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厚松散层软弱覆岩下综放开采导水裂隙带发育高度 被引量：96
1
作者 杨达明 郭文兵 +2 位作者 赵高博 谭毅 杨伟强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3308-3316,共9页
导水裂隙带高度是实施保水采煤技术措施的一个重要参数,为获取厚松散层软弱覆岩下综放开采工作面导水裂隙带高度,以某矿11915工作面为例,综合运用井下钻孔注水漏失量观测、钻孔电视和数值模拟3种技术手段,对采空区上覆岩层导水裂隙带高... 导水裂隙带高度是实施保水采煤技术措施的一个重要参数,为获取厚松散层软弱覆岩下综放开采工作面导水裂隙带高度,以某矿11915工作面为例,综合运用井下钻孔注水漏失量观测、钻孔电视和数值模拟3种技术手段,对采空区上覆岩层导水裂隙带高度进行了探测。通过对井下施工的3个钻孔进行注水漏失量观测确定了开采前后的钻孔漏失量变化规律,结合钻孔电视观测的孔壁裂隙特征最终确定了导水裂隙带高度,并采用数值模拟分析了导水裂隙带发育规律。结果表明:厚煤层(6.65 m),软弱覆岩、厚松散层(102 m)条件下综放开采的导水裂隙带高度为45.7~46.7 m,垮落带高度为16.1 m;裂采比为6.87~7.02,垮采比为2.42;数值模拟得到的导水裂隙带发育高度与现场实测结果一致,导水裂隙带发育经历发育、缓增、突增及稳定4个阶段,覆岩裂隙带以离层的形式向上发育,以铰接形式存在。钻孔电视能直接清晰的获取覆岩裂隙发育特征,是钻孔法探测导水裂隙带高度的最佳方法;井下钻孔漏失量法用于导水裂隙带高度观测是可靠的,但需要观测设备需要满足一定的封孔压力,封孔胶囊具有足够长度,并且需要改善胶囊与孔壁之间的接触状态。总体来讲,钻孔法观测导水裂隙带高度是目前最可靠的方法,但施工量大,成本较高;目前物探法应提高对覆岩完整性变化的探测敏感度,并多配合钻孔法的使用进行结果对照分析,获得物探结果最佳解释方法后再进行推广应用,降低导水裂隙带高度的探测成本。 展开更多
关键词 水体下采煤 保水开采 导水裂隙带 钻孔漏失量 钻孔电视
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高强度开采覆岩地表破坏及防控技术现状与进展 被引量：77
2
作者 郭文兵 白二虎 赵高博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期509-523,共15页
随着我国煤矿开采技术与装备水平的提升,煤矿生产集约化、智能化程度越来越高,以综采放顶煤、大采高支架为代表的高强度开采工作面日趋增多,研究高强度开采覆岩与地表破坏等负外部影响及其防控技术对于实现矿区资源开发与生态环境协调... 随着我国煤矿开采技术与装备水平的提升,煤矿生产集约化、智能化程度越来越高,以综采放顶煤、大采高支架为代表的高强度开采工作面日趋增多,研究高强度开采覆岩与地表破坏等负外部影响及其防控技术对于实现矿区资源开发与生态环境协调发展具有重要意义。在分析了煤矿高强度开采定义及其主要技术特征的基础上,阐述了长壁高强度开采引起的覆岩破坏规律研究现状及其进展,包括覆岩破坏高度理论分析、覆岩破坏充分采动及其判据、覆岩破坏高度计算方法以及覆岩"两带"破坏模式及其形成机理等,主要研究了覆岩破坏传递过程,提出了基于覆岩破坏传递过程的覆岩破坏充分采动程度判据及其高度计算方法,揭示了高强度开采覆岩"两带"破坏模式的形成机制。其次,基于大量高强度开采工作面地表岩移实测资料,从高强度开采地表裂缝特征及地表移动变形特征等方面总结了我国煤矿高强度开采引起的地表变形破坏规律及其研究进展,阐述了高强度开采对覆岩与地表水资源、土地资源、地表生态环境、建(构)筑物等方面的负外部影响;基于高强度开采诱发的负外部影响,分析了我国高强度开采覆岩与地表破坏预防和控制技术及其进展,提出了煤矿高强度开采采动损坏的防控思路。研究认为我国煤炭高强度开采矿区将以开采的负外部影响一体化规律与防治、生态环境监测及保护技术研究为主,高强度开采条件下矿区生态环境原位保护将是未来的发展方向。 展开更多
关键词 高强度开采 负外部影响 岩层移动 地表沉陷 生态环境
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我国煤矿“三下一上”采煤技术现状与展望 被引量：62
3
作者 郭文兵 马志宝 白二虎 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期16-26,共11页
