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煤岩体全应力应变渗透性试验及主控因素分析

煤矿安全 2016年第4期47卷 181-185页

作者：段昌瑞薛俊华周伟淮南矿业集团安徽淮南232001 深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽淮南232033

对影响渗透性的若干关键因素开展试验研究。系统分析了不同围压下、不同瓦斯压力和不同应力-应变状态下煤岩样的渗透特性,建立了煤样的渗透性与围压、瓦斯压力和应力应变等主要控制因素之间的定量关系,探讨了不同载荷条件下煤样的控制... 详细信息

对影响渗透性的若干关键因素开展试验研究。系统分析了不同围压下、不同瓦斯压力和不同应力-应变状态下煤岩样的渗透特性,建立了煤样的渗透性与围压、瓦斯压力和应力应变等主要控制因素之间的定量关系,探讨了不同载荷条件下煤样的控制机制和变形规律。研究结果表明:固定瓦斯压力下,煤样渗透性随围压的增大而减小,服从指数函数变化规律;固定围压作用下,受Klinkenberg效应影响,渗透率与瓦斯压力关系呈"V"字型走势;在微型裂隙闭合和弹性变形阶段,煤样渗透率随应力增大而减小,进入屈服阶段后,渗透率达到最小值并在峰值强度到达之前完成反超过程。

关键词：低透气性应力-应变主控因素有效应力煤岩渗透性

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超高水充填开采覆岩运移控制效果研究

煤炭技术 2022年第6期41卷 5-7页

作者：任帅余国锋淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽淮南232000 煤炭开采国家工程技术研究院安徽淮南232000

为探究不同参数下超高水充填开采覆岩运移控制效果,确定最佳的充填参数,以义能煤矿1302工作面为工程背景,结合现场监测和数值模拟等手段进行深入探究。通过UDEC模拟得出:当充填率一定时,水体积比越大,覆岩塑性区高度越高,应力集中程度越... 详细信息

为探究不同参数下超高水充填开采覆岩运移控制效果,确定最佳的充填参数,以义能煤矿1302工作面为工程背景,结合现场监测和数值模拟等手段进行深入探究。通过UDEC模拟得出:当充填率一定时,水体积比越大,覆岩塑性区高度越高,应力集中程度越大,直接顶随着水体积比不断增大由弯曲向破断转变,在水体积比为95%时发生破断。通过现场实测发现开采过程中最大工作阻力为37.2 MPa,最大应力集中系数为1.81,回采巷道顶板最大下沉量为24.5 mm,围岩变形小,地表平均曲率为0.03 mm/m^(2),水平变形在-0.28~0.4 mm/m,地表变形程度小,地面建筑得到良好保护。

关键词：超高水材料充填参数覆岩运移地表变形

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水与瓦斯伴生灾害源探测分析及其预防

煤炭学报 2014年第4期39卷 679-684页

作者：徐翀任波韩云春张寒淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽淮南232000 淮南矿业(集团)有限责任公司煤矿生态环境保护国家工程实验室安徽淮南232000

为查明潘二煤矿灰岩放水孔瓦斯喷孔事故原因,综合运用井下物探、钻探、示踪试验及瓦斯气体组分测试4种技术手段,对潘二矿南一A组煤轨道上山下车场Gd1钻场1号疏放水钻孔喷孔瓦斯气源、导气通道、储集空间、喷孔瓦斯成因模式及喷孔机理进... 详细信息

为查明潘二煤矿灰岩放水孔瓦斯喷孔事故原因,综合运用井下物探、钻探、示踪试验及瓦斯气体组分测试4种技术手段,对潘二矿南一A组煤轨道上山下车场Gd1钻场1号疏放水钻孔喷孔瓦斯气源、导气通道、储集空间、喷孔瓦斯成因模式及喷孔机理进行了探测分析,结果表明:喷孔瓦斯来源于灰岩底部煤线,通过灰岩裂隙、溶隙、溶洞导通,在地下水力作用下汇集于早期的灰岩溶洞、溶隙中,形成高压游离瓦斯包,放水钻孔触及溶洞、溶隙空间卸压,导致高压游离瓦斯包喷孔。探索出一种以超前物探、"循环迈步,交叉前探"、动态补探相结合探测水与瓦斯伴生灾害源,防止误揭灰岩储气空间造成事故的新方法。

关键词：水与瓦斯灾害源灰岩瓦斯喷孔探测分析预防措施

过断层大采高工作面注浆加固材料选择及应用研究

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煤炭技术 2023年第1期42卷 21-24页

作者：赵靖段昌瑞康志鹏余国峰淮南矿业(集团)有限责任公司安徽淮南232001 煤炭开采国家工程技术研究院安徽淮南232001 深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽淮南232001

