顺煤层剪切带煤与瓦斯突出机理分析

为了确定顺煤层剪切带的煤与瓦斯突出机理,在对顺煤层剪切带的受力状态进行分析的基础上,应用Mohr-Coulomb理论研究了顺煤层剪切带的形成机制,并探讨了顺煤层剪切带内的煤层变化特征、瓦斯含量和瓦斯压力特征及地应力对煤与瓦斯突出的影响。结果表明：当煤层倾角接近剪切滑动的临界角时,易产生薄煤区,而远离临界角时,煤层厚度增加,煤层厚度剧烈变化部位为应力集中区并具有较高的应力梯度;顺煤层剪切带内的压应力、煤层的面理化结构和煤层厚度的剧烈变化使其在宏观上形成了高瓦斯含量和高瓦斯压力特征,微观上糜棱煤细颈瓶型的孔隙形态为发生煤与瓦斯突出提供了必要的介质条件;在紧闭褶皱区,煤与瓦斯突出类型以突出为主,在宽缓褶皱区和伸展型顺煤层剪切带内,煤与瓦斯突出类型以压出和倾出为主。顺煤层剪切带内的高地应力、高瓦斯压力和发育的构造煤等3个因素是煤与瓦斯突出发生的主要原因。     

低温氮吸附法判识构造煤的实验研究

煤体结构是煤与瓦斯突出防治和煤与瓦斯共采的重要地质因素之一。为了区分煤体结构在地应力作用下的破坏程度,采集了淮北矿业股份有限公司桃园煤矿8283采煤工作面煤样,基于自相似原理和实验室内对煤样的加压模拟实验,通过煤基质纳米级孔隙在低温氮吸附-解吸曲线上的响应对比分析,建立了低温氮吸附法判识煤体结构的方法,并对淮北矿业股份有限公司桃园煤矿10号煤层内1026和1035工作面煤体宏观结构及微观孔隙发育特征进行了对比研究。结果表明,煤体微观孔隙结构变化与构造煤发育程度密切相关;随着煤体破坏程度的提高,在吸附-解吸曲线上表现为吸附量明显增大,纳米级孔隙的比表面积和比孔容明显增加,平均孔径略有增加;构造煤解吸曲线上有明显的陡降点,而原生结构煤的解吸曲线不具有这个特征。     

具有瓦斯突出危险性的构造煤特征及其意义

对构造煤的煤岩特征和自由基浓度特征进行了分析,探讨了其在地质勘探阶段作为煤层瓦斯突出危险性区域预测指标的可能性。     

煤与瓦斯突出分形区划研究

以焦作煤田为研究对象,应用分形几何学理论和方法对地质构造进行描述并对其与煤与瓦斯突出区域分布的关系进行了研究,确定了煤田中构造网络的分形特征,探讨了其分维特征和煤与瓦斯突出分布间的关系,为突出区带的划分提供了新的研究思路。      

正村井田二1煤层瓦斯地质特征及防治瓦斯对策

通过对正村井田煤系地层及构造特征、煤层特征进行分析归纳,对煤与瓦斯突出矿井近年来发生的瓦斯动力现象及涌出量资料的统计和计算,认为正村煤田煤与瓦斯突出具有以小型突出为主、突出前有预兆并受作业方式诱导、突出点附近瓦斯质量体积和瓦斯压力高、易发生在掘进工作面和煤层变化带等特征,根据这些特征提出了相应的瓦斯防突措施,为该煤田防治煤与瓦斯突出提供了理论指导。     

河东煤田离柳矿区煤相研究

以煤岩学为主，结合煤化学、地球化学和沉积学，研究了本区４＃、５＃、＃和９”煤层的宏观、微观煤岩特征，探讨了煤的成因标志，提出了本区成煤泥炭沼泽和煤相的划分方案，总结了各类煤相的特征及各煤层的煤相组成及其垂向演化序列。     

山东兖州矿区太原组16号煤层煤相研究

用微观研究的方法,对兖州矿区太原组16号煤层的煤相进行了研究。从煤岩学特征、沉积学特征和古植物特征等方面,系统总结了16号煤层的成因标志。在此基础上以沉积环境和古植物组成的变化为依据,对其煤相成因类型进行了划分,共为13种煤相类型,并对该煤层煤相类型的演化规律进行了分析。     

模拟储层条件下突出煤的导电性质研究

研究了模拟储层条件瓦斯突出煤的导电性质,得到了瓦斯突出煤在不同储层条件下的电阻率变化特征,为研究瓦斯突出地球物理场的电磁波响应特征提供了基础.     

