三轴加载含水煤样波速与孔隙率关系实验研究

煤的孔隙率影响煤的吸附、渗透能力,且它也是衡量煤体内部结构及孔、裂隙发育状况的重要指标.而水力增透技术在瓦斯抽采中的作用效果常常受到水的影响,且瓦斯抽采量也会受到含水煤层的影响,为更客观地了解含水煤层状态下的孔隙率的变化情况,采用超声波透射法对赵固二矿二1煤层不同层理方向煤样在干燥及自然饱和吸水状态下进行三轴加载超声波测试试验,研究干燥及自然饱和水三轴加载状态下煤样超声波波速与孔隙率关系.研究结果表明:相同条件下,加载煤样饱和煤样波速大于干燥煤样,且加载煤样饱和状态下不同层理方向波速变化易区别.而加载煤样饱和煤样与干燥煤样孔隙率变化与波速变化相反,加载煤样饱和状态下不同层理方向孔隙率变化不易区别;通过分析加载条件下饱和煤样与干燥煤样波速与孔隙率关系,发现无论是干燥煤样还是饱和煤样在加载条件下都符合对数关系φ=-aIn(Vp)+b且a值与围压有关,b值与孔隙率变化量有关.通过研究含水煤样在不同加载条件下对煤体波速和孔隙率的影响以及波速和孔隙率之间的关系,为煤炭物性勘探技术提供有效试验数据与理论基础,也为煤炭物性预防安全开采提供理论基础.     

胶济线东营疏解线煤矿采空区地面塌陷机理及安全性评价

通过收集胶济线东营疏解线下伏9个煤矿采空区的规模、埋深及地面塌陷资料,分析了区内地面塌陷机理,对东营疏解线建设的可行性及安全性进行了评价。     

瞬变电磁方法在山西某煤矿区水患调查的应用

由于历史原因,煤炭资源整合矿区老窑采空区分布及积水情况不清,成为煤矿安全生产的重大隐患。利用煤炭采空区电性特征,选择以瞬变电磁勘探为主的大面积勘探,可以发挥其高效率、高精度的特点,辅以其它勘探手段进行综合勘查,能快速有效地确定采空区的位置及赋水情况。本次研究是采用瞬变电磁勘探为主的勘探方法对山西一煤矿区水患情况进行调查。首先根据矿区的测井资料对地电条件进行分析,通过针对性的试验,选择合理的施工参数。利用多种方法将采集数据进行处理分析,得到反应不同地质特征的剖面及平面图件,特别是利用专用软件得到煤层富水性目标分析对比图,更明确直观地反应采空区的位置及富水性。此次水患调查,基本查明了矿区内采空区及积水区位置、范围等情况,部分分析成果得到钻孔验证,证明采用瞬变电磁法勘探为主的勘查手段,在本矿区进行水患调查成果显著,为矿井的水患防治工作提供了可靠的资料依据。     

UDEC软件对矿山采空区崩塌过程进行应力分布的研究

为了研究矿山采空区坡体的应力(裂隙)分布情况,并对崩塌过程分析进行检验,本文采用离散元数值软件(UDEC)对纳雍县张家湾镇普洒煤矿采煤过程中覆岩裂隙发生、发展及其变化过程进行模拟。结果表明:随着煤层开采的推进,覆岩裂隙向上发展且密度逐渐增多;由于采空区范围过大时,部分被重新压实,裂隙发育至地表形成开切眼;最后在外力作用下整条裂缝垂直贯通,形成危岩体的发展规律,可为类似的矿山地质灾害防治提供基础依据。     