我国"三下一上"(建筑物、水体、铁路等线性构筑物下及承压水上)煤炭资源储量大,"三下一上"采煤是我国煤炭资源枯竭型矿井提高资源采出率,延长矿井服务年限及实现可持续发展的有效举措。在分析建(构)筑物下采煤现状... 我国"三下一上"(建筑物、水体、铁路等线性构筑物下及承压水上)煤炭资源储量大,"三下一上"采煤是我国煤炭资源枯竭型矿井提高资源采出率,延长矿井服务年限及实现可持续发展的有效举措。在分析建(构)筑物下采煤现状的基础上,阐述了源头减沉控损开采技术措施,主要包括充填开采、部分开采,协调开采及减小建筑物变形的覆岩离层注浆技术措施等。通过分析长壁开采引起的覆岩破坏传递过程,提出了基于该过程的覆岩破坏充分采动程度判据及其高度计算方法,揭示了煤层开采覆岩破坏高度形成机制,采用地面钻孔观测及协调开采法成功进行了水体下等不同地质采矿条件下采煤,并针对高强度开采对松散含水层破坏特征进行了大地电磁探测,分析了采动影响下松散含水层破坏特征,揭示了松散含水层破坏机理并验证了大地电磁法用于探测含水层破坏的可行性。总结了我国"三下一上"采煤技术方法及安全技术措施。研究认为我国煤矿"三下一上"采煤技术将以源头减沉控损开采方法,覆岩破坏控制技术研究为主,地下煤炭原位保护开采技术将是未来建(构)筑物及水体下开采的发展趋势。 展开更多
关键词 “三下”采煤 岩层移动 地表沉陷 采动损害与保护 长壁开采
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覆岩破坏充分采动程度定义及判别方法 被引量：38
4
作者 郭文兵 娄高中 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期755-766,共12页
随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究... 随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了导水裂缝带高度影响因素的敏感性及其与工作面尺寸的关系,提出了覆岩破坏充分采动程度的定义及判别方法。结果表明:工作面尺寸对导水裂缝带高度的影响仅次于开采厚度。当工作面尺寸较小时,覆岩破坏不发育;当工作面尺寸增加到一定值时,覆岩破坏仅形成垮落带;当工作面尺寸继续增加时,覆岩破坏形成裂缝带且导水裂缝带高度随着工作面尺寸的增加而增加;当导水裂缝带高度发育至最大值后,导水裂缝带高度不再随工作面尺寸的增加而增加。覆岩破坏过程中仅形成垮落带的阶段定义为覆岩破坏的极不充分采动(即覆岩极不充分破坏);覆岩破坏过程中形成裂缝带且导水裂缝带高度随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的非充分采动(即覆岩非充分破坏);导水裂缝带高度达到最大值且不再随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的充分采动(即覆岩充分破坏)。导水裂缝带高度刚达到最大值时的工作面尺寸为工作面临界尺寸。当工作面尺寸小于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为非充分采动;当工作面尺寸大于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为充分采动。覆岩破坏充分采动程度的主要影响因素有工作面尺寸、开采厚度、开采深度、覆岩力学性质、覆岩结构特征和覆岩破断角。 展开更多
关键词 非充分采动 导水裂缝带高度 覆岩破坏充分采动 工作面临界尺寸 保水采煤
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芦沟煤矿软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度研究 被引量：36
5
作者 郭文兵 娄高中 赵保才 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期519-526,共8页
为准确计算软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度,确保水库水体下采煤的安全,采用地面钻孔冲洗液漏失量法对芦沟煤矿32101工作面导水裂缝带高度进行了现场实测,并根据上覆岩层岩性及结构进行了理论分析计算,综合确定了水库下放顶煤开... 为准确计算软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度,确保水库水体下采煤的安全,采用地面钻孔冲洗液漏失量法对芦沟煤矿32101工作面导水裂缝带高度进行了现场实测,并根据上覆岩层岩性及结构进行了理论分析计算,综合确定了水库下放顶煤开采工作面导水裂缝带高度。结果表明:根据钻孔冲洗液漏失量法现场实测得到的导水裂缝带高度与理论分析计算得到的导水裂缝带高度基本一致,现场实测与理论分析综合确定的导水裂缝带高度能够满足工程实际需要。芦沟煤矿软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度为采厚的17.2倍,水库水体下采煤是安全可行的。 展开更多
