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深部煤炭资源采选充绿色化开采理论与技术 被引量：127
1
作者 张吉雄 张强 +3 位作者 巨峰 周楠 李猛 孙强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期377-389,共13页
深部煤炭资源开采已势在必行,但面临更加复杂的开采环境、更加危险的开采扰动诱导潜在灾变过程。结合深部煤炭开采"四高一扰动"的挑战与充填开采在岩层控制等方面的技术优势,总结分析了深部充填开采面临的五大技术难题,提出... 深部煤炭资源开采已势在必行,但面临更加复杂的开采环境、更加危险的开采扰动诱导潜在灾变过程。结合深部煤炭开采"四高一扰动"的挑战与充填开采在岩层控制等方面的技术优势,总结分析了深部充填开采面临的五大技术难题,提出深部煤炭资源采选充绿色化开采构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选与矸石就地充填一体化生产系统,形成深部煤炭采选抽充防协同生产模式,实现深部煤炭及伴生资源的安全高效及绿色开采。该构想的初步技术体系已基本形成,并在平煤集团十二矿、开滦集团唐山矿等深部矿井建立了示范工程或基地。后续将继续深入开展深部充填开采岩层控制等6个基础理论方面的研究工作,创新采选充绿色化系统布置、自动化充填、物料大流量输送、煤矸智能分选等7项关键技术,形成深部煤炭资源采选充绿色化开采的系列理论与技术体系,为实现深部资源绿色化开采提供可靠基础。 展开更多
关键词 深部资源 充填开采 采选充 岩层控制 绿色化开采
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我国西北煤炭开采中的水资源保护基础理论研究进展 被引量：100
2
作者 张东升 李文平 +2 位作者 来兴平 范钢伟 刘卫群 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期36-43,共8页
围绕西北煤炭开采中水资源保护基础理论研究中的关键科学问题,介绍了西北煤田地层结构特征、采动覆岩结构与隔水层稳定性时空演变规律和水资源保护性采煤机理与控制理论等方面的研究进展情况。构建了西北矿区不同生态地质环境类型生态-... 围绕西北煤炭开采中水资源保护基础理论研究中的关键科学问题,介绍了西北煤田地层结构特征、采动覆岩结构与隔水层稳定性时空演变规律和水资源保护性采煤机理与控制理论等方面的研究进展情况。构建了西北矿区不同生态地质环境类型生态-水-煤系地层空间赋存结构模型,分析了浅表层水分布特征与水循环运移规律;提出了覆岩裂隙表述和重构方法,构建了上位隔水层-中位阻隔层-下位基本顶结构协同变化模型和渐序变化模型;构建了该区初/复采煤层保水开采技术适用性分类方法体系,探索了新式短壁保水采煤方法,为构建基于水资源保护的西北煤炭科学开采方法体系奠定基础。 展开更多
关键词 西北 保水开采 地层结构 适用性分类 短壁采煤
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兼顾矿井充填成本及深部资源采出率提高方法
3
作者 高翔 王方田 冯光明 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第1期70-74,共5页
“采充留”部分充填方法是兼顾矿井生产成本提高资源采出率的有效及可行性方法,通过建立“采充留”开采覆岩结构力学模型,分析“采充留”部分充填开采覆岩破坏特征,表明影响覆岩稳定程度的主要因素为工作面充填宽度与垮落宽度比,提出了... “采充留”部分充填方法是兼顾矿井生产成本提高资源采出率的有效及可行性方法,通过建立“采充留”开采覆岩结构力学模型,分析“采充留”部分充填开采覆岩破坏特征,表明影响覆岩稳定程度的主要因素为工作面充填宽度与垮落宽度比,提出了评价充填工作面稳定性的系数K及其计算方法,采用数值模拟方法研究了超高水作为充填材料的“采充留”部分充填开采地表沉陷控制效果,证明了通过合理设计相应的充填工作面宽度及材料配比,在保证工作面安全开采的情况下节省充填成本37%,同时可实现在兼顾矿区环境及地面建筑物保护的基础上提高深部资源采出率。 展开更多
关键词 资源采出率 采充留 部分充填 工作面稳定性
