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弱富水软岩水-沙混合型突水机制与防治技术——以上海庙矿区为例 被引量：30
1
作者 吕玉广 肖庆华 程久龙 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3154-3163,共10页
近年来我国西北侏罗纪煤田弱富水软岩水-沙混合型间歇式突水事故多发,短时水(沙)量大,缺少有效的防范技术措施,严重威胁矿井安全生产。为揭示其形成机制以便于制定相应的防范措施,以内蒙古上海庙矿业新上海一号煤矿为研究对象,室内测试... 近年来我国西北侏罗纪煤田弱富水软岩水-沙混合型间歇式突水事故多发,短时水(沙)量大,缺少有效的防范技术措施,严重威胁矿井安全生产。为揭示其形成机制以便于制定相应的防范措施,以内蒙古上海庙矿业新上海一号煤矿为研究对象,室内测试了岩石力学强度、软化系数等参数,井下实测了围岩松动圈,综合判定为典型的软岩地层;正交偏光镜下显示砂岩成熟度低,黏土质矿物胶结;水理性试验表明砂岩颗粒间泥质胶结物易产生溶蚀现象,能够形成固-液双相混合物,在水动力下具有流沙属性;泥岩极易吸水膨胀、泥化。根据含水层水位和地表岩移长期观测结果,推定低位覆岩内和高位覆岩内均可以产生离层裂隙,且离层裂隙具有汇集水源功能。将111084工作面突水溃沙过程中含水层水位历时曲线与水量历时曲线叠合考察,突水量与突水含水层水位升降变化之间有明显的相关性。初时突水量大、水位下降幅度也大;水量在趋于衰减过程中出现几次跃升,含水层水位在趋于回升过程中出现几次相应的跃降;跃升(跃降)的幅度梯次减小;两次跳跃时间间隔梯次延长。综合以上信息,提出离层裂隙的汇水作用可以强化弱含水层短时突水强度观点,弱胶结砂岩提供了混合突水的沙源;离层水体释放过程中水动力发生强弱变化,随着离层水体释放水动力减弱,大量泥沙封堵突水通道,表现出泥沙自封堵效应。覆岩持续压缩,离层裂隙储水能力逐渐弱化,表现为突水量梯次减小;离层水补给路径逐渐扩展,表现为突水休止期梯次延长。汇水—突水—封堵—再汇水—再突水—再封堵的过程交替进行,揭示了间歇性水-沙混合型突水模式的突水机制。离层水害发生需要具备水源(富水性)、时间、空间、通道、压力等5个必要条件,强调导水裂隙突水通道的重要性。工程应用表明,顶板水预疏干可以改变含水层的富水性条件,预置导流管改变离层空间封闭性和汇水时间条件,突水通道和压力条件,可以有效避免此类事故发生,保障矿井安全生产;同时可实现无顶板淋水、采空区无涌水状态下开采,优化采场作业环境、弱化软岩劣化效应,促进矿井高效生产。 展开更多
关键词 弱富水软岩 水-沙混合型突水 离层水害 泥沙自封堵作用 疏干导流技术
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上海庙矿区8煤层回采巷道失稳控制研究与应用 被引量：3
2
作者 高建平 耿东坤 《建井技术》 2018年第4期36-39,共4页
内蒙古上海庙矿区首采煤层为8煤,巷道揭露岩石条件差,顶板不同程度出现淋水,岩石遇水泥化,巷道采取普通支护方式,不能有效维护巷道稳定。为此,开展了8煤层回采巷道断面及支护方案优化研究。在对现场破坏现象实际调研的基础上,分析出原... 内蒙古上海庙矿区首采煤层为8煤,巷道揭露岩石条件差,顶板不同程度出现淋水,岩石遇水泥化,巷道采取普通支护方式,不能有效维护巷道稳定。为此,开展了8煤层回采巷道断面及支护方案优化研究。在对现场破坏现象实际调研的基础上,分析出原回采巷道断面及支护设计缺陷;然后采用FLAC^(3D)软件,对多种设计方案进行数值模拟计算,优化回采巷道断面及支护设计,从而得出最为合理的巷道断面形状及支护参数。为了判断优化方案支护效果,对巷道表面收敛量和顶板离层量进行了跟踪监测。监测结果表明,优化后的巷道断面及支护方案可行,参数选取合理。优化方案大大改善了巷道围岩稳定状况,保证了工作面安全掘进和顺利回采。 展开更多
关键词 回采巷道 失稳控制 支护方案 优化 数值模拟
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新上海一号煤矿软岩回采巷道预裂卸压技术研究
3
作者 刘光饶 张勇 +9 位作者 左海峰 耿东坤 杨位良 何晓青 刘建荣 宋杰 翟军存 张传伟 孙毅 王传峰 《煤炭技术》 CAS 2024年第4期18-22,共5页
