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临兴地区本溪-太原组含水岩层组合类型划分及富水性评价
1
作者 张海锋 谭学斌 +1 位作者 张兵 竟亚飞 《人民黄河》 北大核心 2026年第2期102-108,共7页
为准确查明煤系含水岩层的富水性,合理利用地下水资源、优化煤层气开发方案,以临兴地区21口煤层气井为研究对象,利用钻井取心和测井数据,建立研究区本溪组和太原组含水岩性的解释模型,根据不同含水岩层间的岩性、发育层数和厚度等差异,... 为准确查明煤系含水岩层的富水性,合理利用地下水资源、优化煤层气开发方案,以临兴地区21口煤层气井为研究对象,利用钻井取心和测井数据,建立研究区本溪组和太原组含水岩性的解释模型,根据不同含水岩层间的岩性、发育层数和厚度等差异,对典型含水岩性组合类型进行划分;考虑孔隙水和岩溶水富水特征差异,选取含水层累计厚度、综合孔裂隙指数、岩层水矿化度差异指数和含水层等效高程等构建评价指标体系;利用主成分分析法,确定不同评价指标的权重,进行富水性评价;讨论了不同含水岩性组合类型与富水性之间的关联和主要受控因素。结果表明:1)研究区本溪-太原组含水岩层可划分为简单薄层型、复杂薄层型、简单厚层型和复杂厚层型4种组合类型;2)评价指标与含水层富水性的相关性由强到弱依次为含水层累计厚度>岩层水矿化度差异指数>综合孔裂隙指数>含水层等效高程;3)研究区本溪-太原组含水岩层富水性表现为东北部最强、中西部地区次之、南部地区和西北部地区较弱;4)4种含水岩层组合类型的富水性由强到弱依次为复杂厚层型>简单厚层型>复杂薄层型>简单薄层型。含水层富水性是地下水赋存空间和水力联系共同作用的结果,若两者条件均不满足则富水性较弱,若满足其中一种条件则富水性相对中等,若两者条件均较优则富水性相对较强,现场实际煤层气井的返排率数据验证了本文富水性评价的准确性。 展开更多
关键词 煤系岩层 含水岩性 岩层组合 富水性评价 临兴地区
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深部岩层动力灾害防控基本原理与工程学
2
作者 谭云亮 杨生龙 +3 位作者 刘学生 范德源 李学斌 王宇 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期202-221,共20页
深部煤炭开采已成为必然,研究深部岩层动力灾害发生机理、防控原理及工程技术,对于保障煤矿安全生产、践行煤炭托底保供国家要求具有重要意义。首先,探讨了工作面推进方向覆岩、侧空覆岩、断层切割覆岩3种典型条件下其运动致灾动力学过... 深部煤炭开采已成为必然,研究深部岩层动力灾害发生机理、防控原理及工程技术,对于保障煤矿安全生产、践行煤炭托底保供国家要求具有重要意义。首先,探讨了工作面推进方向覆岩、侧空覆岩、断层切割覆岩3种典型条件下其运动致灾动力学过程,构建了覆岩结构力学模型,解答了覆岩运动诱发巷道动力冲击的力学机制。然后,基于深部岩层结构的复杂性、致灾特征的多样性,提出了岩层空间结构全尺度调控方法,揭示了从巷道围岩局部卸压到区域岩层改性全尺度卸压力学原理。最后,阐明了以覆岩结构改性、上行卸压开采、煤层弱化、煤柱宽度设计、高预应力支护为主要内容的灾害防控基本原理,并开展了多项防治工程实践。实践结果表明,麦垛山煤矿水压致裂后围岩变形量减小了44.61%~46.53%,枣泉煤矿大直径钻孔卸压后煤体位移降低了68.24%~77.78%,大安山煤矿高强吸能支护后两帮变形量减小了62.5%,上行卸压开采和多参量智能化监测预警平台分别在忻州窑矿和新巨龙煤矿取得了成功应用。 展开更多
关键词 动力灾害 岩层结构 力学模型 全尺度防控 工程实践
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煤矿水力压裂岩层控制技术及应用
3
作者 康红普 冯彦军 赵凯凯 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期27-60,共34页
