双重卸载模式下含瓦斯煤力学特征响应及渗流规律 被引量：1

1

作者 周斌 刘航 +5 位作者 李树刚 双海清 张东明 彭守建 刘子嘉 王崇智 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1583-1596,共14页

煤与瓦斯突出(简称“突出”)的发生是一个气压与围压同时卸载的过程(即“双重卸载”)。为判断应力和气压对突出煤体破坏的主控作用,明确其在突出过程中的作用机制,基于三轴渗流试验,分析了煤体试件在多种卸载模式及不同卸载比条件下的... 煤与瓦斯突出(简称“突出”)的发生是一个气压与围压同时卸载的过程(即“双重卸载”)。为判断应力和气压对突出煤体破坏的主控作用,明确其在突出过程中的作用机制,基于三轴渗流试验,分析了煤体试件在多种卸载模式及不同卸载比条件下的力学状态、渗透特性及破坏倾向性,并探讨了多种卸载模式下有效应力作用与Klinkenberg效应的作用机制,研究结果表明:煤岩体在气压卸载、围压卸载及双重卸载模式下轴向应变持续增大;仅卸气压时,径向应变线性减小,表现为煤岩体的最终渗透率增长率仅为36.88%,应力圆半径未发生变化,应力圆逐渐远离强度包络线,试件将逐渐趋于稳定;仅围压卸载时,径向应变线性增大,表现为煤岩体最终渗透率增长率高达990.91%,同时应力圆半径逐渐增大,应力圆逐渐靠近强度包络线,试件趋于发生破坏;而双重卸载模式下,在卸载前期体应变比最大,煤岩体最终渗透率增长率为149.24%,应力圆半径逐渐增大,应力圆远离强度包络线,试件逐渐趋于稳定。但随着双重卸载模式的卸载比增大,煤岩体轴向应变、径向应变及体应变变化速率均增加,有效应力在突出过程中的主导作用增强,进而导致渗透率增长速率升高,相应的应力圆半径增长幅度也将逐渐增大,应力圆将由远离包络线转至靠近包络线。由试验结果进一步得知,多次的阵发式突出过程中,受应力和瓦斯压力的双重控制,当发生典型的煤-瓦斯两相流动现象时,煤岩体表现为双重卸载过程,应力对突出的发展起到主导作用,而在突出处于短暂的停止阶段,煤岩体表现为仅的气压卸载过程,此时气压对突出的再次启动起到了主导作用。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 渗透率 Klinkenberg效应 有效应力 应力圆

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切顶留巷贯通相邻采空区覆岩破断特征研究及应用

2

作者 林海飞 刘思博 +5 位作者 李树刚 双海清 田雨 罗荣卫 陈志恒 苟锐 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第3期152-165,共14页

为研究切顶留巷工作面覆岩裂隙演化特征,通过物理相似模拟分析了采动裂隙发育高度、离层量及应变分布规律,探讨了切顶留巷开采顶板结构演变特征及覆岩非对称断裂模式。基于虚功原理与塑性铰相关理论,给出了切顶留巷开采不同阶段顶板破... 为研究切顶留巷工作面覆岩裂隙演化特征,通过物理相似模拟分析了采动裂隙发育高度、离层量及应变分布规律,探讨了切顶留巷开采顶板结构演变特征及覆岩非对称断裂模式。基于虚功原理与塑性铰相关理论,给出了切顶留巷开采不同阶段顶板破断块体尺寸计算公式。研究结果表明:①首采工作面切顶侧垮落带裂隙较为发育;未切顶侧裂隙带裂隙较为发育。②非首采工作面贯通相邻采空区后,覆岩裂隙及离层量曲线均呈非对称分布特征,未切顶侧裂隙被压实闭合,切顶侧裂隙稳定存在;相较于未切顶侧,切顶侧离层量小0.46~8.50 mm,裂隙发育程度低。③首采工作面低位岩层初次断裂形态呈“U+Y”状,切顶侧断裂线平行于切顶方向;非首采工作面低位岩层破断呈“矩形”,高位岩层初次破断形态呈非对称“O+X”状,周期破断呈“U+Y”状,断裂迹线偏向于未切顶侧。④非首采工作面高位岩层破断步距增加,破断块体尺寸增大,单位体积内裂隙数量减少,瓦斯向上运移难度增大。⑤非首采工作面卸压瓦斯治理,需适当降低抽采钻孔布置高度;确定了切顶留巷工作面卸压瓦斯高效抽采区域,现场试验钻孔瓦斯抽采效果验证了区域划分的准确性。 展开更多