基于新上海一号煤矿软岩巷道支护薄弱的特点,提出了一种新的预裂卸压技术,旨在解决软岩巷道围岩大变形控制难题。该技术主要采用超前预裂卸压为主、NPR锚索协同支护为辅的方式,通过预裂卸压切断采空区顶板与巷道顶板之间的联系,加速顶... 基于新上海一号煤矿软岩巷道支护薄弱的特点,提出了一种新的预裂卸压技术,旨在解决软岩巷道围岩大变形控制难题。该技术主要采用超前预裂卸压为主、NPR锚索协同支护为辅的方式,通过预裂卸压切断采空区顶板与巷道顶板之间的联系,加速顶板垮断,减小悬臂长度及传递至临空巷道顶板的覆岩荷载。同时,采用NPR锚索提前对巷道进行补强加固,确保了沿空巷道在超前应力影响下的稳定性。实地应用表明,采用预裂卸压技术回采巷道围岩变形量得到有效控制,验证了预裂卸压技术的有效性。为软岩巷道稳定性控制提供了一种新的解决方案。 展开更多
关键词 软岩巷道 大变形 预裂卸压 协同支护 稳定性控制
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基于优化的U-net网络掘进工作面煤岩识别方法研究
4
作者 栾恒杰 杨玉晴 +4 位作者 刘建康 蒋宇静 刘建荣 马德良 张孙豪 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期94-108,共15页
为了提高煤岩识别的精准度,采集了内蒙古上海庙矿业有限责任公司榆树井煤矿掘进工作面煤岩原始图像并制作了深度学习数据集,通过FCN全卷积神经网络(FCN网络)、Unet语义分割网络(U-net网络)与加入Canny边缘检测算法改进后的U-net网络等3... 为了提高煤岩识别的精准度,采集了内蒙古上海庙矿业有限责任公司榆树井煤矿掘进工作面煤岩原始图像并制作了深度学习数据集,通过FCN全卷积神经网络(FCN网络)、Unet语义分割网络(U-net网络)与加入Canny边缘检测算法改进后的U-net网络等3种网络模型对数据集进行训练,并对训练结果进行对比分析。分析结果表明:在训练次数达到100次时,3种网络模型准确率分别为89.25%, 93.52%及94.55%,改进U-net网络模型准确率相较改进前提高1.03%;在煤岩识别方面, U-net网络模型比FCN网络模型取得了更高的准确率,在测试环节中也表现出了更好的性能;在预测环节中,对煤岩边缘部分的识别做到了更为精准的处理。该方法可为煤岩识别的精准度的提高提供参考。 展开更多
关键词 煤岩识别 深度学习 U-net网络 CANNY边缘检测算法
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火山盆地强含水层下保水采煤可行性探讨——以锡林郭勒盟农乃庙井田为例 被引量：1
5
作者 吕玉广 孙国 +1 位作者 王勇 吴宝峰 《能源与环保》 2023年第10期288-294,300,共8页
针对农乃庙井田过半数煤炭资源受顶板弱胶结强含水层突水溃砂灾害威胁、煤炭开发会破坏矿区水资源环境进而影响草原生态环境等问题,从开采技术条件入手,分析了井田构造特征、含水层与煤层赋存特征、水化学特征、岩石物理力学特征、生态... 针对农乃庙井田过半数煤炭资源受顶板弱胶结强含水层突水溃砂灾害威胁、煤炭开发会破坏矿区水资源环境进而影响草原生态环境等问题,从开采技术条件入手,分析了井田构造特征、含水层与煤层赋存特征、水化学特征、岩石物理力学特征、生态环境特征等,提出了“帷幕截流—主动抽排水—水资源转储—煤炭开采”煤炭开发模式。聚煤盆地基底为阻水边界、盆地边缘基底埋藏浅、第四系底部存在稳定的隔水层等客观条件,使得构筑圏闭型落底式帷幕具有技术可行、经济合理性;闭环的阻水帷幕将平面无限延展的新近系含水层分划为帷幕内和帷幕外2部分,帷幕内含水层失去补给水源成为独立的水文地质单元,为疏干开采创造了条件,同时可避免弱胶结砂砾岩含水层水—砂混合突涌地质灾害;相较于井下疏排水,地面水源井主动抽排水对水质污染小,第四系含水层水和下部基岩水均为Ⅱ类水源,水化学性质相似度高,为转移新近系水源储存空间提供了水化学基础;第四系砂砾层具有厚度较大、渗透性好、储水能力强、开放性渗流边界等条件,为转移新近系水提供了储水空间条件;基岩水补给浅埋的第四系松散层水源,可以更好地涵养草场生态环境,一定程度上缓解当地干旱少雨的矛盾,创造出煤炭资源充分开发、水资源充分保护、矿井安全得到充分保障的环境友好型开发模式。 展开更多
关键词 帷幕截流 主动抽排 水资源转储 保水采煤
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《“三下”开采规范》中安全煤(岩)柱留设问题探讨
6
作者 吕玉广 孙国 +1 位作者 吴宝峰 李硕 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期139-145,共7页