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深部强矿压大变形巷道修复技术研究
4
作者 郝英豪 韩昌良 +1 位作者 杨帆 白刚 《内蒙古煤炭经济》 2024年第5期9-12,共4页
深部巷道的围岩对应力扰动的敏感度较高,在强采动期间易发生强矿压和大变形现象,影响巷道正常使用和顶板安全性能。由于围岩已发生大范围破坏,此类巷道的修复技术难度高于常规巷道。本文以呼吉尔特矿区深埋矿井的采动型大煤柱巷道修复... 深部巷道的围岩对应力扰动的敏感度较高,在强采动期间易发生强矿压和大变形现象,影响巷道正常使用和顶板安全性能。由于围岩已发生大范围破坏,此类巷道的修复技术难度高于常规巷道。本文以呼吉尔特矿区深埋矿井的采动型大煤柱巷道修复工程案例为背景,分析巷道变形破坏特征,揭示强矿压发生机理,并明确失稳巷道治理原则,提出修复关键技术,设计巷道修复及加固方案。该方案已成功实践,并取得良好效果。本研究成果可为类似强矿压大变形巷道支护和修复工作提供参考。 展开更多
关键词 强矿压 大变形 顶板安全 巷道修复 采动
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采矿工程专业“三提升”创新实践教学体系构建——以中国矿业大学为例 被引量：11
5
作者 万志军 张源 +3 位作者 屠世浩 张东升 李桂臣 马文顶 《煤炭高等教育》 2018年第2期117-121,共5页
针对当前工科专业实践教学普遍存在的问题,以中国矿业大学采矿工程专业为例,通过在理论教学中引入更多实践因素、开展虚拟仿真实验教学、把科研创新活动纳入必修实践教学环节等举措,创新构建了包含融入理论型实践教学、虚实结合的实验... 针对当前工科专业实践教学普遍存在的问题,以中国矿业大学采矿工程专业为例,通过在理论教学中引入更多实践因素、开展虚拟仿真实验教学、把科研创新活动纳入必修实践教学环节等举措,创新构建了包含融入理论型实践教学、虚实结合的实验教学与多元化的现场实践、乐趣驱动型科研创新活动等三大类型十多种形式的实践教学新体系;形成以实践提升理论教学效果、以实验和现场实践提升实践能力、以科研活动提升创新能力的创新人才培养的"三提升"创新实践教学体系。这一新的实践教学体系应用在中国矿业大学采矿工程专业取得了良好的教学效果,对国内同类专业起到引领和示范作用。 展开更多
关键词 采矿工程 “三提升”创新实践教学体系 虚实结合 科研创新 创新人才
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煤矿开采嗣后空间矸石注浆充填方法 被引量：21
6
作者 张吉雄 周楠 +1 位作者 高峰 闫浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期150-162,共13页
矿山固废处置与利用是我国煤矿开采中面临的主要问题之一,严重制约着煤炭资源开发与环境保护协调发展。井下充填是矿山固废绿色高效处置的重要技术途径之一,但现有充填技术增加了工作面生产工序,降低了15%~20%采煤效率,亟需解决矿山固... 矿山固废处置与利用是我国煤矿开采中面临的主要问题之一,严重制约着煤炭资源开发与环境保护协调发展。井下充填是矿山固废绿色高效处置的重要技术途径之一,但现有充填技术增加了工作面生产工序,降低了15%~20%采煤效率,亟需解决矿山固废充填与煤炭开采之间时空干涉难题,突破矿山固废井下充填处置的技术瓶颈。为此,综述了矸石处置利用现状与存在问题,提出了煤矿开采嗣后空间矸石注浆充填方法,系统阐述了嗣后空间矸石注浆充填方法内涵及关键科学与技术问题,给出了嗣后空间矸石注浆充填系统空间布局方式,探讨了非均质矸石料浆流动性稳态控制机理、嗣后空间空隙结构特征及时空演化规律、嗣后空间矸石料浆迁移扩散规律、嗣后空间矸石注浆充填岩层控制机理等理论的研究重点,分析了毫米级矸石注浆充填材料研发、矸石料浆高效制备与输送、注浆钻孔布局及时效控制、矸石注浆充填效果智能监控等技术的研究难点。煤矿开采嗣后空间矸石注浆充填方法创新了矸石井下高效处置新模式,完善了矸石综合处置与利用技术体系,引领了我国煤炭资源绿色安全高效开发新方向,在矿山固废高效处置及生态环境保护等方面具有广阔应用前景,可促进矿山矸石固废的源头减排、就地处置、循环利用绿色发展模式的建设。 展开更多
关键词 矸石 嗣后空间 注浆充填 固废处置 岩层控制
