浅埋煤层周期来压动载机理研究

通过载荷传递的动态模拟试验，得出了浅埋煤层上覆厚沙土层周期来压期间的破坏特征，分析了厚沙土层周期来压期间的破坏和动载机理，为顶板结构分析及支架选型奠定了基础，对地袁破坏控制有理论意义。     

浅埋煤层厚沙土层采动卸荷破坏的“拱”状数学模型

在物理相似模拟试验发现浅埋煤层地表厚沙土层初采期间的“拱”状破坏特征的基础上,建立了“拱”状数学模型,为进一步探讨关键层(关键块)与其上表土层的耦合问题奠定了基础.     

矿井非典型动力现象机理的数值模拟

以四川省芙蓉矿业集团公司某矿事故案例为研究对象,提出矿山非典型动力现象的定义,利用弹塑性问题的三维有限元数值分析软件,分析采场应力分布规律、计算各坚硬厚层顶板的初次和周期断裂步距、分析破坏岩块的平衡结构,揭示矿井非典型动力现象发生的机理:位于弯曲下沉带最下位的厚层坚硬顶板在地质构造和采动影响下初次断裂失稳,破坏了下位"砌体梁"平衡结构,直接导致了矿井非典型动力现象的产生.研究表明:顶板岩层结构、原岩应力、"主关键层" 的冲击倾向性是影响矿井非典型动力现象发生的3大主要因素.     

坚硬顶板群下工作面强矿压显现机理与支护强度确定

采用理论分析、物理相似模拟与工程实践相结合的方法,对坚硬厚层顶板群结构的破断冲击效应进行了分析,得到了工作面采场冲击来压的主要影响因素、来压特征及工作面合理支护强度等.研究表明:多分层坚硬顶板群结构的破断冲击载荷在短时间内会产生剧烈的震荡;工作面来压特征受多分层顶板垮断的动、静载荷联合作用;采场冲击来压强度主要与顶板厚度、岩性及节理弱面有关,对于岩性相近的顶板岩层,厚度越大,对采场的矿压冲击影响也越剧烈,但厚层顶板垮断后的结构对其上覆顶板岩层的冲击载荷强度具有一定的缓冲.以大同矿区坚硬顶板群结构下的煤层开采为例,通过在综放工作面选择应用ZF15000/28/52型高强度支架,保证了首个关键层顶板破断前后的安全开采;同时,采取水压致裂辅助控制上部关键层顶板,有效减缓了工作面强矿压的显现.     

采场覆岩的流固耦合损伤分析

在分析浅埋煤层中潜水渗流场与工程开挖应力场相互影响的基础上,建立了厚松散层富含潜水浅埋煤层组合关键层的岩体水力学模型;提出了流固耦合损伤因子,分析了采动覆岩中组合关键层在流固耦合损伤作用下的破坏规律。对浅埋煤层采场来压步距的计算公式进行了修正。以修正公式计算的大柳塔1203工作面的初次来压步距与实测非常接近。这证明该公式对于地表厚松散层浅埋煤层中的组合关键层的破断距计算具有一定的适应性。     

厚黄土层条件下综放开采覆岩破坏数值模拟研究

厚黄土层条件下综放开采上覆岩层的破坏有其特殊性.利用离散元方法模拟某工作面开采的岩层移动过程,分析了在厚黄土层作用下岩层的破坏形态和移动轨迹,揭示了覆岩应力、位移随工作面推进的变化趋势.提出了关键层破断前后覆岩破坏的2种结构形态:有拱结构和无拱结构.在2种结构下,厚黄土层对采空区上覆岩层应力和位移变化的影响有着显著差异.研究结果对矿区的安全生产有重要意义.     

浅埋煤层采动厚砂土层破坏规律模拟

浅埋煤层薄基岩厚砂土松散层顶板动压灾害和采动水土流失是神东矿区急需解决的重大问题之一。顶板厚砂土层采动变形破坏规律是建立顶板动态结构理论的基础。通过动态相似模拟试验,揭示了厚砂土层破坏形态,并初步分析了破坏机理。     

