煤体动力现象（精选三篇）
煤体动力现象 篇1
关键词：高压注水,防治,动力现象,应用
1 概述
冲击地压和煤与瓦斯突出都是由矿井的采掘活动引起的能量释放现象, 统称为矿井动力现象。抚顺老虎台矿开已经采有近百年历史, 随着开采深度的增加, 冲击地压和煤与瓦斯突出这种矿井动力现象日趋严重。严重威胁了矿井的正常生产秩序。动力现象增多的原因有以下几点: (1) 应力的增高, 主要是随着采深的增加而致, 也包括各种构造 (如煤层倾角变缓而出现的褶曲、断层等) 的增多而带来的构造应力。 (2) 瓦斯含量增加, 瓦斯压力增大, 煤质相对变软, 瓦斯抽放难度加大。 (3) 随着综采面的增多, 采空区分布的区域和面积加大, 采空区的顶板重量作用于四周的拱脚上, 由此形成的集中应力直接作用到相邻的采掘工作面, 导致应力升高, 集中应力重叠之处更甚;采空区老顶的断裂成为震源, 波及或诱发其他地点的冲击地压或煤与瓦斯突出。
经过多年的实践摸索, 总结出多种的预防动力现象发生的方法。其中煤体高压注水是较为有效的防治方法之一。
2 煤层高压注水技术
2.1 高压注水防治矿井动力现象的机理。
在煤岩体漫长的地质历史中, 受到了多种、多次地质作用而形成了自然状况极为复杂的煤岩体结构, 在煤岩体内存在着或多或少的地质界面, 如断层面、层理面、节理面;在采动及其它地下活动的影响下, 煤岩体内也会形成无序状的、不平整的、不连续状态的结构面, 形成大量的孔隙。而高压注水使煤体内的原生裂隙在高压水的作用下继续扩展, 并产生新的微裂隙, 形成贯通的裂隙网。这些裂隙网有利于瓦斯的流通与排放, 降低煤体中瓦斯压力。同时, 由于水的渗入煤中的粘土等亲水性很强的矿物, 其吸附水后, 粘结力被弱化, 破坏了粘土的胶结作用, 粘土矿物强度随吸水量增加而随之降低, 煤的脆性也随着降低, 煤体内的层理等弱面在高压水的作用下松化, 使煤体的弹性能得到充分释放, 从而有效的防止了矿井动力现象的发生。
2.2 注水参数:
高压注水实施的效果如何, 与注水参数的合理与否, 如注水压力、注水量、注水时间等有很大关系。
2.2.1 注水压力:
注水压力是水在煤体内扩散、流动所需的能量。水在煤体中扩散的过程, 就是克服流动阻力的过程, 而流动阻力的大小取决于煤体的强度、裂隙的发育程度, 以及原有裂隙过流断面的大小。由于高压水要承担压裂注水钻孔周围煤体及扩展原有裂隙的重任, 因此, 注水压力越高, 对煤体的破坏程度越大。但注水压力过高, 对注水设备及连接管件的要求就越高, 对注水设备及连接管件的磨损也越大, 由于注水管路绝大部分都是无法避免地暴露在巷道中, 管路中的高压橡胶管及钢制接头, 存在着一定的安全隐患。所以, 只要能满足扩展煤体裂隙的要求, 注水压力越低越好。对多年实践积累的数据综合分析, 注水压力在8~12MPa范围内效果最佳, 既能达到破裂煤体的目的, 又可使注水设备及连接管件在相对安全的工作环境下运行。2.2.2煤体的湿润半径。高压水在煤体内的扩散范围即湿润范围, 通常用扩散半径来表示。湿润半径直接影响到注水钻孔的布置密度, 是注水布孔的重要参数。水在煤体内的扩散是不规则形的, 原因是在钻孔的轴向方向, 煤体的渗透性和裂隙是不均匀的, 高压水的扩散半径随煤体的渗透系数、注水压力、注水时间的增大而增大。因各地点煤体的物理力学性质不同, 因而渗透系数也不相同。通过大量的实际观测数据, 高压水在煤体内的扩散半径通常为8~13m。2.2.3注水量。注水量的大小直接影响到预防矿井动力现象的效果, 因此要较精确的控制。