师修昌
- 作品数：10 被引量：104H指数：5
- 供职机构：中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：矿业工程天文地球更多>>
- 回采工作面围岩采动应变场–渗透系数场耦合被引量：2
- 2018年
- 采动岩体变形与渗透特性是工作面突水防治研究的基本问题。采用理论分析和数值模拟计算方法,分析了岩石变形–渗透特征及其三维定量关系,研究了煤炭开采中回采工作面围岩应变场、渗透系数场分布及其控制因素。研究结果表明,采动岩体渗透性变化主要取决于应变状态及应变增量,且随着垂直于裂隙的张应变的增加而增加;工作面后方垮落带和煤壁边缘的剪碎带产生剧烈的采动拉伸变形,渗透系数较采前显著增大,而支承压力区和整体移动带岩层产生较大的采动压缩变形,渗透系数较采前明显减小;工作面围岩垂向渗透系数较水平渗透系数增加的幅度及增加区的范围小,但对水体下采煤工作面涌水起主导作用。加快工作面推进速度、减小工作面斜长和采高能降低采场围岩渗透系数增加幅度,并将渗透系数场变化范围局限在采区附近,能有效减小采动对原始煤岩层渗透性的影响。
- 师修昌师修昌
- 关键词：渗透性
- 浅部隔离煤柱对覆岩运移的控制及其合理留设被引量：4
- 2019年
- 为了揭示西部浅埋工作面沿倾向方向开采时隔离煤柱对覆岩运移的控制作用,以大柳塔煤矿为工程背景,采用相似材料模拟试验方法,分析工作面开采中隔离煤柱对覆岩垮落、移动变形的控制作用及其应力变化特征,并确定煤柱的合理留设。研究结果表明,采区倾向方向上,由于工作面间存在隔离煤柱,各工作面开采会形成彼此独立的垮落带,隔离煤柱有效地分隔了相邻工作面垮落空间的横向贯通和纵向扩展,隔开了相邻工作面上覆岩层沉降曲线;覆岩垮落高度与工作面倾向开采长度密切关系,非充分采动较充分采动时覆岩垮落高度明显降低。在煤层开采过程中,留设30m宽的1#~4#煤柱处于稳定状态,但3#、4#煤柱安全性较低。理论计算出了2-2煤和5-2煤合理煤柱宽度分别为18.6m、24.5m,得出了避开煤柱集中应力与控制地表均匀沉降的上下煤层煤柱最佳错距为95.5m。
- 师修昌
- 关键词：隔离煤柱煤柱应力
- 新集矿区煤储层渗透性与地应力关系研究被引量：1
- 2016年
- 根据水力压裂法对新集矿区山西组的S5、S9测孔的原地应力进行测试,研究煤储层的地应力分布规律,建立煤储层地应力与煤层埋藏深度的关系模型;通过对煤岩体内裂隙随正应力的变形研究,建立三维渗透率-地应力关系模型。为煤层气勘探与开发提供理论指导。
- 张娟孟召平师修昌
- 关键词：煤储层地应力埋藏深度
- 废弃煤矿采空区煤层气资源评价模型及应用被引量：55
- 2016年
- 如何评价废弃煤矿采空区煤层气资源是其开发中遇到的关键问题。在对煤炭开采覆岩变形破坏规律研究的基础上,通过理论分析和数学推导,建立了废弃矿井煤层气资源量评价模型和方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价。研究结果表明,煤炭开采导致采场周围岩体应力重新分布,引起煤层顶底板岩体发生变形与破坏。采空区煤层气资源主要由吸附气和游离气组成,主要来源于煤柱及残留煤层、临近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。基于采动覆岩变形破坏分带特征,根据破碎岩体孔隙率和碎胀系数关系,分别建立了采空区垮落带和断裂带内岩体孔隙体积模型。