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煤-热共采模式下地热水非常规开采数值模拟研究 被引量：10
7
作者 万志军 张源 +3 位作者 师鹏 苟红 王朱亭 于振子 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1115-1125,共11页
在我国“碳达峰、碳中和”时代背景下,开展矿井地热水资源开发利用实现煤-热共采的研究具有重要战略意义。然而,目前煤-热共采技术尚不成熟,针对矿井地热水抽采的研究还需进一步补充。因此,基于煤-热共采理论及技术框架,提出了一种地热... 在我国“碳达峰、碳中和”时代背景下,开展矿井地热水资源开发利用实现煤-热共采的研究具有重要战略意义。然而,目前煤-热共采技术尚不成熟,针对矿井地热水抽采的研究还需进一步补充。因此,基于煤-热共采理论及技术框架,提出了一种地热水井下非常规开采方法。分析了矿区热储形成机制,采用热储体积法对矿区地热水资源量进行了估算,评价了矿井地热水开发潜力。同时,数值模拟了地热水非常规开采模式下的热储温度场及生产井水温变化。分析了生产井群参数对热储层温度场及生产井水温的影响,并与常规地热水生产方法进行了对比。最后,讨论了矿井地热水开采利用所产生的社会、经济效益。结果显示:①矿区地热水静态可采量为1.14×10^(17)J,折合标煤3.9 Mt。动态可采量为2.95×10^(16)J/a,折合标煤1.01 Mt/a。②生产井水温受回灌水温的影响较大,与回灌方式的关系不大,且回灌水温对生产井水温的影响主要体现在生产后期。③随着生产速率的增加,生产井群热突破时间提前,且在热突破点之后的温降速率加快。④均衡生产对生产井的服务年限具有有益作用。⑤通过调整非常规开采模式的生产策略可实现生产井群的协调开采,延长生产井群的开采期限,使其平均温降速率小于常规开采模式下的生产井温降速率。⑥矿井地热开发系统建成后,可实现煤矿17万m^(2)的供暖及全矿职工的洗浴,每年减少燃煤10327 t,减少CO_(2)排放量26900 t,为企业创造693.8万元的经济效益。因此,针对水热型高温矿井,实施井下地热水非常规开采具有一定的可行性。通过合理布置生产井群分布,科学制定生产策略,可实现矿井地热水的高效开采。 展开更多
关键词 矿山地热 煤-热共采 矿井热害 地热水 非常规开采
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基于深部含水煤样失稳特征的荷载梁式主控裂隙模型的试验研究 被引量：2
8
作者 陈笑予 姚强岭 +7 位作者 陈胜焱 山长昊 李英虎 徐强 于利强 夏泽 朱柳 落弘业 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期375-386,共12页
深部巷道周边的煤体在承受高地应力基础荷载的同时,往往还受到由远及近的采掘活动扰动,使其内部的裂隙损伤在近似于高应力逐级加卸载的应力路径下不断发育,若还处于水岩作用的影响下,承载性能将进一步劣化。通过对某矿深部煤样进行吸水... 深部巷道周边的煤体在承受高地应力基础荷载的同时,往往还受到由远及近的采掘活动扰动,使其内部的裂隙损伤在近似于高应力逐级加卸载的应力路径下不断发育,若还处于水岩作用的影响下,承载性能将进一步劣化。通过对某矿深部煤样进行吸水特性描述、波速信息对比、力学试验分析及声发射监测,总结了该矿深部含水煤样具有以下特征:吸水迅速、极易饱和、饱水后整体结构完整性增强,且主要以张开型主控裂隙的张拉破坏造成试件整体失稳。基于上述特征,结合吸水率、裂隙参数、系统尺寸等因素,优化建立了荷载梁式主控裂隙模型,阐述了深部含水煤样产生上述失稳特征的机制,并进行了敏感性分析、强度验证,验算结果较为贴合试验数据,可为深部高应力扰动富水巷道中的裂隙煤岩体进行类似的试验研究、理论建模及采掘设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 深部含水煤样 高应力逐级加卸载 张拉破坏 主控裂隙 荷载梁
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超长柔性悬挂固体充填刮板输送机异常工况表征及自主调控方法 被引量：1
9
作者 张强 张吉雄 +5 位作者 宗庭成 金子山 韩雨 杨康 张斌 傅瑞华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2141-2151,共11页