大倾角煤层群长壁采场低位梯阶关键层

大倾角煤层群长壁采场所形成的顶板结构较单一大倾角煤层更为复杂,采用理论分析和相似材料模拟实验研究手段,揭示了该类煤层顶板结构形成及演化特征。研究表明,大倾角煤层群下层煤采场顶板易形成非对称低位梯阶关键层,一般为二级梯阶,且层位低、厚度小、稳定性差,该结构的周期性失稳直接影响到下层煤采场覆岩、区段煤柱及支护系统的稳定性。低位梯阶关键层受覆岩及上方采空区矸石的法向与切向力作用,易发生拉、剪或复合型失稳,其破坏后可形成倾向堆砌型倾斜砌体结构。低位梯阶关键层破坏易引发层上方区段煤柱压剪失稳,并导致上方梯阶结构群发生大范围破坏。     

浅埋煤层保水开采识别系统研究

确定断裂导水裂缝带的最大高度是保水开采的关键技术。结合陕北榆神府矿区地质开采条件,应用关键层理论,通过关键层挠度计算,分析关键层结构稳定性和对关键层上位隔水层破坏强度,给出关键层在不同位置影响导水裂缝带最大高度的广义损伤因子,建立了保水开采识别系统。工程实例表明:应用保水开采识别系统判定的断裂导水裂缝带高度与实际相接近,并能够很好地解释覆岩发生破坏的特征与规律,对实现保水开采具有一定的应用和指导价值。     

坚硬覆岩破断及其对矿压显现的控制

 以同忻矿石炭系3-5 煤层8015 工作面为例,分析了坚硬覆岩破断特征及其对煤层工作面矿压显现的控制作用。应用关键层理论确定工作面坚硬覆岩的关键层及关键层的初次破断距和周期破断距,基于材料力学理论导出关键层破断与工作面支承压力的关系式,分析关键层破断对煤层工作面矿压显现的影响规律。结果表明,煤层工作面坚硬覆岩存在亚关键层I、亚关键层II 和主关键层,3 个关键层的破断导致工作面产生大小周期压力和复合压力,其中主关键层破断造成工作面矿压范围较大;理论分析方法揭示的矿压显现规律与现场矿压监测结果具有较好的一致性。     

全强风化砂页岩地层压密加固效果试验

全强风化砂页岩地层注浆加固工程中常常伴随着地层压密现象，压密加固后地层的物理力学性能得到显著提升。为了研究全强风化砂页岩地层的注浆压密效果，以压缩模量、粘聚力、内摩擦角、渗透系数作为表征地层物理力学性能的主要指标，通过开展室内试验，获得了不同注浆压力与含水率条件下地层力学性能的提升规律，建立了可定量化描述不同含水率条件下注浆压力与地层物理力学参数的关系模型。研究结果表明：通过提高注浆压力可显著提高全强风化砂页岩地层压缩模量，高注浆压力作用下，地层压缩模量最大增长近10倍。当注浆压力处于较低水平时，加固后地层粘聚力的提升受含水率和注浆压力影响明显。当注浆压力处于较高水平时，加固后不同含水率情况下地层土体粘聚力基本趋于一致，地层粘聚力的提升不再受含水率的影响。地层内摩擦角在注浆压密后的提升程度始终受自身含水率的影响。注浆压力的提升可进一步提高地层的抗渗能力。采用建立的注浆压力-地层物理力学参数关系模型对某工程实例进行计算分析，给出了满足地层加固要求的注浆压力设计值，注浆治理后开挖揭露浆脉清晰、地层稳定，所提出的模型可为全强风化砂页岩地层注浆治理参数设计提供参考。     

高压沼气对浅部砂质粉土工程性质的影响

以长江口越江通道的盾构法施工隧道工程为背景 ,结合非饱和土双变量强度理论 ,研究在越江通道 (隧道 )施工过程中遇到的浅层 (砂性土层 )高压沼气地质灾害问题 .试验采用GDS系统 (geotechnicaldigitalsystems,岩土数字系统 ) ,进行非饱和土三轴试验 ,模拟含高压沼气地层中气体的分带特征与高压沼气释放后气压力的变化对土体强度的影响 ,以及沼气释放后破坏轴应力的变化 .实验结果表明砂性土土体强度随着气体压力的升高而升高 ,到达某一气压时 ,强度达到峰值 ,然后土体强度随气压升高而下降 ,土体具有很强的流动性 .同时研究了高压沼气从砂性土层中缓慢释放和强烈喷发这 2种形式对砂性土层结构和强度的影响     

南梁厚土层浅埋单体长壁工作面矿压规律实测分析

在南梁煤矿首采工作面20105采前实验研究的基础上进行了现场观测,实测了活柱的下缩量、工作面顶板的移近量、顶板的来压强度以及巷道变形破坏参数,总结了厚土层覆盖层浅埋煤层单体长壁工作面的矿压显现规律.实验和观测表明,厚土层覆盖浅埋煤层工作面初次来压步距大,矿山压力显现剧烈,周期来压台阶下沉量大.针对目前顶板的支护状况和顶板灾变危险,提出了提高支柱初撑力等改善措施,为实现厚土层覆盖浅埋煤层单体长壁工作面安全开采提供了可靠依据.图7,参8.     