关键词 切顶留巷 采动裂隙 贯通采空区 卸压瓦斯抽采 破断形态

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基于关键层理论的切顶留巷下覆岩裂隙分布特征研究 被引量：3

3

作者 双海清 辛越强 +4 位作者 李树刚 林海飞 周斌 尚英智 刘思博 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期102-113,共12页

针对切顶留巷工艺使得切顶侧采空区覆岩裂隙分布改变的问题,采用物理相似模拟与数值模拟相结合的手段分析了切顶留巷工艺下采空区应力分布、覆岩运移和采动裂隙分布规律。在此基础上,基于关键层理论与采动覆岩卸荷膨胀累积效应,探讨了... 针对切顶留巷工艺使得切顶侧采空区覆岩裂隙分布改变的问题,采用物理相似模拟与数值模拟相结合的手段分析了切顶留巷工艺下采空区应力分布、覆岩运移和采动裂隙分布规律。在此基础上,基于关键层理论与采动覆岩卸荷膨胀累积效应,探讨了切顶与未切顶侧覆岩裂隙发育高度和离层裂隙区宽度的变化,分析了不同层位定向卸压瓦斯抽采钻孔抽采效果,验证和反演了切顶留巷工艺下覆岩裂隙分布规律。研究结果表明:切顶留巷工艺能有效降低切顶侧顶底板的应力集中,但应力仍会向煤岩深部传递;切顶使得垮落岩层厚度与顶板破断形式发生改变,导致裂隙带发育高度、亚关键层控制范围内离层裂隙区宽度产生变化;切顶侧端头垮落带高度为未切顶侧的2倍,裂隙带高度为未切顶侧的0.87倍,在裂隙带中下部,切顶侧的离层量和穿层裂隙数量均大于未切顶侧;切顶侧在煤层顶板8~30 m范围内裂隙发育量随距离增大而增大,在30~48 m范围内随距离增大而减小,裂隙主要分布于裂隙带中下部;不同层位抽采钻孔瓦斯浓度和流量的“错峰”验证了上述研究结论。研究结果对高瓦斯矿井切顶留巷工艺下卸压瓦斯治理具有一定参考价值。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 卸压瓦斯 切顶留巷 覆岩裂隙 覆岩累计膨胀

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水射流割缝-注氮驱替联合促抽瓦斯模拟 被引量：1

4

作者 双海清 张星 +4 位作者 李宝军 林海飞 周斌 高海东 崔名威 《西安科技大学学报》 北大核心 2024年第6期1030-1040,共11页

针对低透气性煤层瓦斯抽采困难的问题,提出了水射流割缝-注氮驱替联合促抽瓦斯工艺,分析了工艺流程及原理。通过数值模拟建立普通煤层和割缝煤层模型,分别考察布孔间距和注气压力对不同煤层注氮驱替效果的影响,并对比相同条件下不同煤... 针对低透气性煤层瓦斯抽采困难的问题,提出了水射流割缝-注氮驱替联合促抽瓦斯工艺,分析了工艺流程及原理。通过数值模拟建立普通煤层和割缝煤层模型,分别考察布孔间距和注气压力对不同煤层注氮驱替效果的影响,并对比相同条件下不同煤层注气影响范围,研究煤层割缝对注氮驱替效果的影响。结果表明:布孔间距由3 m提升为7 m注抽20 d时,普通煤层注气影响范围由6.5 m缩小为2.2 m,而割缝煤层由7.9 m缩小为3.6 m;注气压力由1.0 MPa提升为3.0 MPa注抽20 d时,普通煤层注气影响范围由1.0 m提升为5.3 m,割缝煤层在相同注气压力条件下注气影响范围均大于普通煤层;煤层割缝对注氮驱替主要影响在水平方向,割缝区域临近缝槽之间互相贯通,形成椭圆形的复合区域;在分别抽采10,20,30 d情况下,普通煤层注气影响范围分别为1.56,2.65,6.51 m,而割缝煤层分别为2.16,5.75,11.55 m。煤层割缝可以有效提高瓦斯压力下降速率,在注气阶段,割缝组瓦斯纯量超普通组105.17%。割缝煤层注氮可以有效提高注气影响范围,增强瓦斯抽采效果,为联合促抽瓦斯工艺的进一步研究提供参照依据。 展开更多

关键词 联合工艺 瓦斯抽采 割缝注气 注气影响范围 煤层瓦斯压力

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沿空留巷开采覆岩裂隙演化规律及卸压瓦斯抽采技术 被引量：13

5

作者 林海飞 刘思博 +3 位作者 双海清 徐培耘 周斌 罗荣卫 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第1期48-60,共13页