针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中安全煤(岩)柱设计以及水压对顶板突水控制作用等问题进行探讨。首先分析了规范的附表4-3表头文字,指出保护层厚度的有关规定仅适用于松散含水层(含地表水体),至于基岩含... 针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中安全煤(岩)柱设计以及水压对顶板突水控制作用等问题进行探讨。首先分析了规范的附表4-3表头文字,指出保护层厚度的有关规定仅适用于松散含水层(含地表水体),至于基岩含水层下采煤应如何确定保护层厚度则未明确;进而以泥岩与黏性土层均具有阻水功能为桥梁,推导出基岩含水层下采煤可参照“松散层下黏性土层累计厚度大于采厚”条件执行,遵照“就高不就低原则”,基岩含水层下保护层厚度统一取采厚的4倍为宜;既然规范适用条件为单层采厚不大于3.0 m,则附表4-3中“松散层厚度小于采厚”的规定难以理解,建议删除。其次,基于“保护”一词的科学内涵对“保护层”重新定义,即导水裂缝带顶界面到含水层底界面之间的隔水岩层均具有“保护”功能,应统称为保护层H_(b);进而提出了保护系数B_(s)概念,即保护层厚度与单层采厚的比值;松散含水层下保护系数分区阈值(B_(i)=2、3、4、5、6、7),基岩含层下保护系数分区阈值B_(i)=4,据此对顶板水害风险进行等级划分:突水区(B_(s)≤0)、危险区(0<B_(s)<B_(i))、安全区(B_(s)≥B_(i))。此外,借鉴底板突水系数概念,将单位厚度保护层承受的水头压力称为保护层承压系数(T=P/H_(b)),通过对3种煤水结构条件下承压系数的分析,得出第4系松散含水层、非煤系基岩含水层下采煤可以不考虑水压,煤系基岩含水层下采煤随着开采深度增加、水压随之增大而带来突(涌)水风险。最后,分析了底板含水层顶部存在被泥质物充填隔水带时,《“三下”开采规范》给出的底板防水安全煤(岩)柱表达式(h_(a)≥h_(1)+h_(2)+h_(4))与附图相矛盾,正确的表达式应为h_(a)≥h_(1)+h_(2)-h_(4)。 展开更多
关键词 保护层 保护系数 分区阈值 “三区”划分 承压系数 安全煤(岩)柱
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侏罗系宝塔山砂岩突水风险预测及限制边界疏降技术
7
作者 乔伟 吕玉广 +5 位作者 韩港 刘光尧 吕文斌 冯培超 陈维池 汪祯 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期194-208,共15页
内蒙古上海庙矿区新上海一号煤矿发生国内首次也是目前唯一的侏罗系煤层开采底板宝塔山砂岩突水淹井事故;开展了侏罗系煤层开采底板强富水宝塔山砂岩突水危险性评价方法和防控技术的研究工作。首先,明确了“11·25”事故的突水水源... 内蒙古上海庙矿区新上海一号煤矿发生国内首次也是目前唯一的侏罗系煤层开采底板宝塔山砂岩突水淹井事故;开展了侏罗系煤层开采底板强富水宝塔山砂岩突水危险性评价方法和防控技术的研究工作。首先,明确了“11·25”事故的突水水源为侏罗系延安组下部的宝塔山砂岩含水层,且煤层与底板宝塔山砂岩之间隔水层具有强度低、软化系数小、胶结性差的特点,属地质软岩。其次,以“含水层厚度、含水层富水性、含水层渗透性、含水层水压力及18煤底板隔水层有效厚度”为主要指标建立突水评价体系,将宝塔山砂岩含水层突水危险性分区被划分为安全区(32.21%)、威胁区(37.53%)及危险区(30.26%)三种类型,并通过实例验证了评价模型的准确性。最后,结合底板隔水层工程地质特性,分析采用“断层注浆形成局部限制边界+群孔疏降”的方法防控宝塔山砂岩突水。设定“疏放水开始至1号钻场退出疏放水工作、2号、3号和4号钻场持续进行疏放水工作至3号钻场退出、2号和4号钻场持续进行疏放水工作至模型补排平衡”的疏降方案。依据规范得出注浆后最大帷幕渗透系数为2×10^(-2) m/d,当断层注浆后帷幕渗透系数为2×10^(-2)~2×10^(-8) m/d时,疏放水量为402万~347.8万m^(3),安全区占矿区的比例为43.34%~67.37%。结合注浆成本、疏放水量和安全性,帷幕渗透系数为2×10^(-4) m/d时即可有效保证矿井安全生产和技术经济效益。断层注浆局部限制边界+疏放水联合技可有效防控宝塔山砂岩水害,研究工作对我国西部侏罗纪煤田开发底板水防治具有重要意义和工程实践价值。 展开更多
关键词 宝塔山砂岩 弱胶结隔水层 三维地下水模型 危险性评价 水害防治
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煤层顶板水害风险保护系数法评价技术研究 被引量：2
8