固体充填刮板输送机是固体充填开采技术的关键装备,其高效智能化的程度制约着固体智能充填开采技术的进步,暂难突破超大采长、大功率、高可靠性的瓶颈,运行状态受地质条件、充填工艺等主控因素影响显著,异常工况自主调控问题亟待解决。... 固体充填刮板输送机是固体充填开采技术的关键装备,其高效智能化的程度制约着固体智能充填开采技术的进步,暂难突破超大采长、大功率、高可靠性的瓶颈,运行状态受地质条件、充填工艺等主控因素影响显著,异常工况自主调控问题亟待解决。总结了固体充填刮板输送机特征;构建了固体充填刮板输送机位姿形态与运输状态表征方法;通过分析异常工况的形成机理,选取异常工况判别指标,结合位姿与运输状态表征方法,给出了其空间位姿、牵引状态等异常工况判别准则与典型异常工况的调控路径,揭示了多工况状态下固体充填刮板输送机运载调控机制,提出了实时调控充填材料运输量、直线及水平程度组合的异常工况自主调控方法。全国首个260 m工作面长固体充填工程案例表明:通过异常工况自主调控,平均最大水平偏移距每减少100 mm,刮板链牵引力可减少85 kN,输送功率损耗可减少55 kW;平均最大垂直偏移距每减小100 mm时,输送功率损耗可减少7.2 kW;单位长度货载运量每减少100 kN/m,刮板链牵引力可减少31.9 kN,输送功率损耗可减少38.2 kW。所提出的异常工况自主调控方法可显著提升固体充填刮板输送机的输送效能,可助力实现固体智能充填开采。 展开更多
关键词 固体充填刮板输送机 工况表征 自主调控 工况判别 路径解调 充填开采
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二氧化碳相变爆破致裂机理与应用研究进展 被引量：1
10
作者 袁永 陈忠顺 +4 位作者 梁小康 申海生 左磊 孟朝贵 王圣志 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期63-78,共16页
煤岩体结构改造是解决煤矿许多技术难题的共性核心科学问题,二氧化碳相变爆破因其安全可控、能量易调节等优点成为煤岩体致裂的有效手段之一。为确定二氧化碳相变爆破致裂机理,扩展相变爆破致裂工程应用,分析了二氧化碳相变爆破原理和... 煤岩体结构改造是解决煤矿许多技术难题的共性核心科学问题,二氧化碳相变爆破因其安全可控、能量易调节等优点成为煤岩体致裂的有效手段之一。为确定二氧化碳相变爆破致裂机理,扩展相变爆破致裂工程应用,分析了二氧化碳相变爆破原理和致裂器材与装备,统计比较不同方式相变爆破能量计算方式,相较于传统炸药爆破,相变爆破属于一种低能量致裂方式;通过分析二氧化碳相变射流传播特征,探究相变爆破中等应力起裂和高压气体协同作用方式,煤岩体在中等冲击作用下,受到拉应力破坏产生径向初始断裂,并在冲击波和卸载波综合作用下形成多重起裂特征,高压气体在多重裂隙中进一步扩展,驱动裂隙向外扩展,明确了相变爆破应力气体协同致裂过程;进一步研究了泄能方向、煤岩体性质、爆破参数、初始地应力、钻孔布置参数和钻孔切槽特性等因素对相变爆破致裂效果的影响,泄能方向对煤岩体破坏起到直接作用,引发非对称损伤破坏,煤岩体抗压强度和致裂孔间距是影响致裂效果的关键因素,初始地应力、钻孔布置参数和钻孔切槽特性等影响裂纹发育扩展特征;在相变爆破致裂工程应用方面,揭示了相变爆破多重裂隙渗流特征,确定了高瓦斯煤层致裂增透效果,对比了预裂前后煤体截割特征,验证了预裂提升块煤率可行性,并探究了相变爆破预裂顶板垮落特性。针对相变爆破致裂应从多速率冲击破碎、损伤破坏多尺度分析、致裂过程多物理场耦合及延时相变爆破技术等方向进一步扩展研究,拓宽二氧化碳相变爆破应用场景。 展开更多
关键词 相变爆破 动态冲击 致裂机理 裂隙分布 爆破因素
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巨厚覆岩矿震孕育破裂特征与应力触发机制
11
作者 窦林名 曹安业 +9 位作者 杨耀 贺虎 杨垚鑫 白贤栖 顾倩悦 李松徽 付相超 顾颖诗 吴震 张帝 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1-13,共13页
