弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究

安新煤田主采煤层上覆巨厚弱胶结砂砾岩含水层,富水性弱,但多个工作面回采期间发生突水,查明突水机制是矿井水害防治的关键。通过水文地质特征分析,阐明了砂砾岩含水层厚度分布特征和富水性分区特征。采用岩石单轴抗压强度、三轴声发射、X衍射试验等方法,获得了顶板隔水层岩石物理力学性质。基于关键层理论分析、导水裂隙带与采动富水异常区层位关系及相似模拟试验成果,建立了4种条件下巨厚砂砾岩含水层突水的水文地质结构模型,揭示了砂砾岩含水层不同条件下的突水机制,并明确了研究区突水点的突水机制,提出了隔水保护层失稳导致突水的工程判据。研究结果表明：研究区东部局部区域含水层富水性中等,以往多次突水均发生在弱富水区;砂砾岩含水层下顶板泥岩中黏土矿物含量达到59.6%,亲水性强,具有良好的隔水作用;但在采动作用下顶板隔水层岩体卸压后强度降低,厚度较薄时,受上部岩层载荷和采动富水区静水压力作用易发生破坏,成为良好导水通道;砂砾岩含水层物理力学性质特殊,采动扰动后孔隙裂隙发育,形成了富水变化异常区;弱胶结砂砾岩突水的强度与下部基岩特征、导水裂隙带发育高度、隔水保护层厚度等因素相关;研究区弱胶结砂砾岩发生突水的工程判据为...     

矿井顶板涌(突)水危险性预测系统研究

针对浅埋煤层开采顶板涌(突)水危险性预测问题,在详细分析钻孔和水文地质等资料的基础上,对矿井顶板涌(突)水的预测涉及到的各类数据进行了组织与管理,设计了由预测数据管理和顶板水害预测两大模块构成的预测系统,建立了矿井顶板涌(突)水多因素叠加分区预测模型,并通过陕北张家峁煤矿的实际数据进行预测,进一步验证了该系统的实用性。     

斜井穿越风积砂层水砂突涌注浆治理研究

陕西榆林金鸡滩煤矿副斜井井筒表层广泛分布厚层风积砂,由于短时间内载重运输车的重复碾压,导致斜井底板破裂,发生水砂突涌灾害,严重威胁矿井安全。针对金鸡滩煤矿副斜井水砂突涌灾害治理难题,工程前期采用水泥注浆治理,起到了很好的固砂减水效果,但是并未完全封堵涌水通道;后期通过补注化学浆液,成功封堵了残存涌水通道。结合工程实践与模型试验,分析了斜井底板破裂原因、注浆治理效果及不同种类浆液的固砂堵水机理。现场治理效果与模型试验结果表明,水泥浆液主要以树根状劈裂脉固砂为主;化学浆液以劈裂和渗透堵水为主,在封堵残存涌水通道上更具优势,因此两种类型浆液配合使用效果更佳。本文研究结果可为该类水砂突涌灾害注浆治理提供试验依据和参考。在充分分析现场工程现象的基础上结合现场模型试验,对水泥浆液和化学注浆的扩散特点以及固砂堵水机理进行了研究。结果表明水泥浆液主要以树根状劈裂脉固砂为主,并不能完全封堵涌水通道;化学浆液以劈裂和渗透堵水为主,在封堵残存涌水通道上更具优势。并提出了两种类型浆液配合使用效果更佳的观点。     

崔木煤矿顶板涌突水类型及其判别研究

崔木煤矿在生产过程中主要受顶板水害的严重威胁,由于顶板涌水特征复杂且难以预测,造成防治难度较大。为保障矿井安全生产,通过大量现场实测数据的统计分析,采用含水层水位响应时间,结合突水位置、瞬时水量大小、水量变化速率及涌水水质特征等判别参数,将顶板涌突水划分为静储量释放和离层突水2类;通过判别发现崔木煤矿顶板水害以离层突水为主,利用判别参数还可对顶板涌突水进行初步的预测。     

弱胶结软岩巷道底臌机理分析及其治理措施

弱胶结软岩巷道底板岩层自身强度低、胶结程度差,遇到应力扰动易形成破碎区,而且变形持续时间长、自稳能力差。伊犁某矿主斜井随埋深,底臌日益严重,底臌量最高可达1.2m左右,严重影响作业空间和掘进效率。根据室内试验和现场测试,确定该矿底臌力学机理主要是物理型底臌和力学型底臌二者的复合型,在此基础上提出了适合该矿三层煤巷道底臌的治理措施。     