随着煤矿开采深度与强度不断增加,岩层控制难题日益凸显,工作面强矿压、巷道围岩大变形、冲击地压及矿震等灾害日趋严重。水力压裂技术通过在岩层中产生人工裂缝,主动调控岩层结构与围岩应力场,达到弱化岩层和围岩卸压的目的,在解决岩... 随着煤矿开采深度与强度不断增加,岩层控制难题日益凸显,工作面强矿压、巷道围岩大变形、冲击地压及矿震等灾害日趋严重。水力压裂技术通过在岩层中产生人工裂缝,主动调控岩层结构与围岩应力场,达到弱化岩层和围岩卸压的目的,在解决岩层控制难题方面展现出巨大潜力和广阔前景。本文回顾了煤矿水力压裂岩层控制技术的发展历史,从理论分析、实验室试验及数值模拟角度介绍了水力压裂裂缝在岩层中扩展的研究成果,阐述了水力压裂裂缝扩展形态、特征、规律及主要影响因素;将煤矿岩层水力压裂技术分为3种,分别为井下压裂、地面压裂及井上下协同压裂,并对比分析了各种方法的特点、优势及适用条件;介绍了煤矿井下局部水力压裂、区域压裂、地面压裂工艺及成套装备,包括压裂泵组、工具串、切槽(缝)和射孔装置、监测系统等特性及主要技术参数。论述了水力压裂在巷道围岩卸压、工作面岩层控制及冲击地压防治的机理,揭示了水力压裂“岩层结构改造-岩层能量释放-围岩应力调控”的核心力学机制,并介绍了典型工程应用实例,展示千米深井软岩巷道卸压、10 m超大采高综采工作面强矿压控制、冲击地压与矿震灾害防治等工程的应用情况和显著效果。最后,分析了水力压裂目前存在的问题,展望了水力压裂岩层控制技术的发展方向:压裂理念向超前主动、区域化、一体化发展;压裂设计向定量化、可视化、动态化发展;压裂工艺与装备向精准化、自动化、智能化发展;压裂监测向多源化、精确化、实时化发展。最终,形成“精细探测—定量设计—智能施工—实时监测—全面评价—动态反馈”的水力压裂岩层控制技术体系,为煤矿安全高效开采提供技术支撑。 展开更多
关键词 煤矿 岩层控制 水力压裂 裂缝扩展 应力调控 围岩卸压
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丘陵破碎地带采空区上覆岩层结构稳定性及加固措施
4
作者 欧阳习满 勾奇庆 +1 位作者 韩仕学 梁斌 《金属矿山》 北大核心 2026年第1期208-217,共10页
依托郑洛高速公路ZLGSTJ-2标段工程米河煤矿区某路基段施工工程,针对丘陵破碎地带采空区上覆岩层结构存在地下空洞、裂缝和塌陷等对临近高速公路建设及运营构成的潜在重大安全隐患问题,通过力学平衡分析法计算了高速公路荷载作用下采空... 依托郑洛高速公路ZLGSTJ-2标段工程米河煤矿区某路基段施工工程,针对丘陵破碎地带采空区上覆岩层结构存在地下空洞、裂缝和塌陷等对临近高速公路建设及运营构成的潜在重大安全隐患问题,通过力学平衡分析法计算了高速公路荷载作用下采空区临界深度,进而对采空区上覆岩层结构稳定性进行了评价。并结合数值模拟分析了不同因素对上覆岩层结构稳定性的影响,提出了合适的采空区注浆加固措施。结果表明:在地表新增荷载作用下最大采宽处采空区临界深度为111.07 m,大于该段采空区深度,反映出上覆岩层处于不稳定状态;采空区的埋深及宽度与上覆岩层的竖向位移呈正相关,煤层倾角则呈负相关;地表新增荷载会加剧上覆岩层应力变化,增大变形程度,导致顶板产生开裂、垮落现象;采用全充填注浆法进行处置后,芯样试验得出所取浆液结石体的单轴抗压强度均大于0.6 MPa,注浆效果检测指标均符合要求。 展开更多
关键词 丘陵破碎地带 采空区 高速公路 上覆岩层 结构稳定性 地表新增荷载 注浆加固
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陶和煤矿极软弱岩层巷道架棚支护技术研究
5
作者 付澔天 李国栋 +1 位作者 吴永强 刘志强 《煤炭技术》 2026年第1期91-97,共7页
以新疆陶和煤矿+830 m带式输送机石门掘进进尺90.9~159.7 m段巷道为例,对架棚支护理论值进行计算,提出并采用UDEC Trigon模型,基于理论计算模拟极软弱岩层巷道围岩应力场、位移场和损伤裂隙的演化特征,结论如下:巷道开掘后最大应力均出... 以新疆陶和煤矿+830 m带式输送机石门掘进进尺90.9~159.7 m段巷道为例,对架棚支护理论值进行计算,提出并采用UDEC Trigon模型,基于理论计算模拟极软弱岩层巷道围岩应力场、位移场和损伤裂隙的演化特征,结论如下:巷道开掘后最大应力均出现在巷道帮角处。整体变形表现为两帮变形大于底板,底板变形大于顶板,位移等值线以顶板和两帮为直径呈半椭圆形扩展,两帮最大变形量约106 mm。架棚支护两帮在深部10~4 m处,位移缓慢增长,4 m以内急剧增加。巷道两帮应力与位移呈对称式分布。在深部一定范围内应力缓慢增加,架棚段在深部10~4 m处应力增加并在4 m处取得最大值,4~0 m处急剧降低。支架棚腿内凸,易引发支架结构性失稳,后期需加强矿压观测,必要时采用锚索补强支护。研究提供了架棚支护设计参数计算与控制效果、可视化数值模拟验证的有效路径,成果可为极软弱岩层巷道架棚支护控制方法提供参考依据。 展开更多