【目的】深部开采巨厚覆岩破断导致引起地表震感的矿震频发,已成为制约矿区高效生产的最严峻难题,亟待改变矿区巨厚覆岩矿震频度高、防控难现状。【方法】以内蒙古自治区鄂尔多斯呼吉尔特矿区某邻空综采工作面频发巨厚覆岩矿震为研究对... 【目的】深部开采巨厚覆岩破断导致引起地表震感的矿震频发,已成为制约矿区高效生产的最严峻难题,亟待改变矿区巨厚覆岩矿震频度高、防控难现状。【方法】以内蒙古自治区鄂尔多斯呼吉尔特矿区某邻空综采工作面频发巨厚覆岩矿震为研究对象,应用厚板理论分析巨厚覆岩结构破断演化规律,提取矿震波形主成分并采用矩张量反演方法定量研究矿震震源破裂机制,基于张拉、压缩及混合破裂震源主应力作用方式修正应力反演模型,改进应力反演算法,分析矿震震源孕育破裂特征及应力场演化规律,定量解析矿震应力触发机制。【结果和结论】结果表明,巨厚覆岩破断运移为矿震孕育触发的动力、能量源;主成分分析方法可快速提取因采矿环境干扰波形的主成分,为矩张量求解提供优质反演数据;修正后应力反演算法能够满足采动诱发非剪切破裂震源应力反演需求,实现对典型张拉、压缩等非剪切破裂矿震震源应力场反演;工作面邻空回采期间,顶板逐层向上与侧向采空区联动破断,采空区影响使得孕震期间顶板活动性增强,巨厚覆岩断裂特征整体呈显著张拉状态;矿震孕育过程中主应力作用方位基本一致,应力形因子分别为0.66、0.71和0.30,覆岩应力分布由单轴挤压转变为挤压张拉状态,最大主应力单轴挤压作用导致巨厚覆岩瞬时断裂释放大量弹性能是诱发“2·6”和“10·30”矿震的主要原因,工作面邻更大范围采空区开采,最大、最小主应力挤压张拉协同作用将可能诱发更大能级矿震。研究结论可为矿区及周边因矿震问题限制高效生产的矿井从源头调控降载减震提供理论支撑。 展开更多
关键词 巨厚覆岩 矿震孕育 破裂机制 应力反演 触发机制
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煤矿掘采空间垮塌岩体稳定性与救援通道构建
12
作者 李桂臣 邵泽宇 +4 位作者 孙元田 李菁华 杨森 郝浩然 沃小芳 《绿色矿山》 2024年第1期11-20,共10页
煤矿地质动力灾害发生后,往往会造成掘采空间巷道发生垮塌堵塞,严重威胁煤矿井下工作人员安全。垮塌形成的松散破碎堆积体力学结构、堆积形态十分复杂,如何快速清理垮塌堆积体并构建救援通道是亟待解决的科学问题。在分析灾变垮塌体结... 煤矿地质动力灾害发生后,往往会造成掘采空间巷道发生垮塌堵塞,严重威胁煤矿井下工作人员安全。垮塌形成的松散破碎堆积体力学结构、堆积形态十分复杂,如何快速清理垮塌堆积体并构建救援通道是亟待解决的科学问题。在分析灾变垮塌体结构运移规律及救援通道构建研究现状和问题的基础上,针对垮塌堆积体堆堵机理复杂、扰动变形规律不明的特点,首先基于颗粒流数值模拟软件构建了垮塌堆积体二维计算模型,探究了在垮塌堆积体内部构建救援通道过程中颗粒的运动特征,明晰了其掘进扰动规律;其次分析了不同区域构建救援通道条件下堆积体内应力重分布特征,优选了救援通道在垮塌堆积体中的构建位置;最后根据垮塌堆积体的力学特征及堆积形态,提出了一种新型救援通道快速构建方法。结果表明:在构建救援通道掘进扰动的影响下,垮塌堆积体的岩体均有向开挖空间运动的趋势,距离开挖位置越远的区域受到扰动影响越小;垮塌堆积体向开挖空间的二次塌落主要以垂直方向为主,水平方向次之;左下方开挖稳定后,垮塌堆积体呈"梯形",中下方开挖稳定后,垮塌堆积体呈“V”形。综合考虑救援通道构建的二次扰动影响、支护结构稳定性与垮塌堆积体物源结构,救援通道构建位置选择在垮塌堆积体中部区域为宜。 展开更多
关键词 垮塌堆积体 掘进扰动 数值模拟 救援通道构建 灾后应急救援
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褶曲翼部区煤层倾角变化诱发冲击地压机理及其防治研究 被引量：1
13
作者 杨增强 刘畅 +2 位作者 刘思佳 裴宗远 舒通 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第2期82-89,共8页
