直覆厚硬顶板无煤柱留巷技术

为解决10 m厚石灰岩直覆顶板开采隐存的采空区顶板大面积悬顶、瓦斯积聚超限及留设煤柱导致应力集中等灾害问题,提出无煤柱沿空预裂切顶留巷技术。对留巷巷道顶板实施超前预裂,切断巷道顶板与采空区直接顶、基本顶的联系,周期来压作用下沿预裂面垮断,构筑的充填墙体隔断采空区并支撑上位岩层,改善巷道围岩应力环境。基于该方法的无煤柱留巷关键技术已在晋城矿区得到推广应用。     

潘三矿1632(3)轨道巷断锚事故分析及防范措施

针对潘三矿1632(3)工作面轨道巷道发生的一起锚索断裂导致伤亡事故,结合工作面开采布局和巷道支护方案设计,总结并分析了断锚处巷道矿压显现特征。得出了该巷道锚索断裂的原因是在大地质构造和下伏工作面煤柱叠加作用下,断锚点附加应力和矿压显现异常突出;锚杆初始支护阻力低,未实现锚杆-锚索协同支护;安装锚索预拉张紧时,锁具夹片进入锚环深浅不一,导致锚索偏载;锚索长时间使用,易导致锚索锚具自锁能力不足,导致锚索退锚,局部钢绞线达到承载极限发生破断。最后,提出了防范回采工作面巷道顶板锚索破断的地质方面、设计方面、技术方面、时空方面、施工方面、安全管理6个方面的保障措施,为类似条件下回采巷道的开采布局、支护设计、使用和维护提供了参考。     

多粒度煤样瓦斯等温吸附解吸特征试验分析:以寺河煤矿3号煤为例

为研究吸附压力和粒度对煤样瓦斯解吸的影响,选取寺河煤矿3号煤为考察样本,采用瓦斯等温吸附解吸试验系统,考察了0.17~0.25,0.25~0.50,1~3mm 3个粒度煤样在1,1.5,3MPa吸附压力下的瓦斯解吸量和解吸速度变化特征。试验结果表明,在各吸附压力下,煤样瓦斯解吸量、初始解吸速度总体上均随吸附压力增大而增大,但0.25~0.50mm粒度煤样瓦斯解吸量和解吸速度受吸附压力的影响程度较其他2个粒度煤样小;各粒度煤样在不同吸附压力作用下,较小粒度煤样的初始瓦斯解吸量和初始解吸速度总体上大于较大粒度煤样,但在解吸12h后,1~3mm粒度煤样在1.5,3 MP吸附压力下的瓦斯解吸量较其他2组煤样大。根据试验结果可得,增加煤样的吸附压力或降低煤样粒度,均会引起瓦斯解吸量和解吸速度的增加。     

基于位移连续监测的采场两带变形垮落特性试验研究

相似模拟试验是研究采动覆岩垮落带和裂隙带特征的有效方法,岩层位移的准确监测是采场两带高度试验研究的关键。为实现准确、连续、实时地监测采动覆岩位移,提出模型内部位移测试原理,研发了以微型多点位移计、光栅尺和可视化软件等组成的光栅位移连续监测装置。借助此装置并基于相似模拟试验,研究了工作面采动覆岩两带变形垮落特性。研究表明:1)光栅位移连续监测装置可连续监测模型内部测点位移,结果与模型表面散点位移结果吻合。2)在试验模型表面不暴露的情况下,本文方法可有效监测试验模型内部的测点位移。3)基于位移连续监测模拟试验得到了某煤矿采煤工作面采场两带高度,其中:垮落带高度为8.0 m,约为采高的6.3倍;裂隙发育高度为30.0 m,约为采高的24倍。4)采场垮落带垂直位移具有阶梯状的变化规律,裂隙带垂直位移变化相对平缓,可据此判断垮落带和裂隙带的分界,为工程现场两带高度鉴定提供参考。     