作者 吕玉广 乔伟 +2 位作者 胡发仑 刘梦楠 吕波 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期180-188,共9页
关于近水体下采煤防水安全煤(岩)柱保护层厚度取采高倍数问题,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(以下简称《“三下”开采规范》)附表4-3“防水安全煤(岩)柱保护层厚度”仅适用于“松散含水层”下采煤,至于基岩... 关于近水体下采煤防水安全煤(岩)柱保护层厚度取采高倍数问题,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(以下简称《“三下”开采规范》)附表4-3“防水安全煤(岩)柱保护层厚度”仅适用于“松散含水层”下采煤,至于基岩含水层下采煤以及老空水体下采煤如何确定保护层厚度并未涉及;常用的顶板水害风险评价技术方法评价的主要内容包括富水性评价、导通性评价、充水强度评价,在含水层富水性已知的情况下,评价方法可以进一步简化,仅评价“导通性”即可。基于以上2点,从《“三下”开采规范》出发,试图构建类似于底板突水系数那样简单的判据用于评价顶板水害风险。首先,基于“保护”一词的科学内涵,提出导水裂隙带顶界面至上覆含水层之间的隔水岩层均具有保护功能,应统称为保护层(Hb);基于《“三下”开采规范》中保护层厚度选取采高(A)一定倍数的做法,提出了保护系数(Bs)概念,即保护层厚度与采高的比值(Bs=Hb/A)。其次,基于《“三下”开采规范》附表4-3关于防隔水煤(岩)柱保护层厚度取值的规定,提出松散含水层下采煤的保护系数分区阈值Bi=(0,2、3、4、5、6、7);煤系地层一般为砂、泥岩互层型沉积建造,其中泥岩具有阻水功能(相当于松散层下的黏性土层),且泥岩总厚度一般大于累计采厚,故基岩含水层下保护层厚度可参照《“三下”开采规范》附表4-3“松散层底部黏性土层厚度大于累计采厚”的条件并按最大值选取,即4A,遂提出评价基岩含层的保护系数分区阈值Bi=(0,4)。根据保护系数和分区阈值,可将评价区划分为突水区(Bs≤0)、危险区(0<Bs<Bi)、安全区(Bs≥Bi)。当煤层上方有多层含水层时,应分别进行评价。最后,举例说明应用保护系数评价顶板水害风险的过程和方法,指出当含水层富水性为中等及以上时,“突水区”“危险区”的内涵侧重于安全性,通常作为防水安全煤柱留设;当含水层富水性弱或疏放经济时,“突水区”“危险区”主要用于指导疏干工程设计。 展开更多
关键词 顶板水害 风险评价 保护系数 分区阈值 “三区”划分
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富水软岩回采巷道巷帮滑移失稳机理与强化支护技术研究
9
作者 吴宝峰 刘建荣 刘爽 《山东煤炭科技》 2024年第11期40-45,共6页
针对榆树井煤矿1205工作面胶运巷富水软岩回采巷道巷帮滑移失稳控制难题,采用现场实测和数值模拟相结合的研究方法,揭示富水软岩回采巷道巷帮滑移诱发围岩失稳机理,提出巷帮强化支护技术并进行了现场试验。结果表明:1205工作面胶运巷主... 针对榆树井煤矿1205工作面胶运巷富水软岩回采巷道巷帮滑移失稳控制难题,采用现场实测和数值模拟相结合的研究方法,揭示富水软岩回采巷道巷帮滑移诱发围岩失稳机理,提出巷帮强化支护技术并进行了现场试验。结果表明:1205工作面胶运巷主要破坏特征为巷帮下部发生破坏,因巷道为半煤岩巷,软岩遇水膨胀挤出破坏了原有的支护结构,导致巷帮下部岩体沿煤岩界面鼓出形成825 mm宽斜坡;影响榆树井煤矿软岩巷道围岩失稳破坏的主要影响因素包括围岩强度、煤岩界面和采动影响;采用强化支护方案后,巷道表面变形量相比原方案显著减小,解决了软岩回采巷道巷帮滑移失稳等问题,巷道变形得到了有效控制,保障了工作面安全高效生产。 展开更多
关键词 软岩巷道 巷帮滑移 失稳机理 强化支护
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基于风险控制的煤炭企业税收筹划研究
10
作者 刘艳 《中国乡镇企业会计》 2024年第15期64-66,共3页
本文以煤炭企业税务风险和纳税筹划为主要研究对象,在阐述煤炭企业做好税务筹划工作必要性的基础上,从增值税和企业所得税两个关键税种入手,深入分析了现阶段煤炭企业经营管理过程中存在的涉税风险;同时,本文基于风险控制详细论述了煤... 本文以煤炭企业税务风险和纳税筹划为主要研究对象,在阐述煤炭企业做好税务筹划工作必要性的基础上,从增值税和企业所得税两个关键税种入手,深入分析了现阶段煤炭企业经营管理过程中存在的涉税风险;同时,本文基于风险控制详细论述了煤炭企业纳税筹划活动的改进措施,以期为我国煤炭企业的税务管理工作提供有益的理论指导。 展开更多
