稳定岩层层位与冒顶隐患级别关系

针对巷道顶板高冒顶风险区域难以发现、识别的问题,采用力学建模、SURFER软件绘图与RFPA数值模拟相结合的方法,研究了稳定岩层层位与冒顶隐患级别的关系.结果表明:稳定岩层层位可以作为冒顶隐患级别分划的指标,根据稳定岩层层位的不同可以及时判断出高冒顶风险区域,2 m、4 m和6 m为级别变化的临界距离,稳定岩层距巷道顶板小于2 m时,冒顶隐患级别为Ⅰ级;稳定岩层距顶板2～4 m为Ⅱ级;稳定岩层在4～6 m为Ⅲ级;稳定岩层层位在6 m以上时,冒顶隐患级别为Ⅳ级,此类顶板是需要进行重点监测的区域.该成果对巷道顶板安全管理具有指导意义.     

异质地层稳定渗流场随机多尺度有限元模拟研究

为了模拟异质多尺度地层稳定渗流场,提出了一种结合有限元异质多尺度法（FEHM）与随机配点法（SCM）的随机异质多尺度有限元法（SHMFE）。目前,研究此类问题的主要手段是随机有限元法（SFE）,但是这类方法无法从本质上表达地层属性的异质多尺度问题。当地层属性如渗透系数的异质性所在的尺度远远小于研究区域时,运用传统的方法模拟其异质性需大量计算资源,以现有物质基础是一个不可完成的任务。SHMFE能有效地解决这类多尺度不均匀问题。首先运用Karhunen-Loμeve（KL）分解在细尺度上将对数渗透系数Y=lnKε进行展开,然后采用耦合广义多项式混沌的SCM法离散问题概率空间使之成为确定性问题,如果KL展开有多个随机变量,则采用稀疏随机配点法;最后采用FEHM法求解此确定性问题。计算实例表明,相对于传统的SFE,SHMFE能利用更少的计算资源有效地模拟本质上多尺度的渗流问题。     

大流速渗透地层三管冻结稳态温度场解析解

本文采用“分段等效”的方法对水热耦合作用下三管冻结稳态温度场的冻结锋面进行简化,通过定义“调节系数”,利用势函数叠加原理推导了三管冻结温度场解析解。结合三管冻结大型物理模型试验,将解析解计算结果与试验结果进行比较。结果表明,解析解计算结果与试验结果较为吻合。当渗流速度由0 m/d增加至6 m/d时,渗流场的存在使得三管冻结温度场进入稳定阶段的时间延长了1000分钟,是无渗流速度时的1.57倍;同时,上游区域冻结锋面的扩展范围减小,下游区域的扩展范围增大,两侧区域的扩展范围基本相等。由解析解可以得出,渗流场使得上游/两侧/下游轴线上的平均温度由-9.15℃/-7.76℃/-9.10℃降低为-9.71℃/-10.02℃/-9.10℃,说明渗流场的存在对三管冻结稳态温度场分布规律影响较大,为大流速渗透地层人工冻结设计提供参考。     

拐点偏距影响因素的多元线性分析

基于实测数据,采用多元线性回归的方法深入研究了地质、采矿条件等对拐点偏距的影响,并建立了拐点偏距的回归计算模型.通过分析,得出影响拐点偏距的主要因素为覆岩抗压强度、采动程度、煤层倾角、采深和表土层厚度等.同时发现当覆岩中存在大于10 m坚硬岩层时模型计算误差较大.采用多元线性回归方法重新建立了无大于10 m坚硬岩层的时拐点偏距计算模型.该模型的拟合度、稳定性和精度都较高,能够满足地表移动变形预计的需要.     

错层位综放开采采场覆岩结构及大“O”形圈特性分析

通过分析错层位开采采场覆岩结构特点得出,错层位开采采场覆岩结构按接续工作面开采前后可划分为开采前、开采时及开采后3个时期。开采前采场覆岩结构为＂O＂形,开采时为＂L＂形,开采后为大＂O＂形。在此基础上,进一步阐述了错层位开采大＂O＂形圈的形成原理及特性。通过相似模拟试验,验证了错层位开采相邻工作面之间的顶板垮落是一个连续的整体。研究表明,错层位开采能减少瓦斯抽采钻孔的布置数目并降低由于地表沉陷带来的危害。     

松散含水层下采煤合理煤岩柱高度的确定

百善煤矿系底部无稳定粘性土隔水层的中等富水含水层下采煤，为了安全合理地开采，对该矿地质采矿条件下的覆岩破坏移动特征进行研究分析，揭示了留设防砂煤柱开采的机理，取得了显著的经济效益，为条件类似矿井提高上限采煤提供了可靠的依据。     

覆岩组合运动规律的研究

论文以相似材料模拟实验为基础，比较深入地探讨了覆岩组合运动的条件，研究了相关的机理并提出了相应的准则和判据。论文同时研究了开采后覆岩离层一生的位置和离层扩展的规律，正确指出离层位置和扩展规律对组合结构的形成的重要作用。     

计算岩层真厚度编程要点

岩层真厚度计算的原有公式,不能用来直接编程。对其改进后,实现了程序计算的自动化,快捷、准确。     

地质采矿因素对离层分布规律的影响分析

根据笔者多年来的研究成果,从是否有利于离层充填技术实施的角度分析了一些主要地质采矿因素对煤矿采动覆岩中离层分布的时空规律的影响作用,并给出离层充填技术的适用条件,为该技术从理论到实践的进一步完善提供了宝贵、可靠的资料。     

厚夹矸煤层综放开采岩层移动的相似模拟

针对综放开采技术在结构复杂煤层中应用效果不理想的情况,通过相似模拟实验研究结构复杂厚煤层综放开采时厚夹矸层、顶煤及顶板岩层的移动特征。结果表明：含厚夹矸层厚煤层顶煤冒放性较差,其位移显著增加的位置更接近于煤壁;顶煤破碎受夹矸层厚度的影响较大,夹矸层达到一定厚度,顶煤放出效果不理想,直至不能放出。开采模拟观测和实测数据分析结论基本一致。该研究为扩大放顶煤安全高效开采范围提供了参考。