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坚硬顶板综放工作面超前弱化模拟研究

采矿与安全工程学报 2009年第3期26卷 273-277页

作者：伍永平李开放张艳丽西安科技大学能源学院教育部西部矿山开采及灾害控制重点实验室陕西西安710054

利用相似材料模拟和RFPA2D数值模拟方法研究了坚硬顶板超前预爆破顶板弱化技术,分析了不同顶板特性条件下综放开采引起覆岩结构变化过程,得出覆岩冒落特征并总结了综采工作面矿压显现规律、工作面超前支撑压力的分布形态及其发展变化趋... 详细信息

利用相似材料模拟和RFPA2D数值模拟方法研究了坚硬顶板超前预爆破顶板弱化技术,分析了不同顶板特性条件下综放开采引起覆岩结构变化过程,得出覆岩冒落特征并总结了综采工作面矿压显现规律、工作面超前支撑压力的分布形态及其发展变化趋势.在此基础上,得到超前预爆破顶板弱化技术能有效地解决坚硬顶板冲击矿压危害,有助于综放安全、高效开采和提高煤炭资源的回收率.

关键词：坚硬顶板综放开采超前弱化

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不同变质程度煤二次氧化自燃的微观特性试验

煤炭学报 2016年第5期41卷 1164-1172页

作者：邓军赵婧昱张嬿妮王彩萍西安科技大学西部矿山开采与灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 西安科技大学能源学院陕西西安710054

为探讨煤二次氧化特性,采用煤质分析、FTIR傅里叶红外光谱分析和程序升温实验分别对榆树井褐煤、黄陵烟煤和汝萁沟无烟煤的原始煤样及其氧化后(二次氧化)煤样进行微观自燃特性对比研究。结果表明:二次氧化煤样中C含量减小,O含量增大,水... 详细信息

为探讨煤二次氧化特性,采用煤质分析、FTIR傅里叶红外光谱分析和程序升温实验分别对榆树井褐煤、黄陵烟煤和汝萁沟无烟煤的原始煤样及其氧化后(二次氧化)煤样进行微观自燃特性对比研究。结果表明:二次氧化煤样中C含量减小,O含量增大,水分减少;而比表面积与孔隙率增大,导致与氧发生反应的面积增大,致使氧化反应前期二次氧化过程中产生的CO浓度大于一次氧化。随着温度的升高,氧化反应后期煤分子中羟基、脂肪烃等活性官能团数量随之变化并大量消耗和再生,裂解产生C_2H_4气体,导致二次氧化过程中产生的CO浓度和C_2H_4浓度小于一次氧化。此外,二次氧化煤样特征温度点均提前于原始煤样,使得发生自燃的时间提前,说明二次氧化煤样氧化性强于原始煤样,更容易自然发火。

关键词：复采煤自燃活性基团特征参数

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富水沟谷区浅埋煤层导水裂隙演化特征

煤炭科学技术 2024年第4期52卷 1-11页

作者：来兴平乔浩单鹏飞吴龙泉朱浩宇赵浩州戴自强西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054

富水沟谷区域下浅埋煤层赋存条件特殊,采场上覆岩层导水裂隙发育演化特征复杂。为了揭示沟谷区浅埋煤层在回采扰动作用下覆岩裂隙演化规律,以朱家峁煤矿1305-2工作面过沟谷区回采阶段为工程背景,采用理论分析、物理相似模拟、数值模拟... 详细信息

富水沟谷区域下浅埋煤层赋存条件特殊,采场上覆岩层导水裂隙发育演化特征复杂。为了揭示沟谷区浅埋煤层在回采扰动作用下覆岩裂隙演化规律,以朱家峁煤矿1305-2工作面过沟谷区回采阶段为工程背景,采用理论分析、物理相似模拟、数值模拟与现场效果验证的方法,建立了覆岩裂隙−渗流场概念模型,开展了覆岩结构发育与微震能量演化研究,分析了覆岩变形与塑性破坏分布特征,提出了针对沟谷区下浅埋煤层导水裂隙防治措施,并应用于现场工程实践。结果表明:开采扰动下裂隙−渗流场模型呈“梯台”结构,并依次划分为初渗区域、稳渗区域、紊渗区域3个区域;将所研究矿井的工况数据代入模型结构,计算出各个渗透区域范围,并根据计算结果对矿井的稳渗区域采取注浆措施。工作面回采至沟谷区段,覆岩裂隙域形态呈现“拱形-梯形-复合梯形”的扩展演化特征,裂隙纵向发育高度达到163 m,并与沟谷区地表贯通。随工作面推进,地表裂隙依次经历“滑移-挤压-撕裂”过程;沟谷区域位移云图呈现出滞后开采“高位梯形”破断形态,在沟底处下沉位移最大,达3.47 m。针对开采导致的裂隙大范围扩展贯通,提出在地面进行采动裂缝注浆处理,在工作面上覆岩层进行注浆封堵,实现过沟谷区开采“井上−井下”联合防治,保证安全开采。该研究结果可为浅埋煤层的过沟谷区开采、采动裂隙防治及富水区“保水采煤”提供新的科学依据。