关键词 极软弱岩层 巷道围岩 UDEC Trigon模型 架棚支护 围岩控制
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岩层组合特征对近直立煤岩互层巷道失稳的影响
6
作者 程佩昌 王宏志 +3 位作者 姚彦强 管玉 王延朝 贾业涛 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期8-16,共9页
针对近直立煤岩互层巷道采掘过程中易出现非对称变形及失稳问题,以新疆乌东煤矿为例,构建巷道围岩分区力学模型,分析不同煤岩组合特征对巷道稳定性的影响。研究结果表明:巷道开挖后围岩可分为6个区域,Ⅰ区和Ⅳ区较稳定,Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ... 针对近直立煤岩互层巷道采掘过程中易出现非对称变形及失稳问题,以新疆乌东煤矿为例,构建巷道围岩分区力学模型,分析不同煤岩组合特征对巷道稳定性的影响。研究结果表明:巷道开挖后围岩可分为6个区域,Ⅰ区和Ⅳ区较稳定,Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ区易破坏,整体以剪切破坏为主。软岩分布加剧了非对称变形和侧向剪切破坏,岩层组合特征与应力耦合作用是巷道失稳的根本原因。提出了“锚杆(索)+钢带+金属网+喷浆+顶板锚索加强支护”的联合差异化支护方案,有效遏制了围岩变形,大幅提升巷道稳定性。研究结论为近直立煤岩互层巷道的稳定性评估与灾害防治提供理论依据。 展开更多
关键词 近直立煤岩互层 岩层组合特征 巷道稳定性 失稳机制 支护技术
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陡倾岩层引水隧洞变形影响分析
7
作者 赵长龙 《广东水利电力职业技术学院学报》 2026年第1期30-33,共4页
针对陡倾岩层引水隧洞的岩层塌方、滑移等问题,以引汉济渭二期工程南干线白崖塬隧洞为案例,结合理论分析与FLAC3D数值模拟,探究40°~70°岩层倾角对隧洞变形的影响规律。结果表明:岩层倾角与隧洞最大变形方向呈近似垂直关系,对... 针对陡倾岩层引水隧洞的岩层塌方、滑移等问题,以引汉济渭二期工程南干线白崖塬隧洞为案例,结合理论分析与FLAC3D数值模拟,探究40°~70°岩层倾角对隧洞变形的影响规律。结果表明:岩层倾角与隧洞最大变形方向呈近似垂直关系,对垂直变形影响显著、平行变形影响极小;倾角超60°时塑性区易发生剪切破坏,且塑性区体积随倾角增大呈先增后减趋势。研究明确50°~60°区间为高风险段,并给出塑性区体积与倾角的量化关系,可为陡倾岩层引水隧洞设计与支护参数优化提供参考。 展开更多
关键词 陡倾岩层 引水隧洞 变形 数值模拟 影响分析
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涪江大桥超硬岩层承台施工技术研究及应用
8
作者 刘益锋 冯小龙 陈柏町 《中国水运》 2026年第1期110-112,共3页
随着我国科技水平的逐步提高,桥梁基础施工阶段所有工序都有所改进,目前承台基坑的开挖方式仍然沿用20年前的传统工艺,无论是实用性还是经济性,都难以满足当前工程建设行业迅猛发展的需求。涪江大桥主桥承台埋置于中风化砂岩中,岩层强... 随着我国科技水平的逐步提高,桥梁基础施工阶段所有工序都有所改进,目前承台基坑的开挖方式仍然沿用20年前的传统工艺,无论是实用性还是经济性,都难以满足当前工程建设行业迅猛发展的需求。涪江大桥主桥承台埋置于中风化砂岩中,岩层强度高达60MPa,在传统液压破碎锤开挖效率低、爆破开挖会影响钢围堰支护变形的情况下,针对超硬岩层开挖首次提出引孔式劈裂棒开挖技术,对引孔换填施工、钢板桩围堰及注浆、水磨钻及劈裂棒破除岩层等主要施工工艺进行研究和应用。 展开更多
关键词 超硬 岩层 引孔 水磨钻 劈裂棒
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复杂地质条件下煤矿岩层控制策略优化
9