沿空留巷开采是我国煤炭可持续发展的重要方向之一,其采动覆岩卸压瓦斯运移储集区演化与传统开采方式有所不同。为进一步准确辨识沿空留巷开采覆岩卸压瓦斯运移储集区,通过数值模拟及物理相似材料模拟,研究了切顶侧与未切顶侧的裂隙特征... 沿空留巷开采是我国煤炭可持续发展的重要方向之一,其采动覆岩卸压瓦斯运移储集区演化与传统开采方式有所不同。为进一步准确辨识沿空留巷开采覆岩卸压瓦斯运移储集区,通过数值模拟及物理相似材料模拟,研究了切顶侧与未切顶侧的裂隙特征,分析了采动覆岩裂隙动态发育过程及应变分布规律,提出了沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区位置判别方法,并进行了现场工程实践。研究结果表明:低位覆岩受切顶影响,易发生破断垮落;高位覆岩区域未切顶侧覆岩裂隙较为发育,切顶侧与非切顶侧裂隙发育高度相同。采动裂隙形态、覆岩应变形态均呈梯形,随覆岩周期破断,采动裂隙呈跃进态势向上发展。不同区域采动离层裂隙角度集中在0°~10°,竖向破断裂隙区角度主要集中在80°~120°。基于关键层判别、采动裂隙角度及数量、覆岩应变特征等,结合通风方式,提出沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区判定方法,将抽采钻孔布置在“采动裂隙锐角发育区+高瓦斯体积分数”区域,判定得出试验工作面抽采靶区为与煤层顶板垂距30~46m、与辅运巷平距30~55m的区域。试验工作面开采期间整体瓦斯抽采效果良好,说明基于沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区判定方法设计的抽采钻孔具有合理性,可为沿空留巷开采“Y”型通风方式下卸压瓦斯抽采钻孔设计提供一定参考。 展开更多

关键词 沿空留巷 卸压瓦斯抽采 采动裂隙 储集运移区 抽采靶区

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外错高抽巷高位钻孔卸压瓦斯抽采技术 被引量：20

6

作者 王红胜 李树刚 +3 位作者 双海清 杜政贤 由临东 刘浪 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1319-1326,共8页

为解决相邻两工作面上隅角瓦斯超限难题和实现高抽巷＂一巷两用＂,提出外错高抽巷布置方式：沿上工作面回风顺槽侧,在煤层顶板内外错布置走向高抽巷;在高抽巷服务前期,在其内采用高位钻孔抽采上工作面采动卸压瓦斯;在高抽巷服务后期,直... 为解决相邻两工作面上隅角瓦斯超限难题和实现高抽巷＂一巷两用＂,提出外错高抽巷布置方式：沿上工作面回风顺槽侧,在煤层顶板内外错布置走向高抽巷;在高抽巷服务前期,在其内采用高位钻孔抽采上工作面采动卸压瓦斯;在高抽巷服务后期,直接采用高抽巷抽采下工作面采动卸压瓦斯;实现1条高抽巷服务于相邻两工作面,提高高抽巷利用效率。基于山西霍州煤田集团李雅庄煤矿2-603工作面地质条件,建立外错高抽巷围岩结构力学模型,采用理论分析、数值模拟、相似材料模拟及现场实测等研究方法系统分析工作面覆岩采动裂隙发育特征,研究覆岩采动裂隙分布规律,确定外错高抽巷和高位抽采钻孔布置参数;基于高位钻孔测斜结果,提出角度补偿纠偏方法及纠偏效果评价指标。高抽巷位于2煤层顶板25.0 m处,外错2-603工作面25.0 m;高位钻孔终孔位于顶板44.0 m处,水平及倾斜方向上的纠偏角分别为-3°和-2°。研究结果表明：高抽巷受2-603工作面采动影响较小,巷道断面能满足下区段2-605工作面抽采要求;高位钻孔终孔位置合理,高位钻孔抽采瓦斯体积分数高,且持续抽采时间长;采用角度补偿纠偏方法后钻孔瓦斯体积分数的最大值和平均值较纠偏前分别提高15.3%和11.6%,2-603工作面生产班、检修班上隅角瓦斯体积分数分别为0.504%~0.951%和0.467%~0.893%,解决了工作面隅角瓦斯超限难题,保障了工作面安全高效开采。 展开更多

关键词 外错高抽巷 采动裂隙 卸压瓦斯 一巷两用 钻孔测斜 钻孔纠偏 角度补偿

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沿空巷道基本顶断裂结构影响窄煤柱稳定性分析 被引量：33