关键词 煤炭企业 税筹风险 纳税筹划
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软岩回采巷道底臌破坏机制与支护技术 被引量：47
11
作者 文志杰 卢建宇 +7 位作者 肖庆华 陈广印 杨涛 蒋宇静 李利平 杨胜利 赵仁乐 程卫民 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1991-1999,共9页
软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及... 软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及应力作用模式,在结合朗肯压力理论的基础上建立了剪切错动型巷道底臌力学模型,导出了巷道底臌力源P0的计算方程。计算分析知,当底臌压力P0大于底板岩体的强度极限时,巷道底板岩体将发生剪切和扩容变形挤入巷道空间,随时间效应的加大最终导致巷道底臌;其次,结合建立的底臌力学模型,提出了一种与剪切错动型巷道底臌力学机理相适应的新型反底拱底臌控制技术,对反底拱伸出段、底板预应力锚杆和反底拱主体段3部分在底臌控制过程中的作用进行理论分析,揭示了其“控底-助帮”的底臌控制机理,并综合数值计算和正交实验的方法对新型反底拱结构的3个主要参数进行试验优化,模拟显示影响巷道底臌量指标的主要因素为底板超挖深度和反底拱伸出段长度,影响巷道两帮移近量指标的主要因素为反底拱伸出段长度;最后,通过对榆树井矿13803工作面回风巷原始支护条件下底板压力的验算,确定了底板围岩压力与矿井水的耦合作用是造成该巷道底臌的主要原因,并根据优化后的底板治理方案在榆树井煤矿13803工作面回风巷返修段进行工业性试验。工程实践表明,该项新技术控制软岩回采巷道底臌及两帮变形效果较好,有效保证了工作面回采期间巷道的稳定性。 展开更多
关键词 软岩巷道 底臌 反底拱 破坏机制 支护技术
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煤矿顶板离层水害形成机制、致灾机理及防治技术 被引量：62
12
作者 乔伟 王志文 +7 位作者 李文平 吕玉广 李连刚 黄阳 贺江辉 李小琴 赵世隆 刘梦楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期507-522,共16页
顶板离层水害对煤炭生产的威胁日益增大,近年来成为矿井水害防治的研究热点。系统整理和归纳了国内外关于煤矿离层水害的研究进展,从煤矿离层水的形成机制、致灾机理、水害预测预警及关键防治技术4个方面,对煤层覆岩离层水害问题进行阐... 顶板离层水害对煤炭生产的威胁日益增大,近年来成为矿井水害防治的研究热点。系统整理和归纳了国内外关于煤矿离层水害的研究进展,从煤矿离层水的形成机制、致灾机理、水害预测预警及关键防治技术4个方面,对煤层覆岩离层水害问题进行阐述。综述了采动覆岩离层研究及覆岩离层水形成机理,将煤层覆岩离层水的形成归纳为3个基本条件:可积水离层、离层周边存在补给水源、离层空间持续时间足够长。根据开采条件、覆岩的工程地质条件、导水通道形成原因与突水特点,从多煤层叠加开采下的重复扰动突水、多煤层叠加开采下动力突水、单煤层开采下的静水压涌突水及侏罗系煤田离层水害形成机制4个方面阐述离层水害致灾机理;重点分析了侏罗系煤田3种典型的离层突水形成机制:崔木、招贤煤矿高位离层水害形成机制、新上海一号煤矿间歇式离层突水形成机制、携泥砂型离层水害;根据能量源和表现特征将离层水害归为三大类:离层动力突水、离层静水压涌突水以及离层携泥砂井下泥石流。从可积水离层位置预判、离层突水周期性预测及离层涌突水水量预测3个方面总结了覆岩离层水害预测方面的研究进展。分析介绍了目前主要的离层水害防治方法,结合目前离层水害较为严重的鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田,分析了鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田离层水害防治的难点:高位离层突水出现的强矿压问题以及离层水害引发的溃砂问题。提出离层水害防治未来的发展与研究方向:开展离层水害采前精准预测分区研究;发展钻探、地球物理探测等勘察技术使覆岩破坏从“灰箱”变为“白箱”;发展离层水害综合防控技术体系。 展开更多
关键词 离层水 矿井水害 形成条件 突水机理 防治方法
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煤矿地下水库底板渗流模拟试验系统研制及验证 被引量：12
13