关键词 软硬交互覆岩 放顶煤开采 导水裂缝带 钻孔冲洗液漏失量 理论分析 水体下采煤
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煤矿高强度长壁开采覆岩破坏充分采动及其判据 被引量：31
6
作者 郭文兵 赵高博 白二虎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3657-3666,共10页
煤矿长壁开采引起的覆岩破坏高度对于水体下采煤、保水开采以及瓦斯治理的解放层开采等均具有重要意义。采用理论分析和数值模拟方法对煤矿高强度长壁开采引起的覆岩破坏高度及其达到覆岩破坏充分采动的判据进行了研究。基于覆岩破坏充... 煤矿长壁开采引起的覆岩破坏高度对于水体下采煤、保水开采以及瓦斯治理的解放层开采等均具有重要意义。采用理论分析和数值模拟方法对煤矿高强度长壁开采引起的覆岩破坏高度及其达到覆岩破坏充分采动的判据进行了研究。基于覆岩破坏充分采动的定义,分析了覆岩破坏充分采动的特征及其影响因素,包括工作面开采厚度、开采尺寸(走向、倾向长度)、开采深度与覆岩岩性;提出了以“梯形-面积”“四棱台-体积”为依据的覆岩破坏充分采动理论判别方法,并将煤矿长壁开采三维覆岩破坏及地表下沉简化为4类采动影响体积(采空区长方体体积、上覆岩层预破坏四棱台体积、覆岩破坏后的体积与地表下沉体积)之间的关系,得到了工作面达到覆岩破坏充分采动时的覆岩破坏高度理论表达式与覆岩“两带”破坏模式的判别式;基于某高强度开采工作面,建立并校核了考虑现场最大、最小水平主应力方向与工作面推进方向夹角的三维数值模型,采用离散元数值模拟方法分析了高强度开采工作面不同开采厚度、开采尺寸与开采深度对覆岩破坏充分采动的影响。结果表明:高强度长壁开采工作面达到覆岩破坏充分采动时的推进距离与工作面倾向长度、深厚比成反比,研究给出了高强度长壁开采覆岩破坏充分采动的判据及其适用条件。 展开更多
关键词 覆岩破坏充分采动判据 长壁开采 高强度开采 岩层移动
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煤矿厚煤层高强度开采技术特征及指标研究 被引量：29
7
作者 郭文兵 白二虎 杨达明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2117-2125,共9页
在分析煤矿高强度开采现状与定义的基础上,从地质采矿条件、工作面尺寸、技术装备、推进速度、产量效率高、深厚比、覆岩与地表破坏等方面系统研究了厚煤层高强度开采的主要技术特征。基于绿色开采理念,从地质采矿技术和采动影响破坏方... 在分析煤矿高强度开采现状与定义的基础上,从地质采矿条件、工作面尺寸、技术装备、推进速度、产量效率高、深厚比、覆岩与地表破坏等方面系统研究了厚煤层高强度开采的主要技术特征。基于绿色开采理念,从地质采矿技术和采动影响破坏方面研究建立了高强度开采的主要技术指标和评价体系,并采用层次分析法对采动影响破坏指标进行了分析研究。研究表明,地质采矿技术因素和采动影响破坏因素均是描述厚煤层高强度开采的重要组成部分,采动影响破坏因素是厚煤层高强度开采不可忽略的特征。研究成果可为煤矿安全高效绿色生产、采动损害与保护等提供借鉴。 展开更多
关键词 高强度开采 厚煤层开采 采动损害与保护 绿色开采
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综放开采覆岩破坏模型及导水裂隙带高度研究 被引量：27
8
作者 赵高博 郭文兵 +2 位作者 杨达明 娄高中 郑冬杰 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期144-149,共6页
为保障水体下采煤安全,提出一种新的导水裂隙带高度预测方法。通过构建岩层悬空完整力学模型、岩层悬伸破断模型和破断岩块力学模型,分析煤层上方岩层初次垮落机制、岩层悬伸破断机制和岩块结构失稳机制,进而提出一种综放开采导水裂隙... 为保障水体下采煤安全,提出一种新的导水裂隙带高度预测方法。通过构建岩层悬空完整力学模型、岩层悬伸破断模型和破断岩块力学模型,分析煤层上方岩层初次垮落机制、岩层悬伸破断机制和岩块结构失稳机制,进而提出一种综放开采导水裂隙带高度理论预测方法;用此方法预测沙坪矿某综放工作面的导水裂隙带高度,并将该理论预测结果与回归分析法和数值模拟方法综合预测的结果进行比较。结果表明:理论预测结果与回归分析、数值模拟预测结果基本吻合。 展开更多