基于瓦斯涌出异常的煤与瓦斯突出预报软件开发

介绍了瓦斯突出孕育过程中瓦斯涌出异常特征,结合计算机软件进行瓦斯突出预报。利用软件实现了对瓦斯浓度数据中异常信息的提取,并通过图形形式实时显示突出前夕瓦斯浓度变化趋势、幅度等异常征兆,可直观、明了地反映突出早期信号,对防治突出,减少事故,确保煤矿安全生产有重要的指导意义。     

构造应力场与煤及瓦斯突出的关系

地质构造对煤与瓦斯突出具有明显的控制作用,以往多是定性的分析和统计研究。通过构造应力场理论及相似模拟实验,分析了构造应力场与煤及瓦斯突出的关系。对相似实验结果进行对比分析,结合煤及瓦斯突出与褶曲构造展布关系实例,研究了褶曲构造不同部位应力分布特征及其对瓦斯突出的控制作用。结果显示:背斜翼部挤压区和转折区是煤及瓦斯突出的最危险地带;背斜轴部区一般不会出现严重的煤及瓦斯突出。     

章村三井隔水层微观研究及煤系地层叶腊石的发现

通过采用传统的岩石薄片显微鉴定和现代化扫描、透视电子显微镜、X射线衍射分析、差热分析等方法对9煤至奥灰间隔水层岩石的结构、构造、矿物成分进行了综合测试，微观研究表明，区内9煤至奥灰问地层中铝含量较高，隔水层中泥质岩粘土矿物主要以叶腊石、伊利石、高岭石为主，大部分岩石遇水后稳定，无崩解现象。其中在煤系地层中发现大量叶腊石。初步分析认为是受后期强烈岩浆岩活动影响，发生热液蚀变而形成。通过压汞实验测试了10个隔水层岩样空隙结构，原岩状态下，9煤至奥灰含水层间隔水层空隙度很低，呈现致密状态，因而应具有良好的隔水能力。     

矿井瓦斯评价与预测的构造动力学方法

通过对矿井瓦斯赋存的构造控制、构造应力场演化及构造煤结构演化与瓦斯特性耦合机理的综合分析,认为当前在矿井瓦斯赋存、分布规律及突出危险区带的有效预测方面的研究还有待深入。在汲取前人研究成果的基础上,提出矿井瓦斯突出的构造动力学评价与预测的思路及方法,即以区域构造-矿井构造-煤层变形-构造煤结构-瓦斯特性及其相互作用机理分析为总体思路．将现代构造地质学理论和方法引入矿井构造研究,并与模糊综合评判、灰色系统、分形理论、数值模拟和计算机技术相结合,以揭示构造煤发育、分布规律及其构造动力学控制机理,系统进行不同类型构造煤瓦斯特性研究,探讨不同结构构造煤的含气性、透气性和气体赋存状态,以构造煤分布特征作为瓦斯突出危险性评价与预测的基础,建立矿井瓦斯突出预测预报的构造动力学评价方法体系。     

弹脆性圆形煤巷应力跃升及冲击地压预测模型

为预测煤巷冲击地压灾害,将强冲击倾向煤视作理想弹脆性材料,建立圆形煤巷力学模型,分析煤巷围岩的应力和变形能密度分布特征,进而建立煤巷冲击地压预测模型,利用该模型预测冲击地压灾害风险。研究结果表明：弹脆性煤巷围岩的切向应力和变形能密度在弹性区与破坏区界面处发生跃升;煤体强度损伤度和地应力增大,煤巷破坏区半径增大,煤巷围岩切向应力和变形能密度跃升高度增大;切向应力跃升为煤巷失稳破坏提供了力源,变形能密度跃升为冲击地压发生提供了能量源;切向应力和变形能密度跃升高度越大,煤巷越容易失稳和冲击;基于切向应力和变形能密度跃升,建立了煤巷冲击地压解析预测模型,预测结果与现场冲击地压实际情况一致,从而为脆性煤巷冲击地压预测提供了一种新的方法。     

Evaluation on Water Burst (inrush) Risks on 15# Coal Seam Roof of Shigejie Coal Mine of Shaanxi Lu’an Group

Based on the analysis of the hydrogeological conditions and water burst (inrush) conditions on 15# coal seam roof of Shigejie coal mine of Shanxi Lu’an Group, this article evaluated the water burst (inrush) risks on 15# coal seam roof of Shigejie coal mine with the multi-source information composite technology and marked out the zones with medium and small water burst (inrush) risks on 15# coal seam roof of Shigejie coal mine. The targeted water prevention and control measures were proposed in accordance with the results of research evaluation     

