基于莫尔-库伦强度理论及煤柱强度经验公式,推出了不同充填率引起煤柱强度增量的计算公式,提出了界限充填率的概念,分析了条带开采充填对于煤柱宽度的影响。结合实例,得出充填提高煤柱强度、减小煤柱宽度、利用界限充填率的概念,为煤柱尺寸优化及支护手段的选取提供参考。
通过Fluent软件对大口径钻井环空泥浆、岩屑两相流动特性进行模拟研究,结果显示环空内液固两相流动特征在径向上呈对称分布,岩屑的体积分数在轴向上有增减变化,与环空压降和泥浆流速正相关。
运用PM-TRIZ理论对我国煤层气开采技术进行了分析研究。通过实例研究发现,高压射流掏穴卸压开采煤层气的方法可以增大钻孔的影响范围,有效提升煤层的透气性,改善开采条件,具有广泛的实用性。
针对金庄矿3-5#煤,应用窄煤柱宽度设计原理,理论确定金庄矿沿空掘巷时间和窄煤柱留设宽度。然后通过FLAC3D数值模拟软件分析了采空区侧垂直应力分布规律、不同煤柱尺寸下沿空掘巷巷道围岩变形情况及窄煤柱内应力变化规律。
针对7111大倾角沿空掘巷窄煤柱合理尺寸难以确定的问题,基于弹塑性极限平衡理论计算了煤柱宽度,运用FLAC3D数值模拟分析了留设5 m窄煤柱时围岩应力分布规律和变形特征,提出了巷道围岩整体性控制措施及高强耦合体系的联合支护方式。
基于浅部大采高超长工作面应用的成功经验,在深部大采高超长工作面回采实践的基础上,分析了深部大采高超长工作面回采可能遇到的矿压显现、煤壁片帮、巷道变形和超前支护问题。分析表明,液压支架支护技术能够满足深部大采高超长工作面回采要求,煤壁片帮、巷道大变形与超前支护的适应性仍需加强研究。
从露天矿边坡稳定的影响因素入手,结合现有的监测仪器和较先进、较常用的边坡监测方法,对国内外露天矿边坡稳定监测技术综合分析。重点介绍了基于GPS的露天矿边坡监测技术。为边坡安全管理及灾害防治提供理论依据。
工作帮坡角由一组确定的工作帮坡角结构参数所对应,此种采剥规律由结构参数决定。只要结构参数不改变,不管时间怎样推移,工作帮坡角的变化就只能按照结构参数限定的规律进行。通过采用均衡期间动态追踪方法以及实时跟踪规划方法,研究工作帮结构参数对工作帮坡角优化的影响。
通过PFC数值模拟软件模拟顶煤冒落形态,探讨坚硬顶煤回收率与放煤步距间的量化关系,并分析了坚硬顶煤含矸率对顶煤回收率的影响。通过坚硬顶煤破碎块度,研究如何提高坚硬顶煤回收率,并给出提高坚硬顶煤回收率的具体措施。
为了确定区段煤柱尺寸和预防动力灾害事故(瓦斯事故、冲击地压、底板突水等),对支承压力分布规律进行研究。采用理论分析、数理统计研究方法,研究支承压力峰值大小,提出支承压力峰值大小的计算公式。以山西省内30个煤矿144个地应力测试数据为基础,进行支承压力峰值系数计算,得出峰值系数为2.88~5.06,符合国内学者的共识,支承压力峰值是3~5倍的上...
为了研究平煤股份十矿己15组煤层顶板岩石的长期强度,以及顶板岩体在加、卸载过程中表现出的蠕变特性,利用煤岩三轴流变试验机进行了系列研究,测定岩石在一定条件下的蠕变强度,确定岩石试件在蠕变条件下的变形情况与时间的关系。研究结果可为顶板沉降预测、直接顶垮落步距研究以及长期稳定性评价提供依据。
根据X-1区块煤层气试采数据分析,提出了排采惯性和非连续排采影响因子的分析方法,并研究了非连续排采对产量的影响机制。研究结果表明:区块内煤层气井排采的非连续性能严重制约煤层气井的产能,非连续排采影响因子与产气量降低的百分比呈明显的正相关。
为了有效弱化煤矿难冒落坚硬顶板,基于水力压裂原理,研发了煤矿坚硬顶板水力压裂装备,该装备主要包括高压水泵、切槽钻头以及其他辅助装置。对水力压裂装备进行了工业性试验,试验结果表明:水力压裂形成的裂缝主要受水压、地应力场、岩层物理力学特征及钻孔方位的影响,水力压裂可以在岩层中形成有效裂隙,使岩层裂隙带贯通,从而降低了顶板强度,使...
通过现场实测分析总结了片帮的主要特征,经过分析,得出了影响工作面煤壁片帮的2个主要因素是采高和支架工作阻力,并且模拟了在工作面采高和支架工作阻力下煤壁的片帮情况。最终,提出了防治工作面煤壁片帮的2种措施:高分子化学材料加固和补打木锚杆加固。
为了揭示地应力分布规律对巷道围岩稳定性的影响,采用数值计算和理论计算相结合的研究方法,研究了地应力场对巷道围岩稳定性的影响。研究结果显示:巷道围岩所处的地应力场类型不同,其围岩稳定性差别较大;当巷道围岩处于构造应力场下时,水平应力对于顶板下沉量的影响要大于对两帮内移量的影响;自重应力场下,垂直应力对顶板和两帮位移量的影响趋势...
