为了掌握屯留井田3号煤层超高压水力钻割一体化增透合理技术参数,提高钻孔瓦斯抽采效率,对合理割缝压力、 不同割缝时间的单刀出煤量进行试验,并对瓦斯抽采效果进行现场考察.试验表明:3号煤层合理割缝压力为90MPa,单刀割缝7min出煤量约为0.32t时,其割缝半径可达1.45～1.62m,钻孔瓦斯抽采效果最佳,为类似煤层超高压水力钻割一体化增透技术参数选择提供参考依据.
建筑物(村庄)下压煤开采一直是困扰我国煤矿的重大技术难题.针对充填采煤技术面临的难点与挑战,结合煤系层状覆岩移动特点和控制要求研发了基于关键层控制的部分充填采煤技术.研究揭示了覆岩关键层对地表沉陷控制机理;建立了基于关键层控制的地表沉陷控制模型及部分充填采煤的设计方法;研发了采空区条带(墩柱)充填、冒落区嗣后充填和覆岩隔离注浆充填等部分充填采煤技术,已在淮北、淄博、阳泉、皖北等矿区10余对矿井的40余个工作面成功应用.部分充填采煤技术充分利用了覆岩结构的自承载能力,减少了充填工作量、降低了充填成本,是高效低成本的建筑物压煤充填开采技术.
开采方法与装备及岩层控制技术是保证煤炭正常生产的核心技术.介绍了改革开放40 a来我国采煤方法与装备、岩层控制理论与技术、特殊采煤与矿区生态环境保护技术的发展历程.基于煤炭科学研究总院开采研究分院主持和参与的科研项目,总结了40 a来煤炭开采与岩层控制技术取得的研究成果.包括薄及中厚煤层、厚煤层一次采全高综采技术与装备,厚及特厚煤层综采放顶煤开采技术与装备,及智能化开采技术与装备;采场覆岩运动与破断规律,岩层结构假说,液压支架与围压相互作用关系,及坚硬和破碎顶板控制技术;巷道锚杆支护理论与成套技术,破碎围岩注浆加固技术,及高应力、强采动巷道水力压裂卸压技术;冲击地压发生机理,冲击危险区域评价技术,冲击地压实时监测、预警及综合防治技术;开采沉陷理论,建(构)筑物下、近水体下、承压水上开采等特殊采煤技术,及矿区生态环境保护技术.40 a的研究与实践表明,我国煤矿已形成具有中国特色的煤炭开采与岩层控制成套技术体系,为煤矿安全、高效、绿色开采提供了可靠的技术保障.最后,提出了煤炭开采与岩层控制技术的发展方向与建议.
《采矿与岩层控制工程学报》是由煤炭科学研究总院主办,天地科技股份有限公司开采设计事业部(煤炭科学研究总院开采研究分院)承办,经国家新闻出版署正式批准,国内外公开发行的专业性学术期刊.其前身是《煤矿开采》,已有近30年的办刊经验和学术积累.
在深部岩体工程中,爆破等开挖扰动是触发岩爆的关键性因素,然而岩爆通常是滞后于爆破扰动一段时间才发生,表现出明显的时滞性,这给岩爆的预测和预警带来了巨大的困难.岩石蠕变-冲击力学行为的研究是揭示滞后型岩爆的力学基础.因此,蠕变-冲击受力条件下岩石的力学特性研究具有重要的理论意义与工程应用价值.本文阐述了岩石蠕变-冲击力学特性研究的工程背景及意义,重点介绍了蠕变加载条件下岩石的力学特性、岩石蠕变-冲击试验研究的现状,并综述了蠕变-冲击载荷下岩石力学行为的研究进展.在此基础上,展望了岩石蠕变-冲击力学研究的未来发展趋势,其中包括试验设备的改进与试验方法、蠕变-冲击过程中岩石的损伤表征、岩石在蠕变-冲击条件下的本构关系、该试验研究对于岩体损伤与破坏预测预警的理论意义等方面,指出了未来岩石蠕变-冲击力学性能研究的方向.
Proyecto de esculturas site-specific basadas en datos climáticos capturados en el entorno de edificios concretos. Las esculturas ofrecen una visión alternativa del tales espacios, indagando en las cualidades únicas de cada uno y las relaciones que este establece con su entorno, así como la subjetividad de nuestra percepción del mismo. Creadas por la acumulación de cientos de piezas cuyas formas se basan en la arquitectura del propio edificio y aspectos básicos de nuestra percepción del entorno urbano (como son la luz y temperatura ambiente en diferentes puntos del mismo), cada pieza es un gráfico de visualización de datos en si misma. Apiladas, la escultura se convierte en una línea temporal (salida del Sol en la base y anochecer en el extremo superior), mientras los cambios de forma en su perímetro se corresponden a las variaciones recogidas por los dispositivos de captura (distribuidos en el perímetro del edificio durante un breve periodo). Maleables y sin forma fija, puedes retorcer las esculturas y alterar la forma resultante, sin embargo cada una de sus capas aun corresponderá a una visión precisa y analítica de la situación en el perímetro del edificio en el determinado momento que esta representa. En comparación con el estudio detallado de la información que las forma, la acumulación de todas sus capas crea una interpretación de los datos más allá de la visualización analítica; crea un volumen de forma subjetiva con el que podemos relacionarnos, una experiencia única y maleable, al igual que nuestra percepción de tal espacio.
