【摘 要】
：
岩层采动裂隙是破坏覆岩含水层威胁井下安全生产的直接原因,也是工作面推过后,地表持续下沉变形及生态累积影响的根源.为了解当前覆岩裂隙发生机制、演变规律、研究方法及生态影响与治理进展,实现资源开发与矿区环境的协调、可持续发展,阐述了采动裂隙演化规律与生态治理技术发展现状.介绍了煤矿采动裂隙的形成过程、裂隙类型、研究方法、监测手段及研究发展趋势;从开采影响的空间特征方面,从依覆岩裂隙、底板裂隙与地表裂缝3方面分类介绍了裂隙/裂缝演化规律及分布特征,重点分析了深部开采与我国西部沟壑区高强度开采地表裂缝形成的力学机
【机 构】
：
煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京 102209;国家能源投资集团有限责任公司,北京 100011;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083;北京低碳清洁能源研究院,北京 10
论文部分内容阅读
岩层采动裂隙是破坏覆岩含水层威胁井下安全生产的直接原因,也是工作面推过后,地表持续下沉变形及生态累积影响的根源.为了解当前覆岩裂隙发生机制、演变规律、研究方法及生态影响与治理进展,实现资源开发与矿区环境的协调、可持续发展,阐述了采动裂隙演化规律与生态治理技术发展现状.介绍了煤矿采动裂隙的形成过程、裂隙类型、研究方法、监测手段及研究发展趋势;从开采影响的空间特征方面,从依覆岩裂隙、底板裂隙与地表裂缝3方面分类介绍了裂隙/裂缝演化规律及分布特征,重点分析了深部开采与我国西部沟壑区高强度开采地表裂缝形成的力学机制;探究采动裂隙在保水开采、煤与瓦斯共采方面的应用及生态治理技术,并给出基于开采参数优化的源头减损技术、覆岩承载结构稳定性维持减损技术、变形调控减损技术、覆岩离层注浆减损技术、采复一体化技术、土壤改良与植物修复技术、采煤沉陷区综合修复技术等,实现采煤同时兼顾对地下水、瓦斯、矸石等资源的合理利用与地表建筑及生态环境的保护.分析认为,采动裂隙多种方法综合运用、力学演化机制及量化描述、深部多物理场耦合、探索新应用领域及控制研究、厘清采动损伤科学内涵及评价方法、明晰矿区生态修复的科学理念、构建采动损伤与生态保护相协调智能化调控系统等将是未来亟需研究的关键科学问题.
其他文献
运用DEA-BCC模型测算出2018年我国30个省份的煤炭利用效率,并在此基础上采用模糊集定性比较分析法探究提升煤炭利用效率的多元路径.结果 表明:我国煤炭利用效率均值为0.747,且各省份煤炭利用效率存在差异;提升煤炭利用效率的路径有3条,为煤炭利用效率较低的省份提供路径借鉴.
基于断裂带理论,以2009-2019年采矿行业上市公司为样本,实证检验了董事会断裂带、信息可比性与股价崩盘风险的关系.实证发现:董事会断裂带与加剧了个股价暴跌风险;信息可比性则抑制了股价崩盘;异质性分析显示,在环境不确定性更高、信息可比性更低的非国有企业中,董事会断裂带对股价崩盘风险促进作用更显著.研究结论可督促企业从多元化角度遴选董事会,防范股价崩盘风险,提高金融市场运行效率.
针对原煤煤质和生产数据的变化对精煤灰分与分选密度之间相关性影响,导致灰分闭环控制稳定性较差.提出多变量过程统计控制(MSPC)中主成分分析法(PCA)对原煤和精煤灰分以及重介分选过程的生产数据降维,采用MSPC中T2统计量图监测分析产品质量,当产品质量合格时,精煤灰分目标值与灰分实际值的差值控制在±0.5％;当产品质量波动较大时,采用精煤灰分、原煤灰分等变量建立的模糊神经网络(FNN)密度预测模型,预测合适密度设定值,再通过密度自动控制系统调节实际密度值.