为了解决淮南矿区A组煤工作面因采高较大且经过断层而引起的片帮、冒顶和突水等安全隐患,选用超细水泥基注浆材料和新型高分子注浆材料为研究对象,通过室内测试和现场注浆试验的方式,分析对比了2种材料的注浆效果。对比结果显示,2种材... 详细信息

为了解决淮南矿区A组煤工作面因采高较大且经过断层而引起的片帮、冒顶和突水等安全隐患,选用超细水泥基注浆材料和新型高分子注浆材料为研究对象,通过室内测试和现场注浆试验的方式,分析对比了2种材料的注浆效果。对比结果显示,2种材料与煤块胶结后抗压强度基本相同,但新型高分子注浆材料注浆加固体延展性更好,承受大变形能力更强。此外,在现场注浆试验中新型高分子注浆材料可以更好地包裹黏结煤体,将裂隙发育煤体黏结成完整且坚硬的结石体。基于以上研究,选用新型高分子注浆材料对顾北矿13121工作面的煤壁进行注浆加固,注浆后工作面顶帮状况较好,无突水现象,实现了A组煤回采安全高效。

关键词：破碎煤岩注浆加固抗压强度注浆孔布置

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含瓦斯煤相似材料研制及其突出试验应用

岩土力学 2015年第6期36卷 1676-1682页

作者：王汉鹏张庆贺袁亮薛俊华李清川周伟李建明张冰山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 淮南矿业集团深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽淮南232001

采用相似物理模拟试验研究煤与瓦斯突出机制和规律是目前有效的方法,含瓦斯煤体相似材料是突出定量模拟的关键因素。研制出一种新型的含瓦斯煤体相似材料,该相似材料以一定粒径分布的煤粉为骨料,以腐植酸钠水溶液为胶结剂,混合压制成型... 详细信息

采用相似物理模拟试验研究煤与瓦斯突出机制和规律是目前有效的方法,含瓦斯煤体相似材料是突出定量模拟的关键因素。研制出一种新型的含瓦斯煤体相似材料,该相似材料以一定粒径分布的煤粉为骨料,以腐植酸钠水溶液为胶结剂,混合压制成型后干燥。大量正交配比试验表明：在成型压力15 MPa下,相似材料的重度、孔隙率趋于稳定并与原煤十分接近;相似材料抗压强度高,可调范围达0.5~2.8 MPa,与胶结剂浓度近似呈线性正比关系;吸附解吸试验表明,相似材料的吸附性良好,其与原煤的吸附等温线一致;并且具有材料价格低廉、无毒副作用、配比简单、性能稳定和各物理力学参数调节方便等特点,可用来模拟不同强度原煤。采用相似材料制作的型煤开展了煤与瓦斯突出试验,成功模拟了煤与瓦斯突出现象和过程,证明该相似材料能很好地模拟具有吸附解吸特性的含瓦斯煤体。

关键词：煤与瓦斯突出含瓦斯煤相似材料试验研制突出

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长壁工作面覆岩采动裂隙网络演化特征

煤炭学报 2011年第12期36卷 1957-1962页

作者：周宏伟张涛薛东杰薛俊华中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 淮南矿业集团深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽淮南232001

以淮南张集矿1122(1)工作面为原型,制作了相似材料模型。结合分形几何理论研究了覆岩采动裂隙的分布及发育特征,并分析了覆岩采动裂隙长度与数量的分维与工作面推进长度之间的关系。研究发现:采动裂隙总数随着工作面推进长度增大而增大... 详细信息

以淮南张集矿1122(1)工作面为原型,制作了相似材料模型。结合分形几何理论研究了覆岩采动裂隙的分布及发育特征,并分析了覆岩采动裂隙长度与数量的分维与工作面推进长度之间的关系。研究发现:采动裂隙总数随着工作面推进长度增大而增大,且在主关键层弯曲前,裂隙总数逐渐增多;主关键层弯曲后,导致采空区中部部分裂隙闭合,而新生裂隙则不断增加。

关键词：长壁工作面采动裂隙物理模拟分形维数

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不同压实时间破碎岩体注浆加固机理研究

煤炭技术 2023年第8期42卷 42-45页

作者：任帅鲁德超罗勇淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽淮南232000 淮河能源控股集团有限责任公司深部煤炭开采耦合灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室安徽淮南232000

