采掘工作面安全水压计算方法探讨

安全水压值是带压开采矿井安全生产的重要评价依据。目前煤矿通用的安全水压计算公式得出的安全水压计算结果与采煤工作面实际可承受的水压值存在较大差异。为了提高采掘工作面安全水压计算的准确性,利用解析法推导出新的安全水压计算公式,并提出了安全水压计算方法的选用建议,可以指导矿井进行采掘工作面带压开采安全评价,降低带压开采的突水风险。      

防水安全煤岩柱预留高度浅析

覆岩破坏高度观测是合理确定安全煤柱的一项重要研究内容。所谓覆岩破坏高度即指煤层开采后所形成的垮落带和导水裂隙带高度,它的发育情况直接决定着水体下采煤的安全性和可靠性。通过对1021工作面覆岩破坏高度的现场观测,可以了解五沟煤矿松散层底部存在粘土条件下的覆岩破坏规律,从而确定防水安全煤岩柱预留高度,其成果对于正确指导矿井安全开采具有重大意义。     

钱营孜煤矿E3213里段工作面“两带”高度探测与分析

为了指导钱营孜煤矿防治水工作,实现顶板富水区下工作面安全回采,该矿在E3₂13里段布置施工了两个“两带”观测孔,通过利用钻井液消耗量和孔内电视成像联合分析的方法,测出了实际地质数据,将实测结果与经验公式计算、数值模拟结果对比分析,表明应用经验公式计算、数值模拟得出的钱营孜煤矿E3₂13里段工作面“两带”高度,实测获得的数据更可靠。本文通过对钱营孜煤矿E3₂13里段工作面“两带”高度探测分析,以便正确指导开采上限的合理确定和保证矿井的安全合理开采,为其提高回采上限提供可靠技术依据。     

废弃采空区裂隙带高度预测模型及应用

煤炭开采引起覆岩破断及地表下沉,覆岩及地表运移规律可反映裂隙带高度的动态演化过程。因地表下沉滞后于煤炭开采,对于废弃采空区,长期压实作用导致裂隙带高度较采动期间有所降低。基于地表点下沉速度的阶段特征将裂隙带高度的演化过程分为2个阶段,第1阶段裂隙带发育对应岩层破断逐步向上传递的过程,第2阶段裂隙带高度降低对应离层及裂隙闭合、断裂岩层受压后变形回弹及破碎岩体自然压实的过程。着眼于压实作用对裂隙带高度的影响,根据煤层采厚、垮落带和裂隙带岩层变形量及地表下沉值之间的定量关系,建立了第2阶段裂隙带高度预测模型,并结合太平煤矿实测结果进行验证,采用控制变量法分析了单一因素影响下废弃采空区裂隙带高度的演化特征。结果表明：废弃采空区裂隙带高度受控于垮落带块体强度、垮落带初始碎胀系数、采动期间裂隙带高度最大值及对应的垮落带高度、煤层埋深、地表最终下沉量等因素,太平煤矿采后15 a的裂隙带高度实测值11.36～13.00 m与理论预测值12.75 m吻合度较高,模型的可靠性得到验证。最后,应用此预测模型对武安煤矿（关停矿井）2002－2003年采空区裂隙带高度开展理论计算,结合地空瞬变电磁探测确定了地面瓦斯抽采钻孔理想的终孔位置并成功开展了地面钻孔瓦斯抽采试验。     

盾构施工引起土体三维变形的计算方法研究

对随机介质理论中参数? 的取值进行研究,提出了适用于不同土层的参数计算公式;隧道周围土体移动采用更加符合实际的椭圆形非等量径向移动模式。在此基础上,对随机介质理论进行修正,提出了适用于地表及土体内部各点位移和变形的计算公式。结合工程实例,通过与实测值、施成华等方法及Loganathan等方法计算结果进行对比分析表明,方法计算得到的结果与实测数据较吻合。     

浅论地基承载力的深度修正

为了确定修正后的复合地基承载力特征值,论述了天然地基承载力的深宽修正的理论依据,并指出《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002所给出计算方法的局限性。将复合地基分为散体桩、低粘结强度桩和高粘结强度桩复合地基三种情况予以讨论,通过理论推导,提出了复合地基承载力特征值深度修正的计算公式,并结合工程实际进行了验证。     