7

作者 王红胜 李树刚 +3 位作者 张新志 吴林梓 董永建 双海清 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第2期19-22,共4页

为掌握基本顶断裂结构对窄煤柱稳定性的影响规律,通过理论分析和数值模拟分析建立了沿空掘巷围岩结构力学模型,可知沿空巷道基本顶存在3种断裂结构形式,基本顶断裂线位于不同位置时,巷道围岩应力、煤柱应力及变形差异较大;断裂线位于巷... 为掌握基本顶断裂结构对窄煤柱稳定性的影响规律,通过理论分析和数值模拟分析建立了沿空掘巷围岩结构力学模型,可知沿空巷道基本顶存在3种断裂结构形式,基本顶断裂线位于不同位置时,巷道围岩应力、煤柱应力及变形差异较大;断裂线位于巷道正上方时对巷道维护不利,断裂线位于窄煤柱外侧时对巷道维护有利。结果表明:燕家河煤矿8105运输巷中心线距采空区边界8.5 m,护巷煤柱宽6.5 m时,巷道顶底板、两帮最大移近量分别为420、600 mm,有效保证了沿空巷道稳定性。 展开更多

关键词 基本顶断裂线 窄煤柱 沿空掘巷 围岩稳定性

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覆岩采动卸压瓦斯高位钻孔抽采技术 被引量：18

8

作者 双海清 王红胜 +3 位作者 李树刚 杜政贤 由临东 郭卫彬 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2015年第6期682-687,共6页

为解决工作面隅角瓦斯超限难题，提出了在外错高抽巷内布置高位钻孔抽采工作面覆岩采动卸压瓦斯方法。针对李雅庄煤矿2—603工作面开采技术条件，建立了高位钻孔围岩结构力学模型，采用理论分析、数值模拟分析及现场实测分析等方法，确... 为解决工作面隅角瓦斯超限难题，提出了在外错高抽巷内布置高位钻孔抽采工作面覆岩采动卸压瓦斯方法。针对李雅庄煤矿2—603工作面开采技术条件，建立了高位钻孔围岩结构力学模型，采用理论分析、数值模拟分析及现场实测分析等方法，确定了外错高抽巷内高位钻孔终孔合理位置。首先，覆岩采动裂隙主要分布在上山采动角62。以内，下山采动角65。以内，距离煤层底板13～25m和38．6—50m等2个区域，高位钻孔终孔应布置于第二区域内。其次，高位钻孔终孔位于2煤顶板44m处，采空区内投影长度不小于28m时，钻孔抽采瓦斯浓度高，且持续抽采时间长。最后，工程应用效果表明，2—603工作面上隅角瓦斯浓度生产班、检修班分别为O．50％-0．95％，0．47％-0．89％，避免了隅角瓦斯超限，保障了工作面安全高效回采。 展开更多

关键词 低透气性煤层 外错高抽巷 采动裂隙 卸压瓦斯 高位钻孔

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外错高抽巷卸压瓦斯抽采钻孔测斜与纠偏技术 被引量：12

9

作者 王红胜 杜政贤 +3 位作者 樊启文 双海清 解俊祥 由临东 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第8期77-81,共5页

为解决李雅庄煤矿2—603工作面卸压瓦斯抽采钻孔钻进轨迹偏离钻孔原设计轨迹的难题,基于原设计钻孔的测斜结果,提出了角度补偿纠偏方法及钻孔纠偏效果评价指标。原设计151、152号钻孔的测斜结果表明：终孔位置偏斜距离分别为4.203、4.48... 为解决李雅庄煤矿2—603工作面卸压瓦斯抽采钻孔钻进轨迹偏离钻孔原设计轨迹的难题,基于原设计钻孔的测斜结果,提出了角度补偿纠偏方法及钻孔纠偏效果评价指标。原设计151、152号钻孔的测斜结果表明：终孔位置偏斜距离分别为4.203、4.481 m,采用角度补偿纠偏方法后钻孔终孔位置偏斜距离为1.363 m。纠偏后钻孔瓦斯体积分数的最大值和平均值较纠偏前分别提高了15.3%、11.6%,且持续抽采时间增加了1～6 d。纠偏效果表明：该方法基本解决了钻孔偏斜问题,提高了卸压瓦斯抽采效果。 展开更多