关键词 综放开采 覆岩破坏模型 岩层移动 导水裂隙带高度 理论分析
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高强度开采覆岩运移特征与机理研究 被引量：26
9
作者 王云广 郭文兵 +4 位作者 白二虎 张子月 康育鹏 柴华彬 陈俊杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第B06期28-35,共8页
随着我国煤炭开采重心的西移,高强度开采已在西部省区大规模开展并将持续进行。通过研究亿吨级煤炭基地分布、服务定位、开采规模、地质条件及典型高强度开采煤矿覆岩运移观测数据,论述了高强度开采覆岩的破坏变形特征及其区域环境影响... 随着我国煤炭开采重心的西移,高强度开采已在西部省区大规模开展并将持续进行。通过研究亿吨级煤炭基地分布、服务定位、开采规模、地质条件及典型高强度开采煤矿覆岩运移观测数据,论述了高强度开采覆岩的破坏变形特征及其区域环境影响,给出了高强度开采覆岩"两带"高度计算公式。基于高强度开采工作面覆岩短时间产生剧烈破坏、非连续变形明显、不产生"蠕变"等基本特征,结合相似模拟及理论力学分析,系统论述了高强度开采覆岩的运移过程,提出了三维立体空间条件下的高强度开采覆岩运移的"弹性薄板"+"平行压力拱"复合机理模型,该机理模型合理揭示了高强度开采覆岩的运移过程和机理。 展开更多
关键词 高强度开采 覆岩破坏 变形特征 “两带”高度 机理模型
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浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构特性及演化机制分析 被引量：22
10
作者 杨达明 郭文兵 +2 位作者 于秋鸽 谭毅 邓伟男 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期323-330,共8页
通过分析浅埋近水平煤层开采覆岩结构及破坏的特点,在压力拱和关键层理论的基础上建立了浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构模型;认为该压力拱结构在工作面长度和推进方向上具有左右对称特征,压力拱发育至关键层后若关键层破断则基于破... 通过分析浅埋近水平煤层开采覆岩结构及破坏的特点,在压力拱和关键层理论的基础上建立了浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构模型;认为该压力拱结构在工作面长度和推进方向上具有左右对称特征,压力拱发育至关键层后若关键层破断则基于破断位置重新起拱,若不破断则拱顶位于关键层附近,该压力拱结构模型能较好描述浅埋近水平煤层开采覆岩破坏形态。基于上述模型,分析了压力拱结构层和覆岩破坏区演化的突发性和阶段性特点,推导出了结构层压力拱轴线方程和覆岩破坏范围计算判据,分析了压力拱的极限变形量,给出关键层破断对压力拱发育影响的分析计算方法;通过对大柳塔矿52505工作面采场覆岩数值及理论分析,关键层破断后没有形成完整压力拱结构,导致地表出现塌陷。 展开更多
关键词 浅埋煤层 覆岩破坏 压力拱 关键层
原文传递
高强度开采覆岩岩性及其裂隙特征 被引量：21
11
作者 杨达明 郭文兵 +3 位作者 谭毅 王玉喜 马晓川 李壮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期786-795,共10页
为分析高强度开采工作面覆岩岩性及其裂隙特征,以高家梁煤矿20313工作面为研究对象,分析了工作面顶板含水层赋存情况,通过试验获取了砂质泥岩顶板细观结构和矿物组分及物理力学性质,采用相似模拟试验、理论分析、CAN-Ⅱ大地电磁探测仪... 为分析高强度开采工作面覆岩岩性及其裂隙特征,以高家梁煤矿20313工作面为研究对象,分析了工作面顶板含水层赋存情况,通过试验获取了砂质泥岩顶板细观结构和矿物组分及物理力学性质,采用相似模拟试验、理论分析、CAN-Ⅱ大地电磁探测仪和现场调查综合分析了工作面开采后的覆岩破坏情况。