条带煤柱设计的强度准则效应研究

条带开采广泛应用于深部煤层,合理的条带煤柱尺寸对提高煤炭采出率和保护地表地貌都具有十分重要的意义。通过总结平面应变状态下Wilson准则、Mohr-Coulomb(M-C)准则、广义Matsuoka-Nakai(M-N)准则、广义Lade-Duncan(L-D)准则和外接圆Drucker-Prager(D-P)准则等5种强度准则的统一表达式,进而建立条带煤柱的极限强度、屈服宽度和留设宽度的统一计算公式,探究条带煤柱设计的强度准则效应,并得出煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明：建立的统一计算式涵盖文献已有解,且应用非常方便;条带煤柱设计的强度准则效应显著,Wilson准则和M-C准则的结果过于保守,外接圆D-P准则应用需谨慎,应优先选用广义M-N准则或广义L-D准则;煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计的影响明显,应充分考虑煤层的强度参数变化。该研究结果可为条带煤柱的合理设计与施工提供一定的理论指导。     

厚松散含水层薄基岩下厚煤层防水煤柱综放安全开采分析

通过对朱仙庄矿87采区厚松散层及薄覆岩的含水层、隔水层及基岩风氧化带工程岩组特性的分析,采用物理模拟、FLAC3D数值计算及现场实测的综合研究方法,对一次采全厚综放开采覆岩移动破坏规律进行了深入研究。研究结果表明,采区内松散层下部的第四含水层组富水性极弱,补给条件差,且基岩风氧化带具有较强的隔水性能,可以留设防塌煤柱开采;采用综放开采时,其覆岩最大垮采比为1.69,在-240m标高以下的防水煤柱内实现了一次采全厚放顶煤安全高效开采,取得了显著的经济效益。     

BP和RBF在断层防水煤柱留设宽度预测中的应用

在总结全国各典型煤矿断层防水煤柱相关资料的基础上,以水头压力、煤层厚度、安全系数、煤的抗张强度为主要影响因子,选择有代表性的样本数据,通过Matlab软件构建了BP和RBF神经网络模型,对各煤矿断层防水煤柱的留设宽度进行了预测,并与规程经验公式计算的结果进行了对比。结果显示,在煤矿断层防水煤柱留设宽度预测中,RBF神经网络比BP神经网络的训练速度更快,效率更高,具有更加广阔的应用前景。     

潘谢矿区水文地质特征与缩小防水煤柱机理

淮南潘谢矿区年总设计生产能力为 2 10 0× 10 4t。区内第四系松散层厚 16 9～ 437m ,为巨厚松散强含水层 ,设计留设80m防水煤岩柱 ,防水煤柱储量达 6× 10 8t。通过开展缩小防水煤柱试采研究工作 ,将原设计留设的 80m防水煤柱减小到6 0m左右 ,局部仅 40m。本文通过总结潘谢矿区 10年来缩小防水煤柱工作面成功的开采实践 ,比较系统地阐述了潘谢矿区水文地质特征、覆岩破坏规律及缩小防水煤柱机理。     

陕北生态脆弱区环境工程地质模式分区预测

陕北生态脆弱区煤炭资源埋藏浅、厚度大,其井下开采对地表生态环境影响更为敏感和剧烈,极易导致严重的环境工程地质问题。以红柳林井田为例,综合煤层开采对水资源影响的主要因素及其量化指标,对研究区进行了保水采煤环境工程地质模式分区预测。选取煤层厚度、红土厚度、黄土厚度、基岩厚度和煤层与潜水的间距等作为研究环境工程地质模式的关键因素,运用人工神经网络方法,在GIS平台下构建了基于多元信息的红柳林井田环境工程地质模式评价模型,对研究区进行了环境工程地质模式分区预测。结果表明,研究区存在4种环境工程地质模式类型,即环境友好型、环境渐变恢复型、环境渐变恶化型及环境灾变型。     

