对扩容膨胀效应的机制进行了探讨．     

软岩膨胀崩解试验及分形机理

在室内崩解试验和大气条件模拟的渐进崩解试验中,通过跟踪崩解过程物碎屑的颗粒级别变化发现,软岩膨胀崩解过程是一个多重分形过程。在崩解达到一定程度后,崩解碎屑物的颗粒级别不再发生变化,软岩吸水膨胀崩解停止,此时崩解物的分数维亦达到一个不再变化的临界值。该临界值可用来定量表征软岩崩解的机理。该结论对工程实际具有指导意义。     

软岩力学特性研究

本文讨论了软岩的基本特性。根据软岩的膨胀崩解耐久性、冻融作用、力学性质试验结果、, 分析软岩力学特性与赋存环境(含水量、地应力、温度)和时间的关系。总结了软岩的力学性质变化特征。并提出软岩强度取值原则。     

朱仙庄矿构造煤结构及其孔隙特征

通过对淮北宿东矿区朱仙庄矿构造煤的宏观、微观特征的观察和研究,结合构造煤的形成环境,参照琚宜文的构造煤分类方案,将构造煤划分为8类:碎裂煤、碎斑煤、碎粒煤、碎粉煤、片状煤、鳞片煤、糜棱煤和非均质结构煤。同时,选取不同类型构造煤进行压汞实验,分析了不同变形级别煤样的孔隙分布特征、孔径结构的演化特征以及孔隙的类型和连通性。结果表明:构造煤的许多性质与其变形强度密切相关,朱仙庄矿构造煤变形从弱到强的顺序依次为片状煤、碎裂煤、碎斑煤、碎粒煤、鳞片煤、非均质结构煤、碎粉煤和糜棱煤。     

基于自然伽马测井的淮南煤田朱集井田煤系岩浆岩生热率研究

为研究淮南煤田煤系岩浆岩生热率特点及其对地温场的影响,以淮南朱集井田为研究对象,基于36个钻孔内6 208个煤系岩石自然伽马（GR）测井值的基础上,利用自然伽马与生热率GR-A的关系式,计算不同岩石生热率及其标准差,结果得出,煤系沉积岩的GR值由大到小依次为泥岩83.83 API、砂岩62.23 API和煤34.32 API,岩浆岩的GR值为103.89 API,远大于沉积岩;岩浆岩的生热率也最大,平均1.63 μW/m³,约为煤的3倍,但因受岩浆岩侵入分期性的影响,其标准差较大。总的来说,朱集井田内煤系岩石放射性生热对区内大地热流的贡献量不大,但岩浆岩的高生热率对岩层生热结构的改变较大。     

中国煤矿水害基本特征及其主要影响因素

分析了中国煤矿水害发生发展的基本规律,研究了中国煤矿水害的基本特征及其产生原因。较为系统地论述了我国煤矿水害防治技术存在的主要问题、技术难关以及生产企业对矿井水害防治技术的基本需求。重点分析了深部煤炭资源开发过程中高承压水底板突出机理及其防治技术和废弃矿井老空水突出机理与防治技术。提出了中国煤矿水害防治技术和矿井水文地质安全保障体系建设的发展趋势。     

准格尔煤田不连沟矿井构造特征及其对煤矿生产的影响

准格尔煤田位于鄂尔多斯盆地伊盟隆起和晋西褶曲带的转折部位,煤田内的矿井构造样式多样,而且矿井生产揭露前后构造复杂程度发生了重大变化。以不连沟矿井地质勘查和矿井揭露的褶皱、断层、岩溶陷落柱、火成岩侵入体等地质构造为主要研究对象,通过数理统计方法对矿井内的构造发育特征进行了定量或半定量评价,分析不同地质构造的形成机制、演化背景及矿井构造复杂程度变化的主要原因,统计分析不同类型地质构造对矿井采掘生产的影响,总结矿井地质构造探查经验,提出适应于该区的构造探查思路。结果表明：不连沟煤矿构造样式多样,构造发育的分区特征明显,构造组合具有耦合性;矿井中部的弧形坡折带及波状褶皱形成开始于加里东构造运动,属于黄河断裂和呼-清断裂的伴生构造;区内走向EW （或近EW向）和NW断层组合是鄂尔多斯盆地印支期S—N向挤压应力和燕山期NW—SE向挤压应力共同作用的结果。各类地质构造制约着矿井采区部署、巷道掘进、工作面回采速度,造成大量资源损失,给矿井防治水带来巨大挑战。针对类似研究区的复杂矿区,建议采用三维地震勘探扫面,井下槽波、电法勘探靶区圈定,定向钻验证的“物探、钻探,地面、井下”相结合的综合探查方案。     