针对全断面竖井掘进机凿井过程中软弱或破碎围岩失稳坍塌、高硬度岩石难破碎、地层涌水、地层节理构造等一系列地层复杂性带来的工程难题,开展了适用全断面竖井掘进机凿井的围岩分类指标体系与评价方法研究,考虑了全断面竖井掘进机凿井“岩”与“机”互馈作用下各因素的独立性和相关性,构建了围岩分类指标体系与评价方法,提出了全断面竖井掘进机凿井地层适应性综合判识方法.首先基于全断面竖井掘进机凿井工艺特征,分析了竖井掘进机凿井面临的地质难题以及防控措施,围绕竖井掘进机凿井“岩-机”相互作用下围岩岩石力学特性、装备破岩能力、岩体
大倾角伪俯斜工作面安全高效开采的基础是对“支架-围岩”系统的稳定性控制,受工作面矸石非均匀充填及倾角影响,“支架-围岩”系统稳定性控制困难.以某矿3132工作面为研究背景,采用物理相似模拟实验与理论分析相结合的方法,研究了大倾角煤层伪俯斜采场垮落矸石充填时空演化规律,及其影响下的“支架-围岩”系统相互作用关系,建立了支架力学模型,确定了工作面伪斜角和矸石作用力对支架临界阻力的影响.结果表明:伪俯斜采场矸石滑移充填经历初步充填下部区域→矸石倾向下滑→充填凹陷区域3个阶段;采空区充填体接顶区长度随煤层倾角、直
为探究我国各地区煤炭利用效率发展现状,采用非期望产出SBM模型对我国2011-2017年30个省(市)的煤炭利用效率进行测算,并运用模糊集定性比较分析法(fsQCA)探讨了煤炭利用效率的提升路径.结果 表明:我国煤炭利用效率仍有待提升,但总体呈上升趋势,东部、中部和西部地区的煤炭利用效率依次递减;煤炭利用效率具有“多重并发”的特点,即实现高效发展需要多个因素共同作用;提升煤炭利用效率的路径有4种,即科技创新驱动型、人力资本驱动型、产业结构驱动型和综合发展驱动型.
为研究煤层开采过程中底板渗透性变化规律,利用Rock Top多场耦合试验仪,采用稳态和瞬态2种方法测得不同应力作用下红砂岩渗透率,对红砂岩加载过程中内部裂纹发展变化规律及渗流特性进行分析,结果表明:对岩样进行应力差20 MP a等梯度加载,全应力-应变曲线呈台阶状,根据裂纹体积应变法确定应力-应变各阶段的应变阈值,可将其划分为5个阶段:压密闭合阶段—线弹性阶段—裂纹稳定扩展阶段—裂纹非稳定扩展阶段—峰后应变与破坏阶段;利用渗流进、出水口双泵设计,在5个渗透压差下利用稳态法测试不同应力作用下岩石渗透率,结果
矿山安全工作较少考虑地震灾害的影响,不能满足国家新时代新形势对矿山安全提出的新要求.研究了煤矿遭受地震灾害典型案例,探讨了煤矿生产事故与地震灾害之间的关系,并针对地震诱发煤矿次生灾害防治存在的主要问题,研究了以煤矿生命线系统为主的承灾体隐患类型,揭示了承灾体隐患与震后煤矿次生灾害类型之间的关系;在此基础之上,研究提出了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查方法,构建了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查指标体系.研究结果表明:煤矿抵抗地震诱发次生灾害的承灾体隐患类型较多,地震可能诱发的煤矿次生灾害类型包含次生矿井水害、次生
为研究综采工作面采动覆岩压实区演化综合因素影响效应,运用物理相似模拟试验及理论分析相结合的研究方法,开展不同采高(2,4,6 m)、不同推进速度(3,5,7 m/d)以及不同煤层倾角(0°,15°,30°)条件下的采动覆岩压实区裂隙演化规律研究,得到了压实整体形态随工作面采高、推进速度以及煤层倾角变化的演化规律.结果表明:采空区覆岩“三带”高度随着工作面采高的增大、推进速度的减小以及煤层倾角的增大呈线性增大趋势.采空区上覆岩层离煤层顶板越远,其贯通度越小,并在达到一定高度后,出现迅速减小的现象.受更高层位
现有冲击倾向性测试结果常表现出与冲击地压事故互为不充分不必要条件的关系,对于工程的参考价值有待进一步提高.为此,从冲击倾向性描述弹性能的本质出发,构建了从功能上能够还原弹性能积聚与释放的统计损伤物理模型,从基本物理行为的角度对应力-应变曲线的升降趋势,以及加载过程中能量的积聚与耗散进行了研究.结果表明:外载做功和能量释放贯穿加载全过程,目前以应力-应变曲线峰前、峰后段的相关特征分别描述弹性能积聚和耗散的方式能够简化计算,但未能反应真实的力学行为,基于物理模型进一步指出,试件的变形势能增量ΔWti本质上是当