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厚松散层底部土层抗渗透破坏突水溃砂研究

矿业安全与环保 2024年第3期51卷 153-159,165页

作者：康方胡东祥孟凡贞朱术云兖矿能源集团股份有限公司兴隆庄煤矿地测科山东兖州272102 兖矿能源集团股份有限公司地质测量部山东邹城273500 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

为了探究厚松散层底部土层抗渗透破坏特征,以兴隆庄煤矿巨厚松散层薄基岩下开采四采区浅部资源为工程背景,通过对上、下2组土样进行颗粒级配、微观测试、抗渗透试验、安全临界水头高度理论计算等综合分析,探究山西组3煤层上覆含水层发... 详细信息

为了探究厚松散层底部土层抗渗透破坏特征,以兴隆庄煤矿巨厚松散层薄基岩下开采四采区浅部资源为工程背景,通过对上、下2组土样进行颗粒级配、微观测试、抗渗透试验、安全临界水头高度理论计算等综合分析,探究山西组3煤层上覆含水层发生突水溃砂的临界条件。研究发现:土样的颗粒级配及颜色变化差异较大,粒径小于0.075 mm的细粒土的质量分数,上组的不到30%,而下组的高达70%;上组土样以长石为主,长石质量分数超过90%,结构疏松,SiO_(2)质量分数高,属于典型的砂性土类;下组土样以高岭石为主,质量分数超过70%,结构致密,Al_(2)O_(3)质量分数高,属于典型的黏性土类;确定了不同裂缝宽度下临界水压及临界水力坡度量化取值,随着裂缝宽度不断增加,临界水压和临界水力坡度均呈现逐渐下降的趋势,当裂缝为20 mm时,均出现明显拐点;理论类比计算了安全临界水头高度,初步确定了研究区第四系底部含水层允许安全水头高度为54~70 m,通过与实际水头值对比,分析认为正常开采条件下该区域不会发生突水溃砂渗透破坏事故。

关键词：厚松散层底部土层抗渗透破坏突水溃砂颗粒级配微观测试

基于距离函数组合赋权-云模型的含水层富水性评价

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矿业安全与环保 2024年

作者：胡东祥田波吕祥海吕文茂任昱颖兖矿能源集团股份有限公司地质与测量部山东能源集团有限公司

为了合理有效评价厚松散层下组含水层富水性，提出基于距离函数组合赋权—云模型的含水层富水性评价方法。以兖州矿区兴隆庄煤矿为研究对象，选取含水层厚度、渗透系数、砂岩厚度、泥岩占比、断层分维值作为富水性评价指标，其中断层分... 详细信息

为了合理有效评价厚松散层下组含水层富水性，提出基于距离函数组合赋权—云模型的含水层富水性评价方法。以兖州矿区兴隆庄煤矿为研究对象，选取含水层厚度、渗透系数、砂岩厚度、泥岩占比、断层分维值作为富水性评价指标，其中断层分维值指标依据分形理论分析与量化，采用序关系分析法和CRITIC法并结合基于距离函数组合赋权模型确定各指标权重，将云模型引入富水性评价，建立基于云模型的含水层富水性评价方法，应用ArcGIS分析研究区含水层富水性。结果表明：研究区富水性呈现中部强、西北与西南弱的特点，受断层构造影响较大，与基于研究区钻孔单位涌水量富水性分级结果一致，说明建立的富水性评价模型具有可靠性。

关键词：富水性评价分形理论序关系分析法 CRITIC 距离函数云模型

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巨厚弱胶结覆岩开采地表沉陷规律研究

金属矿山 2024年

作者：李天雨郭广礼宫亚强李怀展郑辉张连贵王鑫中国矿业大学环境与测绘学院新疆大学建筑工程学院兖矿能源集团股份有限公司地质测量部

目前针对陕蒙矿区巨厚弱胶结覆岩开采沉陷机理问题的研究较少，且缺乏对地表沉陷特征长期的监测与分析，导致现有研究无法全面解释地表下沉偏小、动力灾害发生及阶段性突变等现象，严重制约了巨厚弱胶结矿区安全高效生产。石拉乌素煤矿... 详细信息