关键词：浅埋煤层覆岩裂隙发育形态裂隙治理沟谷区开采

开采扰动区变尺度采空区覆岩介质动态损伤实验

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煤炭学报 2007年第9期32卷 902-906页

作者：来兴平栾小东伍永平张勇吕兆海西安科技大学能源学院教育部西部矿山开采及灾害治理重点实验室陕西西安710054 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

尝试利用非均匀围岩介质动态损伤声发射(Acoustic Emission,AE)总事件、能率、时间、空间结构参数、变形与应力尺度演化过程,进行不同尺度开采推进形成的采空区围岩介质损伤统计与宏观动力失稳时-空关系对比分析,找出采空区动力失稳预... 详细信息

尝试利用非均匀围岩介质动态损伤声发射(Acoustic Emission,AE)总事件、能率、时间、空间结构参数、变形与应力尺度演化过程,进行不同尺度开采推进形成的采空区围岩介质损伤统计与宏观动力失稳时-空关系对比分析,找出采空区动力失稳预警量化依据.

关键词：开采扰动区变尺度采空区动态损伤

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急斜煤层大段高开采采空场围岩稳定性

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2010年第3期29卷 353-356页

作者：邵小平石平五西安科技大学能源学院教育部西部矿山开采及灾害治理重点实验室陕西西安710054

为了研究急斜煤层大段高开采采空场围岩的稳定性,利用相似模拟及理论分析,对急斜煤层大段高开采过程中的矿压显现特征及围岩变形规律进行了深入研究。结果表明:大段高开采条件下,支架的工作阻力并没有随着采深与段高的增加而大幅增加,... 详细信息

为了研究急斜煤层大段高开采采空场围岩的稳定性,利用相似模拟及理论分析,对急斜煤层大段高开采过程中的矿压显现特征及围岩变形规律进行了深入研究。结果表明:大段高开采条件下,支架的工作阻力并没有随着采深与段高的增加而大幅增加,工作面支架会受到其上方临时结构的保护。充填体沿槽形采空区域下移过程中对顶板岩层的结构支撑作用,有助于形成工作面上方暂时稳定的结构,控制顶底板的运动,有效降低工作面大范围悬空后顶板大范围垮落可能形成的灾害。该成果对于乌鲁木齐矿区及赋存有类似地质特征矿区急斜煤层的安全高效开采有积极的指导意义。

关键词：水平分段放顶煤大段高开采矿压显现槽形采空区黄土充填体大范围垮落

长壁工作面覆岩采动“横三区”光纤光栅检测与表征

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中国矿业大学学报 2015年第6期44卷 971-976页

作者：柴敬袁强王帅李毅张亮西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学教育部西部矿井开采与灾害防治重点实验室陕西西安710054

在传统矿山压力理论的基础上,用光纤Bragg光栅(FBG)传感器研究长壁工作面上覆岩层变形的"横三区"结构特征.在3 000mm×1 150mm×200mm的平面应力模型上模拟上覆岩层变形和运动,在模型中埋入9个光纤Bragg光栅传感器,几何相似比为1∶200.... 详细信息

在传统矿山压力理论的基础上,用光纤Bragg光栅(FBG)传感器研究长壁工作面上覆岩层变形的"横三区"结构特征.在3 000mm×1 150mm×200mm的平面应力模型上模拟上覆岩层变形和运动,在模型中埋入9个光纤Bragg光栅传感器,几何相似比为1∶200.结果表明:FBG检测曲线反映出了采动覆岩变形和运动过程,曲线出现"三台阶"变化,其分别对应了覆岩破断前的离层发展、岩层破断与回转运动过程;建立了工作面裂隙带岩层"横三区"的光纤传感表征,其存在稳定区、扰动区、峰值区和恢复区.试验实现了上覆岩层运动及采动"横三区"的光纤光栅传感实时检测.

