采矿与安全工程学报

王家臣, 杨印朝, 孔德中, 潘卫东

2014, 31(6): 831-837.

摘要 ( 1416 )

PDF (422KB) ( 2097 )

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详细分析了煤壁破坏的一般机理，结合邢台东庞矿2612大采高工作面实际，总结了煤壁破坏的主要形式，建立了大采高仰采工作面含有夹矸煤层煤壁破坏的力学模型，得出了顶板压力、夹矸厚度、仰采角度、煤体内聚力等对煤壁稳定性有较大影响，其中缓解煤壁的顶板压力是防止煤壁破坏的最有效措施。通过理论分析、UDEC数值模拟等研究了夹矸煤层煤壁注浆加固的合理钻孔位置和参数，得出最佳的布孔位置是注浆孔要和煤壁破坏的起坏点位置一致。同时介绍了2612大采高工作面实际的煤壁注浆工艺和实施效果。

覆岩结构对松散承压含水层下采煤压架突水的影响研究

王晓振, 许家林, 朱卫兵, 郝浩

2014, 31(6): 838-844.

摘要 ( 1511 )

PDF (414KB) ( 1841 )

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针对松散承压含水层下采煤压架突水灾害问题，采用数值模拟和相似材料模拟手段，就松散承压含水层下采煤基岩厚度、硬岩层层位及硬岩层的不同组合特征等覆岩结构因素对压架突水灾害的影响进行了研究。结果表明：在松散承压含水层载荷传递作用较大的情况下，压架突水灾害的发生主要与覆岩结构有关，当基岩越薄、距离煤层10倍采高以内的顶板中存在巨厚硬岩层且距离煤层最近的硬岩层厚度越大时，覆岩越易发生整体破断，引发工作面压架突水灾害。上述影响规律得到了祁东煤矿7114和7112工作面开采实践的验证。根据压架突水灾害发生的覆岩结构条件，可以在采前对压架突水危险区域进行预测，从而为采场压架突水灾害的防治提供依据。

充填采煤液压支架充填特性理论研究及工程实践

张强, 张吉雄, 邰阳, 巨峰, 孙强

2014, 31(6): 845-851.

摘要 ( 1279 )

PDF (312KB) ( 2230 )

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固体充填采煤液压支架既具有传统支架掩护采煤所需要的基本功能，又具有掩护充填所需要的特殊功能，是实现采充一体化的关键设备。针对其掩护充填的特殊功能，提出充填特性的概念，并分别从支护强度、后顶梁支护强度、运动特性、夯实力、夯实离顶距以及地质条件适应性6方面具体阐述了充填特性的基本内涵。架型结构、地质条件、充填工艺是影响充填特性的主要因素，其中架型结构直接决定充填支架的充填特性；煤层厚度、煤层顶底板、煤层倾角、煤层埋深等地质条件影响充填特性的发挥；充填工艺则通过改变离顶距及夯实力大小、改善对不同地质条件的适应性3方面影响充填性能的保障。具体工程实践中则通过工作面布置优化、结构设计优化、充填工艺优化、实时在线监测等措施保障充填性能的发挥。济三矿ZZC10000/20/40型六柱正四连杆充填采煤液压支架的工程应用验证了本文的研究成果。

超高水材料充填胶结体工程特性试验研究

王旭锋, 孙春东, 张东升, 李永元, 许猛堂, 官凯

2014, 31(6): 852-856.

摘要 ( 1350 )

PDF (364KB) ( 2018 )

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根据采空区内覆岩垮落与充填浆体的空间位置，将超高水材料采空区充填胶结体分为4种基本形态，即纯超高水材料胶结体(Ⅰ类)、下半部是超高水材料和矸石混合材料与上半部是纯超高水材料胶结体(Ⅱ类)、下半部是纯超高水材料与上半部是超高水材料和矸石混合材料(Ⅲ类)、超高水材料和矸石整体混合材料(Ⅳ类)，在实验室进行了抗压、抗拉、抗剪等力学参数测试，并通过建立超高水材料充填开采“充填体-基本顶”力学模型，分析了材料属性变化对基本顶垮落步距的影响。研究结果表明，4种不同类型的超高水材料充填胶结体试件在加压过程中，应力-应变变化趋势基本相同；第Ⅳ类材料试件的抗压强度相对最高，比第Ⅰ类充填胶结体提高约20%；第Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ类胶结体试件的抗拉和抗剪强度较第Ⅰ类也有明显提高，最大可提高40%和50%。充填胶结体属性变化对基本顶极限垮落步距影响的分析结果表明，超高水材料与矸石混合形成的第Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ类胶结体增加了充填胶结体的强度，有利于基本顶的稳定。

