沿空留巷围岩结构灾变系统及控制力学模型研究

运用实用矿山压力控制理论建立了沿空留巷开采灾害系统模型,提出了无煤柱沿空留巷大、小结构理论,修正了内应力场范围计算方法,建立了给定变形、限定变形2种留巷结构力学模型.研究表明:沿空留巷巷道围岩大结构是指应力拱内岩梁,小结构是指巷旁充填体、顶煤、煤帮、直接顶、底板等锚固结构,二者力源来源于应力拱内岩层,其中巷旁充填体力源为裂断拱内裂断岩梁,煤帮力源来源于应力拱内岩梁作用;内应力场范围是传统范围求解的1.4倍;沿空留巷限定变形状态承载体承担起大结构内覆岩运动产生的作用载荷,对巷道进行支承保护作用;给定变形状态承载体(护巷煤柱或充填体)不承担大结构内覆岩运动产生的作用载荷,仅承担支承范围内直接顶载荷,并对巷道进行密封保护、隔绝采空区作用.     

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。     

煤矿顶板透水事故预测与控制技术

在深入研究我国煤矿顶板透水发生及其成功控制案例的基础上,对顶板透水事故发生的原因、实现的条件及其动力信息基础进行了系统研究,以此为基础提出了顶板透水事故预测与控制的方法.针对淮南矿业集团谢桥煤矿1122(3)工作面,分析了谢桥井田地质及水文地质特征,并根据钻孔及井下资料,研究了顶板砂岩、粉砂岩运动规律.以实用矿山压力控制理论为指导,建立项板控制信息动力决策模型,着重探讨了导水裂隙带和斑裂纹对顶板砂岩透水的影响机理.     

盘江矿区近距离多煤层下保护层开采可行性分析及技术实践

在分析近距离煤层群上行开采机理与可行性的基础上,为尽可能减少多煤层高瓦斯矿井开采期间瓦斯事故,探讨了开采多煤层保护层的方法.通过贵州盘江矿区金佳和月亮田两个矿井实践,采用上行卸压开采的技术方案,解决了开采中所产生的瓦斯突出、煤尘爆炸等问题,并在总结生产实践的基础上,提出了合理的开采方案及适用条件,研究成果对煤矿安全高效生产及相关环境控制都具有重要的意义.     

在高应力条件下改革有冲击地压危险煤层开采程序的研究和实践

山东省陶庄煤矿水采二号煤层采深为800～1000m;顶板为坚硬砂岩,单压强度为1300kg/cm~2,能够积聚能量。煤层上垂直压力可达600kg/cm~2。以上由于原开采程序不合理,冲击地压频繁发生,严重威胁安全生产。为了解决这个问题,作者自1980年起应邀进行了改革水采程序的研究,通过与枣庄矿务局科研所和陶庄煤矿的密切合作,在现场进行了详细的研究和实践。同时,通过相似材料模拟和电子计算机有限元模拟研究了冲击地压发生的原因和防治的关键。通过研究和比较单—水道开采和多水道联合开采等多种开采程序后,找到了能大幅度降低冲击地压危险的开采程序。本文不仅介绍了研究结果,还描述了冲击地压的预测方法,包括利用顶底板移近量曲线的曲率最大点测定支承压力的高峰位置和利用顶板断裂前后压力显现的变化规律预测老顶来压。从而,为实现改革开采程序奠定了基础。     

李子垭矿回采巷道底臌原因分析

本文借助于有限元计算方法,研究了巷道围岩,特别是底板岩层在自重应力及采动影响下的应力分布和破坏情况,找出了李子垭矿回采巷道底臌原因及影响因素,为制定防治回采巷道底臌措施提供了依据,对研究其它矿的巷道底臌问题也具有指导意义。     

煤炭资源的开采现状及发展方向

 煤炭在中国一次能源结构中长期处于重要地位。新中国成立以来,煤炭在一次能源消费构成中一直占70%以上。2010年国内煤炭消费29.65亿吨,占国内一次能源消费量的66%。按目前的生产和消费水平,可以开采使用100年以上。     

关于实施3项重点洁净煤技术工程的思考和建议

 我国是世界能源生产、消费大国 ,但人均消费量仅及世界平均水平的1/2.随着社会和经济的持续快速发展 ,能源消费总量将逐年增加 ,客观上也必将向多元化和清洁化的要求发展。我国煤炭资源比较丰富 ,因此从资源上讲煤炭是我国可靠的能源 ,从经济上讲煤炭也是廉价的能源 ,而从环境和技术上讲煤炭也是可以清洁利用的能源。预计在今后相当长的一段时间内 ,煤炭仍将是我国的主要一次能源。我国当前能源发展面临的主要问题是 :石油短缺 ;能源安全问题严峻 ;煤炭利用技术落后 ,效率低下 ;能源 ,尤其是煤炭的开发和利用导致严重的大气和地面环境污染。这些问题已制约了我国经济和社会的发展。     

综采工作面煤壁片帮影响因素研究

综放开采技术是厚煤层开采工艺的重要发展方向之一,采用三维有限元离散方法,研究了不同采高、不同采深、不同煤体硬度条件下煤壁片帮规律,得到了不同条件下规律拟合公式.结果表明:采高、采深、煤体硬度都影响煤体片帮;随着采深和煤体硬度增加,煤层片帮几率和片帮区范围加大;煤体硬度、采深对煤壁片帮范围影响较小;随着采高增大,煤壁支承压力峰值降低,深入煤体深度增加;煤壁片帮与采深、采高和煤体硬度呈非线性关系.该结果为进一步定量研究大采高条件下煤壁片帮影响因素提供了理论依据.     

爆破振动对海底隧道覆盖岩石的损伤研究

海底隧道掘进爆破开挖岩石的过程中,爆破振动必然会对隧道覆盖岩石造成损伤和破坏,危及隧道施工安全.阐述了质点峰值振动速度临界值作为爆破围岩损伤的判别标准和作用于炮孔壁上爆炸脉冲荷载计算公式.以青岛胶州湾隧道为背景,采用Abaqus软件,对周边眼爆破振动的覆盖岩石动力响应进行数值模拟,并对计算结果按照最小二乘法进行拟合,得到覆盖岩石质点峰值振动速度衰减公式.按质点峰值振动速度判别标准计算出了周边眼爆破引起的覆盖岩石损伤范围仅为0 358 1 m.研究表明采用低爆速炸药、不耦合间隔装药光面爆破技术, 爆破对海底隧道覆盖岩石损伤范围较小.