在确定了有效的注水半径后, 结束注水是以注水钻孔周围一定范围 (注水钻孔湿润半径) 内的煤体含水率指标为依据 (通常通过对煤层钻粉采样测定含水率) , 因而当注水设备一定即注水流量一定时, 注水量主要是时间的函数, 可用下式计算:Q=Lt。式中:Q—注水量, 升;t—注水时间, min;L—流量, 升/min。2.2.4注水时间:因各地点煤体的物理力学性质不同, 差异很大, 一般情况下, 对老虎台煤矿煤层, 其含水率增值为2.0%, 总含水率4.0%, 煤层湿润时间为3周, 即可达到预防目的。而浅孔注水时间一般在1~3天, 掘进工作面掌子头注水, 因影响掘进, 所以一般只在白班打一个注水孔, 注水时间控制在3小时左右, 每天或相隔一天注水一次, 基本可以保证掘进的正常进行。而掌子头以外的巷道两帮, 则以注水钻孔周围一定范围内的巷道煤壁返水为准。
2.3 注水钻孔参数。
2.3.1 钻孔间距。
理论上讲, 同种煤层钻孔当实际单孔注水量确定的情况下该钻孔的湿润半径就已经确定了。但为了确保注水孔间煤体的充分润湿, 避免湿润程度随孔距增大呈线性递减, 采取缩小孔距重叠湿润方式, 充分润湿距离应为湿润半径的2/3左右, 按下式计算:S=2Ra。
式中:S—钻孔间距;R—湿润半径, 8~13m;a—重叠湿润区宽度, a=R/3。经计算得:S=13~22m。实际工作中, 根据各注水地点的具体情况, 钻孔间距为15~20m。
2.3.2 钻孔深度及角度。
掘进工作面注水孔深度一般在20~30m之间, 仰角为0~10°, 既可以保证煤巷掘进面安全掘进的目的。综采面注水钻孔 (图) , 在运输顺槽、回风顺槽两巷中用较大的液压钻机打平行回采工作面的深孔, 运输顺槽仰角5°, 回风顺槽仰角15°。钻孔深度可用下式计算, l=L/2-k R (m) 。式中:l—注水孔深度, m;L—综采工作面长度, m;R—注水半径, m;K—系数, 在此取1~1.3。
2.4 注水设备。
注水系统的主要注水设备有由高压注水泵、防震压力表、齿轮流量计、高压橡胶管、高压橡胶封孔器及若干逆止阀、快速接头组成。注水泵是将静压水转换为高压水并将其连续注入煤体内的动力源。根据高压注水的实践经验, 一般选择3D-S2三柱塞高压注水泵, 额定功率为45~75k W, 额定压力为17MPa, 额定流量135l/min。
2.5 封孔措施。
封孔是高压注水的重要环节, 直接影响到高压注水的效果。采用高压橡胶封孔器, 优点是封孔作业简单方便, 不受时间、环境限制, 承压高达20MPa以上。但由于受到钻孔形成后孔壁产生的集中应力、孔壁很容易塌陷, 封孔器高压橡胶的外鼓量超过其极限而损坏封孔器。所以为保证封孔质量, 要求钻孔时孔口5~7m封孔段的钻孔孔壁平整光滑。
3 结论
对于矿井动力现象的防治, 高压注水显然不能完全杜绝矿井动力现象的发生, 但确实起到了很好的防治作用。通过几年来的实践证明, 高压注水对煤体中瓦斯的流通与排放起到了很好的积极作用, 抑制了突出的发生;同时对煤体起到了软化作用, 在一定程度上削弱了巷道周边的集中应力和弹性能, 减轻了冲击地压对巷道的直接破坏。在实践中配合其它预防措施的使用, 降低了动力现象带来的损坏, 使破坏严重的冲击地压次数明显减少。
参考文献
[1]徐永圻.煤矿开采[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.
[2]俞启香.矿井灾害防治理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2008.
[3]王云.抚顺煤田瓦斯及其防治[M].北京:煤炭工业出版社, 1992.