特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术研究与应用

邓雪杰, 张吉雄, 周楠, 安泰龙, 郭帅

2014, 31(6): 857-862.

摘要 ( 1304 )

PDF (464KB) ( 2001 )

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针对特厚煤层采出率低、“三下”及其他特殊地质条件下特厚煤层采场围岩移动破坏与地表沉陷控制困难的问题，提出了特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术。在研究特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术原理的基础上，系统阐述了该技术的开采系统布置、主要设备与巷式充填开采工艺；并对胶结充填材料的组成及其承载特性进行了研究，确定了适用于工程现场的充填材料干料配比为粉煤灰35%、白灰渣10%、水泥2%、矸石53%，料浆质量分数为79%，该配比充填材料单轴抗压强度可达1.8 MPa。现场工程应用表明：该技术充实率可达96.1%，开采21 m厚的煤层地表下沉最大值为265 mm，地表下沉系数仅为0.012 6，应用效果良好。

基于微震法的煤矿冲击危险性监测研究

杨纯东, 巩思园, 马小平, 王桂峰

2014, 31(6): 863-868.

摘要 ( 1373 )

PDF (618KB) ( 1987 )

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强矿震发生前的大量矿震信号是评价冲击矿压危险的重要信息源。本文以平十一矿安装的SOS高精度微震监测为基础，利用主成分分析技术构建了震源集中程度指标值，与震源能量和震动频次的现场统计研究结果表明：1) 强矿震主要集中在煤层群多工作面停采线包围的煤柱叠加群内；2) 强矿震发生前，震源能量首先经历1个震动活跃期，之后出现较明显的下降阶段，当震动频次维持在较高水平时，具有强矿震危险性；3) 震动次数越多，震源集中程度指标值越小，发生强矿震的可能性就越大。基于3个参量的前兆规律，针对平十一矿建立了冲击危险性打分标准，并利用累加法进行冲击危险的整体评价，结果表明该评价体系能够及时指导现场防治降低冲击危险性。

逆断层不同倾角对采场冲击地压的诱导分析

李守国, 吕进国, 姜耀东, 姜文忠

2014, 31(6): 869-875.

摘要 ( 1390 )

PDF (1471KB) ( 1796 )

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归纳了易造成冲击地压发生的主控参量，分析了断层倾角对冲击效应的力学机理，建立了逆断层简化模型，研究了不同断层倾角条件下的应力场、能量场、顶板下沉量等诱冲因素对冲击地压的基本作用规律。研究表明：上盘开采时，断层倾角小于45°的工作面超前支承压力峰值、弹性能峰值及顶板下沉量随断层倾角的增大而增大，大于45°时随断层倾角的增大而减小；下盘开采时，工作面超前支承压力峰值随断层倾角的增大而减小，且断层倾角为60°及75°时，工作面超前支承压力峰值前移，增加了冲击危险性；断层倾角大于45°的工作面前方弹性能峰值及顶板下沉量随断层倾角的增大而减小，小于45°的随断层倾角的增大而增大。无论上盘或下盘开采，断层区域弹性能及垂直应力都随着断层倾角的增加而增加。总体而言，断层倾角对下盘开采影响比上盘大。

遗留煤柱诱发冲击地压机理及其防治技术研究

杨伟利, 姜福兴, 温经林, 刘懿, 魏全德, 姚顺利

2014, 31(6): 876-880.