作者 唐明高 《能源与节能》 2026年第1期140-142,146,共4页
煤矿开采深度的增加使得复杂地质条件下岩层不稳定性成为影响矿井安全的重要因素。针对A煤矿项目中岩层频繁变形的问题,提出了支护结构优化方案。通过采用高强度钢筋混凝土锚杆、SS-900型钢支撑系统及新型复合材料,结合实时监测系统对... 煤矿开采深度的增加使得复杂地质条件下岩层不稳定性成为影响矿井安全的重要因素。针对A煤矿项目中岩层频繁变形的问题,提出了支护结构优化方案。通过采用高强度钢筋混凝土锚杆、SS-900型钢支撑系统及新型复合材料,结合实时监测系统对支护结构进行动态调整,显著提高了岩层稳定性和支护系统承载能力。现场实施结果表明,优化后的支护系统有效减少了岩层变形,提高了系统稳定性,矿井安全性和开采效率得到提升。研究为复杂地质条件下煤矿支护结构的优化设计提供了可行方案,并为其他矿井的安全生产提供了重要参考。 展开更多
关键词 煤矿开采 岩层稳定性 支护结构 数值模拟
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软弱破碎岩层地质段浅埋隧道地表注浆加固技术
10
作者 魏慧忠 《交通世界》 2026年第4期240-242,共3页
为解决软弱破碎岩层浅埋隧道围岩自稳能力差、易垮塌等问题,以某拟建公路隧道工程为依托,提出地表注浆加固施工技术,基于工程特点及场区内地质条件,确定地表注浆范围,分析地表注浆加固工艺流程及施工要点,并通过钻芯取样、超前地质钻探... 为解决软弱破碎岩层浅埋隧道围岩自稳能力差、易垮塌等问题,以某拟建公路隧道工程为依托,提出地表注浆加固施工技术,基于工程特点及场区内地质条件,确定地表注浆范围,分析地表注浆加固工艺流程及施工要点,并通过钻芯取样、超前地质钻探等手段对注浆加固效果进行检测,取得了显著成效,验证了软弱破碎岩层浅埋隧道地表注浆加固的可行性,可为同类项目施工提供技术参考。 展开更多
关键词 浅埋隧道 软弱破碎岩层 注浆加固 围岩完整性 超前地质钻探
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大直径敞开式TBM穿越破碎岩层施工技术研究
11
作者 崔显廷 《黄河水利职业技术大学学报》 2026年第1期50-56,共7页
针对复杂地质条件下TBM施工的关键难题,以某高原铁路隧道工程为依托,从设备改造和施工工艺改进两方面探讨了TBM的施工技术。在设备适应性方面,通过优化刀盘结构、增强扩挖能力、升级排水系统等措施,提升了TBM在破碎岩层中的掘进性能。... 针对复杂地质条件下TBM施工的关键难题,以某高原铁路隧道工程为依托,从设备改造和施工工艺改进两方面探讨了TBM的施工技术。在设备适应性方面,通过优化刀盘结构、增强扩挖能力、升级排水系统等措施,提升了TBM在破碎岩层中的掘进性能。在施工工艺方面,通过“长距离分级反排水”和“破碎岩层智能引排”技术,有效解决了富水地层的排水难题。同时,基于超前预报、实时监测和动态调控的防卡机技术,通过扩挖滚刀、护盾压力监测和超前支护等措施,显著降低了卡机风险。 展开更多
关键词 大直径敞开式TBM 破碎岩层 设备适应性改造 反排水技术 超前预报 实时监测 动态调控
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采煤巷道下方岩层注水风流降温效应数值模拟
12
作者 张小艳 李临川 +2 位作者 刘浪 王璇 李星格 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期744-755,共12页
为了研究采煤巷道下方岩层注水对风流降温的影响,利用三维有限元数值模拟,建立岩层注水风流降温的多物理场耦合模型,分析不同注采通道布置和注水参数对巷道内风流温度的影响以及围岩的温度变化,对比相同条件下不同注水时间下的降温效应... 为了研究采煤巷道下方岩层注水对风流降温的影响,利用三维有限元数值模拟,建立岩层注水风流降温的多物理场耦合模型,分析不同注采通道布置和注水参数对巷道内风流温度的影响以及围岩的温度变化,对比相同条件下不同注水时间下的降温效应。结果表明:在注水通道垂直距离上,注水通道离巷道越近,降温范围到达巷道附近围岩的速度越快,垂直距离从15 m到25 m时,1号巷道末端风流温降从25.24℃减少到24.85℃;方案2巷道内右侧风流的降温效应最优,注水10 a时巷道风流平均温度下降到28℃左右;当注水流量从5 kg/s到15 kg/s时,巷道末端风流温度相差1.37℃,注水温度从15℃到25℃时,巷道末端风流温度相差2.08℃;随着注水时间的增加,巷道进风侧的低温区域沿风流方向不断向回风侧扩展,巷道内风流温度的下降集中在注水前期,注水2 a时温降占整体温降的90%左右。研究成果为矿井岩层注水风流降温提供了理论参考。 展开更多
