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巨厚火成岩下采动覆岩应力场-裂隙场耦合演化机制

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煤炭学报 2016年第9期41卷 2173-2179页

作者：闫浩张吉雄张强董祥俭韩晓乐中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116

针对杨柳煤矿主采10煤层诱导上覆巨厚火成岩运移破断引发剧烈地表沉陷、瓦斯喷井以及工作面压架等动力灾害的难题,基于巨厚火成岩破断特征,采用物理模拟、数值模拟与理论分析相结合的方法研究了巨厚火成岩下覆岩裂隙发育规律与采动应力... 详细信息

针对杨柳煤矿主采10煤层诱导上覆巨厚火成岩运移破断引发剧烈地表沉陷、瓦斯喷井以及工作面压架等动力灾害的难题,基于巨厚火成岩破断特征,采用物理模拟、数值模拟与理论分析相结合的方法研究了巨厚火成岩下覆岩裂隙发育规律与采动应力分布规律,得到火成岩破断前后裂隙发育高度、支承压力峰值和应力集中区最大高度等指标随工作面推进的变化特征,从而揭示了巨厚火成岩下采动应力场-裂隙场耦合演化致灾机制,即煤层采动→应力重新分布→应力集中→裂隙发育→覆岩破断→应力转移→裂隙扩展→"弧形"离层→火成岩破断→动力灾害。从控制应力集中与裂隙发育两方面提出了"采空区充填技术—离层注浆充填技术—保护层开采技术"的防灾技术体系。

关键词：巨厚火成岩应力场裂隙场耦合演化动力灾害

巨厚火成岩下采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律研究

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煤炭学报 2010年第8期35卷 1287-1291页

作者：王亮程远平蒋静宇郭品坤王立国杨云中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221008 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008

为考察巨厚火成岩下远程下保护层开采覆岩采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律,通过采用理论分析、相似模拟试验、数值模拟实验及现场观测的方法,分析了覆岩垮落变形和裂隙发育规律,研究了巨厚火成岩下瓦斯储运规律。结果表明:巨厚火成岩控... 详细信息

为考察巨厚火成岩下远程下保护层开采覆岩采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律,通过采用理论分析、相似模拟试验、数值模拟实验及现场观测的方法,分析了覆岩垮落变形和裂隙发育规律,研究了巨厚火成岩下瓦斯储运规律。结果表明:巨厚火成岩控制着其上覆岩层的全部运动,弯曲带内存在裂隙与离层长期不闭合的区域,即离层区;弯曲带内离层区存在大量离层裂隙和少数穿层裂隙,其中裂隙成为瓦斯运移的通道,离层成为瓦斯的富集区;巨厚火成岩下断裂带与离层区内气体运移与煤岩体变形之间存在着复杂的相互作用,它是渗流场、浓度场和裂隙场(包括离层)之间耦合的一个动态平衡体系。

关键词：巨厚火成岩采动裂隙场瓦斯流动场离层区富集区

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巨厚火成岩下采动应力演化规律与致灾机理

煤炭学报 2011年第8期36卷 1252-1257页

作者：轩大洋许家林冯建超朱卫兵中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

为确定海孜煤矿Ⅱ102采区内煤与瓦斯突出灾害原因,综合分析了采区地质开采条件、突出点瓦斯地质特征及突出特征,采用UDEC软件模拟研究了均厚140 m火成岩下开采时的采动应力演化规律,从采动应力影响范围的角度解释了此次动力灾害的原因... 详细信息

为确定海孜煤矿Ⅱ102采区内煤与瓦斯突出灾害原因,综合分析了采区地质开采条件、突出点瓦斯地质特征及突出特征,采用UDEC软件模拟研究了均厚140 m火成岩下开采时的采动应力演化规律,从采动应力影响范围的角度解释了此次动力灾害的原因。研究结果表明:距煤层170 m的巨厚火成岩在累计采宽370 m时仍然不发生破断,导致采动应力影响范围增大至310 m,为不存在火成岩时的3倍;受火成岩影响,采空区边界外180 m处应力集中系数高达1.7,在此处进行Ⅱ1026工作面机巷掘进时,采动应力成为煤与瓦斯突出的一个主要动力源。

关键词：巨厚火成岩采动应力演化规律煤与瓦斯突出

巨厚火成岩对下伏煤层煤与瓦斯突出事故控制作用

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中国矿业大学学报 2012年第1期41卷 42-47页

作者：蒋静宇程远平王亮郭品坤安丰华中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心安全工程学院江苏徐州221008