作者 文志杰 姜鹏飞 +2 位作者 景所林 曹志国 管彦太 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1487-1497,共11页
基于国家对西部煤炭绿色开发的号召,西部矿区煤炭资源开发与生态环境及水资源保护协调发展研究显得愈发重要。煤矿地下水库技术创新性地实现了西部矿区绿色发展,但依然存在着诸多需要破解的科学难题。为了研究煤矿地下水库底板在应力-... 基于国家对西部煤炭绿色开发的号召,西部矿区煤炭资源开发与生态环境及水资源保护协调发展研究显得愈发重要。煤矿地下水库技术创新性地实现了西部矿区绿色发展,但依然存在着诸多需要破解的科学难题。为了研究煤矿地下水库底板在应力-渗流耦合条件下的渗流规律与破坏特征,分析渗流演变过程中的多场信息,研制了底板渗流模拟试验系统。该试验系统主要包括伺服稳压控制系统、试验箱系统和计算机监测与数据采集系统,其中伺服稳压控制系统可以实现利用气体压力替代水压力模拟地下水库中水体压力和上覆岩层产生的矿山压力,实现了对整体压力(范围为0~0.8 MPa)数字化控制;试验箱系统为钢架结构,可实现模拟不同水位高度下的流固耦合模拟试验,最大模型尺寸为1000 mm×600 mm×500 mm(长×宽×高)。并以神东矿区某煤矿地下水库为背景,进行底板渗流相似模拟试验,获得了孔隙水压力和渗水量变化规律,验证了设备的合理性和实用性。试验结果表明:孔隙水压力和渗流量数据信息可以宏观表征岩层渗流情况;孔隙水压力变化一般需要经历初始维持阶段、增大阶段、峰值波动阶段、衰减阶段和稳定阶段,最大增幅约为0.8 kPa,稳定阶段后孔隙水压力与初始值相差约为0.1 kPa;同一层位不同位置测点和不同层位相同位置测点的孔隙水压力变化曲线趋势基本一致,影响孔隙水压力主要因素有测点位置、模拟岩层岩性、渗透率和材料非均质性等。渗流量大小受过流断面面积和渗透系数影响,最大渗流量范围为14~15 mL/s。 展开更多
关键词 底板渗流 模拟试验系统 地下水库 流固耦合 孔隙水压力
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循环载荷对岩石节理宏细观剪切特性影响的模拟研究 被引量：5
14
作者 蒋宇静 张孙豪 +3 位作者 栾恒杰 陈连军 张广超 王长盛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期199-211,共13页
岩石节理在循环载荷作用下会不断的滑移和闭合,导致其承载性能不断劣化,进而影响岩体工程的稳定性。为探明循环载荷作用下节理的剪切特性,首先开展了节理剪切试验以标定模拟中的物理力学参数和确定循环载荷的特征参数,然后采用基于FISH... 岩石节理在循环载荷作用下会不断的滑移和闭合,导致其承载性能不断劣化,进而影响岩体工程的稳定性。为探明循环载荷作用下节理的剪切特性,首先开展了节理剪切试验以标定模拟中的物理力学参数和确定循环载荷的特征参数,然后采用基于FISH语言二次开发的循环剪切加载实现方法,进行了不同加载幅值(1.5、1.7、1.9、2.1和2.3 MPa)、不同加载频率(0.1、0.5、1.0、1.5和2.0 Hz)等循环剪切载荷作用下的粗糙节理剪切数值模拟,研究了岩石节理的宏细观剪切特性以及循环载荷特征参数对节理剪切特性的影响。结果表明:随着剪切载荷的循环加卸,节理表面损伤会导致节理剪切应力-剪切位移曲线出现滞回效应。循环剪切初期滞回环较小且分布密集,后期滞回环较大且分布疏松。剪切过程中节理的裂纹分布和接触力分布与节理表面的粗糙体相关,剪切初期裂纹和高接触力大都集中在二阶凸起上,随着二阶凸起破坏逐渐作用到一阶凸起上,一阶凸起破坏后节理发生失稳破坏。节理剪切位移的增长趋势与累计裂纹数量的增长趋势总体一致。剪切初期仅有少量裂纹在应力峰值附近产生,而后期裂纹产生时对应的应力范围和裂纹数量都显著增加。加载幅值越大,每个循环内产生的节理损伤越多,节理剪切位移也越大,达到相同目标位移所需的循环次数与加载幅值成反比。加载频率越大,每个循环内节理产生的损伤越少,节理剪切位移也越小,达到目标剪切位移所经历的循环次数与加载频率成正比。加载频率越低,加速阶段越短,节理发生失稳破坏越突然。 展开更多
关键词 岩石节理 循环载荷 剪切特性 宏细观
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深埋软岩巷道底鼓破坏机制及控制对策研究 被引量：21
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作者 张勇 谢铖 +4 位作者 孙特 左海峰 刘光饶 杨金坤 陈洋 《煤炭工程》 北大核心 2022年第12期50-55,共6页