以宝积山煤矿七采区内褶曲翼部影响区为工程地质背景,采用现场调研统计、理论计算分析、数值模拟运算等方法,对开采煤层倾角变化诱冲机理进行研究,提出协同控制防治冲击地压方案并进行了现场工业性试验。结果表明:随着煤层倾角增大,煤... 以宝积山煤矿七采区内褶曲翼部影响区为工程地质背景,采用现场调研统计、理论计算分析、数值模拟运算等方法,对开采煤层倾角变化诱冲机理进行研究,提出协同控制防治冲击地压方案并进行了现场工业性试验。结果表明:随着煤层倾角增大,煤柱侧内高集中静载呈现出逐渐增大的规律,实体煤侧内高集中静载呈现出逐渐减小的规律;在煤层倾角较小的条件下,厚硬关键层更容易在采空区两侧边界位置发生破断,诱使其悬空段中部区域瞬间发生破断进而形成扰动强度较大的远场应力扰动;关键块体B在煤层倾角较小且埋深较大的条件下极易发生回转失稳,进而形成扰动强度较小的近场应力扰动。该方法对于冲击地压的防治效果显著。 展开更多
关键词 褶曲翼部 倾角变化 冲击地压 协同控制技术 数值模拟 电磁辐射
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特厚煤层综放开采大空间采场覆岩结构及作用机制 被引量：105
14
作者 于斌 朱卫兵 +1 位作者 高瑞 刘锦荣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期571-580,共10页
针对大同矿区石炭系3-5号特厚煤层坚硬顶板综放开采时工作面易出现压架、临空巷道超前区域变形、破坏严重等强矿压显现问题,采用理论分析、物理模拟及现场实测等方法,建立了特厚煤层开采大空间采场岩层结构演化模型。结果表明:特厚煤层... 针对大同矿区石炭系3-5号特厚煤层坚硬顶板综放开采时工作面易出现压架、临空巷道超前区域变形、破坏严重等强矿压显现问题,采用理论分析、物理模拟及现场实测等方法,建立了特厚煤层开采大空间采场岩层结构演化模型。结果表明:特厚煤层综放开采覆岩远、近场关键层运动都可能会对采场矿压产生影响,近场关键层为"竖O-X"破断的"悬臂梁+砌体梁"结构,远场关键层为"横O-X"破断的"砌体梁"结构模型。近场关键层结构主要影响工作面支架压力及其稳定性,近场关键层结构中,以"悬臂梁"结构破断运动的关键层层数越多,对支架安全越不利;远场关键层结构则主要对工作面临空侧巷道变形产生影响,其破断块体的回转运动对临空侧巷道围岩产生径向挤压作用,是造成巷道超前底臌的主要原因。据此开发了基于地面钻孔压裂与井下顶板预裂相结合的远、近场协同弱化的坚硬顶板预控技术,将有效降低岩层破断的能量释放和关键层结构失稳的压力传递,减轻特厚煤层综放开采采场矿压的显现强度。 展开更多
关键词 坚硬顶板 特厚煤层 大空间结构 远 近场 矿压显现
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煤基固废充填开采技术研究进展与展望 被引量：51
15
作者 张吉雄 张强 +3 位作者 周楠 李猛 黄鹏 李百宜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4167-4181,共15页
煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求,是促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展的研究重点与热点。笔者在总结煤基固废充填开采技术研发背景与发展历程的基础上... 煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求,是促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展的研究重点与热点。笔者在总结煤基固废充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,系统性介绍了煤基固废充填开采技术体系的研究现状,经过20余年产学研用联合攻关,历经5代技术的研发创新,已基本形成体系的典型固废充填技术包括综合机械化固体充填、膏体充填、长壁逐巷胶结充填、覆岩隔离注浆充填、井下采选充+X,为“三下”开采、条带煤柱回收、岩层移动与地表变形控制、煤基固废井下处置提供了较全面的技术途径;煤基固废充填开采充填材料本构模型、关键岩层控制及地表变形控制等理论研究也取得了较大进展,基本构建成充填开采岩层控制理论体系;面临产业智能化升级、深部资源开采、煤基固废规模化处置与资源化利用等重点发展趋势,煤基固废充填开采技术的主要发展方向包括但不限于煤基固废高效智能充填、井下嗣后注浆充填处置、深部充填采热、煤基固废充填井下碳封存、煤基固废绿色功能材料井下利用等。现有研究现状及发展趋势综合表明:煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性途径。 展开更多
