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房柱式采空区影响下露天端帮煤开采安全控制技术 被引量：9
1
作者 李正胜 李宏杰 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期76-81,共6页
为了保障房柱式采空区影响下露天端帮煤的安全高效开采,采用瞬变电磁探测技术探明房柱式采空区与边坡的空间关系,运用自主研发锚固式多点位移计对端帮煤开采过程中的房柱式采空区顶板岩体进行了立体监测,并采用数值模拟对边坡临空面卸... 为了保障房柱式采空区影响下露天端帮煤的安全高效开采,采用瞬变电磁探测技术探明房柱式采空区与边坡的空间关系,运用自主研发锚固式多点位移计对端帮煤开采过程中的房柱式采空区顶板岩体进行了立体监测,并采用数值模拟对边坡临空面卸荷应力和顶板岩体垂直应力耦合作用下的岩体稳定性进行了分析,对端帮煤的开采方案进行了优化。研究结果表明:瓷窑塔矿南端帮存在复合采空区,其稳定性主要受3-1煤采空区影响,采空区距离2-2煤工作帮纵向埋深为30 m,嵌入露天采场横向距离为50 m;横向上各监测点呈现出"稳定-增长-再稳定"的位移趋势,远端帮监测点位移变化较为稳定;纵向上端帮煤的开采对采空区顶板浅层15 m以内的岩体影响较大,浅层顶板位移出现急剧增大的离层现象,离层区域出现是采空区顶板活化移动的前兆;端帮煤的开采使边坡出现滑移趋势,煤柱帮角岩体由边坡内及外出现"链式集中效应",采空区上部岩体出现明显的卸荷应力区域,埋深为15 m,端帮煤开采应采取保留端帮煤区段2,将台阶高度由15 m降为12 m的开采方案。 展开更多
关键词 房柱式采空区 端帮煤开采 位移监测 安全评价
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突出厚煤层沿空掘巷煤柱留设宽度优化研究 被引量：17
2
作者 周礼杰 陈亮 +5 位作者 程志恒 艾国 孔德中 王蕾 王宏冰 郭凯 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期92-101,共10页
突出煤层开采中存在开采时遗留过多煤柱与消突工程量投入巨大的问题,这和现阶段煤炭开采的理念有差异,合理的煤柱宽度以及安全的巷道布置范围不仅能保证煤炭合理安全的开采,还能提高煤炭资源的采出率、降低突出煤层中防突消突的投入量... 突出煤层开采中存在开采时遗留过多煤柱与消突工程量投入巨大的问题,这和现阶段煤炭开采的理念有差异,合理的煤柱宽度以及安全的巷道布置范围不仅能保证煤炭合理安全的开采,还能提高煤炭资源的采出率、降低突出煤层中防突消突的投入量和工程量。以新集二矿1_(上)煤230102工作面作为研究对象,采用理论分析和计算得出煤层开采过程中邻空煤体的应力分布规律以及极限平衡区宽度范围;采用钻孔测力计实测煤层开采过程中邻空煤体内垂直应力的变化情况,并结合数值模拟模拟工作面推进情况以及结合邻空、实体两侧煤体瓦斯含量确定了突出厚煤层采动卸压影响范围;基于FLAC^(3D)软件模拟不同煤柱尺寸下巷道掘进的情况,结合卸压范围以及工程实践中关注的问题进而确定了合理的煤柱宽度。研究结果表明:(1)随工作面持续推进,在工作面邻空煤体内的支承应力随距采空区深度的递增呈现先增高至峰值后降低至原岩应力水平的规律,其支承应力峰值会出现在煤壁深入9.18 m附近;(2)在突出厚煤层开采中,邻空煤体0~25 m为卸压影响区,其卸压区和塑性区为邻空煤体0~9.5 m;(3)留设宽7~9 m煤柱时,能提高突出厚煤层煤炭资源采出率,降低突出厚煤层沿空掘巷消突工程量,利于巷道围岩控制,保证安全生产。 展开更多