基于板壳和断裂力学理论的上覆采空区积水危险性判定技术

为避免山西临汾胜利煤矿10号煤层采动过程中受上覆6号煤层采空区透水的威胁,利用板壳理论、断裂力学理论分别建立导水裂隙带高度和底板破裂深度的力学模型,计算10号煤层Ⅰ—Ⅵ区开采过程中导水裂隙带高度分别为46.77 m、48.86 m、56.05 m、56.14 m、56.33 m和55.20 m,6号煤层Ⅰ—Ⅳ区的破裂带影响深度分别为1.57 m、1.14 m、1.85 m和1.26 m。通过构建上覆煤层采空区积水危险性类型的划分准则,对10号煤层采动过程中受到上覆6号煤层采空区积水的危险性进行判定分析,结果表明:6号煤层Ⅰ—Ⅳ区对10号煤层的积水危险性类型均为突水型,会对10号煤开采过程产生安全威胁;6号煤层的不可采区域对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的影响类型为原岩渗透型,对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的回采不会构成危险性。      

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。     

岩溶含水介质渗透性空间结构分析的模型及其应用

岩溶含水介质渗透性的空间分布具有随机性与结构性的双重性质,本文探讨了运用区域化变量理论研究岩溶含水介质渗透性空间结构特征的数学模型及多数的物理意义,并阐述了具体的应用方法。为了综合表征岩溶含水介质渗透性的空间变异特点,给出了方向综合变异指标Ｄｖ。      

黏土水泥浆材特性的试验研究

黏土水泥浆材是采空区处治的优选注浆材料,但目前关于优化浆材配比的研究较少。针对毕威高速公路水塘隧道出口段采空区处治工程,提出采用黏土水泥浆液进行注浆处理,并进行室内试验研究,得到了不同配比浆液的凝结时间、结石率、结石密度、结石体抗压强度、渗透系数及冲蚀率等性能指标。试验结果表明,固相比较低的浆液凝结时间较短,抗压强度较高,渗透系数较大;随原浆比重增加,浆液的凝结时间缩短,强度提高且渗透系数降低;偏铝酸钠可有效缩短浆液的凝结时间;最终确定了黏土水泥浆材的配比和原浆比重。本次研究可为高速公路下伏采空区的注浆治理提供设计依据。     

鄂尔多斯盆地白垩系主要含水岩组沉积岩相古地理对地下水水化学场形成和水质分布的影响

通过典型水文钻孔和露头剖面沉积地质、水文地质调查、样品测试及综合研究表明,鄂尔多斯盆地白垩系含水层形成时,北部环河组、洛河组均广泛发育河流相沉积,而南部环河组湖泊相为主、洛河组沙漠沙丘相广泛分布的沉积古地理格局,这对含水岩石中长石、粘土矿物、方解石、石膏等重要矿物组成和易溶盐含量及其空间分布形成明显控制,也控制了含水层和隔水层空间分布,并显著影响了深层地下水循环交替条件的区域分布变化。在沉积-成岩环境条件下,影响地下水水化学场形成和水质分布变化的主要水-岩作用包括硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐矿物的溶解溶滤和阳离子交换作用等水文地球化学作用。受含水层沉积岩相古地理、地下水循环及水岩作用等因素控制,环河组、洛河组地下水总体表现为盆地北区TDS低、淡水发育、以HCO3型为主,南区TDS高、微咸水和咸水发育、以HCO3.SO4型为主的分布规律,地下水水化学和水质分布在北区分布变化小、在南区上下含水层分布变化复杂。     

赋予地质信息的采空区三维联合反演

浅部采空区探测一般采用高密度电法,但该方法的探测结果一般都是剖面形式.在圈定的大范围采空区内,高密度法也只能确定测点周边电阻或某一条剖面的电阻分布情况,并不能很好的利用其他周边测线的结果和采集到的地质标本以及其他地质信息.地质信息也只是作为反演结果的判定条件,不参与计算过程,同时以往采集的大量的二维高密度数据也需要得到进一步开发计算.因此,对地质信息进行赋值,通过标准偏差确定赋值的合理性,最后对联合地质资料进行反演迭代计算,得到三维铁矿采空区结果,并与二维反演结果、实地际踏勘情况、未添加赋值信息的三维反演结果相对比,赋予地质信息的三维反演结果对采空区、山体裂隙的识别更精细直观.