结果表明:工作面顶板砂质泥岩随着与煤层距离的增大,颗粒间接触逐渐由点-点、点-面接触转变为线-面、面-面接触,且颗粒体积有增大趋势;由煤层至地表,抗拉(压)强度减小,断裂后接触面积更大,且遇水后颗粒体积膨胀,挤压颗粒间的孔隙,孔隙通道减小,降低宏观通水性;覆岩及地表裂缝以张开、闭合、压实的过程重复向前发展,虽然覆岩含水层及隔水层产生了破坏,但裂隙宽度较小,地表没有出现明显的塌陷裂隙;工作面开采后覆岩内会形成稳定的压力拱结构,覆岩破坏不会与地表裂隙贯通,地表潜水不会直接与井下工作面贯通。采动后工作面断层上盘侧岩层整体上破坏更严重;在断层下盘侧,虽然采动后CAN型综合值云图内出现了较多环状闭合曲线,但仍有平滑层状曲线包裹,说明采动覆岩的连续性分布较好,岩层内裂隙发育程度低;20313工作面开采后地表多以细小拉伸或挤压裂缝为主,裂缝数量较少,基本上所有裂缝经历了"张开—扩展—闭合"完整发育过程,裂缝发育周期最长的为15 d,最短为7 d;裂缝宽度最大为6.3 cm,台阶落差最大为8.7 cm,地表植被生长及分布情况与开采前基本一样,说明工作面开采的安全性及地表生态基本不受影响。高强度开采覆岩裂隙发育特征得到了大量理论与试验研究,物探法是开展覆岩裂隙现场探测最方便、快捷的手段,提高物探仪器对覆岩裂隙探测的敏感度及物探结果解释的准确度是物探法探测覆岩破坏得以推广的技术前提。 展开更多
关键词 保水采煤(保水开采) 浅埋煤层 覆岩破坏 大地电磁探测
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采空区场地高速铁路路基变形控制研究现状与展望 被引量：20
12
作者 任连伟 宁浩 +3 位作者 邹友峰 顿志林 郭文兵 田忠斌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2534-2547,共14页
我国煤炭产量高居世界首位,大量煤炭资源的开采,遗留了大面积的采空区场地。随着我国高速铁路的快速发展,一些关键线路难免会穿越采空区场地。采空区地基变形及高速列车密集动荷载下的活化变形对高速铁路安全运行存在着重大安全隐患。... 我国煤炭产量高居世界首位,大量煤炭资源的开采,遗留了大面积的采空区场地。随着我国高速铁路的快速发展,一些关键线路难免会穿越采空区场地。采空区地基变形及高速列车密集动荷载下的活化变形对高速铁路安全运行存在着重大安全隐患。如何保障采空区场地高速铁路的安全运营是关键问题,其中采空区场地高速铁路路基变形控制研究是该类问题的核心内容。首先从理论研究、现场实测、模型试验和数值模拟4种研究手段分别总结了国内外高速铁路路基动力学和采空区地表变形的研究现状;接着重点从高速铁路列车动荷载分布及传递规律、高速铁路路基工后沉降相关要求、采空区地基与高速铁路路基相互作用机理、采空区场地高速铁路路基变形问题的可行性研究等4个方面介绍了采空区场地高速铁路路基变形问题的研究;最后简要总结了高速铁路采空区地基治理技术及采空区场地高速铁路路基抗变形措施等相关内容,并结合太原—焦作高铁和合肥—福州高铁线路穿越采空区场地而采取的实际治理方案及路基抗变形措施加以说明。在现有成果分析的基础上,探究了高速铁路动荷载最大扰动深度如何确定、高速铁路采空区地基本构模型如何选择、相似模型试验列车动荷载如何施加和高速铁路采空区地基治理体系如何完善等相关问题,并展望了该领域的发展方向。 展开更多
关键词 高速铁路 采空区场地 路基 高铁动荷载 变形控制
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“条采留巷充填法”绿色协调开采技术 被引量：19
13
作者 白二虎 郭文兵 +1 位作者 谭毅 杨达明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第B06期21-27,共7页
为减轻高强度开采对我国西北地区地表及生态环境的破坏,结合条带开采与充填开采的优势,提出了一种"条采留巷充填法"部分充填的协调开采方法。采用理论分析与相似模拟相结合的研究方法,给出了条带开采的采留宽、沿空留巷的巷... 为减轻高强度开采对我国西北地区地表及生态环境的破坏,结合条带开采与充填开采的优势,提出了一种"条采留巷充填法"部分充填的协调开采方法。采用理论分析与相似模拟相结合的研究方法,给出了条带开采的采留宽、沿空留巷的巷旁充填宽度和充填率的确定原则,分析了巷旁充填体提升条带煤柱稳定性的作用原理及置换煤柱开采的覆岩稳定性。以哈拉沟煤矿22407工作面地质条件为工程背景,确定了合理的工艺参数并进行了数值模拟研究。结果表明:在开采尺寸达到充分采动后,覆岩中的亚关键层4最大下沉量为12 mm,可推知地表基本不出现下沉,取得了良好的地表沉陷控制效果。该技术为降低充填成本,保护地表生态环境提供借鉴。 展开更多