为解决深埋软岩巷道底鼓大变形控制难题,针对大强煤矿0908运输巷道出现的严重底鼓破坏现象,通过理论分析、室内实验、数值模拟及现场工业试验,揭示了巷道围岩的破坏机制,并通过优化支护,提出了一体化底鼓防控对策。研究结果表明:0908运... 为解决深埋软岩巷道底鼓大变形控制难题,针对大强煤矿0908运输巷道出现的严重底鼓破坏现象,通过理论分析、室内实验、数值模拟及现场工业试验,揭示了巷道围岩的破坏机制,并通过优化支护,提出了一体化底鼓防控对策。研究结果表明:0908运输巷道围岩受工程岩体强度低、节理裂隙发育和采动高集中应力的影响,整体呈现出顶沉严重、底鼓量大,帮缩量大等软岩大变形破坏特征;经分析确定,巷道围岩为Ⅰ_(AB)Ⅱ_(ABD)Ⅲ_(ABC)复合型变形力学机制,提出一体化底鼓防控对策,将复合型转化为Ⅱ_(B)型稳定变形力学机制。现场应用效果显示,巷道底鼓破坏现象得到了有效控制,底板变形量在97mm以内,围岩变形最大不超过120mm。研究成果为类似深埋软岩巷道底鼓破坏机制及控制对策的研究提供了参考和借鉴。 展开更多
关键词 软岩巷道 底鼓变形 变形力学机制 围岩控制 巷道支护
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锚杆拉剪耦合失效模式在FLAC3D中的实现与应用 被引量：8
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作者 栾恒杰 曹艳伟 +4 位作者 蒋宇静 管彦太 李春平 张孙豪 刘建荣 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第6期1-11,共11页
在数值模拟中准确表达锚杆的承载性能对锚固支护设计至关重要。为在FLAC3D中模拟锚杆的拉剪耦合失效模式,基于锚杆失效理论判据,采用Fish语言对Pile结构单元的本构模型进行了修正,并通过锚固结构面剪切数值模拟和室内试验验证了其有效... 在数值模拟中准确表达锚杆的承载性能对锚固支护设计至关重要。为在FLAC3D中模拟锚杆的拉剪耦合失效模式,基于锚杆失效理论判据,采用Fish语言对Pile结构单元的本构模型进行了修正,并通过锚固结构面剪切数值模拟和室内试验验证了其有效性。以兴隆庄煤矿巷道锚固支护为工程背景开展修正模型的工程应用,分析了其适用性。工程应用结果表明:修正模型模拟得到的巷道围岩变形量更大,原始模型锚杆的剪力和轴力均维持在较高水平,而修正模型达到锚杆失效条件后剪力和轴力均降为0,修正模型条件下的模拟结果更符合现场实际。工程岩体中结构面丰富,采用Pile结构单元原始模型模拟会造成支护效果评价不准确,进而引发围岩失稳等工程灾害,因此模拟时有必要考虑锚杆的拉剪耦合失效模式。 展开更多
关键词 锚杆失效 拉剪耦合 Pile单元 失效判据 修正模型
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铝电解废渣资源化回收及无害化处理技术研究现状与展望 被引量：3
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作者 李振 武奥环 +3 位作者 王建城 卢文义 李强强 张联升 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第12期252-262,共11页
铝在工业生产中占有重要地位,但电解铝过程中产生的炭渣、铝灰、大修渣等物质的堆存和填埋造成了资源浪费和环境污染,因此对其进行资源化回收和无害化处理具有极其重要的意义。从铝电解废渣的特性出发,分析了其来源、成分及危害性,梳理... 铝在工业生产中占有重要地位,但电解铝过程中产生的炭渣、铝灰、大修渣等物质的堆存和填埋造成了资源浪费和环境污染,因此对其进行资源化回收和无害化处理具有极其重要的意义。从铝电解废渣的特性出发,分析了其来源、成分及危害性,梳理了浮选法、化学法、湿法、火法在资源回收以及火法、真空热还原—石灰固化法在无害化处理方面的研究现状,指出了目前各技术存在的主要问题并对未来的发展方向提出了建议,旨在为铝电解废渣的资源化回收及无害化处理技术提供新思路,促进电解铝行业的绿色可持续发展。 展开更多
关键词 电解铝 危险废渣 资源化回收 无害化处理
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粉煤灰有用组分提取工艺研究进展 被引量：2
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作者 李振 刘洋 +4 位作者 朱张磊 赵凯 雪佳 郭变变 张联升 《中国煤炭》 2023年第8期65-72,共8页