摘要 ( 1220 )

PDF (455KB) ( 1680 )

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以某矿5301工作面40 m宽遗留煤柱为背景，通过理论计算和数值模拟得到遗留煤柱的垂直应力分布特征，并基于此研究了诱发冲击地压的机理：遗留煤柱未受工作面回采影响之前，所受阻抗力大于冲击力，发生冲击地压的可能性较小；但在回采阶段，工作面超前支承压力和煤柱原有应力叠加，造成冲击力大于阻抗力，冲击危险性大大增强。据此划分危险区范围及危险程度，通过对危险区实施预卸压和解危措施，使得工作面安全通过遗留煤柱危险区。应力动态监测结果验证了分析结果的准确性。

硬厚覆岩正断层附近采动应力演化特征

蒋金泉, 武泉林, 曲华

2014, 31(6): 881-887.

摘要 ( 1391 )

PDF (667KB) ( 1851 )

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硬厚覆岩断层影响下采动应力出现奇异性。采用三维数值模拟方法，研究了工作面向正断层推进、上盘工作面沿正断层布置的采动应力演化特征。研究表明：断层显著削弱了硬厚覆岩的采动应力传播，应力阻隔效应十分突出，顶板断层带处于低应力状态，底板断层带处于应力集中状态。上盘工作面向正断层推进时，工作面与断层之间覆岩呈“倒楔形”，采动应力高，是灾害防治的重点区域；断层外侧覆岩呈“楔形”，采动应力低于原岩应力。下盘工作面向正断层推进时，断层两侧采动应力不高。在断层带影响下，工作面端头外侧煤体上形成强承载区。上盘工作面沿正断层走向布置时，在断层煤柱和工作面前方形成高应力集中区，回采巷道采动应力集中突出，是重点治理区域。

断层影响下底板采动临界突水水压解析解

鲁海峰, 沈丹, 姚多喜, 胡友彪

2014, 31(6): 888-895.

摘要 ( 1619 )

PDF (507KB) ( 2081 )

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考虑采动矿压和煤层隔水底板下承压含水层水压的联合作用，推导出断层影响下底板突水的水压力解析式。运用试算法搜索出最危险底板剪切破裂面及临界突水水压。在此基础上，分析了工作面开切眼到断层带距离、断层倾角、工作面推进方向以及侧压力系数等因素对底板临界突水水压的影响规律。算例显示，临界突水水压随工作面开切眼到断层带距离的加大而减小；随着断层倾角的减小，临界突水水压先减小后增加，但当断层倾角小于某一临界角度时，底板不沿断层面破坏；由断层下盘向上盘推进时的临界突水水压较由断层上盘向下盘推进时大，但无论工作面的推进方向如何，临界突水水压皆随着工作面过断层带距离的加大而逐步减小；随着侧压力系数的加大，临界突水水压先增大后逐渐减小。实例应用表明，临界突水水压计算判别结果与实际情况吻合。

山区采动地表裂缝预测方法研究

韩奎峰, 康建荣, 王正帅, 吴侃

2014, 31(6): 896-900.

摘要 ( 1355 )

PDF (295KB) ( 1801 )

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为客观预测山区采动地表裂缝的位置和宽度，在分析地表裂缝产生机理的基础上，以主断面上等坡度的坡段为研究对象，并以山区地表下沉、水平移动预计值为主要参数，按照矢量分解与合成法则求取坡段变形预计值，将岩土力学中的临界变形值作为地表起裂判据，进而确定采动裂缝出现的坡段及单位长度内地表裂缝宽度，最后分析了所提方法的适用性。选择山西古交嘉乐泉煤矿1208~1210对拉工作面为例进行实例分析，结果表明：坡段变形预测值和变形分布规律与实际符合较好，出现裂缝的坡段与现场勘查结果基本一致，从而验证了该方法的可行性与有效性。

复杂构造应力采区沿空掘巷非对称支护研究

周钢, 王鹏举, 邹长磊, 王浩, 王超

2014, 31(6): 901-906.

摘要 ( 1305 )

PDF (309KB) ( 1747 )

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综放工作面处于复杂构造应力区，为确定该区域地应力状况，采用空心包体应力解除法进行现场地应力实测，确定该区域为构造应力为主的高应力区。以地应力实测结果为依据，采用实测主应力大小和方向对数值计算模型进行初始地应力的加载，有效减小了由于不考虑构造应力导致模拟结果的误差；结合沿空巷道在掘进及回采过程的受力及变形演化机理，设计出沿空掘巷非对称支护方案，非对称支护中设计使用肩部锚索专用紧固构件，减小了锚索被剪断的几率，有效提高了锚索承载质量。工业性试验与矿压观测结果表明：在以构造应力为主的复杂应力区采用不对称支护技术，沿空掘巷支护效果良好，技术经济效益与社会效益显著。

块段式开采区段煤柱突变失稳机理研究

曹胜根, 曹洋, 姜海军

2014, 31(6): 907-913.