沈阳砂土地层含翼缘钢顶管摩阻力计算方法

基于Staheli的圆形顶管拱顶竖向土压力计算方法,推导出含翼缘异形钢顶管的拱顶竖向土压力计算方法.通过室内改进的直剪试验,得到了钢顶管与沈阳砂土、砂浆混合液与存泥浆之间的摩擦系数.通过现场监测,得到了含翼缘异形钢顶管顶力、摩阻力随顶程的变化规律.综合以上拱顶竖向土压力的理论推导与管土摩擦系数的室内试验,提出了含翼缘异形钢顶管摩阻力理论计算方法,将该方法的计算结果和现场观测数据进行了对比,得到较好的一致性,验证了所提方法的可行性.     

榆树湾浅埋煤层保水开采三带发展规律研究

在分析陕西榆树湾煤矿浅埋煤层分层开采的水文及工程地质条件的基础上，对保水开采中覆岩破坏“三带”的发展规律进行了相似材料模拟实验研究．实验表明在基岩厚度较大的浅埋煤层开采中覆岩垮落不是整体切落，而是有“三带”存在；同时，实验揭示了其“三带”的高度、覆岩的下沉与采高的关系，表明在基岩厚度较大、隔水土层较厚的浅埋煤层中采用分层开采可实现保水开采，这为榆树湾煤矿保水开采提供了重要的科学依据．图3，表1，参8．     

科尔沁不同类型沙地土壤微生物类群的研究

土壤中的生物是维持土壤质量的重要组分.采用稀释平板法,对固定沙地、半固定沙地和流动沙地的土壤微生物类群进行了研究.结果表明: 芽孢型细菌、放线菌和霉菌各类群数量为:固定沙地》半固定沙地》流动沙地;不同类型沙地中微生物各类群数量垂直分布的基本趋势依次为:结皮层(固定沙地)》0～15 cm》30～45 cm》75～90 cm,随土层的加深而递减;芽孢型细菌中的巨大芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌占优势;放线菌中的95%以上是链霉菌属,其中白孢类群占优势;霉菌中的青霉和毛霉占优势;土壤微生物各类群数量与有机质含量、植被盖度、植物种类和凋落物的多少呈正向关系;从固定沙地到半固定沙地再到流动沙地的过程,是沙地微生物类群、植物群落和有机质丧失的过程,是沙漠化发生和发展的重要标志.     

黄土高原黄土地层分区及其地层结构

黄土地层序列同黄土地貌分区有成因上的联系,不同成因的地貌环境其黄土地层结构不同.依据地貌区划结合黄土地层特征可将黄土高原黄土地层划分为以下四个主要分区:1.梁峁地层区.该区又可分为六盘山以西及以东两个亚区;2.源地层区.又可细分为塬亚区.台塬亚区及山麓塬亚区;3.山间盆地地层区;4.河谷地层区。     

浅煤层长壁间隔工作面隔水土层破坏机理

为了研究沙土基型地质条件下长壁间隔式推进保水开采,采用理论分析和实验研究.分析了隔水土层的破坏机理,提出了隔水土层保持完整隔水性能的判据.研究表明影响隔水土层的破坏因素主要是土层或基岩下自由空间的高度和破断跨距的大小,通过限制开采高度即自由空间的高度,达到限制隔水土层中裂隙的发展高度;采用适时失稳的临时煤柱增加其破断跨距而达到控制覆岩的破坏和运动形式,避免了隔水土层中导水裂隙的贯通.实验研究和理论分析所取得的结论基本一致.     

油田二次开发储层精细描述方法研究

厚油层层内非均质是二次开发储层精细描述的重点.以大港油区二次开发先导区羊三木油田为例,在单砂层级地层精细对比及沉积微相研究基础上,对厚油层进行细分研究.重点识别层内夹层,采用储层构型分析的思路,建立厚油层细分三维地质模型,将厚砂层分为多个相对独立的流动单元,并利用水淹层解释、剩余油饱和度监测井等手段,描述厚油层层内剩余油分布.