关键词 矿井热害 巷道降温 数值模拟 岩层温度 岩层注水
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彬长矿区厚硬岩层沉降能量释放与高势能涌水机理
13
作者 李杨杨 张浩争 +4 位作者 张士川 朱慧聪 冯海龙 蔺成森 路学通 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期394-406,共13页
陕西彬长矿区煤层上方存在白垩系洛河组砂岩含水层,该岩层具有厚度大、富水性强、渗透系数大、水头压力大等特点,且上覆厚硬岩层破坏易导致高势能动力涌水发生。结合彬长矿区高家堡煤矿上覆岩层性质、导水裂隙带发育高度与工作面涌水量... 陕西彬长矿区煤层上方存在白垩系洛河组砂岩含水层,该岩层具有厚度大、富水性强、渗透系数大、水头压力大等特点,且上覆厚硬岩层破坏易导致高势能动力涌水发生。结合彬长矿区高家堡煤矿上覆岩层性质、导水裂隙带发育高度与工作面涌水量情况,对厚硬岩层破裂能量释放特征及工作面高势能涌水机理展开研究。结果表明:高势能涌水孕灾条件由“通道”“水源”与“力源”组成,其中“通道”的形成使“水源”发生运移,工作面出水由淋水转为涌水,“力源”的形成为“水源”运移提供了水压力,并增加了“通道”的数量与导通水量,使工作面由涌水转为高势能涌水;高势能涌水致灾过程中,覆岩破裂沉降和水体运移两个动态过程存在能量传递关系,经过对能量传递方程的推导,得出诱导高势能涌水主导条件为“力源”中的厚硬岩层破裂沉降;能量转化方程中,岩层能量吸收值与岩层能量吸收系数、破断层厚度与破断层倾向长度呈负相关,与破断层极限破断距呈正相关,且能量值呈指数级增长;结合覆岩能量变化趋势与工作面涌水量变化情况,得到涌水量升高区间,覆岩应力与能量值波动较大,且在厚硬岩层发生破断时,工作面涌水量达到峰值,工作面形成高势能涌水。研究揭示了高势能涌水孕灾机制,并建立了高势能涌水物理模型,明确了各影响因素间的关系,推导了厚硬岩层破裂沉降能量转化方程,阐释了不同影响因素与岩层吸收储存能量值间影响规律,揭示了厚硬岩层破裂沉降能量释放特征与工作面高势能涌水间联动关系。 展开更多
关键词 厚硬岩层 高势能涌水 孕灾条件 能量传递 岩层破裂沉降
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煤系岩层真三轴水力压裂裂缝扩展规律研究 被引量：2
14
作者 马军强 李学华 +4 位作者 张佳琦 姚强岭 种照辉 杨森 袁钰鑫 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第4期28-53,共26页
为掌握水力裂缝遇到岩层界面时由于岩性突变引起的裂缝扩展轨迹变化规律,通过真三轴水力压裂试验和直流电阻率法反演,研究了不同岩性组合模式下煤系岩层水力裂缝的扩展行为,揭示了地应力、岩性强度差异和岩层界面强度对水力裂缝扩展轨... 为掌握水力裂缝遇到岩层界面时由于岩性突变引起的裂缝扩展轨迹变化规律,通过真三轴水力压裂试验和直流电阻率法反演,研究了不同岩性组合模式下煤系岩层水力裂缝的扩展行为,揭示了地应力、岩性强度差异和岩层界面强度对水力裂缝扩展轨迹的影响机制。研究结果表明:煤系岩层水力裂缝形态具有明显的非对称特征,有单一、交叉、“T”形、“十”形、“工”形、“干”形和复杂裂缝7种模式。水力压裂压力曲线可划分为快速增大至起裂压力、压力突降、稳定波动和停泵后压力降低4个阶段,水力裂缝延伸遇到天然裂缝或岩层界面时压力曲线会出现明显的波动,压力突降值与水力裂缝的复杂程度呈负相关。地应力对水力裂缝的控制作用与最大主应力方向和垂直应力差异系数有关,当垂直应力为最大主应力时,垂直应力差异系数越大,水力裂缝越易穿过界面继续垂向扩展。岩性强度差异对水力裂缝扩展轨迹的影响表现为当水力裂缝由软岩中起裂扩展至岩层界面时,其扩展轨迹多为停止和沿着岩层界面扩展;当水力裂缝在硬岩中起裂时,岩性强度差异ΔS越大,越容易穿过岩层界面继续垂向扩展,反之,则易沿着岩层界面扩展。 展开更多
