承压水导升过程中微裂隙扩张分析

带压开采是一种常用且有效的承压水上采煤方法,准确评价承压水导升高度是实现承压水上安全采煤的关键因素之一。将隔水层视为各向同性连续体,在隔水层微裂隙存在的前提下,运用力学理论推导了微裂隙的扩展长度与岩体力学参数、微裂隙参数以及水压之间的关系,并在此基础上建立了承压水导升高度的计算式。结果表明,决定承压水导升高度的微裂隙扩展长度L随侧压系数λ、隔水层内摩擦角φ、隔水层固有抗剪强度S0、微裂隙中水流速度v及垂直应力σV的增加而减小;随夹角α和承压含水层水压P0的增加而增加;而微裂隙宽度d对承压水导升高度几乎没有影响。     

采动影响区被保护煤层渗透率分布规律

为了更好地进行采动影响区被保护煤层瓦斯抽采工作,以淮南矿区某矿某工作面为例,使用物理相似模拟、FLAC3D数值模拟、采动区渗透率历史拟合等方法,探讨上部被保护煤层采动影响范围及渗透率变化规律。结果表明:被保护煤层有着明确的区域划分,走向剖面工作面前方卸压区长约20 m,工作面后方卸压区长约30 m,裂隙张开区长约30 m,裂隙张开区之后为重新压实区;明确了各区域的渗透率变化范围,工作面前、后方卸压区渗透率为（150~250）×10-3 μm2,裂隙张开区渗透率为（400~800）×10-3 μm2,重新压实区渗透率为（15~100）×10-3 μm2,采动区被保护煤层渗透率在采动过后,较原始渗透率增大32~1 600倍。      

无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用

为研究无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用,以宁东煤炭基地金凤煤矿011805综采工作面为例,探讨了利用无人机遥感技术进行地表裂缝解译、地面沉降量计算和地面塌陷规律研究的方法。结果表明:无人机飞行航高可根据需要识别的地表裂缝宽度确定,地形平坦地区识别2 cm地表裂缝的飞行航高一般应不超过143 m;地表裂缝宜于采用基于光谱、延长度和紧密度规则的面向对象的信息提取方法进行自动识别,在采用这种方法发现地表塌陷裂缝时宜采用基于边缘检测的图像分割模型和基于Full Lambda Schedule的图像融合模型;对无人机遥感地表高程值进行拟合校正可近似获得采煤工作面地表下沉量和下沉系数,说明无人机遥感技术可应用于采煤地面沉降量监测;综采工作面内地表裂缝数量多,总体垂直回采方向排列,切眼和顺槽附近地表裂缝数量少,总体平行顺槽和切眼展布。      

低于现行一般工业指标的煤层何时能顺利审批和开采

笔者通过近几年的工作,尤其是为矿山企业进行煤炭资源储量核实时发现,多数矿山企业井田内的煤炭资源其煤层厚度均低于国家勘查规范《煤、泥炭地质勘查规范》所确定的一般工业指标。     

黑龙江省矿山环境问题与防治对策

据统计,黑龙江省95％以上的能源,80％以上的工业原料,70％以上的农业生产资料都来自于矿产资源,矿山开采已成为黑龙江省生产活动与经济增长的重要手段。以前,由于黑龙江省矿产资源开采缺乏管理和规划,矿山环境缺乏治理导致了较为严重的矿山生态环境问题。随着黑龙江省经济的发展和社会环保意识的增强以及社会可持续发展的需要,矿山环境治理已迫在眉睫。     