关键词 突出厚煤层 沿空掘巷 邻空煤体 应力分布 瓦斯含量 煤柱宽度
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近距离煤层群煤与瓦斯高效共采技术体系研究——以山西吕梁沙曲矿区为例 被引量：23
3
作者 程志恒 陈亮 +7 位作者 邹全乐 王宏冰 浦仕江 齐庆新 梁椿豪 樊少武 苏士龙 闫大鹤 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期122-137,共16页
为掌握近距离煤层群叠加开采的应力-裂隙-瓦斯渗流规律,构建近距离煤层群煤与瓦斯高效共采技术体系及动态评价模型,以山西吕梁沙曲矿区为研究对象,采用物理相似模拟、超声波试验及SF6示踪气体现场监测相结合的研究方法,分析了沙曲矿区... 为掌握近距离煤层群叠加开采的应力-裂隙-瓦斯渗流规律,构建近距离煤层群煤与瓦斯高效共采技术体系及动态评价模型,以山西吕梁沙曲矿区为研究对象,采用物理相似模拟、超声波试验及SF6示踪气体现场监测相结合的研究方法,分析了沙曲矿区近距离煤层群煤层气资源的赋存特点,探究了沙曲矿区近距离煤层群多次扰动下煤岩损伤变量随应力的变化规律,建立了Boltzmann煤岩损伤方程,得出了沙曲矿区近距离煤层群叠加开采条件下采动应力演化-裂隙发育-瓦斯运移规律。研究结果表明:沙曲矿区煤层的孔裂隙结构特征不利于瓦斯运移,在近距离煤层群叠加开采条件下二次采动对于覆岩应力场和裂隙场的影响并非简单的效果叠加,而是“1+1>2”的影响效果,下伏煤层在叠加开采下产生了贯穿型裂隙,并在其周围衍生了大量的次生裂隙,为煤层瓦斯运移提供了优势通道;根据沙曲矿区煤-气共采不同阶段的时空条件和消突要求,分区分级优选并集成了近距离煤层群煤与瓦斯共采技术体系,即在规划区采用多种地面井规模化多煤层长时间预抽煤层气,在准备区采用多分支水平井井孔定向对接共采和保护层开采+底抽巷定向钻孔群抽采,在生产区采用大采高沿空留巷共采及大直径定向钻孔群共采技术;通过分析煤与瓦斯共采的影响因素,提出了近距离煤层群煤与瓦斯共采动态评价指标体系,建立了贝叶斯煤与瓦斯共采评价模型,实现了对沙曲矿区煤与瓦斯共采效果及矿井部署合理性的评价,得出沙曲一矿煤与瓦斯共采动态合理性概率为0.65、共采合理性等级为“较为合理”;最后阐述了近距离煤层群煤与瓦斯共采技术存在的关键问题,展望了近距离煤层群煤与瓦斯共采技术未来发展方向。 展开更多
关键词 近距离煤层群 叠加开采 煤与瓦斯共采 三区联动 时空衔接关系 贝叶斯评价模型
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不同数量钻孔瓦斯抽采有效区域数值模拟分析 被引量：9
4
作者 陈月霞 褚廷湘 陈鹏 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第5期23-27,32,共6页