煤炭科学开采是煤炭行业追求的目标,采动应力与岩层控制研究可以促进煤炭安全开采、提升自动化与智能化开采效率、保护地下水与地面环境、实现煤炭及共伴生资源协调共采,是实现煤炭科学开采的基础.采动应力可数倍于原岩应力,偏应力和采动卸压是促使围岩破坏的主要因素,在一些长工作面顶板会发生分区破断现象,要充分重视采场围岩控制的系统刚度原理,对一些特厚煤层和薄基岩煤层开采的顶板运动及载荷边界尚不清楚.随着开采理念和技术进步,岩层控制研究也遇到了一些新问题,今后需更多地关注覆岩运动、底板破坏与突水、裂隙岩体、地质构造等问题.由于煤炭开采更多研究的是岩层破坏后的力学行为,破坏后的岩层是以块体组合、非连续体为主,其宏观运动以接触面位移、大变形为主要特征,需要提出针对性的研究方法,开发专用的仪器设备,完善煤炭开采岩层控制研究体系.
随着计算机软、硬件的飞速发展,数值模拟工具在各种尺度上模拟物理现象的能力及相关的计算能力都取得了重大进展.在岩石力学领域,数值模拟方法已经被广泛应用于评估复杂岩体的力学响应、研究岩体变形和破坏机理等方面,成为岩石工程和采矿工程领域常用甚至必备的手段.探讨了采用数值模拟分析解决地下煤矿开采中典型的岩石力学问题时应注意的关键问题,包括数值模拟方法的选择、煤岩体力学参数的确定、本构模型的选取、巷道围岩破坏机理分析、蠕变及冲击地压的时间因素及采空区顶板覆岩周期性垮塌,以期为地下煤炭开采研究人员提供参考.
大规模高强度的采矿活动导致了严重的生态环境破坏,为了实现矿山生态环境低损害开采,必须遵循生态环境低损害采前规划的理念,从源头走生态环境低损害开采的自主创新之路.总结了采矿活动造成的生态环境破坏表现形式,阐述了生态环境损害开采模式与分类,分析了生态环境低损害开采的评价依据、评价指标及评价标准,明确了生态环境低损害开采的内涵,给定了生态环境低损害的"生态阈限",提出了将采矿活动"开采阈限"导致的生态环境损害约束到"生态阈限"之内的矿山生态环境低损害开采理念.进一步给出了生态环境低损害开采的设计方法,阐述了集绿色开采、深地开发、智能采矿、未来矿业等主要研究方向的典型代表技术为一体的生态环境低损害开采技术体系.开滦集团唐山矿的工程实践证明了充填开采等典型生态环境低损害开采技术工程示范效应.未来将从指标体系构建、开采损害评测、开采方法创新、开采系统融合等方面继续创新完善生态环境低损害开采的技术体系与基础理论,以期为实现煤炭及伴生资源的绿色化开采提供有力的技术支持.
结合应力强度因子、工程环境要素、顶板赋存结构等综合指标,提出以空顶自稳距离为基础参数的煤巷围岩分类方法,为分类实施高效掘进提供依据.针对煤巷顶板变形失稳和支护时效特征,揭示应力双向连续传递的稳定机理,建立低损伤连续梁控顶理论;研发不受巷道高度限制的柔性锚固技术,突破复杂条件高密度锚杆锚索组合支护技术的瓶颈,形成跨界长锚固大间排距单一支护技术.在鄂尔多斯矿区深部大断面煤巷创造了单排小循环施工、1.5 m排距单一化柔性锚杆支护、月进1040 m的掘进速度,形成了西部千万吨级深部矿井安全高效开采相匹配的高效快掘支护技术.
为了反映底板突水主控因素对评价结果的作用,将承压含水层富水性和地质构造因素引入到改进型突水系数计算公式中,提出含水层富水性影响系数(Kω)和底板完整性系数(Kc),并提出了富水构造型突水系数计算公式.通过原始突水系数和富水构造系数计算公式评价结果对比,改进的全要素突水系数计算公式可解决富水性和地质构造发育程度不一区域的底板突水评价不准确的问题.
以芦子沟矿特厚煤层(25m)综放工作面开采为研究背景,阐述了特厚煤层综放开采巷道沿空侧覆岩载荷传递机制,构建了侧向支承压力计算模型及计算公式.特厚煤层综放开采侧向支承压力中存在内、 外应力场,相较中厚及厚煤层分层开采,特厚煤层综放开采内、 外应力场呈现出新特点,内应力场范围和应力幅值相应增大,内应力场中也将出现高应力集中区,基于此提出了特厚煤层综放开采侧向支承压力的分区特征,为特厚煤层综放开采沿空侧巷道布置方式的选择及煤柱宽度的确定提供了依据.在芦子沟矿3107特厚煤层(25m)综放工作面开展区段煤柱留设的工程实践,现场应用效果良好.