湘中地区煤矸石的矿物学特征研究

本文通过化学分析、岩矿鉴定、X射线衍射和扫描电镜对湘中煤矸石的矿物学特征进行了研究，查明了湘中煤矸石的化学成分特征、矿物组成特征、高岭石和绢云母的结晶学特征，在此基础上简单地分类，并提出了相应类型的开发利用方向．     

不等长工作面台阶区域覆岩运动诱冲机制及防治

针对阳城煤矿不等长工作面台阶区域发生冲击地压灾害问题,基于工作面特殊布置方式及覆岩赋存特征,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,分析了台阶区域覆岩结构运动特征和围岩应力演化规律,研究了台阶区域冲击地压诱发机制。研究结果表明：1304工作面台阶区域覆岩经历了“OX-S-C”型较为复杂的结构演变,覆岩空间结构由OX向S型转换时,顶板岩层大面积破断下沉,在台阶区域形成多个悬臂梁结构,越往高位,悬臂梁长度越大;受覆岩运动和采动应力场叠加影响,煤岩体形成高应力集中区,在顶板岩层动载冲击作用下,煤岩体弹性应变能突然释放,诱发冲击地压。采用COMSOL软件对不同卸压钻孔参数下煤体应变能分布特征进行模拟研究,优化了台阶区域卸压钻孔参数。根据模拟结果,随着钻孔孔径、孔深增大及间距减小钻孔卸压效果越明显,考虑工程实际,确定孔径为150 mm、孔深为30 m、间距为1 m为合理有效的卸压钻孔参数,并应用于1302工作面台阶区域的冲击地压防治,取得了较好的防冲效果。     

Research on the Evolution Law of Spatial Structure of Overlying Strata and Evaluation of Rock Burst Risks in Deep Well Strip Mining

Strip mining in mines is one of the main mining methods to control surface subsidence and protect the ecological environment. In recent years, strip mining has induced frequent rock burst accidents due to the increase in mining intensity and mining depth. Based on two typical deep strip mining accidents, the characteristics of the changes in spatial structure of the overlying strata caused by strip mining are studied, and the influencing factors of the occurrence of strip mining rock burst are analyzed. A support pressure calculation model is proposed, and estimated and verified in a mine after an analysis of the change law of the overlying strata structure in strip mining and research on the distribution and evolution law of support pressure. Based the above research, a risk evaluation model of the strip mining face is proposed based on the possibility index method, the 4203 working face of a mine is evaluated. Compared with the numerical simulation results, this method is well consistent with the theoretical calculation model. It can be seen that this method has strong practicability and is of great significance for studying the rock burst characteristics of coal seams in strip mining and evaluating the risk of rock burst of coal seams.

     

实验变形煤结构的13C NMR特征及其构造地质意义

通过４件煤的高温高压实验样品及２件原始样品的＾１３Ｃ固体核磁共振研究,揭示了变形煤结构演化的微观机理及其与镜质组反射率光性变异的内在联系,阐明了不同应变环境中应力作用的差别在一定程度上控制了碳结构的演化,而镜质组反射率的差别正是煤结构差异的外在反映,因此,煤镜质组反射率光性组构真实地记录了煤变形历史中应力作用及应变环境特征,是煤田构造研究中极为重要的应变标志之一。     

岩爆和冲击地压的差异解析及深部工程地质灾害关键机理问题

岩爆和冲击地压原来在自然界并不存在,完全是由于人类进行深部地下空间利用、深部矿产资源开采等工程建设时诱发产生的,两者同属于最典型的深部工程地质灾害.由于历史原因,岩爆和冲击地压长期存在概念混用的情况.本文比较详细地综述了岩爆和冲击地压领域国内早期的研究历程,系统解析了岩爆和冲击地压之间存在的差异.在研究对象(硬岩和煤的...     

平顶山矿区煤矸石特征及综合利用途径

在查明平顶山矿区煤矸石占地面积、矸石积存量及年排矸量的基础上，作者系统地采集了全矿区井上和井下煤矸石样品，进行了化学分析、工业分析、光谱分析、Ｘ射线衍射、岩矿鉴定和扫描电镜测定。查明了本矿区煤矸石的成分、矿物及微量元素特征。并指出了各类矸石可资进行综合利用的途径。