关键词 外错高抽巷 卸压瓦斯 钻孔测斜 钻孔纠偏 角度补偿

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董家河煤矿综采工作面瓦斯抽采方案设计 被引量：9

10

作者 李树刚 赵勇 +1 位作者 许满贵 双海清 《煤炭工程》 北大核心 2015年第6期11-13,共3页

介绍了董家河矿煤层赋存及22518工作面状况，分析了工作面瓦斯涌出规律，针对性的提出以工作面采用交叉钻孔强化预抽、边采边抽，以及工作面回风巷布置高位钻孔抽采上覆邻近煤层卸压瓦斯为主要抽采方法；工作面上隅角埋管抽采空区瓦斯... 介绍了董家河矿煤层赋存及22518工作面状况，分析了工作面瓦斯涌出规律，针对性的提出以工作面采用交叉钻孔强化预抽、边采边抽，以及工作面回风巷布置高位钻孔抽采上覆邻近煤层卸压瓦斯为主要抽采方法；工作面上隅角埋管抽采空区瓦斯为备用抽采方法。对抽采效果进行检验，测得抽采后的残存瓦斯含量平均值为2．4m^3／t，可解吸瓦斯含量为0．65～1．12m^3／t，两个指标均满足《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求的6m^3／t。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 顺层抽采 交叉钻孔 采前预抽

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综放面沿空掘巷窄煤柱合理宽度优化分析 被引量：9

11

作者 双海清 王红胜 +3 位作者 李树刚 张新志 吴林梓 董永建 《煤炭工程》 北大核心 2015年第2期18-21,共4页

为确定燕家河煤矿8215综放面沿空掘巷窄煤柱合理宽度,通过理论计算出煤柱合理宽度为6.57-7.67m,研究提出了5种不同宽度煤柱方案,并采用数值模拟分析软件UDEC分析了巷道围岩变形效果,模拟结果表明,当煤柱宽为6-8m时,巷道顶底板、两帮相... 为确定燕家河煤矿8215综放面沿空掘巷窄煤柱合理宽度,通过理论计算出煤柱合理宽度为6.57-7.67m,研究提出了5种不同宽度煤柱方案,并采用数值模拟分析软件UDEC分析了巷道围岩变形效果,模拟结果表明,当煤柱宽为6-8m时,巷道顶底板、两帮相对变形量分别为266-285mm、305-380mm,煤柱中部垂直应力为5.12-8.49MPa,煤柱底板垂直应力峰值为9.6-10.22MPa。并最终确定现场沿空掘巷煤柱宽为8m,回采时巷道顶底板、两帮的最大移近量分别为220-460mm、340-620mm,巷道顶板3m、6m处离层量分别为0.3-7.4mm、0.3-8.6mm,验证了煤柱宽度留设的合理性。 展开更多

关键词 沿空掘巷 窄煤柱宽度 围岩控制 数值模拟

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近距离煤层群下伏厚煤层综放开采下上行开采技术 被引量：2

12

作者 王红胜 李森林 +3 位作者 李树刚 双海清 李斌 李磊 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2016年第5期621-627,共7页

为提高煤炭资源回采率、延长矿井服务年限和实现厚薄煤层间合理配采,开展了近距离煤层群下伏厚煤层综放开采下上行开采可行性研究。基于燕家河煤矿近距离煤层群5^(-1),5^(-2)及8煤地质条件,采用理论分析、物理模拟、数值模拟和现场实测... 为提高煤炭资源回采率、延长矿井服务年限和实现厚薄煤层间合理配采,开展了近距离煤层群下伏厚煤层综放开采下上行开采可行性研究。基于燕家河煤矿近距离煤层群5^(-1),5^(-2)及8煤地质条件,采用理论分析、物理模拟、数值模拟和现场实测等研究方法分析了8煤综放开采采场覆岩运移规律及破断特征,掌握了上覆5^(-1),5^(-2)煤层与岩层的破坏特征及变形规律,确定了5^(-1),5^(-2)煤层上行开采可行性。研究表明,8煤覆岩冒落带高度为16~26.7 m.5^(-1)煤位于8煤裂隙带下层位,处于8煤冒落带之上,5^(-1)煤及其顶底板虽有明显弯曲变形下沉,但无台阶错动,整体连续性好。5^(-2)煤位于8煤裂隙带与冒落带过渡层位,接近8煤冒落带;巷探表明了5^(-2)煤处于整体下沉,顶底板无台阶错动,整体连续性较好。除内错采空区0~25 m的5^(-1),5^(-2)煤层破坏较严重外,其余范围的5^(-1),5^(-2)煤层结构连续完整,均可上行开采。 展开更多

关键词 近距离 煤层群 厚煤层 综放开采 上行开采 台阶错动 巷探

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特厚易自燃煤层高抽巷合理布置层位参数分析 被引量：2

13

作者 陈高峰 李树刚 +1 位作者 丁洋 双海清 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2017年第2期56-59,共4页