关键词 煤基固废 充填开采 采选充 岩层控制 绿色开采
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厚硬岩层下孤岛工作面开采“T”型覆岩结构与动压演化特征 被引量：40
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作者 曹安业 朱亮亮 +3 位作者 李付臣 窦林名 赵永亮 张贞良 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期328-335,共8页
为研究厚硬岩层下孤岛工作面开采对强矿震或冲击矿压的影响,理论分析鲍店矿103上05孤岛工作面厚硬覆岩空间结构及其破断运动对矿震活动的影响,并对孤岛面开采的冲击矿压危险性进行了动态评价。研究表明:103上05工作面在竖向剖面上为一... 为研究厚硬岩层下孤岛工作面开采对强矿震或冲击矿压的影响,理论分析鲍店矿103上05孤岛工作面厚硬覆岩空间结构及其破断运动对矿震活动的影响,并对孤岛面开采的冲击矿压危险性进行了动态评价。研究表明:103上05工作面在竖向剖面上为一非对称"T"型孤岛覆岩结构,其长臂侧易出现关键层大尺度破断运动,诱发强矿震与冲击矿压的危险性较高;在水平层面上亚关键层破断形成"O"型断裂结构,巨厚主关键层则以大尺度"OX"模式分层破断。各级关键层的逐级破断与运动是矿震活动的主要动力源。根据微震实测,矿震活动多集中在"T"型结构长臂侧,尤其是能量大于105J的强矿震主要出现在103上06采空区与103上05工作面巨厚主关键层中,并表现出很高的S,P波能量比。通过波速梯度异常区的动态反演,对"T"型孤岛面覆岩运动的动压危险性进行评价,效果良好。同时,分别进行煤层静载预卸压与低位顶板走向步距式超前预裂,降低了强矿震活动对煤体的冲击扰动效应。 展开更多
关键词 厚硬岩层 孤岛工作面 覆岩结构 矿震 冲击矿压 关键层
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含水层下固体充填保水开采方法与应用 被引量：26
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作者 李猛 张吉雄 +2 位作者 邓雪杰 周楠 张强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期127-133,共7页
为解决含水层下煤层开采所导致的溃水灾害问题,提出了基于固体充填采煤的保水开采方法,阐述了该方法的基本原理,分析了固体充填开采覆岩导水裂隙演化特征,并基于固体充填开采导水裂隙带高度预计公式,结合《建筑物、水体、铁路及主要井... 为解决含水层下煤层开采所导致的溃水灾害问题,提出了基于固体充填采煤的保水开采方法,阐述了该方法的基本原理,分析了固体充填开采覆岩导水裂隙演化特征,并基于固体充填开采导水裂隙带高度预计公式,结合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》,建立了含水层下固体充填开采临界充实率计算模型,分区设计了受含水层影响煤层的充实率,进而对煤层进行了充填工作面设计布置。五沟煤矿CT101充填工作面应用结果表明:实测充采质量比平均值为1.32,大于理论设计值1.28,充填效果较好,且导水裂隙带高度仅为10.0 m左右,该方法有效地降低了覆岩导水裂隙带高度,可实现含水层下保水开采的目标。 展开更多
关键词 含水层 固体充填开采 保水开采 导水裂隙带 充实率
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特厚煤层上向分层充填开采顶板移动特征分析 被引量：17
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作者 邓雪杰 张吉雄 +2 位作者 黄鹏 张强 郝雄飞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期994-1000,共7页