摘要 ( 1420 )

PDF (663KB) ( 2198 )

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长壁开采后遗留了大量的不规则块段，回收这部分煤炭资源主要是通过以连续采煤机为主的短壁块段式开采。区段保护煤柱的稳定与否是不规则块段安全开采的关键。根据同煤集团某矿2-2上煤层的地质条件，运用突变理论分析了煤柱失稳机理，推导出区段煤柱发生突变失稳的必要条件为煤柱屈服区宽度大于煤柱总宽度的86%，数值模拟计算结果验证了该结论，并直观地模拟了煤柱与采场变形破坏的动态演化过程。通过在该矿区段煤柱的应用实施，煤柱不发生突变失稳的理论计算结果为其塑性区宽度不得大于12.9 m，现场钻孔窥视实测结果验证了该结论。

顶底双软型薄煤层快速沿空留巷技术研究

巨峰, 孙强, 黄鹏, 何琪

2014, 31(6): 914-919.

摘要 ( 1483 )

PDF (482KB) ( 1811 )

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针对顶底板双软型薄煤层工作面特殊开采条件，分析了沿空留巷的技术难点与关键技术。采用理论分析与数值模拟方法研究了薄煤层沿空留巷围岩破坏特征及变形规律，建立了薄煤层综采面沿空留巷结构模型，通过方案数值模拟对比分析，揭示了薄煤层综采面快速沿空留巷基本原理，提出“采空区预先垒砌矸石袋，巷道内及时构建胶结充填体和铰接顶梁与单体支柱巷内滞后补强支护”的沿空留巷方案，实现了顶底板双软型薄煤层综采面快速沿空留巷。赵官能源煤矿的工程实测表明：巷道顶板下沉量最大仅为197 mm，底鼓量为83 mm，巷道两帮移近量为327 mm，工作面留巷效率达到18 m/d。

穿煤层巷道泥岩楔形顶板稳定性控制机理研究

季明, 郭红军, 刘海泉, 张益东, 程亮, 王罡

2014, 31(6): 920-925.

摘要 ( 1349 )

PDF (304KB) ( 1684 )

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针对穿煤层巷道顶板的结构特征提出了维持楔形体结构顶板段巷道顶板稳定的主控因素，并建立了楔形体段顶板悬臂梁力学模型，对该段顶板分别进行了静力学强度分析及挠曲变形计算，得出了求解最小支护阻力的计算公式。将潞安古城矿的工程地质条件代入模型中，计算得出最小支护阻力为0.12 MPa，并考虑了1.4的安全系数后，提出了相应的锚杆索联合支护方案。现场工业性实验及矿压监测结果表明，根据计算的支护阻力进行的支护设计方案控制了巷道顶板的变形，保证了巷道的稳定。

置孔释压支护模型在高应力软岩巷道中应用研究

李彦斌, 李立功, 李剑坤, 马东

2014, 31(6): 926-931.

摘要 ( 1313 )

PDF (740KB) ( 1788 )

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通过对高应力软岩巷道破坏机理进行分析，建立了置孔释压支护模型(围岩-置孔释压材料-金属支架)，分析了置孔释压支护原理，提出了高应力软岩巷道置孔释压支护技术；并利用RFPA软件，对矩形巷道支护前后巷道围岩破坏演化过程进行了模拟。结果表明：无支护时巷道是以两帮压裂为主的整体破坏；采用钢棚支护后，帮与底的破坏诱发顶板大范围离层、冒落，钢棚被压垮；采用置孔释压支护后，围岩应力通过释压材料压缩得以释放，巷道表面无明显变形，支架完整。研究表明置孔释压支护能够降低围岩应力，提高巷道稳定性，为高应力软岩巷道安全支护提供了一种新技术。

巷道掘进扰动效应影响因素研究

阚甲广, 杨森, 张农

2014, 31(6): 932-937.