基于某工作面开采技术条件,综合分析了卸压瓦斯抽采和防止采空区遗煤自燃对高抽巷布置层位的要求,理论确定了高抽巷需布置在回风巷侧冒落带中"O"形圈内。采用UDEC2D4.0数值模拟和物理相似模拟实验方法,分析了覆岩裂隙演化规... 基于某工作面开采技术条件,综合分析了卸压瓦斯抽采和防止采空区遗煤自燃对高抽巷布置层位的要求,理论确定了高抽巷需布置在回风巷侧冒落带中"O"形圈内。采用UDEC2D4.0数值模拟和物理相似模拟实验方法,分析了覆岩裂隙演化规律及移动特征。 展开更多

关键词 特厚煤层 高抽巷 防灭火

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沿空留巷基本顶预裂爆破孔距优化试验 被引量：3

14

作者 郭正超 王红胜 +2 位作者 李树刚 双海清 由临东 《工程爆破》 2015年第1期10-14,共5页

为了降低沿空巷道上覆基本顶断裂、回转、下沉对人造帮稳定性的影响,采用预裂爆破技术提前预裂基本顶,减小基本顶在采空区的悬顶长度,降低人造帮载荷及其作用时间,提高人造帮的稳定性。预裂爆破的关键是确定合理的孔距,通过在集贤煤矿... 为了降低沿空巷道上覆基本顶断裂、回转、下沉对人造帮稳定性的影响,采用预裂爆破技术提前预裂基本顶,减小基本顶在采空区的悬顶长度,降低人造帮载荷及其作用时间,提高人造帮的稳定性。预裂爆破的关键是确定合理的孔距,通过在集贤煤矿西二采区进行基本顶预裂爆破试验,采用钻孔窥视技术对孔距1、1.5、2m的爆破效果进行分析。结果表明:检验孔孔壁裂隙发育宽度、发育长度、发育密度及孔隙度都有随着孔距增大而减小的趋势。为了爆破后炮孔间形成相互贯通的裂隙、保证预裂爆破效果,确定预裂爆破孔合理间距为1.5m。 展开更多

关键词 沿空留巷 基本顶 预裂爆破 孔距

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复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力分析 被引量：2

15

作者 王红胜 由临东 +2 位作者 李树刚 双海清 杜政贤 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2015年第3期284-291,共8页

为确定复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力,将采煤工作面煤层地质条件开采工艺性综合评价结果与计算机模拟的工作面单产相结合对工作面进行可靠的单产预测,基于工作面预测产量对可能满足矿井生产能力的多种方案进行接续方案的比较... 为确定复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力,将采煤工作面煤层地质条件开采工艺性综合评价结果与计算机模拟的工作面单产相结合对工作面进行可靠的单产预测,基于工作面预测产量对可能满足矿井生产能力的多种方案进行接续方案的比较分析以得出矿井合理生产能力。以燕家河煤矿5^-1,5^-2和8煤层为研究对象,首先,对矿井未来开采的83个工作面进行开采工艺性综合评价;其次,基于综合评价结果对各工作面进行了可靠的单产预测;再次,提出了2种工作面配置方案并进行工作面接续编排;最后,分析了矿井合理生产能力。研究表明,矿井合理生产能力为180万t/a,产量波动范围为156.5-208.7万t,平均年产量为178.5万t,产量波动系数为0.114,矿井持续稳定开采25 a. 展开更多

关键词 高产高效 生产能力 开采工艺性评价 单产预测 工作面接续

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综采工作面推进速度对瓦斯运移优势通道演化的影响 被引量：17

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作者 赵鹏翔 卓日升 +3 位作者 李树刚 林海飞 刘超 双海清 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第7期99-108,共10页

为了研究综采工作面卸压瓦斯覆岩裂隙优势通道的演化规律,以采动裂隙椭抛带理论为基础,工作面推进速度为关键参数,构建采动卸压瓦斯优势通道数学模型,并针对山西和顺某高瓦斯矿井主采工作面,开展综采工作面在不同推进速度条件下的卸压... 为了研究综采工作面卸压瓦斯覆岩裂隙优势通道的演化规律,以采动裂隙椭抛带理论为基础,工作面推进速度为关键参数,构建采动卸压瓦斯优势通道数学模型,并针对山西和顺某高瓦斯矿井主采工作面,开展综采工作面在不同推进速度条件下的卸压瓦斯覆岩裂隙优势通道演化规律物理相似模拟试验。研究结果表明:加快推进速度,三带高度降低,平均来压步距增大,优势通道在上覆岩层的空间位置也随之降低,优势通道发育的高度、宽度、垮落角和范围随着推进速度加快而减小。随着推进速度的加快,优势通道离层率和贯通度逐渐变小。随着工作面的推进,优势通道的分形维数由小到大对应的推进速度依次为7、5、3 m/d,呈现出降维的趋势。在现场高位钻孔试验中,对工作面推进速度不同时的高位钻孔参数进行优化调整,得到高位钻场抽采瓦斯占绝对瓦斯涌出总量的49.94%~89.88%,并且使得上隅角及回风巷平均瓦斯体积分数维持在0.27%以下及0.32%以下,从而保证工作面安全高效的回采。研究结果可为不同推进速度下采动覆岩卸压瓦斯富集区的识别提供一定的理论基础。 展开更多

