以园子沟煤矿首采深部1012001工作面为研究对象,提出回采期间的3种卸压措施.由于深部工作面应力环境复杂多变,为保证工作面安全开采,以原有的卸压方案为基础,对不同参数的卸压效果进行细化分析,确定更优参数;提出增大帮部卸压孔的孔深、改变底板卸压孔布置方式,以及采用水力压裂的措施进行卸压效果更好,若卸压措施无法消除冲击危险或仍旧能监测到高应力的存在,便在参数优化后的实施进一步补强卸压措施,最终确定深部工作面冲击地压组合卸压解危方案.
为综合分析由煤矿开采引发的环境污染问题,提出有效的清洁生产策略,以年产60万t某煤矿为中型煤矿的典型代表,从大气污染、水污染、土壤污染与固废排放4个污染方面,量化分析了煤矿的污染排放,并提出了绿色生产策略.结果表明:NO2、PM10、PM2.5和O3是煤矿大气污染的主要表征物质,SS、COD、石油类、Fe、Mn是水污染的主要污染物.镉是污染土壤严重的金属元素,固废主要以矸石的形式排放;矸石周转场和储煤场需要被重点关注,煤的洗选环节是控制污水排放的主要环节;同时这些污染类型之间能够相互转化,极易产生二次污染.因此,源头治理、政策制定、技术迭新与共同治理是清洁生产的有效策略,以综合治理和废物利用的原则开展生产是煤矿绿色生产的必要途径.
为研究软岩直墙半圆拱巷道的变形破坏规律,以梅花井煤矿1110208工作面为研究对象,基于应变软化模型来反映软岩的泥化以及膨胀特征,计算了直墙半圆拱巷道开挖后围岩中塑性区及支承压力分布情况.研究结果表明,应变软化模型受巷道围岩中铅直应力影响显著,当埋深较大时,巷道围岩中铅直应力显著增加;基于应变软化模型计算得到巷道围岩中塑性区分布面积显著增大,巷道顶板及顶板中的拉应力分布区也显著增加,应变软化参数对巷道围岩中塑性区分布影响显著;随塑性剪切应变增加,岩石材料内聚力下降幅度越大,巷道围岩中塑性区分布面积越大;应变软化参数对巷道围岩中铅直应力最大值及最小值应变不显著,但对巷道顶板及底板中拉应力分布区影响显著;随塑性剪切应变增加,岩石内聚力下降幅度越大,巷道顶板及底板中拉应力分布区越大.
矿井动力灾害是在区域地质构造运动和开采扰动的共同作用下,局部煤岩体力学系统发生的剧烈动力破坏现象.本文从地质动力环境的角度对大同煤田双系开采条件下区域地质构造活动特征、构造应力场分布、天然地震与矿井强矿压之间的关系进行了分析.研究表明:活动地块边界及其活动断裂是强矿压孕育的动力学条件,区域地质动力环境为强矿压发生提供能量基础;大同煤田的构造作用以NW—NNW向的近水平压应力为主,侏罗系煤层水平地应力介于11.3～20.4MPa,石炭系煤层地应力介于14.6～34.1MPa,口泉断裂NW伸展的正断型应力场控制着矿区"双系两硬"煤层开采的动力灾害;大同煤田东北部地震活动频繁,与复杂的地质构造正相关,且最近10年呈上升趋势;大同煤田区域1983-2022年间应变释放率ε=5.8×1O5J1/2/a,相当于每年释放0.41次5级地震;区域应变能现今仍处于积累阶段,其应变值波动式增加.预测数年内地震活动性会明显增强,地质动力环境趋于活跃,矿井动力灾害将逐渐增加.
东周窑井田是大同煤田中生代火成岩侵入体最发育的区域,火成岩侵入煤层后形成了大量接触变质煤,对煤矿生产造成很大影响.本文通过样品煤岩学观测、煤芯煤质数据统计,研究井田内接触变质煤煤岩与煤质特征,提出了接触变质煤的分类指标,进而估算其资源量.结果表明:接触变质煤的宏观煤岩特征为光泽暗淡,致密坚硬,含较多碳酸盐矿物,显微煤岩特征为含较多各向异性的组分,镜质体反射率明显高于正常煤;接触变质煤具有灰分含量高,挥发分、发热量和硫含量较低的特征;接触变质煤可划分为热变煤和天然焦.经估算,井田内山4#煤层、太原组5#煤层接触变质煤的资源量分别为1731万t和15664万t.