为了研究钻孔数量对煤层瓦斯压力及有效抽采区域的影响,采用三维数值模拟方法,计算并分析了单排不同数量钻孔抽采条件下煤层瓦斯压力及有效抽采区域的空间分布特征。结果表明:煤层瓦斯压力变化具有显著的时空响应特征,抽采初期钻孔数量... 为了研究钻孔数量对煤层瓦斯压力及有效抽采区域的影响,采用三维数值模拟方法,计算并分析了单排不同数量钻孔抽采条件下煤层瓦斯压力及有效抽采区域的空间分布特征。结果表明:煤层瓦斯压力变化具有显著的时空响应特征,抽采初期钻孔数量对抽采半径之外的煤层瓦斯压力影响较小,但随抽采时间的增加,钻孔数量对其影响逐渐显现,抽采影响半径增大,瓦斯压力下降趋势加大;钻孔有效抽采区域空间分布形态及其范围受到钻孔数量与抽采时间的影响;有效抽采区域体积与抽采时间基本呈y=ax^(b)函数关系,且钻孔有效抽采区域体积与钻孔数量并未呈线性关系;在瓦斯抽采过程中钻孔之间会产生叠加效应,随抽采时间的增加叠加效应更加明显。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 有效抽采区域 叠加效应 抽采半径 数值模拟 瓦斯压力
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基于“表-深”联合监测方法的露天煤矿边坡破坏模式研究 被引量：4
5
作者 李正胜 李刚强 《煤炭工程》 北大核心 2021年第1期144-147,共4页
为了确定魏家峁露天矿西南帮边坡滑移的破坏模式及滑移演化机理,提出滑坡治理和灾害防治方案,通过现场查勘、滑移体地质勘察、边坡深部位移与边坡表面位移联合监测以及数值模拟等措施,确定了边坡的滑移面位置、揭示了边坡岩体破坏演化... 为了确定魏家峁露天矿西南帮边坡滑移的破坏模式及滑移演化机理,提出滑坡治理和灾害防治方案,通过现场查勘、滑移体地质勘察、边坡深部位移与边坡表面位移联合监测以及数值模拟等措施,确定了边坡的滑移面位置、揭示了边坡岩体破坏演化机理和边坡破坏模式,查明了此次滑坡的主要原因。结果表明:边坡潜在滑移面在孔口下27~32m处;边坡位移呈现出"急剧增长-缓慢平衡-再次调整"的"L"型变化过程,现阶段边坡处于平衡调整的临滑状态;边坡滑移呈现出"开挖卸荷—剪切破坏"力学机理,边坡的宏观破坏模式为剪切型破坏;软弱夹层受到水润侵蚀,剥离推进后,岩体应力释放,成为此次边坡滑移的主要原因。 展开更多
关键词 露天矿 边坡破坏 边坡滑移面 位移监测
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承压破碎煤体空隙率分形模型及试验研究 被引量：4
6
作者 徐义洋 褚廷湘 +1 位作者 冯学文 代文程 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1571-1578,共8页
为了识别采空区应力加载对破碎煤岩空隙率的影响,基于采空区应力恢复及空隙率对煤自燃影响角度,分析了采空区空隙率对煤自燃发生中的漏风强度、氧气浓度分布、蓄热环境的影响。通过对恒昇采空区破碎煤体的压实实验,测试了其应力应变及... 为了识别采空区应力加载对破碎煤岩空隙率的影响,基于采空区应力恢复及空隙率对煤自燃影响角度,分析了采空区空隙率对煤自燃发生中的漏风强度、氧气浓度分布、蓄热环境的影响。通过对恒昇采空区破碎煤体的压实实验,测试了其应力应变及空隙率变化特征。结合分形理论,建立了承压颗粒煤分形空隙率模型,明确了分形模型的初始参数,并对实验数据及理论计算数据进行比较。结果表明:①在应力作用下,破碎煤体发生压实变形,造成颗粒级配发生变化,进而造成分型维数增大与空隙率发生变化,说明随工作面推进及采空区应力逐渐恢复状态下,采空区破碎煤体空隙率呈现动态变化;②通过测试原始煤样与破碎后煤样粒径分布与级配变化,获得了承压破碎煤体的分形维数,发现承压破碎煤体分形维数增大则说明受载煤样更加破碎,在应力加载状态下其空隙率逐渐减小;③通过分形理论与承压破碎煤体的应力应变关系,建立了承压颗粒煤的分形空隙率理论模型,理论计算结果与实验结果误差在0.028~0.106,可满足工程需要;④分析了该模型的使用条件,在获得破碎煤岩应力应变函数及应力加载路径的前提下,该模型可对任意状态下的空隙率进行预测。 展开更多