煤矿建设工程地质灾害危险性评估

煤矿区地质灾害类型多,诱发因素复杂,地质灾害危险性评估具有与众不同的特色。以鄂尔多斯某煤矿为例,运用MapGIS的叠加图层功能,对矿区的工程建设场地的适宜性进行了评价。现状评价认为,研究区的地质灾害为地面塌陷和裂缝,危险性小。运用采深与采厚比,预测评价区北部为塌陷区,南部为沉陷区,因9煤组埋藏浅于16煤组,故9煤组塌陷区面积大于16煤组。经过计算,开采最大影响半径为168.5m,因此,评估区范围为井田边界外扩170m。最大冒落带和导水裂隙带高度计算表明,研究区的最大冒落带高度和导水裂隙带高度都小于煤层顶板埋深,不会沟通地表,但区内的部分钻孔会沟通上覆岩层的含水层,存在危险性。综合分析认为,评估区西北部为地质灾害危险性中等区,东南部为危险性小区,并据此提出了留设保安煤柱,落实村庄搬迁等措施。     

斜交桥壅水试验研究与理论探讨

通过水工模型试验,对于采用圆形桥墩、河槽没有路堤压缩的情况进行了模拟,分析了斜交桥的最大壅水值随斜交角度、跨度、墩径、宽深比的变化趋势,揭示了斜交桥壅水值变化的内在规律,通过回归分析给出了斜交桥壅水高度修正系数的计算公式。基于斜交桥的水流特点及尾流扩散理论,考虑上游桥墩尾流对下游水流的干扰,下游桥墩的壅水对上游水流的影响,给出桥前壅水的计算公式。     

浅埋煤层开采对地下水资源影响分析

为研究煤层开采对地下水资源循环的影响,本文采用实测值拟合了导水裂隙带发育高度计算公式,并以此为基础分析研究了红柳林煤矿开采对水资源影响分区。结果表明本次研究提出的公式更好地拟合了榆神矿区实测导水裂隙带发育高度;红柳林煤矿开采影响地下水资源的因素包括导水裂隙带、基岩厚度和隔水层厚度,据此煤层开采对红柳林煤矿地下水资源的影响可以分为4个区,失水区主要集中在矿区南部。红柳林煤矿开采南部资源时必须重视对地下水资源的保护,实行保水采煤。     

煤层顶板导水裂隙带发育高度工程地质模拟研究——以黑龙江省新发煤矿29~#煤层为例

煤层顶板导水裂隙带发育高度是煤矿设计部门在留设防、隔水煤柱时必须考虑的一个重要参数,对煤矿水体下采煤、顶板防治水具有重要意义。采用实验室工程地质模拟方法,对新发煤矿29#煤层顶板导水裂隙带发育高度进行模拟,模拟的导水裂隙带发育高度为26.3 m;运用关键层理论,计算的导水裂隙带高度为28.29 m。综合确定导水裂隙带发育高度为26.3 m。实验室工程地质模拟方法及应用实例为地质条件相似矿区解决开采上限、留设防(隔)水煤柱等问题提供了方法和数据支持。     

虎头石煤矿土地整理地表沉陷稳定性评价

已闭坑多年的凌源市虎头石煤矿矿区范围内要实施土地整理项目,为确保土地整理工程安全,对其进行地表沉陷稳定性评价。本文通过虎头石煤矿采空区的采深采厚比及采空区埋深与覆岩破坏高度大小判断地表变形是否连续,采用概率积分法进行地表移动变形计算,通过地表移动延续时间和地表移动变形分析和评价矿区采煤沉陷稳定性,为类似煤矿地表沉陷稳定性评价提供参考。     

水平定向钻无套管双管回托工艺研究

本文结合单根管道水平定向钻穿越回托力计算,对无套管双管回托力计算方法进行了理论分析,并通过工程实例对计算公式进行了修正,得出了无套管双管回托力计算方法,以期为同类工程实践提供理论参考。     

矩形沟埋涵洞顶部垂直土压力试验和理论研究

针对无黏性填土,通过模型试验和理论分析的方法研究矩形沟埋刚性涵洞顶部的垂直土压力。考虑胸腔土体的作用,建立了沟埋涵洞土压力的计算模型和计算公式,结果表明,计算值与试验值相吻合。沟槽宽度等于涵洞外径时,洞顶土压力系数随填土高度的增大呈单调减小的变化规律;沟槽宽度大于涵洞外径时,洞顶土压力系数随填土高度的增大呈先增后减的变化规律;洞顶填土厚度等于初始等沉面高度时,土压力系数最大。槽洞宽比加大时,土压力系数、等沉面高度按双曲线规律增大,7倍洞径的沟槽宽度近似为沟埋式涵洞和上埋式涵洞的临界槽宽。填土内摩角增大时,土压力系数增大。洞顶填土厚度增大,等沉面高度减小。     

