浅埋煤层开采中的溃沙灾害研究

分析了浅埋煤层开采的水文条件和工程地质条件，得出了浅埋煤层发生渍沙灾害必须具备的4个条件；根据浅埋煤层中组合关键层的一些参数分析了老顶破断岩块的运动规律，判断了浅埋煤层开采中岩块是否发生回转失稳，探讨了岩块回转触矸后发生滑落失稳的可能性，计算了断裂岩块端角接触面高度，得出了满足裂隙滤沙的合理端角接触面高度；大柳塔1203工作面开采只发生了涌水而未溃沙，这和理论计算的结论基本一致．参8．     

浅埋煤层中的关键层组探讨

总结了浅埋煤层矿压显现规律,以浅埋煤层关键层理 论为基础,分析了厚松散层浅埋煤层的顶板破断特点,提出了关键层组的概念。     

长壁间隔式开采方法研究及其应用

陕北神府矿区中小煤矿均采用房柱式采煤方法,多个煤矿进行长壁采煤方法试验均因浅埋煤层矿压显现剧烈,单体支柱不能有效的控制顶板而失败.南梁煤矿2-2煤层属于地表厚松散层浅埋煤层、改建设计改为刀柱式采煤法,为了提高矿井的经济效益,提出了长壁间隔式开采方法,通过相似材料模拟实验、数值模拟、理论分析和现场试验确定间隔开采方法工作面合理开采段长度和煤柱尺寸.南梁煤矿采用间隔开采方法已成功采完9个工作面,成为榆神府矿区中小型矿井第1个采用长壁布置单体支柱开采的矿井.间隔开采方法已被临近煤矿所采用.     

厚松散层浅埋煤层覆岩破断判据及跨距计算

在分析组合关键层有关参数的基础上,推导出了组合关键层初次来压步距和周期来压步距的计算公式。由于关键层理论和组合关键层理论的载荷和弹性模量不同,而且两者来压步距的计算公式也不相同,因此以关键层理论计算浅埋煤层矿压参数必然会出现很大的误差。大柳塔 1203 工作面按照关键层计算得出的顶板来压步距与实际相差很大,而按照组合关键层计算得出的顶板来压步距与实际基本吻合。以组合关键层理论计算的矿压有关参数与实测一致,这证明对于地表厚松散层浅埋煤层,应采用组合关键层理论。     

地表厚土层浅埋煤层开采模拟实验研究

南梁煤矿工作面设计连续推进距离为23m,回采率也仅为69%,使矿井高产高效难以实现。本研究课题旨在通过相似材料模拟实验,掌握厚粘土层下浅埋煤层开采的矿压显现规律,为改进设计提供理论依据。实验选用的5m平面模拟架,主要由角钢座、调高块、立柱、传感器和顶梁组成,其精度误差仅为0.5%,实现了支架-围岩作用与原型的相似;模型与原型相似比为1:50,实验模拟尺寸为5000mm×200mm×1500mm;根据相似原理与量纲分析,容重、时间和应力相似常数分别确定为1.56,7.1,7.8;岩层模拟材料为河沙、石膏、大白粉,分层材料为云母粉。实验表明:当工作面连续推进距离提高到50m时,工作面也未出现台阶下沉,从而为制定更加合理的开采方案提供了可靠依据。     

水体下煤炭开采渗流实验研究

水下煤矿开采在进行相似材料实验研究时都应进行固液两相模拟,但由于对两相实验材料的研究一直未取得突破性进展而未成功.在成功研制固液耦合实验材料的基础上制作了固液两相相似材料模拟模型,通过水体下煤矿开采渗流实验模拟,得出了水在工程破坏岩体中的渗流以及岩体在渗流场作用下的破坏规律,取得了保水开采的合理参数.实验所得的参数为现场开采实践所证实,这为水体下煤矿安全开采设计、矿区水资源保护、绿色矿区的实现提供了可靠的依据.     

陕北矿区开采潜水保护固液两相耦合实验及分析

矿山开采中涌水突水涌沙淹井实验研究都需进行固液耦合相似材料实验,但长期来由于没有寻找到合适的相似材料,井工采矿固液耦合实验一直没有突破性的进展.通过大量试验筛选,得到石蜡适合作固液耦合实验的胶凝剂,并作出试件物理力学参数随不同相似材料配比的变化规律,从而获得榆神府矿区各岩层相似实验配比.针对榆神府矿区沙基型覆岩及富水特点,进行了固液耦合水资源保护实验,采用间歇式开采.得出了从不同基岩厚度工作面实现保水开采的合理推进距.图4,表2,参10.     

神府浅埋煤层顶板破断运动规律

大量观测和模拟实验表明，薄基岩在厚沙覆盖层作用下的整体切落是顶板破断运动的主要方式。本文论述了对顶板破断运动及破断后运动的控制，指出保证足够的初撑力和采空区一定充填状况是控制要点。并进一步分析了基岩厚度、采高、推进速度对顶板破断的影响。     

地下工程渗流场与应力场耦合的相似材料模拟

针对工程岩体中存在的渗流场与应力场耦合问题，在研制固液耦合实验材料的基础上制作了固液两相相似材料模拟模型，通过地下煤炭开采中渗流场与应力场耦合的相似材料模拟，得到了水在工程破坏岩体中的渗流以及岩体在渗流场作用下的破坏规律，确定了上湾保水采煤工作面的合理推进距离及基岩保护层的厚度。实验得出的结论和现场实践所取得的结论一致，进一步证实了实验的可靠性，这一实验的成功为以后研究渗流场与应力场的耦合开辟了新的途径。