关键词 空隙率 分形理论 破碎煤岩 采空区 自燃 应力场
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突出煤层群“三区”联动全过程定量评价方法研究
7
作者 苏士龙 闫大鹤 +4 位作者 陈亮 程志恒 阳骏 王宏冰 李美晨 《煤炭工程》 北大核心 2021年第6期124-129,共6页
针对煤层群条件高突矿井"三区"联动工程实践过程缺少动态定量评价方法的问题,以离柳矿区沙曲一矿为例,重新定义了规划区、准备区、生产区的"三区"联动的科学内涵,系统分析了"三区"的量化考核指标、抽采... 针对煤层群条件高突矿井"三区"联动工程实践过程缺少动态定量评价方法的问题,以离柳矿区沙曲一矿为例,重新定义了规划区、准备区、生产区的"三区"联动的科学内涵,系统分析了"三区"的量化考核指标、抽采技术特色、作用时长,揭示了其效果动态评价原理。采用理论分析筛选出了"三区"的安全指标、资源产能、钻孔进尺率等指标,构建了"三区"联动阶段递进式动态评价模型,给出三阶段中二级指标四参数与时间的函数关系式,并确定各指标临界值,明确了动态评价的整体流程。评价结果表明:沙曲一矿的"三区"联动过程各区段2#、3+4#煤层残余瓦斯含量与瓦斯压力均小于相应临界值,且生产区的瓦斯指标下降速率最大;"三区"的转化率依次为95%、85%、90%,全井田动态转化率为70.5%,说明抽掘采衔接相对紧张,主要表现为准备区预抽效果不佳,与现场实践相符。 展开更多
关键词 突出煤层群 “三区”联动 瓦斯抽采 二级定量指标 煤气产量
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顶板冲击载荷作用下巷道支护体系动力响应特征研究 被引量：8
8
作者 欧阳振华 易海洋 +2 位作者 王东 赵希栋 姬振兴 《煤炭科技》 2021年第2期30-38,共9页
基于某矿实际地层分布与巷道支护情况,建立了全围岩煤矿巷道和邻近采空区巷道的动力学数值模型,分析了巷道上方不同位置冲击动力下巷道围岩和支护体系的动力响应规律以及邻近采空区小煤柱护巷对巷道支护防冲的影响。研究结果表明:巷道... 基于某矿实际地层分布与巷道支护情况,建立了全围岩煤矿巷道和邻近采空区巷道的动力学数值模型,分析了巷道上方不同位置冲击动力下巷道围岩和支护体系的动力响应规律以及邻近采空区小煤柱护巷对巷道支护防冲的影响。研究结果表明:巷道正上方坚硬顶板冲击动力下,巷道直接顶围岩质点运动速度和冲击力最大,随着冲击动力源沿顶板展布方向偏离巷道中线距离的增大,巷帮质点运动速度和加速度逐渐增大,在偏离中线约60 m时,巷帮质点运动速度和加速度值达到最大值,而冲击动力源偏离中线距离大于60 m后,巷帮质点运动速度和加速度值逐渐减小。此外,巷道上方顶板冲击下,巷道锚杆中段应力变化幅值最大,随着顶板冲击源偏离巷道中线距离增大,巷道潜在破坏的锚杆位置由巷帮向顶板区域转移。临近采空区巷道情况下,采空区上方顶板冲击会引起巷道帮部质点产生较大的质点加速度,并造成巷帮和小煤柱中锚杆失效,而远离采空区并偏离巷道中线60 m之外的顶板冲击下,采空区对巷道支护体系动力响应的影响较小。 展开更多
关键词 冲击地压 支护体系 动力响应 数值模拟 煤矿巷道
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