关键词：长壁工作面覆岩运动 “横三区” FBG传感器模型试验

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柱式采空区上行开采煤柱稳定性实验研究

煤炭工程 2018年第4期50卷 5-9页

作者：邵小平刘二帅蔡小林武军涛张杰西安科技大学能源学院教育部西部矿山开采及灾害治理重点实验室

运用相似材料模拟和数值模拟相结合的方式,对百子煤矿8号和5号煤层进行模拟开采。相似模拟研究表明:8号煤层柱式开采时,其底板压力以2.67MPa的原岩应力值为基准窄幅波动,8号煤层开采后所留煤柱保持稳定。5号煤层走向长壁开采时,煤层底... 详细信息

运用相似材料模拟和数值模拟相结合的方式,对百子煤矿8号和5号煤层进行模拟开采。相似模拟研究表明:8号煤层柱式开采时,其底板压力以2.67MPa的原岩应力值为基准窄幅波动,8号煤层开采后所留煤柱保持稳定。5号煤层走向长壁开采时,煤层底板支承压力最大值为3.92MPa,远低于8号煤层煤柱11.8MPa的承载极限。数值模拟表明:5号煤层开采时,其下部煤柱垂向应力明显减小,在8号煤层柱采区形成减压区。5号煤层上行开采过程中8号煤层所留煤柱保持稳定。

关键词：上行开采相似模拟支承压力数值模拟

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矿山功能性充填基础理论与应用探索

煤炭学报 2018年第7期43卷 1811-1820页

作者：刘浪辛杰张波张小艳王美邱华富陈柳西安科技大学能源学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054

从充填材料性能的角度将充填技术演进历程划分为体积性充填、结构性充填和功能性充填三个阶段。提出矿山功能性充填的学术理念,在实现传统充填效能的同时,兼顾载冷、蓄热、储能、防渗及防辐射等拓展功能,应对深地开采高应力、高井温和... 详细信息

从充填材料性能的角度将充填技术演进历程划分为体积性充填、结构性充填和功能性充填三个阶段。提出矿山功能性充填的学术理念,在实现传统充填效能的同时,兼顾载冷、蓄热、储能、防渗及防辐射等拓展功能,应对深地开采高应力、高井温和多空区等复杂环境难题及充填高成本问题。首先,给出了矿山功能性充填材料及技术的科学定义,建立了功能性充填材料的概念模型;然后,根据充填材料实现功能不同,将充填技术分为载冷/蓄冷功能性充填、蓄热/释热功能性充填和储库式功能性充填三种基本类别,分别从概念、功能及基本原理等方面进行了详尽论述。矿山功能性充填材料及技术的应用与探索将进一步革新充填采矿技术,对深地矿床-地热协同开采、井下空区再利用及战略能源储备等产生影响。

关键词：深地开采功能性充填载冷/蓄冷蓄热/释热储库式

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急斜煤层大段高开采可行性试验研究

煤炭工程 2010年第5期42卷 10-13页

作者：邵小平西安科技大学教育部西部矿山开采及灾害治理重点实验室陕西西安710054

以新疆乌鲁木齐矿区六道湾煤矿B4+6急斜特厚煤层为研究对象,采用数值模拟手段,对急斜煤层短壁工作面进行大段高开采的可行性进行了模拟研究。研究表明:65°左右的急斜煤层,即便是30m大段高工作面,开采后工作面上方采空区域的岩块能沿下... 详细信息

以新疆乌鲁木齐矿区六道湾煤矿B4+6急斜特厚煤层为研究对象,采用数值模拟手段,对急斜煤层短壁工作面进行大段高开采的可行性进行了模拟研究。研究表明:65°左右的急斜煤层,即便是30m大段高工作面,开采后工作面上方采空区域的岩块能沿下分段工作面开采后形成的槽形采空区域下移充填,对顶板岩层形成有效支承,从而在岩层控制方面避免了由于开采空间的增大而围岩大范围的垮落,证明六道湾煤矿B4+6急斜特厚煤层进行大段高开采是可行的。

关键词：大段高开采短壁工作面槽形采空区大范围垮落