煤体动力现象 篇2
关键词： 职业学校班主任 特殊性 动力不足
在教育政策中，职业学校在培养社会适应性的专业人才方面起着很大作用，具有重要意义，由此政府在职业学校的发展中应给予帮助与支持。但由于职业学校的学生的不同，教师队伍结构的不完善，教育体制的不足等原因，使得职业学校班主任出现工作动力不足的现象，下面将分析研究出现如此现象的原因。
职业学校学生在社会上的角色的特殊性，职业学校分为初等职业学校、中等职业学校、高等职业学校。在我国，中等职业学校数量居多，种类也很多，除成人中专外，其他三类（包括技校、中专、职高）招收初中毕业生，将其作为培养对象。职业学校与普通高中不同，在学生、学习、发展方向等方面都存在很大的差异。职业学生不同于普通高中的学生将继续学习基础课程，为更高的学府继续奋斗，将来以自己的高学历作为自己的筹码步入社会；职业学校的学生初中毕业后将通过这个学校与社会的桥梁，学习职业技能，在社会上立足。不像高中对学生的衡量标准那么量化，高中生在三年后将会有一个标准的“门槛”，目标确切，标准明确；职业学生三年后就是找到工作，也许这个工作与这三年里的专业学习没有关联，所以职业学生在学校里不会承担那么大的压力负担，学习、生活相对轻松，就会在学校里不受约束。另外，学生正值青春叛逆期，性格还不成熟，对未来还没有具体的规划。这些都会对班主任的班级管理工作造成消极影响。
除此之外，社会和家长都会或多或少地对职业学校存在偏见，职业学校的学生也会受到自尊心上的伤害，并且一些学生养成一些不好的习惯，在学校里吸烟、喝酒、打架、早恋等，给社会和学校都留下不好的印象。职业学生就会被划分为一类难管理的学生，班主任往往会感到力不从心，费心费力，从而挫伤其工作的积极性，久而久之，班主任工作动力不足，放任班级自由发展。
职业学校的教师队伍不完善，没有良好的工作氛围。根据个人在各方面的调查发现，按教师年龄，学习里老师以年轻教师居多，年轻的老师年轻有活力，可以更好地与学生们产生共鸣，这个方面可以帮助班主任更好地管理班级学生，然而，这些年轻教师大学专业大部分与自己从事的学校工作所属专业不对口，某些旅游、体育等专业的年轻老师对职业学校的专业所知甚少，学习思想观念会有所出入。班主任的工作经验不足，并且由于专业不对口很难找到归属感，干劲不足。另外，年轻教师一般不甘心长时间在职业学校就职，由此优秀的年轻教师在获得一定的工作经验后跳槽到其他单位。经过调查，职业学校的一些年龄较大的老师把职业学校作为自己等待退休的一个场所，对学生的事不上心，得过且过，班主任没积极向上的工作氛围就会表现动力不足的现象。班主任在学生管理上如果有与其志同道合的人一起共事，这对管理和学生都是一件好事，优秀的教师队伍会营造积极向上的工作氛围，增强工作动力，不断将教育事业发展得更好，也让处在教育事业中的自己更出彩。
职业学校教育体制存在一些不足，据我了解，职业学校与大学的教育体制很相近，课程安排不紧密，假期多而长。学校对学生的评价标准低，学生对自己的学习就放松下来。学生的学习工作折射出老师的工作状态，相应地，老师工作也会比较轻松。一个人或一个组织若没有压力，就会懒散而没有前进的动力。职业学校看重的是一个班级的违纪情况、处分数量、出勤率等，这样的低标准使得班主任对自己的要求不高，每天上班只要保证学生不出事，完成上级布置的任务就算完成自己的任务，照样拿工资。一个学校在制度上对班主任没有高标准、高要求，就会使班主任工作成绩降低。班主任没有学校的制约，没有外在的压力，认为班主任的工作可做可不做，或许班级的自由发展会有更好结果。即使自己工作不好也不会带来什么负面影响等，这样班主任自然而然就缺少工作动力。
职业学校在社会发展方面起到如此重要的作用，职业学校班主任在学生发展方面的引导作用更是不可或缺。处于个性还未成熟的阶段的初中毕业生，他们本来就受到他人不同的眼光，更需要班主任积极地引导，构建自己正确的人生观、价值观，在学校不仅学到职业技能，还培养自己做人处事的能力，为以后在社会中顺利立足打下良好的基础。职业班主任还需要有能力、有责任心的人承担，职业学校也应努力营造良好的学习工作氛围，使得老师与学生都在自己的事业上不断进步。
参考文献：
[1]龙少华.中职生的多样性特征及其管理建议[J].长江工程职业技术学院学报，2006（1）.