关键词 采动覆岩裂隙 优势通道 工作面推进速度 高位钻孔

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大采高综采覆岩裂隙演化特征三维实验研究 被引量：19

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作者 魏宗勇 李树刚 +2 位作者 林海飞 双海清 丁洋 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第4期589-598,共10页

上覆岩层裂隙区域是瓦斯运移储集通道,为准确得到大采高综采条件下裂隙演化特征,以山西天池煤矿202工作面为原型搭建了三维物理相似模拟模型,采用声发射监测系统、三维模型剖切等方法得到覆岩裂隙发育过程及裂隙分布特征。结果表明,202... 上覆岩层裂隙区域是瓦斯运移储集通道,为准确得到大采高综采条件下裂隙演化特征,以山西天池煤矿202工作面为原型搭建了三维物理相似模拟模型,采用声发射监测系统、三维模型剖切等方法得到覆岩裂隙发育过程及裂隙分布特征。结果表明,202工作面基本顶初次垮落步距为36 m,周期来压步距为16~27 m,周期来压平均步距18 m;采用物理模型剖切的方式得到采动覆岩裂隙高度及三维分布形态,垮落带高度15 m,是采高2.9倍,裂隙带高度64 m,是采高12.5倍;覆岩垮落裂隙三维形态为“椭抛体”。在煤层倾向及走向上,覆岩整体下沉趋势为“凹”型,距离煤层底板10 m处上覆岩层下沉量最大为3.5 m,越往上下沉量越小,岩层下沉呈梯形分布;在走向及倾向方向裂隙密度均呈现“双驼峰”状,倾向裂隙区位于工作面0~30 m与90~120 m范围内,走向裂隙区位于切眼侧0~30 m与停采线侧160~200 m范围内,裂隙区裂隙密度达5条/m,中部压实区裂隙密度在1~2条/m之间,回风巷侧裂隙区为高位巷布置最佳区域,能够有效提高瓦斯抽采效率,对工作面及采空区瓦斯治理具有重要意义。 展开更多

关键词 大采高 综采工作面 三维实验 声发射 模型剖切 裂隙演化

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特厚煤层开采卸压瓦斯储集区演化特征分析及工程应用 被引量：10

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作者 林海飞 王旭 +3 位作者 徐培耘 孔祥国 双海清 赵鹏翔 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期173-182,共10页

为研究特厚煤层开采卸压瓦斯储集区动态演化规律,采用3DEC数值模拟软件,分析了采动覆岩应力及位移分布规律,研究了卸压瓦斯储集区演化特征,提出了卸压瓦斯储集区位置判别方法,并在试验工作面高位钻孔瓦斯抽采进行了实践。结果表明:特厚... 为研究特厚煤层开采卸压瓦斯储集区动态演化规律,采用3DEC数值模拟软件,分析了采动覆岩应力及位移分布规律,研究了卸压瓦斯储集区演化特征,提出了卸压瓦斯储集区位置判别方法,并在试验工作面高位钻孔瓦斯抽采进行了实践。结果表明:特厚煤层开采后,覆岩垮落带高度49.5 m,裂隙带高度104 m。工作面侧卸压区范围内关键层失稳后,其下方形成卸压瓦斯储集区。卸压瓦斯储集区划分为3类:①关键层处于弯曲下沉带,其下方形成高位储集区;②关键层处于裂隙带,砌体梁下方形成中位储集区;③关键层处于垮落带,悬臂梁下方形成低位储集区。储集区形态及面积与其上方控制关键层状态密切相关,控制关键层破断前,面积持续上升,低位储集区形态呈矩形,中位和高位储集区形态呈半椭圆形,拓展至三维形态呈矩形截面环体和椭圆截面半椭球体;破断后面积快速下降,之后随覆岩来压呈现周期性变化,低位储集区形态呈梯形,中位储集区形态呈三角形,高位储集区形态呈半椭圆形,拓展至三维形态呈矩形截面环体、三角形截面环体和椭圆截面半椭球体。现场将高位钻孔的终孔位置布置在中位储集区范围,进行了抽采验证,单孔最大抽采浓度34.5%,平均抽采浓度16.8%,抽采后上隅角瓦斯体积分数0.55%,瓦斯抽采效果良好,说明据此方法布置高位钻孔具有合理性。 展开更多