浅谈煤矿底板突水机理及防治

通过分析我国煤矿底板突水的基本特点,探讨了其底板突水机理,将煤矿底板突水划分为两大类型,即构造底板突水、工程扰动底板突水。从底板受力和破坏形式的差异出发,将底板分为"三区"和"五带"。运用箱体模型解释了地下水不同储水带、导水带间的径流、补给及排泄现象。     

弱胶结软岩巷道层状底板底鼓机理及控制对策

为研究弱胶结软岩巷道底板层状特性对底鼓的影响,采用数值模拟与力学分析相结合的方法,对层状底板失稳机理及控制技术展开研究。结果表明:1)层状底板压曲失稳后形成非稳定区、亚稳定区和稳定区,非稳定区是底板变形活跃区域,是支护和加固的主要对象,亚稳定区对底板变形具有宏观调控作用,稳定区是底板主要承载结构;2)随着分层厚度增加,各分层承载能力提高,底板具备更强的抗变形能力;3)巷道最大底鼓量随岩梁刚度增加呈负指数式减小,随侧压和底板载荷增加呈线性增加,随巷道跨度增加呈指数式增长。提出以高强锚网梁索+喷浆密闭+底板锚注为核心的支护系统,现场试验表明该技术有效控制了弱胶结软岩巷道层状底板的变形。     

完整底板突水机理研究

为研究完整型底板突水机理,文章理论分析了突水事故发生的三大要素,即水源、水压、突水通道,分析了采动突水通道形成的发展规律及突水灾害实现的条件。对演马庄矿12121采煤工作面突水事故时空特点进行了分析,分析认为:12121采煤工作面突水事故在时间上,恰逢直接顶初次来压(工作面推进31 m)前夕;空间上,突水点位于煤壁附近,靠近回风巷位置。其原因是,直接顶来压前夕,支承压力峰值较大,对底板岩体的破坏作用较大,而靠近回风巷位置为应力叠加区域,支承压力峰值最高。在强大的矿山压力和水压作用下,底板破坏带和承压水导升带沟通,高水压通过底板裂隙涌入工作面,产生突水。     

平煤十三矿水文地质条件及突水机理分析

结合地下水水化学特征,对矿井的各含水层之间的水力联系及矿井的补给、径流、排泄等水文地质条件进行分析,同时深入研究了矿井的突水水源、突水通道及突水机理,指出矿井主要由二1煤底板石炭系薄层灰岩水通过构造裂隙和采动裂隙向矿井内充水,可为矿井的安全经济开采提供科学依据。     

胶结充填料优化配比研究及强度预测

由于料浆的质量浓度、粉煤灰与水泥耗量之比，灰砂比与胶结充填体的强度存在着非确定性的相关关系，这种相依关系受随机误差的干扰。因此在大量试验的基础上，利用Matlab软件建立了多元线形回归模型，通过实验数据找出随机变量与控制变量之间的相关关系，为充填料的优化配比提供了理论依据，并实现了充填体强度的预测。     

胶结充填体对二步矿体作用机理分析

为研究胶结充填体对二步矿体的作用机理,以新城金矿782、792和802 3个一步采场为研究对象,运用FLAC3D数值模拟软件,对一步采场从第3分段开挖充填到第5分段开挖充填中胶结充填体的作用机理进行模拟研究。结果表明：从一步采场第3分段到第5分段开挖充填,二步矿体内的应力值比胶结充填体内的应力值大5～6倍。792采场胶结充填体与二步矿体接触面上产生的塑性区以受拉破坏为主,782、802采场胶结充填体与二步矿体接触面上的塑性区由剪切破坏产生,深度基本保持在1 m左右。一步采场回采至11分层后,顶板沉降量加快,需对顶板进行支护处理,以保证回采安全。     

三山岛金矿盐卤水对胶结充填体早期强度的影响

以往的研究表明,水中盐卤成分较高时,将对尾砂胶结充填体的强度有负面影响,而有时为提高胶结充填体的早期强度,会添加少量的早强剂如硫酸钠、氯化钠等。为了解三山岛金矿盐卤水对尾砂胶结充填体强度的影响,研究了分别拌合盐卤水和普通自来水的尾砂胶结试块和水泥净浆试块的强度,并对2种拌合水的水泥净浆试块进行了XRD分析。结果表明,三山岛金矿的盐卤水可提高尾砂胶结试块和水泥净浆试块的早期强度。其原因是拌合水成分不同,试块内部的水化反应也不同,盐卤水水泥净浆试块中生成的氢氧钙石和C-S-H凝胶更多;对试件强度有负面影响的钙矾石的量虽然也有所增加,但就早期强度而言,C-S-H凝胶和氢氧钙石的积极影响更明显。该盐卤水对尾砂胶结充填体长期强度的影响将有待后期试验研究。     

