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煤系岩石电性特征与含水饱和度定量关系实验——以山西宁武榆树坡为例
1
作者 李建光 孙超 +4 位作者 蔡来星 屈少波 童雪瑞 窦中浩 姜志海 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1724-1735,共12页
煤层含水量定量预测对于解决矿井水灾害问题、提升煤矿防治水技术水平、降低煤矿防治水经济成本投入以及提高煤矿安全与经济效益具有重要意义。为实现煤层含水量定量预测,本文选用山西宁武榆树坡5煤顶板石炭系上统太原组富水区岩石,测... 煤层含水量定量预测对于解决矿井水灾害问题、提升煤矿防治水技术水平、降低煤矿防治水经济成本投入以及提高煤矿安全与经济效益具有重要意义。为实现煤层含水量定量预测,本文选用山西宁武榆树坡5煤顶板石炭系上统太原组富水区岩石,测量其物性及电阻率参数;基于测量结果,分析确定Archie参数,建立岩石物理量板,确定电性参数与含水饱和度、储层压力、岩性以及孔隙的定量关系。研究表明:1)煤层顶板岩石具有低孔低渗特征。2)储层有效压力对煤层顶板岩石电阻率具有影响,有效压力增加导致低频段(10 Hz)电阻率降低,但对高频段(100 kHz)电阻率几乎无影响。3)含水饱和度对煤层顶板岩石电阻率影响显著,含水饱和度增加导致低频段电阻率降低,但对高频段电阻率影响微弱;低含水饱和度对电阻率频散影响更明显,高含水饱和度对电阻率频散影响相对微弱,全饱和状态下无电阻率频散影响。4)煤层顶板岩性以砂岩为主,同时存在泥岩、灰岩等,岩性差异对干燥和饱和水样品均有显著影响,不同岩性之间的电阻率差异可达两个量级。5)胶结指数、饱和度指数以及岩性系数均随深度变化,但变化率相对平缓,以其平均值构建的岩石物理量板对含水饱和度能够进行有效预测。 展开更多
关键词 突水灾害 电阻率 岩石物理量板 定量预测
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榆树坡煤矿智能通风系统研究与应用
2
作者 杨国权 耿家军 《中国煤炭》 北大核心 2025年第9期115-122,共8页
矿井通风是防治瓦斯、火灾和粉尘等灾害最有效的手段之一,矿井通风智能化对于煤炭智能开采至关重要。针对榆树坡煤矿通风系统智能化程度低、通风监测实时性差、系统之间交流困难等问题,依据智能通风系统先进性、安全稳定性、共享性和可... 矿井通风是防治瓦斯、火灾和粉尘等灾害最有效的手段之一,矿井通风智能化对于煤炭智能开采至关重要。针对榆树坡煤矿通风系统智能化程度低、通风监测实时性差、系统之间交流困难等问题,依据智能通风系统先进性、安全稳定性、共享性和可扩展性的建设原则,在矿井现有通风系统的基础上对其进行升级改造,构建了榆树坡煤矿的智能通风系统,提出了矿井智能通风的建设内容,包括通风信息在线监测,设备、设施远程控制,三维通风仿真模拟等。通过在榆树坡煤矿实际应用表明,智能通风系统实现了矿井通风的“一张图”展示和“一键式”管理,完成了矿山通风动态管控全过程的自动化与智能化,促进了矿井智能化建设。 展开更多
关键词 智能通风 在线监测 远程控制 智能调控
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综放面强动压区巷道变形破坏特征及锚索强化支护机理研究 被引量：5
3
作者 高朝 刘超 +1 位作者 王方田 张旭彤 《中国煤炭》 北大核心 2024年第9期26-36,共11页
针对山西宁武榆树坡煤业有限公司5107综放工作面开采强度大、超前支护劳动强度高、动压区巷道变形严重等问题,监测分析综放工作面超前段巷道围岩变形破坏特征,建立了巷道顶板锚索支护力学结构模型,基于冒落拱理论与悬吊理论精准量化动... 针对山西宁武榆树坡煤业有限公司5107综放工作面开采强度大、超前支护劳动强度高、动压区巷道变形严重等问题,监测分析综放工作面超前段巷道围岩变形破坏特征,建立了巷道顶板锚索支护力学结构模型,基于冒落拱理论与悬吊理论精准量化动压区回采巷道所需强化支护强度,建立数值模拟模型分析综放工作面超前支承压力分布规律,优化综放面强动压区回采巷道锚索强化支护参数并进行工业性试验。结果表明,综放工作面动压区回采巷道超前支护强度整体不足,巷道顶板起伏剧烈,侧帮严重鼓出,严重制约安全生产;结合冒落拱理论与悬吊理论分析了巷道厚煤层开采顶煤破坏冒落特征,精准量化了动压区回采巷道超前段所需强化支护强度为33.74 kN/m^(2);通过数值模拟确定了“3根全长锚固补强锚索”,最外侧锚索向外倾斜15°的补强支护方式可有效控制动压区回采巷道围岩变形;进行了现场工业性试验,试验表明5107工作面回风巷顶底板、左右帮变形分别为81、189、134、145 mm,锚索补强支护条件下回风巷超前段围岩平整规则、整体稳定性良好。 展开更多