关键词 煤系岩层 水力压裂 岩性组合模式 岩层界面 裂缝扩展
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岩层控制的全柱状学术思想与实践 被引量：8
15
作者 许家林 朱卫兵 +11 位作者 轩大洋 王晓振 秦伟 金洪伟 鞠金峰 胡国忠 谢建林 屈庆栋 吴仁伦 汪锋 何昌春 李竹 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期166-179,共14页
岩层控制是通过控制采动岩层破断运动来减轻或消除采动损害的一门科学,目的是为了保障煤炭安全、高效、绿色开采。传统岩层控制研究思想与方法存在2方面局限:对覆岩进行均化而不能抓住主要矛盾,仅关注局部岩层运动而缺乏对全地层覆岩运... 岩层控制是通过控制采动岩层破断运动来减轻或消除采动损害的一门科学,目的是为了保障煤炭安全、高效、绿色开采。传统岩层控制研究思想与方法存在2方面局限:对覆岩进行均化而不能抓住主要矛盾,仅关注局部岩层运动而缺乏对全地层覆岩运动的研究。针对这些问题,在关键层理论应用研究过程中,形成了岩层控制的“全柱状”学术思想,其内涵包括2方面:一是“抓主要矛盾”,找到对岩层运动起主要控制作用的关键层(即主要矛盾),避免对覆岩均化处理。二是“关注全局”,将采动覆岩作为整体研究,充分考虑关键层所处的复杂地层场景条件可能对关键层破断的影响,从整个岩层移动角度研究矿压显现、水与瓦斯运移、开采沉陷等。按照全柱状学术思想研究岩层控制时,首先需要获取研究区域内不同开采尺度(矿井、采区、工作面及块段)地层的钻孔“全柱状”,即包含从开采煤层直到地表所有岩层信息的全取心完整柱状,根据研究区域内多个钻孔柱状的关键层判别,形成研究区域内岩层赋存特征的整体画像,避免仅采用局部柱状或综合柱状,也不能对全柱状进行均化处理。充分考虑原岩应力、地质构造、地形地貌、水体载荷、开采部署等多种具体场景因素可能导致的关键层受载差异与破断异常,以及不同区域柱状关键层位置的变化可能对岩层运动产生的影响。在此基础上,建立关键层运动与各种采动损害的联系,据此分析问题发生机理并提出针对性的岩层控制方法。全柱状学术思想推进了岩层控制理论发展与实践创新,解决了压架、突水、沉陷等灾害防控的系列工程难题,取得了显著成效。利用全柱状学术思想取得的岩层控制理论创新主要包括:揭示了采动覆岩卸荷膨胀累积效应,建立了采动覆岩“关键层-松散层拱”结构模型,提出了基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法,建立了基于关键层结构的地表沉陷预计方法,为工程应用奠定了基础。全柱状学术思想在工程应用方面的典型实例包括:找出了浅埋煤层沟谷上坡段、松散承压含水层下等特定条件下开采压架的根本原因,彻底解决了压架防治工程难题;量化关键层位置对“导高”的影响,解决了顶板异常突水防治难题;提出了煤层群卸压瓦斯的“三带”分布,指导了卸压瓦斯抽采实践;研发了覆岩隔离注浆充填技术,创建了地面钻孔一注式高效充填绿色开采新模式,解决了地表沉陷控制等难题,已得到全面推广应用。 展开更多
关键词 全柱状 关键层 卸荷膨胀累积效应 岩层控制 绿色开采
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基于破岩比能的钻井法凿井侏罗系岩层可钻性分级方法 被引量：2
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作者 程桦 王晓云 +2 位作者 姚直书 郭龙辉 林键 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2025年第6期1229-1239,共11页