以海孜煤矿120m巨厚火成岩下伏煤层群12个煤样为研究对象,采用工业分析、压汞试验和显微组分定量的方法,对比分析了7,8,9,10煤层的多元物性参数和与火成岩距离的关系.结果表明:煤层靠近巨厚火成岩,连续煤样的挥发分Vdaf有减小的趋势,灰... 详细信息

以海孜煤矿120m巨厚火成岩下伏煤层群12个煤样为研究对象,采用工业分析、压汞试验和显微组分定量的方法,对比分析了7,8,9,10煤层的多元物性参数和与火成岩距离的关系.结果表明:煤层靠近巨厚火成岩,连续煤样的挥发分Vdaf有减小的趋势,灰分Ad有增加的趋势.煤样的孔隙率和比表面积有缓慢增大后急剧下降的趋势,这和岩浆侵入7煤有关.镜质组反射率Rm取值范围为2.358%～2.777%,煤层靠近岩床,Rm值有递增的趋势,煤的变质程度和成熟度提高.巨厚火成岩的热演化范围大于168m(1.4倍岩床厚度).火成岩像个密封盖,对下伏煤层瓦斯有圈闭作用,容易发生煤与瓦斯突出事故.

关键词：巨厚火成岩煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出显微组分镜质组反射率

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巨厚火成岩对下伏煤层瓦斯赋存的控制作用

采矿与安全工程学报 2014年第1期31卷 154-160页

作者：王伟程远平王亮王海锋卢守青蒋静宇中国矿业大学瓦斯治理国家工程研究中心安全工程学院江苏徐州221116

为了研究巨厚火成岩对下伏煤层瓦斯赋存的控制作用,以海孜煤矿10煤层火成岩不同覆盖厚度区域所取5个煤样为研究对象,测定了坚固性系数、瓦斯放散初速度、瓦斯吸附常数、突出危险性指标K值等参数随火成岩覆盖厚度的变化,同时采用工业分析... 详细信息

为了研究巨厚火成岩对下伏煤层瓦斯赋存的控制作用,以海孜煤矿10煤层火成岩不同覆盖厚度区域所取5个煤样为研究对象,测定了坚固性系数、瓦斯放散初速度、瓦斯吸附常数、突出危险性指标K值等参数随火成岩覆盖厚度的变化,同时采用工业分析、CO2测微孔、电镜扫描、显微组分分析、镜质组反射率测定等方法研究了火成岩对煤质、孔隙结构的影响。结果表明:巨厚火成岩分布对下伏煤层煤质及瓦斯赋存具有控制作用,其热演化和热变质作用提高了10煤层变质程度,10煤层由无火成岩覆盖区的长烟煤逐渐演化为巨厚火成岩覆盖下的瘦煤;随上覆火成岩厚度增加,10煤层微孔发育,吸附和储集瓦斯的能力增强,瓦斯含量增加;火成岩侵入带来的挤压作用使厚覆盖层下煤层强度降低,局部更易形成软煤分层,增加了煤与瓦斯突出危险性。

关键词：巨厚火成岩热变质作用煤质镜质组反射率瓦斯赋存

注浆充填控制巨厚火成岩下动力灾害的试验研究

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煤炭学报 2012年第12期37卷 1967-1974页

作者：轩大洋许家林朱卫兵王露中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008

为实现海孜煤矿Ⅱ102采区巨厚火成岩下安全开采,结合采区地质开采条件提出了老采空区注浆充填控制巨厚火成岩下动力灾害的技术方案。采用UDEC数值软件分析了老采空区注浆充填对火成岩运动及采动应力集中的控制作用。结果表明,注浆充填... 详细信息

为实现海孜煤矿Ⅱ102采区巨厚火成岩下安全开采,结合采区地质开采条件提出了老采空区注浆充填控制巨厚火成岩下动力灾害的技术方案。采用UDEC数值软件分析了老采空区注浆充填对火成岩运动及采动应力集中的控制作用。结果表明,注浆充填可以使火成岩受到有效支撑并降低实体煤侧的应力集中状态,同时能够控制火成岩运动并防止其突然破断。在模拟研究基础上设计了注浆充填方案。在19个月的施工中,共对6个钻孔进行了注浆充填,总注灰量267 320 m3,老采空区充填率达到51.3%,采空区70%的区域已完全承载。注浆工程实施后Ⅱ1026机巷掘进过程中没有再次发生动力现象,证明该措施取得了较好的效果,可以保证后续工作面安全回采。