摘要 ( 1234 )

PDF (274KB) ( 1487 )

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深部开采条件下，后掘巷道对先掘巷道掘进扰动影响较大。针对巷道围岩强度、水平距离、垂直距离等影响巷道掘进扰动效应的因素，采用数值模拟和现场实测等手段进行研究。结果表明：岩体内摩擦角和内聚力的增加能够有效削弱巷道间的扰动效应，而抗拉强度对于掘进扰动几乎没有影响；5倍硐径间距以上时，相较于巷道间垂直距离，水平距离的增加能够显著减弱巷道间的掘进扰动效应；水平距离增加对掘进扰动的削弱效应在竖直方向上分布不同，当先掘巷道位于后掘巷道上方时，水平距离的增加能够更为有效地减弱掘进扰动影响。在此基础上提出巷道群围岩控制的最优空间关系确定方法，对工程实践具有一定的指导意义。

深部“三软”煤巷棚-索强化控制机理研究

荆升国, 王其洲, 陈杰

2014, 31(6): 938-944.

摘要 ( 1205 )

PDF (422KB) ( 1623 )

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针对郑州矿区深部“三软”煤巷变形严重，服务期间屡次扩修仍无法稳定的问题，分析了“三软”煤层赋存特点、深部应力环境及巷道失稳原因；提出棚-索强化控制理念，利用锚索提供的支护阻力提高支架的结构稳定性和承载能力，通过支架提供高支护阻力控制蠕变煤体剪胀变形和发挥深部稳定煤体的承载性能，实现支架-锚索-围岩协同承载；并根据力学计算结果指出支架结构的主、次关键强化部位及锚索预应力的合理确定。棚-索强化控制技术在超化煤矿31041运输巷进行应用后，工作面回采影响期间，巷道两帮和顶底板移近量分别控制在300 mm和400 mm以内，有效控制了深部“三软”煤巷围岩变形。

清水矿深部软岩巷道破坏机理及恒阻大变形控制对策

郭志飚, 王炯, 张跃林, 潘启新, 彭林军

2014, 31(6): 945-949.

摘要 ( 1577 )

PDF (595KB) ( 1682 )

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随着开采深度的增大，深部巷道在复杂高应力场的作用下，表现出严重底鼓和顶板下沉等软岩大变形破坏现象，沈北矿区清水矿深部软岩巷道变形破坏尤其严重。本文通过对地层岩性和地应力场分布规律等的研究，得出了传统支护条件下深部软岩巷道产生大变形破坏的原因和机理，提出了通过恒阻伸长吸收变形能、控制围岩变形为核心，以恒阻大变形锚杆耦合支护为主体的深部软岩控制对策，现场应用效果良好，为深部软岩大变形巷道支护提供了新的方法。

含夹矸厚煤层沿空巷道围岩稳定性及支护技术研究

裴孟松, 鲁岩, 郭卫彬, 王飞龙, 赵占全

2014, 31(6): 950-956.

摘要 ( 1242 )

PDF (344KB) ( 1608 )

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为保障含夹矸厚煤层综放沿空巷道的稳定性，确保工作面的安全高效开采，采用数值模拟分析了不同夹矸条件下沿空巷道围岩的应力分布、塑性区分布以及巷道围岩的位移。研究表明：夹矸的存在破坏了巷道围岩的连续性，使得围岩稳定性较差；厚层夹矸条件下，巷道围岩较稳定；当夹矸硬度与煤层硬度相近以及夹矸位于巷道顶部时，巷道围岩稳定性相对较好。在此基础上，提出了合理围岩控制技术，确定选用锚网索配合梯形钢带联合支护的方式，并提出了合理的支护参数；通过工程实践2验证了含夹矸厚煤层沿空巷道围岩控制技术的合理性，确保了工作面的安全高效生产。

煤岩材料SHPB实验被动围压数值模拟研究

李成武, 王金贵, 解北京, 胡泊, 王川

2014, 31(6): 957-962.