关键词 “条采留巷充填法” 条带煤柱 地表沉陷 生态环境
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基于覆岩破坏传递的导水裂缝带发育高度研究 被引量：19
14
作者 赵高博 郭文兵 +1 位作者 娄高中 马志宝 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期144-150,共7页
采动影响下覆岩破坏及导水裂缝带高度对于水体下采煤、保水采煤等具有重要意义。分析了采动影响下覆岩破坏传递过程,并将其划分为传递发育阶段和终止阶段;通过理论分析建立了上覆岩层悬空完整和悬伸稳定力学模型,提出以极限悬空距和极... 采动影响下覆岩破坏及导水裂缝带高度对于水体下采煤、保水采煤等具有重要意义。分析了采动影响下覆岩破坏传递过程,并将其划分为传递发育阶段和终止阶段;通过理论分析建立了上覆岩层悬空完整和悬伸稳定力学模型,提出以极限悬空距和极限悬伸距为判据用于判断每层岩层破坏情况,得出了计算导水裂缝带高度理论新方法,并通过工程实例与实测值进行了对比分析。结果表明,基于覆岩破坏传递模型的导水裂缝带发育高度计算方法预计的导水裂缝带高度(158.8 m)与实测结果(150～170 m)吻合较好,验证了该理论方法的可行性。 展开更多
关键词 采动覆岩 导水裂缝带 覆岩破坏传递 力学模型 岩层移动
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我国煤矿智能绿色开采技术现状与展望 被引量：17
15
作者 郭文兵 吴东涛 +3 位作者 白二虎 张璞 侯建军 张要展 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第5期1-17,共17页
智能绿色开采是推进煤炭生产方式和发展模式深层次变革的重要方式,在安全高效开采基础上避免或减轻采动损害,依靠智能化开采技术优化开采工艺,促进资源开采与生态环境保护协调发展,实现煤矿生产过程控制、设备健康管理、安全风险防控、... 智能绿色开采是推进煤炭生产方式和发展模式深层次变革的重要方式,在安全高效开采基础上避免或减轻采动损害,依靠智能化开采技术优化开采工艺,促进资源开采与生态环境保护协调发展,实现煤矿生产过程控制、设备健康管理、安全风险防控、生态环保等的最优化管控,以及煤炭规模开采的高利用、高安全、低排放和生态系统原态的高保真度。从广义资源和生态环境角度并结合智能化开采技术,论述智能绿色开采的内涵,提出了智能绿色开采技术总体架构,包括智能充填开采、瓦斯智能抽采、灾害智能预警、煤-岩-水-环智能一体化等绿色开采技术;其次从综采全过程少人或无人化角度,系统总结综采工作面的透明工作面创建、煤岩界面识别、智能控制、设备定位定姿、煤矿机器人、无线通信、大数据分析处理7个智能化技术以及掘进机自主定位导航、位姿检测、自适应截割等技术的研究现状。阐述煤矿智能绿色开采技术研究进展,为全面深入了解煤矿智能绿色开采技术的发展现状提供参考。 展开更多
关键词 智能绿色开采 透明工作面 掘进机智能化 智慧矿山
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基于采动裂隙区域分布特征的定向钻孔空间位置研究 被引量：17
16
作者 郭明杰 郭文兵 +3 位作者 袁瑞甫 赵高博 白二虎 李国富 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期817-826,共10页
采用定向钻孔抽采采空区卸压瓦斯是矿井工作面瓦斯治理的一种重要方法,其在覆岩布置层位区域的准确确定是实现稳定高效抽采的关键。以焦煤古汉山矿16031工作面为工程背景,采用物理相似模拟、理论分析和现场试验的方法分析了覆岩采动裂... 采用定向钻孔抽采采空区卸压瓦斯是矿井工作面瓦斯治理的一种重要方法,其在覆岩布置层位区域的准确确定是实现稳定高效抽采的关键。以焦煤古汉山矿16031工作面为工程背景,采用物理相似模拟、理论分析和现场试验的方法分析了覆岩采动裂隙分区演化特征及不同层位定向钻孔的稳定性,在对覆岩裂隙分布进行区域划分的基础上,确定了结构裂隙区(上山侧)为布置瓦斯抽采定向钻孔的最佳区域,进而给出了区域内的核心布置范围,并推导了结构裂隙区空间位置边界理论计算公式。通过现场工程试验测试,结果表明:从各定向钻孔抽采数据判定的相应区域边界与理论计算公式相符,布置于结构裂隙区核心位置范围内的定向钻孔对采空区卸压瓦斯进行了有效抽采,其单孔瓦斯抽采纯量最高可达5.5 m~3/min,验证了理论界定结构裂隙区空间位置边界及确定定向钻孔布置核心范围的实用性与合理性。研究成果对矿井预防瓦斯灾害事故、实现瓦斯高效抽采具有重要实际意义。 展开更多
