基于关键层理论的岩层变形数值模拟

基于关键层理论,应用Ansys10.0软件分析采动影响下覆岩变形的动态发展过程.数值模拟再现了上覆岩层弯曲、沉降的变化以及采动工作面推进过程中逐步演化的应力场和应变场.模拟结果初步揭示了覆岩变形机理,指出了覆岩的变形特征受分步开挖引起的应力重新分布及损伤积累的影响.     

构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用

为了研究华北聚煤区南缘逆冲推覆构造带东北缘的区域构造应力场对平顶山矿区八矿己15煤层煤与瓦斯突出的控制作用,基于地质动力区划方法,对己15煤层顶板的岩体应力状态进行数值模拟,以应力等值线图的形式展示岩体应力的变化情况,将己15煤层顶板构造应力进行构造应力区的三级划分.分析得出构造应力场对煤与瓦斯突出起控制作用,构造应力区的分布决定了煤与瓦斯突出的区域性分布,为研究构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用提供了例证,为矿井开采过程中煤与瓦斯突出的预测和防治提供了依据.     

煤层开采覆岩应力场及地表移动特征

以大平煤矿S2S9工作面为研究对象,与邻近工作面实测资料相结合,利用ADINA有限元软件模拟研究工作面开采过程中覆岩的应力场及地表移动特征.研究结果表明:岩层下沉为非对称下沉;开采完成时,地表形成了对称的下沉曲线和反对称的水平移动曲线,最大下沉值位于采空区的正中央,而在开切眼和停采线出现了水平移动峰值;距离煤层顶板越近,煤壁上方覆岩中竖向应力峰值越大,采场前支承压力区一般分布在工作面前方45~90 m内,峰值点距煤壁10 m左右.     

深井孤岛工作面冲击地压预测与治理研究

采用微地震、覆岩空间结构理论和三维数值模拟相结合的方法,研究了深井"孤岛"工作面开采过程中上覆岩层空间结构运动的形式与围岩中应力场的动态变化规律;提出了"C"型覆岩空间结构演化参数的确定方法;得到了"孤岛"工作面在开采之前的垂直应力与水平应力场;得到了"孤岛"工作面回采过程中各个阶段的三维应力场;证明了"C"型覆岩空间结构在老顶初次来压、单工作面见方和双工作面见方时易受动压扰动发生冲击地压的规律,并以此为基础,对冲击地压危险性进行了预测,提出了治理的技术措施,成功地控制了南屯煤矿9303深井"孤岛"工作面的冲击地压,实现了安全开采。     

采场上覆岩层结构理论及其新进展

回顾了采场上覆岩层结构理论的发展过程,介绍了平面结构模型各个发展阶段的主要学术观点及其新进展,重点阐述了采场上覆岩层结构的稳定性及综放采场顶板结构理论的研究现状,提出了大范围顶板控制问题如采动覆岩空间结构与应力场的动态关系、顶板的异常压力控制等问题,这些问题是今后采场矿压研究的重点,并介绍了这些方面的最新研究成果。     

基于钻孔电阻率法动态监测的煤层覆岩瓦斯抽采层位确定——以李雅庄煤矿为例

高位水平钻孔瓦斯抽采技术是解决矿井瓦斯危害问题十分有效的工程技术手段.瓦斯抽采水平钻孔施工层位需要布置在覆岩采动裂隙带发育范围内,而复合顶板的采动裂隙带发育范围往往难以确定,导致钻孔施工层位不准确严重影响瓦斯抽采效率.为研究覆岩采动裂隙发育范围,精准确定水平钻孔布置层位,依据煤层开采覆岩变形破坏一般特征,采用钻孔电阻率法对李雅庄煤矿2607工作面开采覆岩裂隙发育特征进行动态监测,分析了不同采动时段的视电阻率响应特征和变化规律,得到覆岩裂隙发育分布的主要层位.研究表明:裂隙带主要发育范围位于煤层顶板26～47.5 m高度内的砂岩层,确定为瓦斯抽采的最佳层位,现场瓦斯抽采试验验证了该层位的准确性.钻孔电阻率法在覆岩裂隙动态监测方面具有较高的精度,为提高瓦斯抽采效率和降低瓦斯抽采成本提供了较重要的技术保障.     