条带煤柱的抗滑稳定性分析

本文给出了走向条带开采条带煤柱抗滑稳定性分析的力学模型。提出了确定条带煤柱稳定性主要影响因素的敏感性分析法。通过峰峰矿务局九龙口矿的条采实例。介绍了走向条带煤柱抗滑稳定性分析的方法与步骤。     

累托石/聚丙烯酸(钠)-丙稀酰胺吸水保水复合材料的制备及性能

采用焙烧-磁选法、酸洗提纯法、煅烧法均能有效减少湖北钟祥累托石粘土中的黄铁矿.实验用累托石粘土中黄铁矿含量为4.37%, 硫含量为2.32%.采用焙烧磁选法, 温度300℃、时间2.0h、二次磁选后, 累托石粘土中硫含量降为0.52%;酸洗法, 酸液浓度60%、时间1.0h、温度60℃时, 硫含量为0.57%;煅烧法, 当温度550℃、时间为0.5h时, 硫含量为0.78%.研究发现所得粘土矿物对聚合复合法制备累托石/聚丙稀酰胺-丙烯酸(钠) 吸水保水复合材料的阻聚作用不明显, 且不影响后续聚合反应最高硫含量约为0.78%.在65~70℃反应条件下, 含煅烧累托石粘土20%、丙烯酰胺15%、引发剂0.25%、交联剂0.08%, 丙烯酸中和度为80%的吸水保水复合材料的吸去离子水倍率为870, 吸自来水倍率为250, 吸生理盐水倍率为68.累托石粘土添加量在0%~30%之间时, 吸水保水复合材料的吸液倍率比不含累托石的吸水树脂高.吸水保水复合材料吸液倍率从870g/g降到84g/g时, 凝胶强度从49g/cm2上升到235g/cm2.      

数字测井资料对矿区“三带、地层的解释及应用

利用数字测井资料对矿区工作面上覆地层的冒落带、裂隙带和弯曲沉降带进行系统的综合解释，确定其发育情况，对指导矿区的安全生产、开采范围的确定及开采煤柱留舍颇有益处。     

超深上仰孔卸压爆破集中煤柱工艺技术研究

为了防治浅埋近距离煤层群开采时下组煤采出上覆集中倾向煤柱易发生的动力压架灾害,在分析超深孔卸压松动爆破防灾原理基础上,提出了一种超深上仰孔卸压爆破集中煤柱技术,通过理论分析、地面传爆试验及井下工业性试验,解决完善了该技术的3大工艺技术难题：一是利用自主研发的装药装置,解决了超深(最深达110 m)上仰孔(仰角30°)安全快速安装炸药难题;二是根据钻孔爆破裂隙圈半径及煤柱塑性区宽度理论计算结果找到了最佳炮孔布设间距;三是利用地面传爆试验和C-S双液浆凝胶特性试验解决了超长装药段(最长达16 m)炸药安全传爆及炮孔堵塞难题,优化了起爆方法,消除了管道效应,核算了爆破振动安全允许距离,实现了安全、高效封孔。该工艺技术的成功应用表明其具有工程借鉴及推广应用意义。     

覆岩中断层活化突水的力学分析及其应用

据资料统计,国内煤矿的突水淹井事故80%以上是由断层引起的,大多数是原始地质条件下的非导水断层在采动影响下活化发生突水。出于安全生产和保水采煤的需要,对采场覆岩中断层因工作面的推进而活化突水进行力学分析,研究防止断层活化突水和保水采煤的开采方法。由摩尔-库仑破坏准则得出断层的活化准则,推导出断层活化的临界倾角、断层活化时的临界开采深度和间隔式开采断层活化时工作面临界推进距离。结果表明,断层的破坏形式与断层倾角有很大关系,随着断层倾角的增大,断层的破坏形式依次表现为,随着工作面的推进断层和覆岩一同破坏、剪切破坏和拉破坏。断层倾角越大,越容易活化。以大柳塔煤矿保水采煤为例,应用研究成果计算了间隔式开采工作面的临界推进距离,并且以相似模拟试验验证了计算结果。