磷石膏和粉煤灰胶结充填料的性能试验研究

虽然磷石膏不是理想的充填骨料,但利用具有活化剂作用的粉煤灰等工业废料,作为水泥的代用品,在磷石膏、粉煤灰胶结充填过程中取代一部分水泥用量,可改善浆体的胶凝特性,延长管道使用寿命,对降低充填成本,减少环境污染,推动废弃物的资源化利用具有重要意义,是充填工艺技术发展的一个重要方向。其试验结果显示,用磷石膏和粉煤灰制作胶结充填料是完全满足现场工艺的要求。     

电磁辐射法预测煤与瓦斯突出敏感指标及临界值的确定研究

分析了煤矿巷道掘进过程中接收的电磁辐射信号指标特征,给出了电磁辐射法预测煤与瓦斯突出的敏感指标及临界值的确定方法。该方法有利于电磁辐射预测煤与瓦斯突出技术在煤矿中的推广应用,可以提高煤矿突出危险预测的准确性。     

某矿全尾砂胶结充填物料性能研究

某矿现有分级尾砂充填系统效率低、尾砂供应不足、工艺复杂。对该矿全尾砂作为充填骨料的可行性进行研究,配制浓度为66%、68%、70%和72%,灰砂比为1∶4、1∶8、1∶12的全尾砂胶结充填物料,并检测物料的沉降、渗透、凝结、强度等性能。检测表明,全尾矿孔隙率为39.71%,自然安息角为40°,平均粒径为0.049 7 mm,尾砂较细。试验结果表明,料浆的沉降作用产生的泌水率为6.39%~23.76%,浓度提高幅度为1.81%~8.77%,渗透速度为0.25~0.36 cm/h;灰砂比1∶4时,充填料浆终凝时间为26.2~23.9 h;灰砂比1∶8时,终凝时间41.4~40 h,初终凝时间差不超过2 h;各组胶结料浆塌落度为24.9~26.8 cm,流动性较好。各组试样28 d强度在0.38~1.9 MPa,且浓度、水泥量与强度呈正相关的关系。结合矿山采矿方法对凝结时间、强度等的要求,推荐配比为灰砂比1∶8,浓度70%~72%。研究成果可为同类矿山全尾砂胶结充填物力学性能的确定提供参考。     

YG6硬质合金化学镀Ni-P研究

为改善YG6硬质合金与合金钢之间的钎焊性能,在YG6合金表面制备了化学镀Ni-P镀层,主要研究了pH值、温度及添加剂含量对镀速、镀层结构以及钎料润湿性的影响。结果表明,随着镀液pH值升高,化学镀镀速先增加后降低,镀层对焊锡润湿性先增加后降低;随着镀液温度升高,化学镀镀速和镀层对焊锡润湿性逐渐增加;随着添加剂含量升高,化学镀镀速增加,镀层的表面粗糙度和对焊锡润湿性先都出现先增加后降低的趋势。最佳的镀覆工艺参数为:p H=9、温度80℃、添加剂含量1.5 g/L,获得的镀层组织均匀致密,与焊料润湿性好。     

文得根冰水沉积层的确定与工程特性的研究

在文得根水利枢纽工程中,遇到了一层含砾粉土质砂,经过分析与研究确定该层为冰水沉积物,而且该层的分布是连续且稳定的.通过对其沉积特点和现场的分析与室内试验的数据得出一些工程特性,并通过对有无粘性土的论述与对比得出其允许水力比降的取值.     

胶结充填体抗压强度尺寸效应的试验研究

尺寸变化会影响材料的力学性能参数,充填体作为一种类混凝土材料,其立方体试件的单轴抗压强度具有显著的尺寸效应。保证灰砂比、料浆浓度和养护龄期等条件一致,研究尺寸变化对胶结充填体单轴抗压强度的影响并结合VIC-3D全场应变测量系统对充填体试件的破裂演化过程进行监测。结果表明:胶结充填体的单轴抗压强度随着立方体试件尺寸的增大而逐渐减小,减少近一半,试件的峰值应变随着尺寸的增大而逐渐减小,并稳定在0.9%附近,弹性模量和变形模量随着尺寸的增大而逐渐增大;引入尺寸效应度对试件峰值强度的尺寸效应进行定量分析,尺寸为200 mm的试件的尺寸效应度达到了54%;尺寸较小的试块破坏时表面出现多条裂纹,随着试件尺寸的增大,试件破坏时表面出现显著的宏观破坏带,尺寸较大的试块在达到峰值强度时,局部区域发生严重的损伤断裂,大部分区域并未发生明显的应变变化。     

混凝过程机理研究及其物理模型

对混凝过程的动力学和化学因素进行了分析、总结,并在几个重要前提的假设下,提出了混凝过程的全概念及其物理模型。