粉煤灰是燃煤电厂发电过程中产生的主要固体废弃物,其中含有未燃炭、铝、磁珠、微珠等有用组分,从粉煤灰中提取有用组分可为固体废弃物的二次利用提供新途径。介绍了粉煤灰高附加值回收提质的研究现状,详细阐述了国内外粉煤灰提取铝、... 粉煤灰是燃煤电厂发电过程中产生的主要固体废弃物,其中含有未燃炭、铝、磁珠、微珠等有用组分,从粉煤灰中提取有用组分可为固体废弃物的二次利用提供新途径。介绍了粉煤灰高附加值回收提质的研究现状,详细阐述了国内外粉煤灰提取铝、未燃炭、稀土元素等有价组分的工艺技术及其研究进展,分析了粉煤灰高值化提取有用组分工艺存在的问题以及未能工业化生产的原因,并提出相关建议。 展开更多
关键词 粉煤灰 高附加值 微量元素 回收研究
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侏罗纪巨厚基岩下采煤突水溃砂典型案例分析 被引量：20
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作者 吕玉广 赵仁乐 +5 位作者 彭涛 赵宝相 管彦太 张勇 魏永强 乔伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3903-3912,共10页
国内学者对浅埋煤层开采引起的上部松散含水砂层溃入采场的研究十分深入,泥砂来源于第四系松散层已成为共识。近年来西北侏罗纪巨厚基岩下采煤引起的水-砂混合突涌事故日益增多,成为一种新的危害性较大的地质灾害,目前国内学者对此鲜有... 国内学者对浅埋煤层开采引起的上部松散含水砂层溃入采场的研究十分深入,泥砂来源于第四系松散层已成为共识。近年来西北侏罗纪巨厚基岩下采煤引起的水-砂混合突涌事故日益增多,成为一种新的危害性较大的地质灾害,目前国内学者对此鲜有研究。为揭示基岩突水溃砂的孕灾机理,制定科学防范措施,以陕西黄陇煤田某矿采煤工作面突水溃砂事故为例,首先对前人做出的事故原因分析和认定提出技术商榷和探讨;依据补充勘探成果,结合突水溃砂过程,提出该起事故具有离层水害特征:离层空间汇集水源功能将砂岩裂隙水转化为“自由”水体,引起短时高强度突水,进而提出离层水害需要同时具备5个条件,即岩石力学条件、富水性(水源)条件、汇水时间条件、离层空间条件、导水通道条件等。其次,根据大量的岩石物理力学试验数据,判断4-2煤层上覆岩层具备离层产生的物质基础;根据离层水害时间、空间条件,借用“经验公式”推断引起该起事故的离层空间应该位于4-2煤顶板上30.54~77.10 m的地层内,并将这个高度范围内的地层作为富水性评价的目标层段;选取砂岩层厚度、脆塑性比值、构造分维等3种地学信息,采用新型复合叠加方法,绘制了富水性综合指数等值线图,事故点位于相对富水区内,证明离层空间所处的围岩具备离层水害的富水性(水源)条件;室内对现场采集的砂岩做了浸水崩解性试验,试验表明4-2煤层上覆砂岩遇水极易崩解,在水动力下具有显著的流砂属性,结合历次勘探没有发现古河床(或称松散地质体)这一事实,分析该起事故的泥砂来源于含水基岩。最后,依据离层水害发生必须具备的5个基本条件,提出改变地层富水性条件或破坏离层空间封闭性条件(或汇水时间条件)等源头治理技术措施。通过对本起典型案例的研究,揭示了西北侏罗纪煤田基岩下突水溃砂的孕灾机理,强调事故偶发性,对西部条件类似矿区煤炭资源安全开采具有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 突水溃砂 巨厚覆岩 侏罗纪 离层水害 砂岩崩解
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三维渗流数值法在矿井涌水量预测的应用
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作者 张涛 魏久传 秦萌 《山东煤炭科技》 2015年第12期159-161,共3页
该文以新上海庙一号煤矿为例,综合考虑多种矿井涌水量预测方法的基础上,选用三维渗流数值法,结合大量水文地质资料,应用Visual Modflow软件,建立矿区三维非稳定流数值模型来模拟地下渗流场,运用有限差分法得到矿井涌水量。该方法计算结... 该文以新上海庙一号煤矿为例,综合考虑多种矿井涌水量预测方法的基础上,选用三维渗流数值法,结合大量水文地质资料,应用Visual Modflow软件,建立矿区三维非稳定流数值模型来模拟地下渗流场,运用有限差分法得到矿井涌水量。该方法计算结果比较可靠。 展开更多
关键词 涌水量预测 三维渗流数值法 有限差分法
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