关键词 特厚煤层 3DEC 卸压瓦斯储集区 高位钻孔 瓦斯抽采

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分级循环加卸载煤体变形破坏特征试验研究 被引量：8

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作者 李树刚 刘思博 +4 位作者 林海飞 双海清 李磊明 于涵旭 罗荣卫 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期199-205,共7页

瓦斯抽采钻孔在采动影响下所处的应力状态比较复杂,随着工作面的推进,经历复杂的加载和卸载共同作用,易导致抽采钻孔失稳破坏。为深入研究采动影响下煤体钻孔的变形破坏特征,通过开展单调加载及分级循环加卸载试验,分析不同加载路径下... 瓦斯抽采钻孔在采动影响下所处的应力状态比较复杂,随着工作面的推进,经历复杂的加载和卸载共同作用,易导致抽采钻孔失稳破坏。为深入研究采动影响下煤体钻孔的变形破坏特征,通过开展单调加载及分级循环加卸载试验,分析不同加载路径下试样的强度特征,并结合数字散斑技术(XTDIC)分析试样单轴压缩过程中裂纹扩展及孔周位移演化规律,通过布置"虚拟引伸计"分析试样局部化带位移演化特征。结果表明:与单调加载路径相比,分级循环加卸载路径下试样的抗压强度减小,减小幅度为4.59%;分级循环加卸载路径下,含钻孔试样的最终破坏是由远场裂纹与钻孔两侧的剪切裂纹贯通形成宏观破裂带导致的,不同加载路径下试样破坏模式均为拉剪复合破坏,破坏形态呈"X"状;试样加载顶点与卸载低点的张拉、错动位移随着循环次数增加逐渐增大,呈波动上升趋势,并且在时间上滞后于应力变化;孔周位移测点层位越高,试样加载至相同时刻的位移越大;分级循环加卸载路径下,试样卸载阶段的测点位移有轻微恢复现象,最大恢复量为0.149 mm,位移随时间增长表现为"台阶式"递增现象。 展开更多

关键词 分级循环加卸载 裂纹演化 局部化带位移 虚拟引伸计 抽采钻孔

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基于微震监测的覆岩裂隙演化规律相似模拟试验研究 被引量：19

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作者 肖鹏 韩凯 +2 位作者 双海清 吴铭川 高振 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期48-56,共9页

为研究“三软”煤层覆岩裂隙演化规律,采用物理模拟试验,结合微震监测仪器、压力传感器,研究回采工作面微震事件的分布特征及其与底板压力变化规律之间的关系,分析了覆岩裂隙演化特征。研究表明:模型回采期间总共发生9次周期来压,来压... 为研究“三软”煤层覆岩裂隙演化规律,采用物理模拟试验,结合微震监测仪器、压力传感器,研究回采工作面微震事件的分布特征及其与底板压力变化规律之间的关系,分析了覆岩裂隙演化特征。研究表明:模型回采期间总共发生9次周期来压,来压步距有明显的一大一小规律,第6次来压之后空洞闭合,断裂带不再向上发育,此后断裂带随着回采只发生横向的变化;开采过程中覆岩裂隙演化是一个复杂的能量释放过程,在回采初期至第4次周期来压期间微震事件频次和能量都在增加并在第4次来压之后到达峰值,而在第6次来压之后空洞闭合,纵向破断裂隙基本停止向上发展,此后微震事件频次和能量都在减小;底板压力的变化规律和微震事件能量频次的变化规律基本一致,但是压力数据变化的分区更加明显且具有滞后性,微震事件波动范围大于压力的波动范围;裂隙密度的变化与微震事件能量频次的变化都存在一个先增大后减小的过程,但是2种变化在增大过程中的协同变化现象要大于减小过程中的这一现象。由模拟结果和现场钻孔窥视监测确定出了上覆岩层的瓦斯富集区域,根据这一研究成果布置高位钻孔抽采瓦斯后,工作面采动断裂带、上隅角高瓦斯浓度区域的瓦斯富集得到了较好的控制,保证了工作面的安全高效生产。 展开更多

关键词 覆岩裂隙 裂隙演化 微震监测 瓦斯富集 能量频次

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