关键词 采动裂隙 区域分布 瓦斯抽采 定向钻孔 空间位置
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长壁开采覆岩内水平定向长钻孔位置特征与卸压瓦斯抽采机理 被引量：16
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作者 郭明杰 郭文兵 +3 位作者 赵高博 袁瑞甫 王雨生 白二虎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3750-3765,共16页
长壁采空区卸压瓦斯抽采是煤矿绿色开采技术体系中煤与瓦斯共采的重要组成部分,在覆岩内布置水平定向长钻孔抽采卸压瓦斯近年来应用较多;与高抽巷、普通高位钻孔不同,其在采动覆岩内布置抽采时,对覆岩破坏及瓦斯运移的响应与敏感性具有... 长壁采空区卸压瓦斯抽采是煤矿绿色开采技术体系中煤与瓦斯共采的重要组成部分,在覆岩内布置水平定向长钻孔抽采卸压瓦斯近年来应用较多;与高抽巷、普通高位钻孔不同,其在采动覆岩内布置抽采时,对覆岩破坏及瓦斯运移的响应与敏感性具有显著的特殊性。通过理论分析、数值模拟与工程实例验证等方法研究了采动覆岩内水平定向长钻孔的位置特征与卸压瓦斯抽采机理。阐述了水平定向长钻孔抽采卸压瓦斯的技术原理,结合室内试验、数值模拟分析了水平定向长钻孔的3个位置特征:①钻孔布置位置区域瓦斯积聚程度高,为钻孔抽采瓦斯提供浓度条件;②钻孔布置位置区域裂隙较为发育,为钻孔抽采提供瓦斯源保障;③钻孔布置位置区域岩层受采动影响较小,为钻孔提供稳定性条件。在此基础上,从采动裂隙内瓦斯积聚程度、采动岩层渗透率和采动钻孔稳定性3个方面揭示了水平定向长钻孔布置抽采机理,提出了水平定向长钻孔的位置判据,给出了确定钻孔抽采位置的方法流程,并通过数值模拟、工程实例进行了合理性验证。研究结果表明:依据钻孔位置判据进行钻孔布置抽采的最大瓦斯抽采纯量达2.59 m^(3)/min,为其他对比钻孔的2.56倍;在定向长钻孔抽采作用下,回风巷最大瓦斯体积分数为0.11%~0.72%,风排瓦斯量为0.69~2.79 m^(3)/min,验证了按照钻孔位置确定方法进行钻孔布置抽采的合理性。研究成果可对矿井布置水平定向长钻孔抽采采空区卸压瓦斯提供技术依据,进而提高矿井卸压瓦斯抽采率、促进煤矿绿色开采技术发展。 展开更多
关键词 长壁开采 水平定向长钻孔 位置特征 卸压瓦斯 抽采机理
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基于针刺仪测定技术的湿地松木材密度间接选择效果 被引量：16
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作者 赵奋成 郭文冰 +6 位作者 钟岁英 邓乐平 吴惠姗 林昌明 廖仿炎 谭志强 李义良 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期172-179,共8页
【目的】木材密度是林木重要的经济性状,在广东湿地松第2轮遗传改良中被列为目标性状之一。本研究比较了针刺仪与传统体积法在评价湿地松木材密度上的效果,分析了湿地松材性与生长性状的遗传变异规律,为选育速生优质的湿地松种质提供理... 【目的】木材密度是林木重要的经济性状,在广东湿地松第2轮遗传改良中被列为目标性状之一。本研究比较了针刺仪与传统体积法在评价湿地松木材密度上的效果,分析了湿地松材性与生长性状的遗传变异规律,为选育速生优质的湿地松种质提供理论与方法。【方法】以广东省台山市18年生的32个湿地松自由授粉家系为材料,在测定林中对活立木木材阻力与去皮直径进行快速测定;并在同一株树上利用生长锥钻取木芯,以体积法测量木材基本密度。利用Asreml统计软件对研究性状间的相关性、性状的遗传力、选择效率等进行估算。【结果】1)单株木材阻力与木材密度在单株水平上呈表型正相关(0.659),为此建立了利用木材阻力原值预测木材密度的线性回归方程(模型R^2=0.393)。2)木材密度与木材阻力的遗传相关性更强(0.738),二者在家系水平受到中等程度的遗传控制;木材阻力的家系平均遗传力(0.618)高于木材密度的家系平均遗传力(0.410)。利用木材阻力值进行家系水平的间接选择,其间接选择效率为91%。表明可以利用针刺仪法进行湿地松木材密度的间接选择。3)为了消除针刺仪刺入木材过程中由于摩擦引起的阻力值上升趋势,在数据分析前,对阻力值做了校正。校正阻力值的遗传力,其与木材密度的表型与遗传相关无明显提高。4)湿地松的去皮直径遗传力在家系水平为0.596,去皮直径与木材密度和木材阻力无显著的遗传相关性,但表型相关达到显著水平,分别为0.272和0.493。这暗示着,改良湿地松生长性状,不会降低木材的密度。【结论】针刺仪法具有快速、无损、相对准确的优点,可用于湿地松活立木木材密度的间接评价与去皮直径的测定,在湿地松材性与生长性状的遗传改良中可发挥重要作用。在根据木材材性或生长性状选择湿地松优良个体中,为获得较可靠的选� 展开更多