关键词：巨厚火成岩动力灾害应力集中注浆充填减灾

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巨厚火成岩侵入区巷道支护研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2018年第5期37卷 15-21页

作者：王海涛王亚军程瞳徐涛李涛屈年华黑龙江工业学院资源工程系黑龙江鸡西158100 黑龙江科技大学黑龙江省普通高校采矿重点实验室黑龙江哈尔滨150000

为了深入研究巨厚火成岩侵入区巷道围岩破坏规律及控制技术,以双鸭山矿业集团东保卫煤矿为例,监测和探讨该类型巷道矿压显现规律,以巨厚火成岩侵入区地质条件分析为主,对侵入区巷道进行地质力学评估,获得巷道围岩力学和锚固特性。结合... 详细信息

为了深入研究巨厚火成岩侵入区巷道围岩破坏规律及控制技术,以双鸭山矿业集团东保卫煤矿为例,监测和探讨该类型巷道矿压显现规律,以巨厚火成岩侵入区地质条件分析为主,对侵入区巷道进行地质力学评估,获得巷道围岩力学和锚固特性。结合工程实际,建立数值模型,优化矿井原有支护参数,在保障巷道围岩稳定的条件下,降低巷道支护和维护成本。矿井采用优化支护方案后,对巷道进行位移监测,结果表明,巷道变形总量较小,能够满足矿井安全生产需要,其中巷道两帮的变形总量大于顶板的,下帮的变形总量大于上帮的,两帮变形滞后于顶板变形,并趋于稳定,新的支护方案达到了预期目标。研究结果可为类似巨厚火成岩侵入区巷道支护提供借鉴和参考。

关键词：巨厚火成岩巷道支护数值模拟优化支护

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巨厚火成岩诱发冲击矿压的原因与防治技术

矿业研究与开发 2013年第6期33卷 54-57页

作者：胡敏军王连国朱双双孙小康张光辉中国矿业大学力学与建筑工程学院江苏徐州市221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州市221008

针对海孜矿1026运输巷发生冲击矿压的工程背景,基于关键层理论,采用FLAC3D数值模拟,分析巨厚火成岩作用下工作面周围支承压力的变化规律,从采动应力集中的大小和影响范围解释发生冲击矿压的原因。研究结果表明:已采1024工作面帮部残余... 详细信息

针对海孜矿1026运输巷发生冲击矿压的工程背景,基于关键层理论,采用FLAC3D数值模拟,分析巨厚火成岩作用下工作面周围支承压力的变化规律,从采动应力集中的大小和影响范围解释发生冲击矿压的原因。研究结果表明:已采1024工作面帮部残余支承压力和现采1026工作面超前支承压力形成叠加,叠加后的应力大小和影响范围显著增加,应力影响范围到达了1026运输巷所在的位置,从而诱发了冲击矿压的发生。根据研究结果,采用监测与防治相结合的办法,先监测出煤岩体的冲击性,然后钻孔释放煤体中积聚的弹性能,消除应力升高区,从而减小煤层发生冲击灾害的几率。

关键词：巨厚火成岩支承压力冲击矿压电磁辐射监测仪钻孔泄压

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巨厚火成岩下岩层注浆充填效果钻孔探测研究

煤炭科学技术 2014年第3期42卷 25-27页

作者：王秉龙许家林刘康轩大洋中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为了检验海孜煤矿巨厚火成岩下岩层和采空区注浆充填效果,评价注浆充填对火成岩的支撑作用,在已实施注浆充填的采区进行了钻孔探测研究。结果表明:采空区至巨厚火成岩底界面存在多个注浆充填层位,充填总厚度达1.67 m,占煤层开采厚度的72... 详细信息

为了检验海孜煤矿巨厚火成岩下岩层和采空区注浆充填效果,评价注浆充填对火成岩的支撑作用,在已实施注浆充填的采区进行了钻孔探测研究。结果表明:采空区至巨厚火成岩底界面存在多个注浆充填层位,充填总厚度达1.67 m,占煤层开采厚度的72.6%;结合地表下沉、煤层采高、充填体厚度等计算得出,注浆充填后地层残余空间高度仅0.10 m,该空间被垮落带碎胀岩体充填,说明覆岩离层和采空区空隙被充填密实,注浆充填对巨厚火成岩起到了支撑作用。

关键词：巨厚火成岩注浆充填钻探取心支撑作用