摘要 ( 1468 )

PDF (375KB) ( 2547 )

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煤岩动力灾害严重威胁着煤矿的安全高效生产，研究煤岩材料在复杂应力状态下的动态力学性能对煤岩动力灾害的预测预防有重要意义。利用有限元分析软件LS-DYNA，采用岩石的Holmquist-Johnson-Cook (HJC)本构模型，对煤岩SHPB实验进行数值模拟，在模拟结果与实验结果相似性较好的基础上，对煤岩SHPB被动围压实验进行数值模拟。结果表明：围压套筒的弹性模量、厚度、摩擦因数及套筒与试件的间隙对煤岩材料的动态力学性能有显著影响。根据研究成果，在工程中可为煤柱增加一外加层，通过合理设计外加层的弹性模量、厚度、间隙及摩擦因数等参数，增强煤柱的抗冲击能力。

深部高应力巷道劈裂破坏数值模拟研究

聂韬译, 浦海

2014, 31(6): 963-968.

摘要 ( 1522 )

PDF (391KB) ( 1842 )

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针对高地应力条件下出现的劈裂破坏这一特殊的工程地质现象,采用考虑闭合效应下基于曲线扩展路径的劈裂演化模型，通过FISH语言内嵌，运用FLAC软件进行巷道劈裂破坏数值模拟研究，得到了不同地质条件下劈裂破坏深度、面积的演化图；分析了埋深、侧压力系数、体积模量、剪切模量对巷道劈裂破坏的影响规律。研究成果可为高地应力下地下工程的稳定性评价及支护设计提供参考。

复杂应力作用下基岩破碎段井壁变形特征及加固技术研究

陈晓祥, 徐仪昌, 范增哲, 刘军

2014, 31(6): 969-975.

摘要 ( 1520 )

PDF (1490KB) ( 1673 )

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基于河南大有能源石壕煤矿副井+215～+185 m井筒的实际地质条件，通过现场调研，分析了井筒变形破坏段的破坏特征及破坏原因；借助FLAC3D数值模拟软件，研究了不同锚索预紧力下井筒两侧岩柱内的应力场、位移场及塑性区的分布规律。研究结果表明：在对穿锚索作用下，随着锚索预紧力逐渐增加，岩柱内的垂直应力逐渐增加，塑性区范围逐渐减小，岩柱两侧井壁的水平位移也逐渐减小；对穿锚索的高预紧力作用，能有效提高井壁围岩的自承能力；对锚索进行全长注浆锚固，能有效减少锚索预紧力的后期损失，井壁围岩的稳定性得到增强。井壁围岩变形实测结果较好地验证了本文数值模拟的结果，研究结果对于类似条件下井壁的破裂治理具有重要的指导意义。

含裂隙构造渗流地层人工冻结壁发育及影响因素分析

冯梅梅, 杨维好, 高娟

2014, 31(6): 976-981.

摘要 ( 1347 )

PDF (748KB) ( 1688 )

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建立了渗流作用下裂隙岩体双孔冻结的数值计算模型，采用COMSOL软件模拟分析了不同裂隙开度、裂隙倾角及渗流速度对裂隙岩体人工冻结壁发育规律的影响。结果表明：1) 裂隙开度愈大，冻结壁交圈时间愈长，且增幅愈大；无论是主面冻结壁还是界面冻结壁，上游冻结壁发展速度明显小于下游冻结壁发展速度；2) 裂隙倾角为0°的冻结区域和等温线均是关于y轴对称，10°，20°，30°的冻结温度场分布已不再关于y轴对称，并且沿裂隙方向形成“心形”，即在下游裂隙方向上冻结壁是最厚的，而在上游沿着裂隙方向冻结壁是最薄的，随着裂隙倾角的增大，水渗流对冻结温度场的影响逐渐减小；在文中给定条件下，裂隙开度比裂隙倾角对渗流地层冻结壁发育的影响程度较大。

西部白垩系富水基岩立井冻结压力实测研究

杨更社, 屈永龙, 奚家米, 陈新年, 李博融

2014, 31(6): 982-986.