系统分析了特厚煤层上向分层充填开采技术原理及开采工艺,分别建立了特厚煤层"单分层"和"多分层"开采顶板移动特征弹性地基梁模型,通过力学分析给出相应顶板挠曲线计算公式,并基于第一强度理论提出顶板失稳判断条... 系统分析了特厚煤层上向分层充填开采技术原理及开采工艺,分别建立了特厚煤层"单分层"和"多分层"开采顶板移动特征弹性地基梁模型,通过力学分析给出相应顶板挠曲线计算公式,并基于第一强度理论提出顶板失稳判断条件。根据公格营子煤矿具体条件进行计算,分析表明:单分层内一个开采循环顶板最大下沉86 mm,最大拉应力为0.77 MPa;随着分层的逐渐开采,煤层顶板的下沉值和内部拉应力逐渐增大,所有分层开采完毕后顶板岩层最大下沉值为549 mm,所受最大拉应力为2.25 MPa;开采过程中顶板没有发生破断,稳定性良好。工程实测印证了理论分析的结果。 展开更多
关键词 特厚煤层 上向分层 逐巷充填 顶板移动特征 弹性地基梁
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卸压开采地面钻井抽采的数值模拟研究 被引量：23
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作者 张村 屠世浩 +1 位作者 袁永 白庆升 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期392-400,共9页
卸压开采地面钻井抽采是煤与瓦斯共采的关键技术之一,是提高瓦斯采出率确保高瓦斯突出煤层安全高效开采的重要措施。在现有研究的基础上,综合岩体渗透率与应力的指数关系、岩体渗透率与塑性裂隙发育情况的关系以及采空区内破碎岩体压实... 卸压开采地面钻井抽采是煤与瓦斯共采的关键技术之一,是提高瓦斯采出率确保高瓦斯突出煤层安全高效开采的重要措施。在现有研究的基础上,综合岩体渗透率与应力的指数关系、岩体渗透率与塑性裂隙发育情况的关系以及采空区内破碎岩体压实过程中渗透率的变化情况,运用FLAC3D内嵌的FISH语言对渗流模式进行二次开发。结合淮南某矿卸压开采地面钻采的实际地质条件,运用所建模型模拟了卸压抽采过程中围岩渗透率的变化情况,掌握了被保护层、采空区以及钻孔周围渗透率的分布情况。在此基础上进行了钻采瓦斯的渗流计算,在验证地面瓦斯抽采效果的同时掌握了卸压抽采瓦斯的渗流路径:认为被保护层瓦斯除了直接涌入抽采钻井,大部分瓦斯首先渗流至邻近岩体,再通过层间岩体涌入瓦斯抽采钻孔。通过淮南某矿卸压抽采过程中的抽采实测数据以及邻近工作面裂隙带实测数据验证了数值模型的正确性。 展开更多
关键词 渗透率 数值模拟 卸压开采 地面钻井抽采 瓦斯渗流路径
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超高水材料袋式长壁充填开采覆岩控制技术研究与应用 被引量：22
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作者 孙春东 张东升 +2 位作者 王旭锋 周亚洲 李永元 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1313-1319,共7页
系统分析了超高水材料袋式充填开采采场覆岩结构的特点,得出了工作面支架需控岩层范围及其变化特征,揭示了长壁充填开采"支架-围岩"关系,明确了提高充填率是超高水材料袋式充填开采覆岩下沉控制的关键因素。结合亨健矿2515工... 系统分析了超高水材料袋式充填开采采场覆岩结构的特点,得出了工作面支架需控岩层范围及其变化特征,揭示了长壁充填开采"支架-围岩"关系,明确了提高充填率是超高水材料袋式充填开采覆岩下沉控制的关键因素。结合亨健矿2515工作面充填开采地质与开采技术条件,开发并实施了隔板布置优化、采空区埋管补注浆充填、离层区打钻补注浆充填等充填率保障技术与工艺。现场实测结果表明,超高水材料袋式充填开采工作面矿压显现缓和、采场围岩破裂范围较小且能有效控制地表下沉:1工作面巷道顶底板最大移近量为258 mm,两帮最大移近量为183 mm,围岩变形较小;2微震监测系统表明,2515工作面超前破裂范围为20~30 m,围岩破裂高(深)度为顶板以上40 m至底板以下10 m,1个月后(推进距离60 m左右)已充填区域微震事件逐渐消失;3地表最大下沉量为265 mm,实测下沉系数为0.06。 展开更多
关键词 超高水材料 袋式长壁充填开采 覆岩控制 充填率 地表下沉
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