不同压实时间下的破碎岩体注浆后表现出的力学特性不同,为研究不同压实时间破碎岩体注浆加固机理,采用理论分析、实验研究、总结归纳的方法得到了加压条件下注浆体试件成型效果及破坏形态。实验表明,注浆体经过3 d的0~3 MPa预压成型阶段... 详细信息

不同压实时间下的破碎岩体注浆后表现出的力学特性不同,为研究不同压实时间破碎岩体注浆加固机理,采用理论分析、实验研究、总结归纳的方法得到了加压条件下注浆体试件成型效果及破坏形态。实验表明,注浆体经过3 d的0~3 MPa预压成型阶段后,在2~14 d纵向排水梯度时间下试件含水率在8%~12%内递减,且随着排水天数的增加,注浆体试件整体含水率曲线趋于平缓,降幅减小。随着排水天数的增加,注浆体试件单轴抗压强度也逐渐增大。采用最小二乘法建立注浆体单轴抗压强度与其含水率的线性回归方程,注浆体的含水率随着其单轴抗压强度的增加而降低,呈近似线性关系。

关键词：压实时间破碎岩体注浆加固实验研究

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超高水充填开采冲击地压防控效果研究

矿业研究与开发 2022年第6期42卷 74-78页

作者：任帅余国锋淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽淮南市232000 煤炭开采国家工程技术研究院安徽淮南市232000

深部煤层安全高效、绿色开采是保障国家现代能源经济健康发展的重大课题。为探究超高水充填开采对冲击地压的防控效果,以山东义能煤矿CG1302工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测等手段进行探究。归纳得出开采深度、煤岩... 详细信息

深部煤层安全高效、绿色开采是保障国家现代能源经济健康发展的重大课题。为探究超高水充填开采对冲击地压的防控效果,以山东义能煤矿CG1302工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测等手段进行探究。归纳得出开采深度、煤岩体力学性质、覆岩条件、地质构造和工作面巷道布置等是诱发冲击地压的主要影响因素,确定义能煤矿具有发生冲击地压的条件。基于能量理论分析了煤体变形能分布规律,计算得到发生冲击地压的最小动能为77 kJ/m^(3);模拟了不同充填率下煤层中能量的积聚情况,与垮落法开采相比,超高水充填开采能有效降低煤层能量积聚程度,从而预防冲击动力灾害的发生。现场微震及煤柱应力监测表明,超高水充填开采有效降低了工作面压力,能达到防治冲击地压的效果。

关键词：充填开采冲击地压防控效应可持续发展

极近距煤层群重复采动覆岩破坏规律相似模拟试验研究

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矿业研究与开发 2023年第5期43卷 56-62页

作者：康志鹏余国锋罗勇段昌瑞赵靖淮南矿业(集团)有限责任公司安徽淮南市232001 煤炭开采国家工程技术研究院安徽淮南市232001 深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室安徽淮南市232001

针对近距离煤层群下行开采时重复采动引起的覆岩冲击性破断问题以及再生破碎顶板条件下工作面安全开采问题,以潘二矿11221,11223工作面为研究背景,通过物理相似模拟试验,对极近距煤层群重复采动覆岩破坏及裂隙发育规律进行了研究。结果... 详细信息

针对近距离煤层群下行开采时重复采动引起的覆岩冲击性破断问题以及再生破碎顶板条件下工作面安全开采问题,以潘二矿11221,11223工作面为研究背景,通过物理相似模拟试验,对极近距煤层群重复采动覆岩破坏及裂隙发育规律进行了研究。结果表明,1煤工作面覆岩垮落带平均高度22 m,裂隙最大发育高度85 m,“两带”发育高度相当于采高的24.2倍;受3煤、1煤工作面联合采动影响,裂隙带相对向上发育增加15 m,覆岩采动充分垮落角基本对称,顶板破坏范围增大;随着工作面推进,煤层群顶板均经历垮落、裂隙发育、采空区冒矸被压实的演变过程,14 m厚的粗砂岩层作为关键层抑制裂隙向上发育,在回采结束后其下方产生较大离层;3煤顶板覆岩垮落形态近似呈非对称“Π”型,相对于3煤,1煤采完后,工作面呈现出“两大一小”的特征;“两带”高度发育大,垮落带和裂隙带的高度分别增加了46%、21%,顶板下沉量大,顶板垮落步距小,初次垮落步距和周期垮落步距明显减小,来压较为缓和。研究结果可为煤层群开采的围岩控制提供参考。

关键词：极近距煤层群覆岩破坏裂隙发育相似模拟试验