关键词 综放工作面 动压区 超前支护 补强锚索
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不规则采空区下特厚煤层综放面注浆扩散规律及加固技术 被引量：5
4
作者 王强 张超 《中国矿业》 北大核心 2024年第4期217-226,共10页
为了解决不规则采空区下特厚煤层综放强采动过程中矿压与围岩控制难题,以山西宁武榆树坡煤矿5106综放面为工程背景,通过现场监测的手段研究了不规则采空区下特厚煤层综放面矿压显现特征,并在此基础上采用数值模拟的方法分析了不同裂隙... 为了解决不规则采空区下特厚煤层综放强采动过程中矿压与围岩控制难题,以山西宁武榆树坡煤矿5106综放面为工程背景,通过现场监测的手段研究了不规则采空区下特厚煤层综放面矿压显现特征,并在此基础上采用数值模拟的方法分析了不同裂隙特征参数的浆液羽状扩散规律,揭示了三角锯齿形动态循环脉冲注浆增注机理,形成了三角锯齿形动态循环脉冲注浆加固技术,制定了围岩注浆加固技术实施方案,并进行了工程应用。研究结果表明:回采期间工作面支架阻力整体呈现出“两端小、中间大”的趋势,不同推进距离工作面方向支架工作阻力分布特征存在明显差异;注浆扩散形状受裂隙分布的影响,随裂隙数量的增加,注浆扩散形状从初始的圆形转变为裂隙引导的不规则羽状;实施脉冲注浆加固技术后,实测发现脉冲注浆扩散速率提升了约25%,综放面煤体裂隙被充分充填,围岩加固效果显著,实施效果良好。 展开更多
关键词 不规则采空区 特厚煤层 注浆扩散 脉冲注浆 加固技术
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复杂地形瞬变电磁三维正演模拟与地形效应分析 被引量：3
5
作者 屈少波 朱姣 +2 位作者 姜志海 李毛飞 何治隆 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期137-151,共15页
目前,地面瞬变电磁法凭借其优势已被广泛用于煤矿水文地质勘查中,然而,在野外实际勘探中,复杂地形环境常导致发射源几何形状的改变与信号接收偏差,降低了勘探精度。为此,采用理论分析、数值模拟和实际地形数据分析相结合的方式,系统研... 目前,地面瞬变电磁法凭借其优势已被广泛用于煤矿水文地质勘查中,然而,在野外实际勘探中,复杂地形环境常导致发射源几何形状的改变与信号接收偏差,降低了勘探精度。为此,采用理论分析、数值模拟和实际地形数据分析相结合的方式,系统研究了复杂地形条件下电性源与磁性源瞬变电磁场的响应特征。首先,基于二阶后退欧拉离散的矢量有限元正演模拟技术,详细探讨了山峰和山谷地形位于接收点和发射源位置时,对两种源系统的影响规律。结果表明:电性源系统会出现响应变号现象,源导线位置高于周围地形时响应增强,反之则被削弱;而磁性源无变号现象,但响应变化规律与电性源类似。其次,利用实测地形数据,采用四面体网格建立与实际地形高度吻合的三维正演模型。模拟结果显示:早期响应曲线能够清晰反映地形细节,曲线形态与地形特征一致;而晚期响应则逐渐趋于平缓,体现了深部背景的影响。研究成果可为复杂地形条件下瞬变电磁法的勘探装置布设、数据采集、处理和解释提供理论指导,对提高煤矿水文地质勘探精度具有重要意义。 展开更多
关键词 瞬变电磁法 起伏地形 有限元正演 数值模拟 电性源 磁性源
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大采高工作面临空巷道动压显现机理及预控技术研究 被引量：3
6
作者 高朝 张超 《煤炭工程》 北大核心 2024年第9期112-120,共9页