针对西部地区侏罗系泥质胶结岩层钻井法凿井破岩效率低下问题,开展该类岩层可钻性分级方法研究。测试西部地区典型侏罗系不同岩性的完整性系数、贯入度、脆性指数、硬度和磨蚀性指数等可钻性特征参数;分析岩石的荷载-贯入度曲线变化规... 针对西部地区侏罗系泥质胶结岩层钻井法凿井破岩效率低下问题,开展该类岩层可钻性分级方法研究。测试西部地区典型侏罗系不同岩性的完整性系数、贯入度、脆性指数、硬度和磨蚀性指数等可钻性特征参数;分析岩石的荷载-贯入度曲线变化规律和破坏形态,以及贯入度与主要可钻性特征参数间的关系,给出破岩比能SE与地下工程岩体质量指标[BQ]的关系式;基于《标准》分级框架,提出以破岩比能SE和岩石可钻性特征参数作为分级指标的侏罗系岩石可钻性分级方法。研究表明,侏罗系岩石贯入曲线可分为非线性压密、密实核形成和发展、裂隙扩展及峰后破坏4个阶段,且具有显著的塑性破坏特征;破岩比能SE与岩石单轴抗压强度、岩体完整性系数、硬度、磨蚀性指数CAI呈正相关,与脆性指数呈负相关;基于西部矿区某中央回风立井钻井法凿井工程钻进数据,验证了提出的侏罗系岩石可钻性分级方法的有效性和准确性。研究结果可为西部矿区侏罗系岩层钻井法凿井可钻性评估预测,以及类似条件高效钻进技术研究提供有益参考。 展开更多
关键词 钻井法凿井 侏罗系岩层 贯入试验 比能 可钻性
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陕北采煤沉陷区覆岩层状结构对凹形黄土坡面形态的影响及土壤侵蚀效应 被引量：4
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作者 宋世杰 张家杰 +5 位作者 王双明 柳青 程霞 牛瑞琳 白莉 郭利鹏 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期174-184,共11页
采煤沉陷区的水土流失防治已经成为黄河中游生态保护与高质量发展亟需重点突破的关键问题。覆岩层状结构作为煤炭地质赋存的重要特征和地下采动效应自下而上传递的载体,在相同采矿条件下控制着采动后地表的基本形态,进而深刻影响着采煤... 采煤沉陷区的水土流失防治已经成为黄河中游生态保护与高质量发展亟需重点突破的关键问题。覆岩层状结构作为煤炭地质赋存的重要特征和地下采动效应自下而上传递的载体,在相同采矿条件下控制着采动后地表的基本形态,进而深刻影响着采煤沉陷区的土壤侵蚀效应及变化规律。以陕北黄土沟壑区2-2主采煤层地质赋存特征为原型,以砂层系数(60%、67%、71%、75%、83%、88%)、砂泥比(6∶4、7∶3、8∶2)2个覆岩层状结构关键特征及采厚(3 m、5 m)为变量,共构建了36个不同类型的数值模型;基于FLAC^(3D)数值模拟软件,研究了不同覆岩层状结构类型下采煤沉陷区25°凹形黄土坡面的形变特征和规律,分别采用中国水土流失方程(CSLE模型)和区域经验模型,计算与分析了凹形黄土沉陷坡面的土壤侵蚀效应。结果表明:①在既定采厚且任意砂泥比条件下,凹形黄土沉陷坡面坡度的增幅随砂层系数的增加均增大,当砂层系数超过71%时,会消除不同采厚对凹形黄土沉陷坡面形态变化的影响差异,当超过75%时则基本丧失对凹形黄土沉陷坡面形态变化的影响;②无论是年侵蚀降雨尺度(M1)还是典型场次侵蚀降雨尺度(M2)下,凹形黄土沉陷坡面土壤侵蚀模数的增幅均会随砂层系数的增加而增大,并存在迅速增大、趋于稳定的两段式变化过程,M1增幅为4.18%~5.39%,M2增幅为6.71%~8.05%,当砂层系数超过75%时,基本丧失对凹形黄土沉陷坡面不同尺度土壤侵蚀模数变化的影响;③在既定砂层系数条件下,砂泥比≤60%对应的M1和M2增幅明显高于砂泥比>60%;④砂层系数是影响凹形黄土沉陷坡面土壤侵蚀变化的首要覆岩层状结构特征,可作为陕北采煤沉陷区坡面尺度水土流失效应“地下超前防控”的重要地质依据。对于“砂层系数≤75%”的采煤沉陷区,可以通过控制地下采厚的方式实现坡面尺度水土流失效应的超前防控;对于“砂层系数>75%”的采煤沉陷区,地表坡面土壤侵蚀的加剧程度已不再对地下采厚敏感,以致在满足区域土壤侵蚀强度总体控制目标的前提下,还存在增大采厚、提高采煤效率的空间。 展开更多
关键词 采煤沉陷 覆岩层状结构 砂层系数 土壤侵蚀 黄河中游
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硬质岩层盾构掘进引起国保单位白塔振动预测与控制技术 被引量：2
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作者 蔡袁强 谢况琴 +5 位作者 袁宗浩 孙宏磊 黄勇 曹秒凤 曹志刚 梁旭 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第5期1064-1072,共9页