目前针对陕蒙矿区巨厚弱胶结覆岩开采沉陷机理问题的研究较少，且缺乏对地表沉陷特征长期的监测与分析，导致现有研究无法全面解释地表下沉偏小、动力灾害发生及阶段性突变等现象，严重制约了巨厚弱胶结矿区安全高效生产。石拉乌素煤矿位于陕蒙交界处，覆岩中普遍分布有多层不同粒级的厚至巨厚层状弱胶结砂岩。在其首采面及前几个工作面开采时出现地表下沉值严重偏小的现象，且伴随着频繁的能量事件，这与我国东部矿区传统认识存在较大偏差。为此，采用理论分析与数值模拟相结合的方法对石拉乌素煤矿开采沉陷规律及其与能量事件的关系展开了的研究。结果表明：① 石拉乌素煤矿覆岩中砂岩分层较厚且厚砂岩层数多和软硬岩层交错分布，在一定程度上能有效减缓地表下沉；② 在矿井生产接续的基础上，对工作面进行模拟开挖研究，计算获得采区南翼4个接续工作面回采结束后地表下沉率分别为0.033、0.127、0.577、和0.716；③ 证实了区域地表最大下沉值、地表相对下沉值与能量事件存在关系，并根据地表相对下沉值趋势预测了接续工作面回采期间可能发生较大能量事件的位置，提出了相应的防范措施。研究成果可为陕蒙矿区弱胶结覆岩矿井安全高效开采提供指导。

关键词：开采沉陷弱胶结数值模拟地表下沉率微震监测

陕蒙矿区深部开采导水裂隙带发育特征与高度预测方法

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金属矿山 2024年第4期 186-192页

作者：陈延康郭广礼孟浩张连贵郑辉李怀展张浩宇江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 兖矿能源集团股份有限公司地质测量部山东邹城273500

导水裂隙带发育高度是矿井防治水及安全开采的重要依据。由于陕蒙矿区地层沉积环境和沉积过程的特殊性,使得该区域导水裂隙发育高度与传统认识差别较大。考虑到目前围绕陕蒙矿区导水裂隙带发育高度计算方法缺失问题,以鄂尔多斯市营盘壕... 详细信息

导水裂隙带发育高度是矿井防治水及安全开采的重要依据。由于陕蒙矿区地层沉积环境和沉积过程的特殊性,使得该区域导水裂隙发育高度与传统认识差别较大。考虑到目前围绕陕蒙矿区导水裂隙带发育高度计算方法缺失问题,以鄂尔多斯市营盘壕煤矿2217工作面为工程背景,采用UDEC模拟研究了不同开采进度下导水裂隙带发育规律及演化特征,分析了大能量事件与导水裂隙带发育的关联关系,进而基于GA-SVR算法,建立了区域导水裂隙带发育高度精准预测方法。结果表明:直罗组砂岩巨厚的特性使得其在覆岩运动中表现出坚硬岩层的特点,裂隙带在其下充分发育,稳定后也形成“马鞍形”;微震监测数据能精准反映区域导水裂隙带发育高度,预测相对误差仅为3.90%;建立的导水裂隙带高度预测模型的决定系数R^(2)为0.81,相对平均误差r为14.55%,预测精度显著优于经验公式(R^(2)<0,r=59.57%)。研究成果对于陕蒙矿区保水开采与安全生产设计及矿井水防治具有重要的实践意义。