采空区覆岩失稳引发冲击性灾害机理

为了研究造成大面积顶板向采空区快速运动形成气体灾害的原因。通过采用对综放采场覆岩结构形成条件的分析和研究。提出了综放采场覆岩大、小结构的概念,分析了综放采场覆岩结构失稳的几种形式,对覆岩结构失稳引发冲击性灾害的机理进行了探讨,采场覆岩大结构的瞬时失稳是造成大面积顶板向采空区快速运动形成气体灾害的根本原因。该结论可以作为开采期间的地压控制和采空区回采结束后的安全封闭设计的依据和参考。     

岩梁裂断前后的支承压力显现及其应用的探讨

本文在理论研究和现场应用的基础上,总结了老顶岩梁运动与支承压力分布及其显现间关系的研究成果。文章阐述了采场推进过程中支承压力发展的过程及其显现的规律性,指出作为“载荷”和“传递介质”双重作用的老顶岩梁,其运动状态的改变和发展将引起“两方面作用”的主导地位的相互转化,导致采场支承压力分布和显现的有规律的变化。文章着重指出,当岩梁在端部断裂时刻,支承压力分布发生突变,以断裂线为界形成由已断裂岩梁自重所决定的“内应力场”及由上覆岩层整体重量所决定的“外应力场”,随工作面的推进,两个应力场中的压力和显现的高峰分别向相反的方向转移。当岩梁运动完成(触矸)后,内应力场形成稳定的低应力区。作者还给出了在内应力场中表达显现的支承压力和支架上作用力的力学表达式。文章最后介绍了支承压力分布理论在采场矿压控制中的应用,其中包括预测采场来压的时间和强度,确定巷道开掘的位置和时间,估算巷道变形量及支护阻力等。     

利用覆岩移动特性实现煤与瓦斯安全高效共采

为了实现高瓦斯煤层群条件下煤与瓦斯的安全高效共采，运用数值模拟和现场试验相结合的方法，对远距离下保护层开采的采动效应进行了分析与研究。结果表明；下保护层开采使覆岩产生不同程度的卸压。煤体产生膨胀变形，生成大量的次生裂隙。从而导致煤体的透气性增加。为远程卸压瓦斯的抽放创造了有利条件；同时，覆岩的水平应力分布也发生了改变，由原始的水平压应力变为拉应力，从而导致了水平位移的产生，在该位置形成丰富的竖向裂隙，为瓦斯的运移提供了通道。在高瓦斯煤层群条件下，可以通过合理的开采顺序和有效的瓦斯抽放方法。实现煤与瓦斯两种资源的安全高效共采。     

荣泰煤矿坚硬顶板采场支护控制技术研究

采用理论分析、现场实测、数据分析的方法,研究了荣泰煤矿10104工作面坚硬顶板运动特征及矿压显现规律、采场动压影响下覆岩结构及其围岩运动特征、坚硬顶板支护控制技术措施,为相似条件下的采场围岩控制技术提供了参考。     

闭矿后矿区环境地质灾害分析

在未来的几十年内，我国将有大量的各类矿山即将闭矿，闭矿后相应灾害特别是环境灾害还可能继续发生，本文结合矿井生产过程中灾害发生的状况，对大中型煤矿闭矿后潜在灾害类型和发生原因进行初步分析，提出了综合规划、统筹考虑，加强监测、超前研究、兼顾生产、综合治理等建议对策。     

基于SQL Server的矿井通风信息实时共享模块的设计

为了实现煤矿的安全生产及信息化管理,大多数煤矿安装了具有相应功能的系统,但各系统均存在信息量大、系统之间不能兼容、实时数据共享性差等不足.针对上述问题,提出了一种基于SQL Server的实现实时数据共享的方法.该方法首先设计、建立基于SQL的共享数据库,采用自定义存储过程,然后利用创建应用程序定时调用存储过程,实现了矿区安全生产监测监控系统数据与通风系统信息的实时共享.该方法具有可行性与实用性,可以实现系统的兼容、实时数据的共享、减小系统数据库的负担、增强系统可靠性.     