新疆克孜勒布拉克煤矿矿区构造特征及深部探矿思路

克孜勒布拉克煤矿位于天山南麓、塔里木盆地北缘,库车—拜城煤田中部。矿区地质构造类型复杂,褶皱构造对深部煤层形态影响较大,煤层深部形态受褶皱构造控制,致使深部煤层控制难度大。通过对矿区构造特征及深部煤层赋存规律的综合研究分析,根据探矿工作中存在的一些实际问题,提出矿区深部探矿工作采用坑探结合巷内钻探的思路,既可以有效控制矿体的空间形态,又可降低探矿成本、减小探矿工作对环境的破坏。     

淮南矿区三维地震探采对比效果与实例分析

淮南矿区十多年来开展的煤矿采区三维地震面积达到254.56 km²,占井田面积的46.14%。通过对以往三维地震成果1 030个验证点的统计分析,拟定了三维地震成果验证准确率的评价标准;据此得出常规三维地震勘探对13-1煤层中3 m以上断层解释的准确率达62.38%,11-2煤层中2 m以上断层解释合格率约46.74%;而高密度三维地震勘探对11-2煤层中2 m以上断层解释的准确率达到85.71%。结合实例研究,分析了小断层、煤层变薄区在三维地震资料上的显示特征与探采对比效果。     

山西大同小峪煤矿煤系粘土岩夹矸地球化学特征

采用化学法和中子活化(INAA)法,对山西大同小峪煤矿山西组和太原组的3件不同粘土岩样品的8种常量元素(氧化物)和33种微量元素含量进行了测定。通过对具有示踪意义的元素及其比值的对比分析表明,3个样品总体上均不具有典型的沉积岩特征,应该是由酸性或酸性偏碱性火山物质(降落的或陆源搬运的)在地表覆水较浅的弱氧化条件下经原地淋滤、蚀变形成的。岩石总体蚀变程度较高,不稳定或较不稳定的元素大量流失,甚至一些较稳定的元素(如高岭岩中的铁、锰)也明显流失。蚀变环境及介质条件、成岩原始物质组成及其粒度大小以及粘土物质组成是造成粘土岩类型及其不同类型间元素含量差异的主要原因。     

淮南矿区地应力条件及其对煤层顶底板稳定性的影响

通过现场地应力测量和理论分析以及数值模拟计算,研究了淮南矿区地应力分布规律,探讨了圆形硐室围岩应力分布和不同侧压下回采工作面顶板稳定性分布。研究结果表明:淮南矿区原岩应力主要表现为自重应力场,除局部构造应力集中外,不存在高构造应力;区内侧压力系数λ值一般为0.49~1.49,平均为0.92,并且与测点距地表深度有一定的趋向性,表现为在浅部λ值较大,变化范围也大,而在深部λ值渐小,变化范围也缩小;回采工作面顶底板稳定性与侧压系数λ的大小密切相关,且随侧压系数λ的增大,顶板垂直位移减小,顶板岩层易于形成结构平衡而保持稳定,但底板垂直位移量增大,且易于形成底鼓破坏。这些认识为研究区煤层顶底板岩层支护控制提供了科学依据。     

煤矿区可持续发展中的环境问题与对策

煤炭作为一种不可再生资源，长期的开发活动已经引起了与我国国民经济可持续发展不协调的诸多环境问题，并且这些问题也已成为影响我国社会，经济和区域发展的综合性制约因素，因此有必要从煤矿区可持续发展角度，系统地认识和分析各环境霜素的制约与联系，采取系统性，持续性的环境保护对策，使煤矿区环境得到持续性改善。