关键词 湿地松 木材密度 针刺仪 遗传相关 间接选择
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高耸构筑物采动变形特征与地基精准注浆加固机理 被引量：14
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作者 郭文兵 赵高博 +3 位作者 杨伟强 焦轶恒 马志宝 陈新明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1908-1920,共13页
高耸构筑物与一般建筑物不同,对地表移动变形量的响应与敏感性具有显著的特殊性。通过理论分析、数值模拟与工程实例应用等方法研究了高耸构筑物采动变形特征与保护技术。阐述了地表高耸构筑物采动变形特征的特殊性,并以高压输电线路铁... 高耸构筑物与一般建筑物不同,对地表移动变形量的响应与敏感性具有显著的特殊性。通过理论分析、数值模拟与工程实例应用等方法研究了高耸构筑物采动变形特征与保护技术。阐述了地表高耸构筑物采动变形特征的特殊性,并以高压输电线路铁塔为例,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,系统分析了地表下沉、水平移动、曲率、倾斜、水平变形对高耸构筑物采动变形的影响:地表倾斜导致铁塔屈服主要是由于塔基处轴向压应力达到其最大值,而拉伸(压缩)变形导致铁塔屈服主要是由于塔基处轴向拉(压)应力达到其最大值;基于高耸构筑物采动变形特征,提出并实施了高耸构筑物地基精准注浆加固技术,并通过理论分析揭示了地基精准注浆加固机理,得出基于地基下沉量的精准注浆压力理论公式;系统分析了精准注浆加固作用:注浆加固作用提高强度、注浆充填作用补偿下沉与注浆调斜作用矫正角度(倾斜);凝练出基于地基“下沉量-注浆压力”的高耸构筑物地基精准注浆加固技术核心内容,包括注浆依据、注浆时机、注浆位置、注浆作用与注浆机理;并在白坪煤矿广播电视信号铁塔下采煤进行了应用验证,研究结果表明:应用高耸构筑物地基精准注浆加固技术后,广播电视信号铁塔基础最大变形量(1.6~4.8 mm/m)小于《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中的极限变形量(5.0 mm/m),有效保护了该广播电视信号铁塔,验证了高耸构筑物地基精准注浆加固技术的合理性,对煤矿绿色开采、提高煤炭资源采出率、预防或减轻高耸构筑物采动损害、丰富和发展现有采动区建(构)筑物保护理论等具有重要理论与实际意义。 展开更多
关键词 高耸构筑物 采动变形特征 精准注浆加固技术 注浆加固机理
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基于量纲分析的非充分采动导水裂缝带高度预测 被引量：13
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作者 娄高中 郭文兵 高金龙 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期147-153,共7页
为准确预测非充分采动导水裂缝带高度,选取开采厚度M、煤层埋深H、工作面倾斜长度L、煤层倾角α、覆岩力学性质R、覆岩结构特征S为非充分采动导水裂缝带高度主要影响因素。采用量纲分析建立了导水裂缝带高度与M,H,L,α,S间的无量纲关系... 为准确预测非充分采动导水裂缝带高度,选取开采厚度M、煤层埋深H、工作面倾斜长度L、煤层倾角α、覆岩力学性质R、覆岩结构特征S为非充分采动导水裂缝带高度主要影响因素。采用量纲分析建立了导水裂缝带高度与M,H,L,α,S间的无量纲关系式。结合30组实测数据,采用多元回归得到无量纲关系式的最优函数关系式。选取2个非充分采动工作面导水裂缝带现场实例对预测模型进行了工程验证,预测模型预测结果与实测结果吻合良好,其相对误差分别为3.64%和2.93%,预测模型的预测精度可以满足煤矿安全生产现场需要。 展开更多
关键词 非充分采动 导水裂缝带高度 量纲分析 多元回归
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