硬质岩层盾构掘进施工引起的环境振动会对邻近文物建筑产生不利影响。针对硬质岩层盾构掘进振源特性复杂和文物保护单位容许振动指标严苛的难题,基于之江路输水管廊隧道近距离侧穿白塔工程,系统介绍了一种基于实测与模拟相结合的振动反... 硬质岩层盾构掘进施工引起的环境振动会对邻近文物建筑产生不利影响。针对硬质岩层盾构掘进振源特性复杂和文物保护单位容许振动指标严苛的难题,基于之江路输水管廊隧道近距离侧穿白塔工程,系统介绍了一种基于实测与模拟相结合的振动反分析法,在此基础上开展了硬岩地层盾构掘进引起白塔振动响应预测分析,并分别从盾构施工参数和PVC空心减振屏障两方面进行白塔减隔振技术研究。结论如下:硬质岩层盾构掘进振源主要由盾构掘进过程中的刀盘转动、滚刀切削坚硬岩体诱发;盾构施工参数中掘进速度与振动响应表现出较好的相关性,降低盾构机掘进速度,振动响应全频段显著下降;PVC空心桩对中高频段具有较好的减振效果,在白塔范围内平均减振率可达50%。 展开更多
关键词 硬质岩层 盾构掘进 振动反分析 白塔 放大效应 PVC空心桩
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近直立特厚煤层岩层破断运移规律研究 被引量：1
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作者 刘旭东 乔浩 +1 位作者 方贤威 朱红伟 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期113-119,共7页
为了研究急倾斜煤层冲击地压灾害致灾机理,通过理论分析与现场实测相结合的方法,建立力学模型研究近直立特厚煤层覆岩破断运移规律。研究结果表明:近直立煤层岩层破断主要集中在直接顶岩层,随工作面开采深度增加,顶板岩层首先出现离层,... 为了研究急倾斜煤层冲击地压灾害致灾机理,通过理论分析与现场实测相结合的方法,建立力学模型研究近直立特厚煤层覆岩破断运移规律。研究结果表明:近直立煤层岩层破断主要集中在直接顶岩层,随工作面开采深度增加,顶板岩层首先出现离层,在重力作用下发生倾倒折断,靠近工作面顶板处的岩块多为倾倒运动,靠近工作面底板处的岩块多为向下滑移运动,采空区中部的岩块多表现为跌落和翻转运动。通过现场测试发现,岩层发生离层、破断受到工作面采动与顶底板的影响,直接顶岩层受工作面采动影响较大,运动较为剧烈,基本顶则较为稳定。通过进一步研究近直立煤层顶底板岩层的垮断情况,为近直立煤层综放开采条件下煤岩层破断运移致灾预报及灾害防控提供借鉴。 展开更多
关键词 近直立特厚煤层 岩层运移 岩层破断 相似模拟 钻孔窥视
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深部矿井厚硬顶板地面水力压裂目标岩层确定方法与应用
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作者 徐刚 张震 +2 位作者 蔺星宇 陆闯 张春会 《煤炭工程》 北大核心 2025年第10期1-10,共10页
地面水力压裂是蒙陕矿区深部硬厚顶板矿井冲击地压防治新技术,如何确定地面压裂目标岩层是该技术的关键。根据工作面硬厚顶板岩层与垮落带的位置关系,提出两种承载结构,并构建相应的承载力学模型,进而给出硬厚顶板破断步距、破断释放能... 地面水力压裂是蒙陕矿区深部硬厚顶板矿井冲击地压防治新技术,如何确定地面压裂目标岩层是该技术的关键。根据工作面硬厚顶板岩层与垮落带的位置关系,提出两种承载结构,并构建相应的承载力学模型,进而给出硬厚顶板破断步距、破断释放能量及能量传递的计算方法;同时给出顶板断裂引起煤巷冲击的力学判据;结合彬长矿区、大海则矿区等地面水力压裂防冲工程实践,从目标岩层可压裂性、能量传递致灾性以及岩层层位三个角度提出地面水力压裂防冲目标的岩层判别方法。采用该方法确定孟村煤矿401102工作面地面压裂卸压的目标岩层,结果表明:401102工作面地面压裂目标岩层为距煤层65.95 m和99.31 m的粗砂岩岩层。运用地面压裂技术对401102工作面目标岩层实施压裂后,工作面及煤巷压裂区域的周期来压步距、来压持续时间、来压强度、微震总频次以及释放总能量均大幅下降,地面压裂防冲效果明显,这表明所提出的地面压裂目标岩层确定方法具备合理性,为深井厚硬顶板工作面地面压裂防冲目标岩层的确定提供了理论计算方法。 展开更多
关键词 地面压裂 目标岩层 硬厚顶板 防冲效果 承载结构
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