关键词：导水裂隙带陕蒙矿区深部开采支持向量机遗传算法预测方法

基于抽水试验的北公村2号大型断层阻渗性研究

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矿业安全与环保 2021年第4期48卷 68-74页

作者：侯俊华孟凡贞王宏冯鲁顺孟令飞兖州煤业股份有限公司东滩煤矿山东邹城273512 兖州煤业股份有限公司地质测量部山东邹城273500

为探究东滩煤矿七采区内北公村2号大型断层的阻渗性,在分析研究区地质及水文地质条件的基础上,结合现场水文地质补勘钻孔揭露的3煤层顶板砂岩和奥灰2个含水层稳定流抽水试验结果,初步分析了抽水试验相关数据,获得了奥灰含水层水文地质参... 详细信息

为探究东滩煤矿七采区内北公村2号大型断层的阻渗性,在分析研究区地质及水文地质条件的基础上,结合现场水文地质补勘钻孔揭露的3煤层顶板砂岩和奥灰2个含水层稳定流抽水试验结果,初步分析了抽水试验相关数据,获得了奥灰含水层水文地质参数,发现不同位置奥灰富水性存在较大差异性,认为3煤层顶板砂岩含水层与奥灰含水层无水力联系。基于兖州矿区内现场压渗试验所获取的断层阻渗性量化参数,建立了该断层阻渗地质模型,并进行了阻渗性类比计算,与抽水试验结果对比,进一步得出该断层具有良好的阻渗性。研究结果对研究区3煤层开采工作具有科学的指导意义。

关键词：大型断层煤层顶板砂岩含水层奥灰含水层抽水试验地质模型

基于最优PS点获取方法的矿山工业广场沉降监测

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中国安全科学学报 2024年第5期34卷 44-51页

作者：杨可明李婷婷马军李亚星江克贵赵项通中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 淮北矿业股份有限公司通防地测部安徽淮北235000

为保障矿山地面和井下工作人员、工业广场周边居民以及运煤系统运行安全,实时监测地表变形情况,提出永久散射体(PS)点的优化获取方法,以提升PS-合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术在沉降监测中的适用性。首先,选择淮北市郊煤矿工业广场煤... 详细信息

为保障矿山地面和井下工作人员、工业广场周边居民以及运煤系统运行安全,实时监测地表变形情况,提出永久散射体(PS)点的优化获取方法,以提升PS-合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术在沉降监测中的适用性。首先,选择淮北市郊煤矿工业广场煤柱Ⅱ513工作面开采沉陷期间2020年10月31日—2022年8月22日共26景SAR卫星影像,运用PS-InSAR技术确定最优的PS点目标选取方法;然后,基于该方法获取该工作面回采过程中的开采损害保护区地面沉降速率、累计沉降量;最后,基于地面水准点实测数据验证PS-InSAR监测精度并分析研究区地表及建(构)筑物动态沉降情况。结果表明:相干系数和振幅离差指数双阈值法较适应于研究区沉降监测;研究区内可探测到的最大下沉速率为-26.5 mm/a,最大累计下沉值为-53.7 mm;同时,探测到研究区西北部存在岩溶塌陷地质灾害因素;利用水准数据验证精度,均方根误差(RMSE)仅为3.8 mm,决定系数达到0.91。

关键词：永久散射体(PS) 合成孔径雷达干涉测量(InSAR) 工业广场沉降监测相干系数振幅离差指数

千万吨级综放工作面智能化放煤理论及关键技术

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煤炭科学技术 2024年第9期52卷 48-67页

作者：于斌邰阳徐刚李勇李东印王世博匡铁军孟二存重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 晋能控股煤业集团有限责任公司技术中心大同山西037000 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221008 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

针对综采放顶煤工作面在智能放煤理论、智能感知与识别关键技术、智能放煤综合决策技术和远程放顶煤智能控制技术方面存在的问题,依托“十三五”国家重点研发计划——千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术及示范,开展了千万吨级综放... 详细信息

