条带煤柱膏体充填开采覆岩结构模型及运动规律

以岱庄煤矿2351膏体充填工作面为例,研究了条带煤柱膏体充填开采覆岩时空结构模型及运动规律。结果表明：随着工作面的推进,覆岩由“C”型空间结构逐渐转化成不等高支撑的铰接岩梁;工作面的直接顶板即为基本顶,初次来压步距33.6 m,前4次周期来压步距分别为18.3、8.8、13.7、9.0 m;覆岩重力主要作用在工作面前方煤壁和充填膏体上,顶板超前应力和影响范围较小,主要影响范围小于15 m;2351工作面在现行工艺技术条件下,最大合理控顶距为8.8 m,充填支架合理工作阻力为27 MPa、合理初撑力为21 MPa。     

煤层开采底板承压水导升模拟试验系统研制与应用

为深入分析煤层底板承压水导升规律和直观展现突水通道形成过程,基于现有的二维相似材料模拟试验台研制了煤层底板承压水导升模拟试验系统。该系统包括二维相似模拟试验台(改造后)、承压水加载系统、承压水导升系统和计算机监测系统。运用研制的系统进行了尺寸为1 900 mm×220 mm×1 800 mm的模型铺设、开挖及监测。试验结果表明:该系统将柔性水囊、导水脉络和突水口组合成一个整体,避免了一般模型底板加载压力不均衡,解决了含压水箱与模型之间的密封难题;在水压达到0.03 MPa条件下,随着工作面推进距离增大,承压水导升高度不断升高,采空区中部出水量最大,导升高度最高;承压水沿阻力最小、距离最短的线路突出,且突水通道形成呈现突发、干脆特点;底板岩层受采动矿压和承压水水压产生的压剪作用,应力值出现"负—正—负"变化趋势。     

厚松散层薄基岩条带法开采采留尺度研究

基于建筑物下条带法开采的地表变形观测，结合数值模拟方法，研究了厚松散层薄基岩条件下，条带法开采不同采留尺度的地表沉陷规律.研究表明，按一般条带法设计进行的地表沉陷预测下沉系数较实际偏小；且相同条带采出宽度时基岩厚度小，地表下沉值增大；相同基岩厚度时条带采出宽度小，地表下沉值也小；基岩厚度较小时，地表下沉值随条带采宽增大时增加较大；进行条带开采采留尺度设计时，除了按一般情况下的设计原则考虑外，还应考虑基岩的厚度，使得开采后支托层在基岩内形成，以保证条带开采控制地表沉陷的意义.     

煤层冲击倾向性试验研究

采用MTS对山东某矿3下煤进行了煤层冲击倾向性试验研究,通过对冲击能量指数、弹性能量指数和动态破坏时间3个煤层冲击能量指标的试验和分析,得出煤层具有较弱的冲击倾向;结合实际采矿条件,应加强冲击地压的预测预报,以保证矿井的安全生产。     

Study on calculation method of surface subsidence about the dewatering concretion of clay influenced by mining

Under the condition of thick alluvia, there is biggish declination in predicting the coal mining subsidence by commonly strip design method compared with the practical observation, the sinkage is much smaller. Based on the method of the probability integral about coal mining subsidence calculation, discussed the surface subsidence calculation and deduced the formulas caused by the clay with dewatering. The results show that the clay dewatering has great impact on surface subsidence. Therefore, the clay dewatering on surface subsidence should not be overlooked.     

Key technology study on pillar mining under the system of room and pillar mining

Taken taifeng coal mine in Mongolia for example, discussed the stability and controllability about advance pillars which locate at the front of working face and makes simulation on pillar with the software UDEC3.1. The failure styles of advance pillars are shear failure and compression failure through analyzing the stability of advance pillars. The paper concludes that can protect advance pillars from shear failure by controlling coefficient of volumetric expansion of mining field rock and supports＇ working resistance and can also protect it from compression failure by advance supporting, increasing setting pressure and working resistance. Two advance pillars are influenced and the main failure form is compression failure through the numerical simulation.     

覆岩沉陷离层发育的解析特征

把煤矿层状复合岩体划分成以坚硬岩层为依托的岩组,应用弹性理论,给出了覆岩沉陷弯曲离层的层位、约束边界及离层空间发育形态特征方程.     

煤矿突水行为研究系列试验装置研发及应用

随着煤矿开采深度和强度的不断提高,矿井面临底板突水、顶板突水和构造突水等多方面的挑战,针对不同类型突水机理及灾变模式利用现场监测等手段难以进行研究,因此采用实验室物理模拟试验手段成为解决研究此类复杂问题的关键。针对该问题,山东科技大学自主研发了采动煤层底板突水相似模拟试验系统、采动顶板涌水溃砂模拟试验系统、岩石应力渗流耦合真三轴试验系统等一系列试验设备,建立了突水行为研究实验室,利用物理试验实现了对矿井突水问题的探讨。系统实现了模拟高水压和高应力作用下的底板岩体破裂演化过程,获得了底板突水致灾演化规律和内在机制;实现了对水岩耦合作用下采动顶板突水溃砂灾变特征分析,透过试验机清晰地展现了煤层开挖后上覆岩层空间形成的结构形态和水砂突涌通道的分布形态;为模拟提供了深部高应力、高水压的加载环境以及独立伺服控制的三维应力,实现了全数字化的数据采集过程,获得了岩体裂隙扩展演化规律和破裂过程的声发射行为。     

强冲击地压矿井地表非连续移动变形特征

随着工作面的开采,上方覆岩体内软岩层出现明显离层特征,离层上方硬性巨厚覆岩层逐渐下沉。当工作面推进到一定距离时,离层量加大,为巨厚覆岩层提供一定运动空间,进而造成巨厚覆岩层的破断;由于瞬间的能量释放,对围岩造成强冲击性,同时造成地表呈现斑裂等非连续性特征。较大的斑裂均位于地表水平变形较大的位置,随着井下沿走向开采尺寸的加大,斑裂的宽度和深度也逐渐扩大,斑裂最宽可达1.5～3.0 m,深度可达50～70 m。同时,采动覆岩岩层运动,也导致地表变形出现明显的集中与滞缓现象,当离层范围大于砾岩体折断步距时,地表变形加剧,就会出现斑裂现象。同时探讨地表移动变形与冲击地压发生具有的显著相关性,进而可对冲击地压做预测辅助参考。     

煤矿充填膏体力学性质试验研究

为研究煤矿井下工程条件下充填膏体的力学性质,在岱庄煤矿充填现场取得不同龄期的膏体,采用MTS815.03电液伺服岩石试验系统对其进行单轴压缩试验,分析了在工作面有限空间和特定环境下充填膏体的力学特性。研究表明,井下充填体强度相对较高,但凝结性差,力学性质离散性大;单轴压缩强度为2.3～13.17 MPa,平均5.436 MPa;膏体的弹性模量很低,为53.66～2614.35 MPa,平均645.14MPa,在承载时变形较大;泊松比偏低,为0.0001～0.2112,平均0.0265,表明膏体承载压缩变形不需要横向变形空间;拟合回归了不同龄期充填膏体的力学参数。研究成果对有效控制地表开采沉陷、解放"三下"煤炭资源、保护矿区生态环境具有一定的意义。