结合煤层气资源在废弃矿井中的分布特征,考虑煤炭开采采空区积水情况,建立了采空区积水量计算和含水饱和度计算模型,提出了废弃矿井煤层气资源量计算方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价分析,评价结果认为,废弃煤矿采空区煤层气资源丰富,井田面积为6.5 km2,二叠系山西组3号煤层煤层气总资源量为5.871 7×108m3,其中吸附气资源5.835 3×108m3,游离气资源0.036 4×108m3,资源丰度为0.902 0×108m3/km2。
- 孟召平师修昌刘珊珊田永东李超
- 关键词：废弃煤矿采空区煤层气资源
- 大柳塔煤矿多煤层开采覆岩变形破坏模拟研究被引量：12
- 2015年
- 针对大柳塔煤矿远距离多煤层开采冒裂带发育及采动影响问题,通过相似模拟和数值模拟计算,系统研究了2个主采煤层开采过程中覆岩垮落、裂隙发育及地表沉陷规律。研究结果表明:浅部2-2煤覆岩主关键层破断后,顶板基岩会发生直达地表的整体切落现象,5-2煤一次采全高长壁开采冒裂带连通上部采空区,形成工作面涌水的导水通道;重复采动岩层与地表移动和变形值增大,非连续性破坏增加;采空区上覆岩体依据主应力分布可划分为双向拉应力区、拉压应力区和压应力区3个区,主应力状态对采动裂隙的形成、发育起着控制作用;采动影响与工作面几何参数密切相关,地表沉陷随着工作面斜长或采厚的降低而减小。研究成果对大柳塔及类似条件下的煤矿安全开采与设计有指导意义。
- 师修昌孟召平杨圣张纪星
- 关键词：多煤层开采覆岩破坏地表下沉
- 煤矿采空区岩体渗透性计算模型及其数值模拟分析被引量：14
- 2016年
- 煤矿采空区岩体渗透性是煤矿采空区煤层气抽采设计的基本参数。从煤矿采空区岩体变形-破坏特征分析入手,通过理论分析研究了岩体渗透性与应力之间的耦合关系和模型,揭示了采空区岩体应力-应变和渗透性分布规律。研究结果表明:不同岩性岩石的渗透性在全应力-应变过程中为应变的函数,采空区岩体渗透性决定于岩体破坏程度和断裂的张开度,基于采空区岩体应力-应变导致断裂开度变化,推导了采空区岩体渗透系数与应力之间的三维关系与模型;应用FLAC^(3D)计算软件,对采空区岩体应力-应变-渗透性进行了数值模拟计算,分析了采空区岩体的变形破坏的分区分带特征,在纵向上自上而下形成弯曲下沉带、断裂带和垮落带;在横向上划分为原岩应力区、超前压力压缩区、卸载应力区和岩体应力恢复区;揭示了采空区岩体渗透性分布与采空区岩体应力-应变和破坏规律相一致的特征。无论是垂直渗透系数比(K_z/K_(z0)),还是水平渗透系数比(K_y/K_(y0)),均随着距开采煤层垂直距离的增大,采空区岩体渗透性逐渐减小,且采空区边缘的渗透系数较大,采空区两侧煤柱区岩体渗透性显著降低。
- 孟召平张娟师修昌田永东李超
- 关键词：煤矿采空区应力-应变破坏特征渗透性
- 煤矿地下水库研究进展与展望被引量：5
- 2022年
- 针对西部生态脆弱区煤层埋藏浅、煤层保水开采地质条件较差特点,突破以往以堵截地下水渗漏为主要技术手段的被动保水开采理念,提出了以“导储用”为核心的煤矿地下水库地下水保护理念,通过近年来的研究,煤矿地下水库在基础理论和工程实践等领域取得了大量成果。系统地总结了煤矿地下水库六大关键技术(水源预测、库容设计、水库选址、坝体结构、安全运行和水质保障)的研究进展,前3项技术是煤矿地下水库建设的前提,其研究主要涉及煤矿工程地质与水文地质条件、煤炭开采地下水运移规律、采空区垮落岩体空隙与碎胀性等;坝体结构研究主要涉及各种复杂力作用下煤柱坝体、人工坝体的稳定性及二者的连接问题;安全保障和水质保障主要研究分别为煤矿地下水库安全监控系统建立和采空区垮落岩体对矿井水的净化机理。阐述了煤矿地下水库水资源井下和地面的利用情况,实现了矿区由耗水大户向供水水源地转变。在总结相关研究成果的基础上,以煤-水-生态相协调为宗旨,展望了煤矿地下水库研究的方向。