临空巷道围岩变形控制是巷道控制的技术难点,煤层开采厚度越大、覆岩强度越高,临空巷道变形控制难度越大。针对榆树坡煤矿大采高工作面开采的临空巷道动压控制难题,建立了临空巷道侧向悬板结构的力学模型,理论分析得到基本顶侧向最大悬... 临空巷道围岩变形控制是巷道控制的技术难点,煤层开采厚度越大、覆岩强度越高,临空巷道变形控制难度越大。针对榆树坡煤矿大采高工作面开采的临空巷道动压控制难题,建立了临空巷道侧向悬板结构的力学模型,理论分析得到基本顶侧向最大悬顶长度为4.69 m,基本顶应变能密度最大值位于煤柱内5.51 m处,其值为2.831×10^(6) J/m^(3),基本顶积聚应变能为3.269×107 J。进一步采用数值模拟的手段对临空巷道围岩塑性区发育、变形规律及围岩应力分布特征进行分析,得到临空煤柱支承应力可达35 MPa以上,是造成巷道煤柱帮锚杆索受力程度大、煤柱帮变形破坏的主要因素。现场采用“卸压孔+侧向切顶”的综合技术手段对临空动压巷道进行控制,设计卸压孔孔径为108 mm,孔深7 m;水力压裂孔分为L孔、S孔,孔径60 mm,间距8 m,垂直压裂高度分别为50 m、30 m,注水量80 L/min。现场实践表明,相比未实施卸压措施段,巷道围岩变形量减少30%以上,巷道底鼓情况得到明显控制。 展开更多
关键词 大采高 临空巷道 侧向悬板 卸压孔 水力压裂
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双关键层综放面厚硬覆岩垮落及导水裂隙带演化分析 被引量：3
7
作者 屈少波 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期880-891,共12页
为研究双关键层综放面厚硬覆岩垮落特征及导水裂隙带发育高度,针对某矿首采面顶板“两带”发育高度及顶板水害防治问题,采用物理相似材料模拟、RFPA2D-Strata软件(岩层分析版)数值模拟方法,运用微震监测、应力监测、声发射监测等研究工... 为研究双关键层综放面厚硬覆岩垮落特征及导水裂隙带发育高度,针对某矿首采面顶板“两带”发育高度及顶板水害防治问题,采用物理相似材料模拟、RFPA2D-Strata软件(岩层分析版)数值模拟方法,运用微震监测、应力监测、声发射监测等研究工作面煤层回采后顶板覆岩“两带”发育规律,综合确定双关键层综放面“两带”高度。结果表明:微震监测的事件位置及能量密度分布的高密度区域会形成导水裂隙带;微震事件总能量和频次反应的周期来压位置基本都处于高能量区,但微震事件频次不一定多;当微震事件能量值为108.708 J时,裂纹形成导水裂隙带;亚关键层垮落时,采空区区域应力变化呈不规则“U”型分布,采空区后方应力趋于5 MPa波动;关键层垮落时,采空区区域应力变化呈“W”型分布,采空区后方应力趋于6 MPa波动;随着工作面不断开挖,覆岩不断产生声发射破坏继而演化成拉破坏,且发育成自下而上,最终不断形成导水裂隙带。研究结果为工作面顶板水害防治提供科学依据。 展开更多
关键词 双关键层 微震 声发射 导水裂隙带
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矿井低焓乏风余热利用技术研究与应用 被引量：14
8
作者 李建光 陈峰雷 +3 位作者 蒋正君 谢峤 孔德顺 李竹青 《中国煤炭》 北大核心 2015年第12期120-123,136,共5页
为深入研究低焓乏风余热利用技术,提出了直蒸式深焓取热乏风热泵技术的基本原理,通过关键技术难题的解决及直蒸式深焓取热乏风热泵技术在榆树坡煤矿的应用,形成了直蒸式深焓取热乏风热泵技术的理论体系,即使乏风实际参数远远低于工况设... 为深入研究低焓乏风余热利用技术,提出了直蒸式深焓取热乏风热泵技术的基本原理,通过关键技术难题的解决及直蒸式深焓取热乏风热泵技术在榆树坡煤矿的应用,形成了直蒸式深焓取热乏风热泵技术的理论体系,即使乏风实际参数远远低于工况设计参数,乏风热泵仍然能稳定运行,证明了直蒸式深焓取热乏风热泵技术的先进可靠性。 展开更多
关键词 乏风余热利用 低焓乏风 直蒸式深焓取热 乏风热泵
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