朱集矿深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术研究

针对深部矿井高地应力作用下,岩石巷道围岩整体变形量大、持续时间长、局部破坏严重的支护难题,以朱集矿-965东翼轨道大巷为工程背景,在进行系统地质力学测试、围岩变形破坏特征分析、支护形式选取与现场试验的基础上,对深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术进行研究。通过优化锚杆支护参数、合理选择护表形式与构件,实现了深部高地应力复合岩层巷道围岩的一次主动支护,有效控制了深部高地应力巷道围岩的长期持续变形,改变了深部岩巷"前掘后修、反复维修"的局面,取得了良好的现场应用效果。     

煤体失稳破坏过程中的低频磁场变化特征研究

为研究不同加载速率下煤岩体失稳破坏过程中的低频磁场变化特征,以单轴加载试验为基础建立了煤岩失稳破坏低频磁场监测系统,分别以不同加载速率对煤岩体试样进行了加载破坏试验。试验结果表明:接收到的原始低频磁场信号包含有大量的背景噪声,采用HHT时频分析方法中的EMD功能,对信号进行了分解重构,有效地过滤掉了背景噪声,对重构后的信号进行FFT分析,发现低频磁场信号的频率为0~20Hz;煤岩体失稳过程中产生的低频磁场信号对应于煤岩体的时程压力曲线,并且失稳破坏时,磁场信号最为丰富;不同加载速率下,煤岩体产生的低频磁场信号有明显的不同,随着试样加载速率的增大,低频磁场信号的幅值和能量整体有增大的趋势。     

膏体充填开采覆岩稳定性研究与实践

为了研究充填开采顶板岩层的移动规律及影响因素,在综合分析岩层移动变形基本特征和充填体的受力特征的基础上,应用弹性地基梁理论,建立充填开采顶板岩梁力学模型及其微分方程,分析了充填开采顶板岩层移动变形的主要影响因素.结果表明,充填开采顶板岩层移动影响因素的主次关系依次为充填前顶底板移近量、充填欠接顶量、充填体压缩率和顶板岩...     

淮南矿区典型煤岩体全应力—应变渗透性表征试验

煤岩体是一种多孔介质,地下开挖使岩体的应力状态发生改变,导致岩体的力学性质和渗透性质发生改变,围岩应力状态和渗流场特性是获取储层瓦斯气、评价或计算矿井涌水量、防突水危害等具体工程问题的理论基础和科学依据。通过对淮南矿区煤岩进行三轴压缩全过程渗透性试验,分析了煤岩变形破坏全过程以及不同围压和瓦斯压力下的瓦斯渗透特性。得出煤岩全应力—应变曲线与煤岩瓦斯渗透率—全应力应变曲线之间的对应关系。结果表明:在微型裂隙闭合和弹性变形阶段,煤样渗透率随应力增大而减小,进入屈服阶段后,渗透率达到最小值并在峰值后呈持续增大之势;固定瓦斯压力作用下,煤样应力峰值随着围压的增加而逐渐增大,煤样渗透性与围压关系呈指数函数变化规律,且表现出应变滞后的特点;固定围压作用下,渗透率与瓦斯压力关系呈“V”字型走势,即在扩容阶段煤岩样渗透性达到最佳。     

深井煤岩动力灾害的连续卸压开采防治机理

深井煤岩动力灾害的防治理论与技术一直是煤矿安全开采领域的重要研究方向之一,但一直没有取得重大突破。基于目前我国煤矿深部开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压、巷道围岩大变形、承压水开采等重大灾害现状,聚焦煤与瓦斯突出以及冲击地压,借鉴煤与瓦斯共采的卸压开采机理,提出了卸压开采防治煤与瓦斯突出以及冲击地压的机制。展望了深部动力灾害控制的研究方向,认为现场试验、物理模拟、数值模拟和虚拟现实相结合的系统研究是研究深部动力灾害控制的有效手段和途径。