输送管道内低浓度瓦斯爆炸传播实验研究

为了提高煤矿抽采瓦斯的利用率和抽采系统的安全性,实现低浓度瓦斯的安全抽采和利用,开发可靠、完善、配套的低浓度瓦斯抽放系统设备,对低浓度瓦斯抽放输送管道中瓦斯爆炸传播机理进行了实验研究.研究表明,DN500 mm和DN700 mm管道的全管道瓦斯爆炸最大压力峰值出现在出口附近,在本试验条件下,最大压力峰值在0 7～1 9 MPa之间;瓦斯爆炸压力峰值从爆源点开始逐渐下降,传播一段距离后出现拐点,压力峰值开始上升;火焰速度随着传播距离的加长而依次增大,在靠近出口处,火焰传播速度最快;管道管径的不同明显影响了瓦斯的爆炸过程.这些规律性的结论为低浓度瓦斯输送管道的承压设计、各种隔抑爆设备的承压设计以及输送管道上各种隔抑爆设备的安装距离的确定提供了理论依据.     

西宁北山山前崩塌形成机理及防治

北山山前崩塌群是西宁市最典型的地质灾害之一,近年来,发灾数量明显上升,为研究其影响因素及形成机理,提出切实可行的防治措施,积极应对崩塌地质灾害。本文在收集前人资料及研究成果的基础上,通过Google影像和实际调查对研究区地质构造、地形地貌、地层岩性等做了详细研究,深入剖析了崩塌成因、形成机理及变形破坏模式。认为崩塌的形成是多方面作用的结果,古近纪沉积的泥岩石膏岩及砂岩互层岩组是崩塌发育的物质基础,构造运动为崩塌的形成提供了地质条件,风化作用加剧了崩塌的形成;此外,研究区崩塌属高位岩质崩塌,防治难度大,且出露的泥岩石膏岩与砂岩互层岩组属丹霞地貌景观,防治时应在尽量保护的前提下,采用主动和被动防护相结合的方式进行防治。本研究成果对类似碎屑岩崩塌防灾减灾具有指导和借鉴意义。     

羊渠河矿井采用“高抽巷”抽放瓦斯的探讨

针对羊渠河矿井的具体条件，对比分析该矿井及邻近矿井以往采用的瓦斯抽放方法，结合“高抽巷”的适用条件及其在其它矿区的应用情况，确认该矿井采用“高抽巷”抽放瓦斯，比其它瓦斯抽放方法具有更好的技术经济效果。     

煤层瓦斯的形成及瓦斯灾害的预防

文章通过分析煤层瓦斯的形成、瓦斯在煤层中的储积与运移及影响瓦斯储积与运移的因素,阐述了瓦斯灾害的预防措施.     

煤岩特性对应力分布影响的实验研究

为了治理冲击矿压灾害,采用数值模拟方法研究了井巷周围煤岩体的力学特性对应力分布的影响。研究结果表明,巷道周围煤岩体的体积弹模、内聚力和内摩擦角均对应力分布有较大的影响。根据这个结果,可采用卸压爆破的方法,改变应力分布状态,减小或消除冲击矿压危险。     

回采工作面冲击矿压重点防范区域确定

为防止回采工作面冲击矿压对人员造成伤害,根据采空区硕板覆岩同心传播转移规律、近心多载规律及采空区周围煤岩体上的应力分布规律,确定了回采工作面冲击矿压的重点防范区域。实例证明：对于接续回采工作面,冲击矿压的重点防范区域位于工作面距离上出口20～30m内和距离工作面20～30m的上巷内。实例证明与理论分析结果吻合,该研究可为有效防治冲击矿压灾害提供参考。     

矿井瓦斯涌出量预测方法的研究

本文介绍笔者经多年探索实践，提出的一种新的矿井瓦斯涌出量预测方法。此方法具有受约束条件少，作图计算简便，精确度较高等特点，值得推广运用。表３，参３。     

生物灾害概念界定及其在分类改进中的应用

 梳理了国内外生物灾害定义和分类的研究进展；针对目前生物灾害定义在国内外均未统一，存在定义的角度不一致、要素缺失、表述不准等问题，提出准确完整的生物灾害定义应分为广义和狭义，包含致灾因子、承灾体、孕灾环境和危害程度4要素；基于国标《自然灾害分类与代码》中的生物灾害分类存在错误和重复问题，提出应把森林/草原火灾改为与生物灾害并列、病虫害拆分为病害和虫害，将海洋灾害下的赤潮灾害删除等改进建议。