针对综采放顶煤工作面在智能放煤理论、智能感知与识别关键技术、智能放煤综合决策技术和远程放顶煤智能控制技术方面存在的问题,依托“十三五”国家重点研发计划——千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术及示范,开展了千万吨级综放工作面智能化放煤理论及关键技术研究,取得如下成果:(1)开展了顶板顶煤组合体压缩试验、煤岩组合体破碎块度分布试验和不同顶板-顶煤条件下综放开采放煤相似模拟试验,阐明了顶板顶煤的破碎-运移的相互作用过程;开发了采空区三维激光空间探测技术,证明了群组放煤过程中顶煤“面接触块体成拱现象;开展以采放协调、高回收率、低含矸率为约束条件的特厚煤层多口群组智能放煤数值模拟,确定了群组放煤口数量;综上,为智能放煤工艺优化提供了可靠理论基础。(2)对工作面煤矸地质信息及物性特征、顶煤放落过程全周期感知要素进行探索研究,形成了包含“顶煤厚度在线探测-煤矸精准识别-煤流动态测量”的综合感知技术体系,为智能化放煤决策技术提供了充分的数据信息支撑。(3)建立了综放面“人-机-环”多源信息数据库,构建了基于采放时间协调、采放空间协调、采放运能协调的特厚煤层综放面采放协调决策模型,开发了基于Q-learning算法的智能放煤决策软件,形成了基于煤矸识别、顶煤厚度探测和过煤量监测感知,结合煤矸运移时序特征和经验数据的人工智能决策技术。(4)研发了智能综放面三机位姿高精度惯导监测与控制技术,实现了采煤机、液压支架、刮板输送机的实时定位、姿态监测及动作控制;开发了智能化矿山融合通信调度系统,构建了智能综放远程综合控制平台,成功实现了“远程一键启动”模式的智能放煤。(5)在塔山矿8222工作面,开展了基于探地雷达的顶煤厚度在线探测技术、融合振动-音频-高光谱的煤矸精准识别技术、基于激光三维扫描的放煤量实时监测技术和综放工作面智能化放煤决策软件的应用,现场顶煤厚度探测、混矸率和放煤量的误差分别控制在10.71%、9.32%和7.8%以内,平均每个放煤循环节省时间约30 min,实现了年产1500万t的综放工作面智能高效放煤。

关键词：特厚煤层智能化煤矸石识别综合决策远程控制

杨村煤矿318工作面特厚煤层开采“两带”高度研究

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能源技术与管理 2017年第4期42卷 111-113页

作者：曹思文刘瑞新张振国兖州煤业股份有限公司杨村煤矿山东济宁272118 兖州煤业股份有限公司地质测量部山东邹城273500

为了探究杨村煤矿3煤层浅部采区318工作面提高开采上限可行性,在综合分析杨村煤矿3煤浅部采区318工作面概况基础上,采用数值模拟和经验公式综合对比的研究方法对该面特厚煤层开采的"两带"高度进行了分析和计算,垮落带高度34.2 m,导水裂... 详细信息

为了探究杨村煤矿3煤层浅部采区318工作面提高开采上限可行性,在综合分析杨村煤矿3煤浅部采区318工作面概况基础上,采用数值模拟和经验公式综合对比的研究方法对该面特厚煤层开采的"两带"高度进行了分析和计算,垮落带高度34.2 m,导水裂缝带高度78.1 m。研究结果对下组煤带压开采底板水害防治具有较重要的参考价值。

关键词：特厚煤层垮落带导水裂缝带综合对比

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加强资源管理延长矿井服务年限

山东煤炭科技 2011年第6期29卷 235-236页

作者：仲崇武徐建国周彬兖州煤业股份有限公司南屯煤矿地质测量科邹城273515

对采区长度短、尺寸小,采区间的煤柱多而大,不利于煤炭资源的充分回收利用和综合机械化采煤设备布置的实际,采用了不留采区煤柱的跨采,将矿井几个相邻采区合并,取消采区间的煤柱,实现了不留煤柱提高采区回采率的目的。

关键词：煤炭资源回收率边角煤技术创新