灵新煤矿导水裂隙带发育高度数值模拟研究

煤矿的开采利用给国民经济发展带来巨大的收益,但也引发了许多环境地质问题,特别在煤层开采过程中,煤层上覆基岩变形破坏形成的裂隙通道极易发生矿井涌（突）水事故,时刻威胁着井下工人的生命安全。本文以灵新煤矿051505工作面为研究对象,利用Flac3D数值模拟软件,对14号主采煤层上覆基岩导水裂隙带高度进行了模拟研究。模拟结果表明：当煤层开采厚度为2.5 m时,导水裂隙带发育最大高度为59.5 m。同时选取经验公式法对导水裂隙带高度进行了计算。最终通过钻孔实测法得到的结果与前两种方法对比分析,数值模拟结果与钻孔实测结果基本吻合,认为数值模拟方法能够高效、简单、合理达到预测导水裂隙带高度的目的,也为同类矿井安全、绿色生产提供一定的借鉴。     

基于改进分流理论的气驱、泡沫驱、表活剂驱提高采收率潜力快速评价模型

油田大规模实施提高采收率技术之前,需要对各个油藏进行提高采收率潜力评价,并进行经济分析。由于每个油田包括成百上千个不同油藏,因此要实现如此巨大工作量的提高采收率潜力评价需要快速可靠的评价模型。研究采用渗流力学理论、油藏数值模拟技术、数值计算方法,在分流理论基础上,分别建立了气驱、泡沫驱、表活剂驱提高采收率快速评价模型,气驱评价中引入全新的最小混相压力计算方法激发混相和非混相算法,通过最小混相压力系数修正气驱过程中的相渗曲线,以实现有效的气驱提高采收率潜力评价;泡沫驱评价模型中考虑了吸附和泡沫衰减问题,通过引入流度减少因子修正流度比模拟泡沫驱提高采收率机理;表活剂驱模型考虑了表活剂吸附问题,并通过引入维里展开式、界面张力计算公式、相对渗透率修正模型的方式模拟表活剂驱提高采收率机理。通过与商业软件Eclipse对比,验证了模型的可靠性。该模型不仅计算速度快,而且计算结果可靠,可用于油田大规模的提高采收率潜力评价。     

垃圾土一维压缩修正公式及有机物降解验证试验研究

针对垃圾填埋场沉降计算问题,考虑垃圾土中有机物降解及对降解过程中重度变化,在张振营压缩量计算方法的基础上推导了垃圾土一维压缩计算的修正公式;通过垃圾土有机物降解试验和计算分析,研究了有机物的降解规律;以相同配比的垃圾土进行了垃圾土柱的沉降和计算参数试验,对推导的垃圾土一维压缩计算修正公式进行了验证。研究表明,修正的计算公式能考虑更多的影响因素,有机物的降解规律可以用Richards生物生长规律来模拟,修正的计算公式能够合理地计算出垃圾土沉降的过程。     

碎石桩处理软土地基临界填筑高度的研究

目前计算碎石桩处理软土地基临界填筑高度的方法并不完善,没有考虑软基经碎石桩处理后复合地基强度的增加和地基排水固结能力的提高,基于此,依据固结理论,引入碎石桩复合地基固结计算的简化方法,修正按变形控制的临界填筑高度计算公式;并结合四川省遂-资高速公路软基变形监测数据,得出软基厚度在6.5～11.0 m范围内,观测所得的临界填筑高度为4.5～6.5 m,该观测值与修正公式计算值差异性不显著,证实所推导的解析式是切实可行的;在此基础上,初步探讨影响路堤临界填筑高度变化的因素,得出软基厚度、桩间距对其影响较为明显。     

孙疃煤矿102采区防水煤岩柱留设技术研究

依据准北孙疃煤矿102采区资料,通过分析研究矿区第四系、基岩风化带及10煤层顶板水文地质及工程地质条件,利用规程计算、FLAC3D数值模计算以及临近许疃、桃园两矿的实测资料,最终得出采区的冒落带高度为14m,裂隙带高度为45.6m,从而确定该采区的防水煤岩柱为30m,并对其可靠性进行分析论证。该项研究可以使采区10煤层防水煤柱的留设从90m降低到30m,解放煤炭资源量42万t,产生直接经济效益10500万元。     

广西第三系泥岩桩端承载力确定方法

通过收集广西区内 19个深层平板载荷试验资料 ,对刚塑性太沙基理论计算承载力的公式进行了修正 ,提出了广西第三系泥岩桩端承载力的计算公式     

考虑不同基础埋深的沉降计算统一公式

通过对不同作用深度、不同长宽比矩形面积均布荷载角点下应力系数Mindlin解与Boussinesq解的分析比较,建立了二者之间的统计关系,利用“归一化函数”,引入“沉降计算深度修正系数”,并通过对北京地区数十个工程沉降实测值进行反分析得到“沉降计算经验系数”,提出了对不同埋深的天然地基与桩基都适用的“统一沉降计算公式”。