- 师修昌
- 关键词：保水采煤
- 地下导控气化采煤地面变形实测研究被引量：1
- 2013年
- 为华亭煤业集团安口矿地下导控气化试采工作面设计了地表变形观测站,设计倾向、走向测线各一条,在先期测量的基础上,于工作面点燃后,对所有测点进行x,y,z坐标的连续观测,共获得12组数据。为确定地下导控气化工作面地表变形的危险范围,计算各测点倾斜、曲率、水平变形3个变形量参数,发现不同于传统采煤工作面自开采后地表"下沉—稳定"的两阶段变形规律,气化工作面的地表变形过程可明显划分为"上升—下沉—上升—下沉—稳定"5个阶段,对各阶段变形原因进行了分析,认为工作面燃烧热量使岩层热胀冷缩,从而使上覆岩层产生"塑性—弹性—断裂"的变化过程,反映在地面变形上即是:第1阶段,热胀使岩层塑性增强,地面上升;第2阶段,燃空使上覆岩层塑性弯曲下沉;第3阶段,冷却使岩层弹性增强,收缩过程中岩层之间产生离层,地表表现为上升;第4阶段和第5阶段,完全冷却后顶板岩层断裂,引起地面下沉并趋于稳定。
- 鞠远江师修昌辛林王作棠
- 断层面摩擦强度对工作面开采影响数值模拟分析被引量：5
- 2016年
- 断层面摩擦强度是评价煤炭开采中应力扰动诱发断层滑动危险性的依据。依托晋城矿区成庄井田,采用理论分析和数值模拟计算方法,分析了断层面摩擦强度对深部地应力的约束机制,研究了成庄井田F13断层及其在不同摩擦强度条件下对回采工作面顶板稳定性、超前支承压力分布和断层滑动的影响规律。研究结果表明:地壳深部最大与最小主应力比值受断层面摩擦强度的限制,当其达到临界方向断层的摩擦强度极限时,断层就会发生滑动;断层破碎带的存在导致初始应力场扰动,形成断层带低应力区及高应力集中区,在回采过程中将直接影响煤层顶板移动变形和采动应力分布;断层面摩擦强度较小时,工作面开采至断层附近顶板下沉量及断层上下盘错动位移较大,支承压力峰值由大变小明显,断层面上剪应力与正应力的比值易达到断层面的摩擦系数,断层滑动的危险性较大。
- 师修昌孟召平张娟丁九龙高原
- 关键词：回采工作面顶板运动断层滑动
- 新集矿区地应力场特征研究被引量：7
- 2014年
- 矿井动力现象如巷道变形破坏、煤和瓦斯突出及煤层底板突水等都与地应力密切相关.应用水压致裂法对新集矿区的原地应力进行了测量,确定原地系统深部围岩的应力状态,即原地应力的量值和方向,研究获得了矿区地应力的赋存规律和基本特征.测量结果分析表明：新集矿区地应力场以水平应力为主导,属于构造应力场类型;垂直主应力和最大、最小水平主应力均随埋深的增加呈近似线性增加;最大水平主应力与最小水平主应力的比值范围是1.01-1.29,反映新集矿区受构造作用较恒定;测压系数的范围是0.98-1.3,随深度变化不明显;新集矿区受到F10断层东西向的拉张应力,最大水平主应力方向为近EW向.最后探讨了原地系统不同构造部位地应力方向差异的原因,初步分析认为,是受到阜凤推覆体的影响.
- 师修昌鞠远江孟召平
- 关键词：新集矿区地应力场地质构造