针对千树塔煤矿11301工作面回风顺槽上方地表外侧10 m存有35 k V铁塔情况,在工作面回采后引起地表弯曲下沉破坏,铁塔线路受到威胁。通过理论计算铁塔前后留设25 m、工作面一侧留设50 m顶煤时地表弯曲下沉各个参数值,数值模拟分析放落顶煤和不放落顶煤2种方案的地表点垂直位移和水平位移,并结合相关规程的要求,通过采取综合优化采放工艺和地表铁...
杆体强度低、承载力不匹配和托板失效是制约玻璃钢锚杆应用主要因素。新型高强度玻璃钢锚杆及构件承载特性测试结果表明,杆体承载力和延伸率高,整体强度低,螺纹段承载力为杆体的57%,配套托板为杆体的22.3%,为此,优化配套构件,提出支护方案并井下试验。
针对渝阳煤矿北三采区运输上山大断面松软破碎顶板支护难题,通过顶板松动范围测定和锚、梁、网、索等支护构件的作用机理分析,制定了"锚杆+钢筋梁+金属网+中空注浆锚索"联合支护方案。现场实践表明:松软破碎顶板下沉变形得到明显控制。
基于温度场、渗流场和变形场(THM)三场耦合条件下的巷道破坏形式,研究锚杆、锚索、锚喷3种支护条件下围岩变形控制效果。对锚杆长度和锚固长度、锚索布置以及喷浆层厚度这些因素的影响进行了数值模拟分析,得到了不同支护条件下巷道的位移、塑性区和孔隙水压的变化规律。
在某矿冻结井筒的施工和运行过程中,进行连续持久的监测,获取大量监测数据,实时分析和了解结构内力的变化情况。监测项目有井筒外壁冻结压力、钢筋应力以及混凝土应变。根据监测数据,分析井筒内力的变化规律和原因,判断井壁是否足够安全可靠。同时依据监测情况来调整施工作业,以采取必要的修复加固或抢修处理。
沁新煤矿2~#煤层顶板为复合顶板,不利于巷道顶板支护,加之前期支护设计不合理,导致该煤层留巷巷道受多次动压影响后变形严重,服务期内多次维修,不仅增加巷道支护成本,而且对矿井生产造成严重影响。为此首先利用地质力学测试和围岩强度原位测试的方法了解围岩的基本形态,并针对原有设计中存在的问题,结合高预应力强力一次支护理论提出支护方案。
在介绍下沟煤矿4404工作面回风巷和泄水巷地质和生产条件的基础上,运用数值模拟软件计算分析巷道群的应力分布情况,结合原有支护的问题和高预应力、强力锚杆支护理念,提出迎采动条件下小煤柱巷道群锚杆支护关键技术。井下实践表明,高预应力强力锚杆支护能够有效控制围岩变形,支护设计参数合理。
针对深部巷道开挖后围岩非对称变形现象,基于结构力学相关理论,对巷道围岩变形破坏进行了不同分区岩体梁的力学模型构建及数值模拟分析。得出各分区岩体梁变形的弯矩方程和挠度方程,理论分析了各分区岩体梁的变形最大弯矩及最大挠度位置。模拟结果对构建的力学模型进行了有力验证,得出各分区岩体梁的危险位置,可对相关问题提供一定的理论参考。
针对演礼煤业3100运输大巷高冒区的工程地质条件和实际支护状况,分析其破坏原因,并提出"锚网索+U形钢棚+木垛接顶"联合支护修复技术。实践表明,该技术在高冒区支护效果良好。
针对王庄煤矿52M1不规则残采工作面巷道布置及维护难题,综合现场调研、数值计算等方法,研究了不规则区域煤体内应力分布特征和围岩变形规律。结果表明,不规则拐角处煤体内存在高应力集中场。针对此区域提出巷道内错布置方案,确定了该区域合理锚杆支护参数。
为了探究巷道围岩在多次爆破振动下围岩累积损伤的现象,以淮北信湖矿某掘进巷道为研究对象,测定了多个掘进循环下爆破振动对围岩松动圈的影响,同时利用地质雷达对围岩进行无损探测。测试结果说明:在循环爆破振动冲击波的反复作用下,围岩松动圈在增大,说明损伤程度在不断增加;但随着掘进面的推进,保留岩体的损伤最终会达到一种稳定状态,且距离爆...
针对园子沟煤矿副立井大断面井筒施工,分析了井筒穿过的岩层特征和水文地质条件,确定采用半深冻结法凿井,通过合理的机械设备选型、中深孔爆破和科学施工组织管理,实现了快速施工,外壁掘砌平均进尺89 m/(30 d),套内壁平均进尺254 m/(30 d),工程质量优良,为陕、甘等西部地区冻结法凿井积累了经验。
芦岭煤矿-590西轨大巷受上部8~#、9#煤层的采动影响,该巷道在原U形钢支架支护方式下变形破坏十分严重,难以满足安全生产的需要。后采用棚-杆-索协同支护方式支护,经数值模拟分析及现场实践表明,该支护方式能够有效地控制围岩变形,在整个跨采期间巷道顶底板移近量累计175 mm,两帮累计移近量190 mm,支护效果显著。
基于安居煤矿煤巷复合顶板变形特征,以2305轨道顺槽为例,通过现场监测和FLAC3D数值模拟,分析顶板岩层破坏范围和规律,确定优化支护方案。结果表明:原有支护参数不能有效地控制顶板岩层的变形,围岩塑性区的深度超过锚杆长度;优化后的支护参数有效地控制了顶板的变形移动。
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