陕北现代化煤炭开采区土地沙漠化影响及原因——以大柳塔—活鸡兔矿区为例

为了弄清楚陕北现代化煤炭开采对沙漠与黄土交界处土地沙漠化和地质环境的影响,以神府煤田的大柳塔—活鸡兔矿区为例,采用遥感解译、大比例尺地面调查以及GIS技术,对矿区近20年来煤炭开采区沙漠化土地及地质环境的演化特征进行分析,探讨了土地沙漠化的影响因素。结果表明:近20年来研究区土地沙漠化总体呈好转趋势,1986—1996年是矿区沙漠化好转的主要时期,主要因为该时期煤炭开采规模较小,采空塌陷区增加缓慢;20世纪80年代中期以来,矿区因煤矿采空所形成的塌陷区面积不断扩大,但采空塌陷至少对严重和中度沙漠化土地的影响微弱;1996年以来,随着煤炭开采力度不断加大,采空塌陷区面积呈指数增长,但土地沙漠化仍处于一个相对稳定的时期;煤炭资源开发造成大面积地面塌陷和裂隙、地下水水位下降、泉水流量减少甚至干涸,以及地表径流减少等,会导致区域生物多样性的减少和湿地植被的演替,使生态环境更加脆弱。因此,影响矿区土地沙漠化的主要因素是气候变化和其他人为因素,而不是矿区生态特征和采空塌陷因素。设立重要的生态环境和水资源保护区是保护有限的水资源和生物资源必要手段,也是减轻土地沙漠化的重要途径。     

采动区建筑物抗震、抗变形双重保护作用机理分析

采动区建筑物保护是一个涉及采矿工程、结构工程、防灾减灾工程等多学科的综合性、交叉性问题,采动区建筑物的变形损坏是由于采空区上的土层变形与建筑的基础变形不协调,从而产生附加应力而引起的建筑物倾斜、出现裂缝等一系列问题。由于受到采动区地质条件的物理力学的性质以及煤炭的开采方法、开采面积等开采因素的影响,加之建筑物的结构型式、结构的强度刚度、基础的稳定性、地基的承载能力以及建筑物在采动区的位置等因素的存在,很难按照经典的数学模型和力学计算理论进行统一度量并加以分析研究。本文采用AN SY S有限元结构分析软件,对采动区地震和开采沉陷变形对建筑物的耦合作用机理进行分析,将采动区建筑物抗震设计和开采沉陷的抗变形设计结合起来进行分析研究,提出了采动区建筑物抗震抗变形双重保护的具体措施,发展和补充了采动区建筑结构抗震抗变形控制理论,不仅能够合理地解决地上建筑物保护与地下开采的矛盾,同时也为采动区已有建筑的加固防护、减少采动区建筑物的损害破坏以及新建建筑的结构设计提供理论依据和技术支持。     

最经济的取水方式：海底开采淡水——大海深处有甘泉

淡水资源的短缺一直都是国际环境专家、科学家与政治家最为关心的话题之一。根据联合周的一项统计,目前全球还有10亿人缺少干净的饮用水,而每天多达6000人因为缺水而死亡,其中大部分是儿童。科学家通过最新技术证实海底之下蕴藏着丰富的淡水资源。美国和欧洲科学家都在酝酿设计开发巨型钻探装置,以便深入海底之下抽取淡水,缓解全球日益严峻的水资源危机。     

基于采矿环境再造的开采顺序时变优化研究

根据卡房矿新山矿段的地质条件和生产能力要求的实际情况,基于采矿环境再造连续开采的思想,提出了3种可行的开采顺序优化方案。运用MIDAS/GTS有限元分析软件,建立了复杂矿体的三维有限元模型,模拟并分析了3种不同开采顺序优化方案的力学时变效应。研究结果表明：随着开采的逐步推进,采场的应力和位移不断增大,并出现了明显的应力集中;3种方案中采场周围最大压应力均达到了27 MPa,顶板最大压应力不超过15 MPa,最大拉应力达到了1.2 MPa;顶板最大沉降位移值分别为82.9、84.4、84.5 mm;顶板有较大范围的拉应力区域出现,3种方案拉应力区域面积占顶板面积的比例最大分别达到22%、22.3%和23.5%,但拉应力区域的时变规律表现出显著的不平衡性和突变性。运用采场结构对采动过程响应的时变分析,以拉应力损伤区域和顶板的沉降位移为评价指标,提出方案1的开采顺序为最优方案。     

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。