摘要 ( 1157 )

PDF (476KB) ( 1733 )

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为了解决我国西部白垩系富水基岩冻结法凿井的技术难题，采用振弦式传感器对甘肃某矿风立井基岩冻结压力及界面温度进行实测分析，研究了凿井期白垩系基岩冻结压力的变化规律、成因及不均匀性等。结果表明：凿井期间冻结压力分为快速上升、急速增长、缓慢升高、趋于稳定4个阶段；在同一水平其具有明显的不均匀性，且影响因素较多；其最终稳定值达1.708~2.047 MPa，小于西部基岩同深度最大理论经验值，也小于东部冲积层冻结压力上限值pω；两壁界面温度急速上升后快速降低，30 h内各点达最高温42.4~59.4 ℃，同一点处前后降温差高达51.86~71.3℃，极不利于冻结壁和井壁的安全稳定；沿用东部的设计方法和经验，导致井壁过厚，易因温度应力产生环向裂隙，故西部煤矿立井井壁结构设计和施工仍存在可优化空间。

基于水分影响的加-卸载围压条件下含瓦斯煤渗流特性研究

魏建平, 秦恒洁, 王登科

2014, 31(6): 987-994.

摘要 ( 1342 )

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利用自行研制的“受载含瓦斯煤温控三轴加载渗流实验装置”，以河南方山煤矿煤样为研究对象，进行了不同含水率条件下2次加-卸载围压的三轴渗流实验，系统研究了水分和加-卸载围压对含瓦斯煤渗透特性的影响规律。研究结果表明：1) 围压及煤样的含水率对型煤煤样渗透率控制性较强，型煤渗透率与水分及围压大小都呈负相关关系；2) 2次加载过程相比，第2次加载过程中渗透率变化明显较第1次平缓，且两者渗透率与围压的关系曲线路径不同；3) 2次卸载过程中，渗透率都有一定程度升高，但均恢复不到初始值，且随着煤样含水率越高其恢复程度越小；4) 同一次加载或卸载过程中，含水率越高的煤样渗透率变化曲线越平缓。第1次加载后，进行第1次卸载及2次加卸载过程中，水分对煤体渗透率的控制性要显著高于围压对其控制性。实验结论对处于反复加-卸载情况下，煤层瓦斯渗透率主要控制因素选择有一定意义。

穿层孔吞吐压裂水力强化抽采技术研究及应用

辛新平, 高建良, 马耕

2014, 31(6): 995-1000.

摘要 ( 1173 )

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为了解决低透气性煤层高效抽采的难题，采用穿层孔吞吐压裂水力强化改善煤层透气性。分析了水力强化工艺穿层孔瓦斯运移产出过程，研究了水力强化对硬煤储层和软煤层中瓦斯渗透率的影响，分析了水力强化对煤体渗透率的作用及增透机理，并进行了现场效果应用。结果表明：穿层孔吞吐压裂技术提高了煤层透气性，形成瓦斯产出通道，在硬煤中水力强化可在顶底板形成“虚拟储层”，瓦斯以渗流为主，软煤中以扩散运移为主；吞吐压裂水力强化通过形成洞穴和裂隙，增加煤层渗透性，减少瓦斯抽采流量衰减系数，提高瓦斯抽采效率。现场实施吞吐压裂水力措施后抽采纯量由14.8 m³增加至31.9~42.8 m³；抽采体积分数由14.1%增加至73.9%~77.5%，该技术具有较高的实际推广应用价值。

煤层变薄区坑道无线电磁波透视异常响应特征

焦险峰, 姜志海, 刘树才

2014, 31(6): 1001-1004.

摘要 ( 1141 )

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准确圈定火成岩侵入造成的煤层变薄区，有利于综采工作面高产高效。采用无线电磁波透视法对受火成岩侵入的采煤工作面进行了探测，基于综合曲线分析得到初始辐射场强与煤层吸收系数关系，进行绝对衰减层析成像重构，使用吸收系数β值大小可表征透视异常响应特征。层析成像结果与实际煤层厚度对比分析表明：1) 火成岩侵入造成的煤层变薄区在绝对衰减层析成像图上有明显的透视异常反映，其分布范围与透视异常区基本吻合，无线电磁波透视探测煤层变薄区可行；2) 异常区域吸收系数值β跟火成岩侵蚀厚度有关，根据异常区域吸收系数β与煤层吸收系数的大小关系可以确定煤层残余厚度。

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