分析工作面侧向覆岩移动规律,提出上覆岩层弯曲下沉带三角形结构.通过理论分析,提出不同岩性顶板条件下沿空掘巷窄煤柱载荷的计算公式,在柳巷煤矿中硬顶板条件下,采高11.05m,巷道宽度4.86m,高度3.42m,煤柱宽度10m,计算得煤柱应力2.78MPa,现场煤柱中布置4个钻孔应力计,监测数据平均值为2.83MPa,窄煤柱应力理论计算值是现场监测数据的98％,基本吻合.
陕西省现有12对冲击地压矿井主要集中在黄陇侏罗纪煤田深部开采区,介绍了黄陇侏罗纪煤田冲击地压矿井地质开采条件与显现特征,结合黄陇侏罗纪煤田彬长矿区、 永陇矿区各矿井煤岩层冲击倾向性鉴定、 矿井、 采区、 采掘工作面冲击危险性评价以及防治冲击地压方案研究成果,总结分析了黄陇侏罗纪煤田冲击地压地质特征,彬长矿区、 永陇矿区冲击地压发生主导因素为褶曲构造与厚硬顶板岩层.开展了建设矿井低应力优化布置,生产矿井及建设矿井的采掘工作面动静载荷源分源调控技术推广,并提出了下一步防冲建议,为黄陇侏罗纪煤田深部开发提供实践指导.
以大梁湾煤矿气井下开采条件为工程背景,针对气井结构特点进行了气井保护煤柱的留设,并采用概率积分预计、 材料力学等方法,对保护煤柱局部开采对气井的影响进行了分析.分析结果表明,气井保护煤柱开采将导致煤层上部附近气井局部套管、 管道以及地表附属设施发生破坏,气井保护煤柱局部开采不可行,建议为气井留设全尺寸保护煤柱.
根据受力形式和变形条件的不同,划分了液压支架刚度类型并给出了相应的刚度定义.结合液压支架工作特性,采用实验测试和理论计算方法着重对液压支架垂向刚度进行了研究,分析支架垂向刚度与立柱轴向刚度的关系.结果表明液压支架增阻时的垂向刚度主要与立柱轴向刚度有关,同时给出了液压支架增阻时垂向刚度及其弹性模量解析公式,理论数值与试验结果基本一致.实践表明,论文结果可以用于指导液压支架设计.
为了研究冲击地压条件下巷道底板的稳定性,通过对华亭煤田底板冲击型冲击地压进行实地监测,发现华亭煤田底板应力受开采活动影响较大;采用中厚板理论对巷道底板进行分析,认为其在不稳定应力下的变形为非协调变形,在这种情况下底板存在较大的失稳可能性;运用突变理论对底板的稳定性进行分析,得到了底板失稳的关键判据.计算结果表明华亭煤矿250104工作面底板在开采扰动下会产生结构性失稳,而陈家沟煤矿8512工作面底板结构较为稳定,受到扰动时较不容易发生结构性失稳,和实际情况相吻合.
以ZY3800/07/16D型薄煤层工作面两柱掩护式液压支架为研究对象,首先介绍了薄煤层支架电液控制系统的结构及工作原理,其次,从支架控制器参数调整、 支护高度、 声光报警、 运行姿态、 安全防护、 软件系统等方面对电控系统进行了设计研究,同时给出了提高系统可靠性的设计方案.该系统使用效果良好,可满足薄煤层安全高效开采要求.
针对传统钻孔轨迹预测方法中三点定圆法未考虑钻具受力变形、 纵横弯曲梁法相关参数难以获取的问题,提出了一种运用纵横弯曲梁理论对三点定圆法进行改进的煤矿定向钻孔轨迹预测新方法.该方法根据纵横弯曲梁理论对单弯螺杆钻具组合进行受力分析,导出三弯矩方程,求取钻具组合弯曲变形后形成的第二跨跨长L2,代入三点定圆法中,计算得出钻具组合在不同受力条件下的预测造斜率,实现煤矿近水平千米定向钻孔的轨迹预测.运用晋煤赵庄矿千米钻机钻孔轨迹数据对模型进行了验证,验证结果表明,该方法的预测精度达到施工要求并高于传统的纵横弯曲梁法.
为了解决云南省恩洪矿区采煤工作面上隅角瓦斯频繁超限、 煤层突出威胁严重的问题,在调研分析区内矿井生产现状的基础上,结合类似条件的淮南、 松藻矿区的先进瓦斯治理实践,提出"恩洪矿区瓦斯治理技术路线",选择吉克煤矿作为实践矿井,开发出"首采保护层立体式瓦斯综合治理技术".结果表明:该技术不仅解决了矿井首采M7煤层工作面上隅角瓦斯超限难题,而且消除了中远距离被保护层M2,M9,M11,M12煤层的突出危险性,为区内其他矿井的瓦斯治理工作提供了借鉴.