[2]蒋思维.高职院校班主任队伍建设[J].机械职业教育，2008（04）.
[3]陈艳.浅谈中职教育班主任工作的几点要素，时代教育：2015（20）.
煤体动力现象 篇3
1 区域构造背景
淮南矿区为一轴向近东西、轴面略向南倾的复向斜构造,复向斜南北两翼发育叠瓦式推覆、滑脱构造,南有舜耕山、阜凤断层,组成由南向北的推覆体,北在明龙山—上窑山一线有由北向南的滑覆体。复向斜内地层由一系列的宽缓褶曲组成,自北而南有尚塘集—朱集背斜、尚塘—耿村向斜、陈桥—潘集背斜、谢桥—古沟向斜和陆塘背斜。燕山早、中期,来向S—N方向或近S—N方向的强大地应力再次作用,致使本区发生由北向南或由SW向NE的逆冲推覆,发育一套由外来系统、滑脱面和分支逆冲断层、原地系统等单元构成的完整的逆冲推覆构造体系[1,2]。
2 淮南矿区推覆构造体系动力学特征
淮南煤田逆冲断裂构造及褶皱构造的EW向展布,反映了近NS向挤压应力作用的特点。淮南矿区推覆构造体系的形成是华北板块与扬子板块南北向的碰撞对接的结果,与秦岭—大别山造山带的形成和演化密切相关。淮南矿区推覆构造的动力学特征主要与印支运动和燕山运动有关[3,4]。
中—晚三叠世开始的印支运动,使扬子克拉通与华北克拉通碰撞拼合,大别山造山带以北的前陆部分,克拉通表层因岩石圈弯曲在其上拱边出现伸展性拉开,形成初始正断层。早侏罗世燕山早期,挤压推覆构造达到高潮,随着冲断块后部推力的不断增加,在塑性层中产生较大的剪切塑性变形。在推覆体运移过程中,可以产生一些分支断裂。推覆体被切割为三个断夹块,后期夹块叠置在早期夹块之上,成为上叠式的推覆构造。燕山中期构造变形强烈,在背斜两翼发育平行于轴线的走向逆冲断层。随后,挤压应力场方向发生了转变,出现SE侧向挤压和NE左旋压扭作用,原来的EW向构造受到改造,褶皱轴线转变为NWW向。中晚侏罗世燕山晚期,区域构造应力场由挤压缩短机制转化为拉张延展机制。这种构造环境可能一直延续到喜山早期。
3 构造应力场演化和构造煤形成机制
煤层的空间形态反映区内煤层构造应力场的演化,大量的研究认为,淮南矿区推覆构造是华南板块和扬子板块南北向的碰撞对接的结果,在南北向的挤压下,发育一套近东西向展布的逆冲推覆体,推覆体中形成复向斜。
但张泓等认为,淮南煤田推覆体之下存在着与挤压构造相对立的伸展构造:印支期板块的碰撞使大别山北侧造山带前缘的淮南矿区表层岩石圈弯曲拉伸,煤系地层出现小规模的伸展正断层[4]。而笔者也认同这种观点,因为通过对淮南四个矿区构造研究的发现,潘一矿、潘三矿、丁集矿、顾桥矿都存在不同断裂规模和走向的正逆断层普遍发育的情况,显然南北向挤压并不能解释这种构造特征,而伸展构造在时间上并不与推覆构造体系的形成和发展相矛盾。复向斜西翼的煤层走向由东西向变为南北向,表明在推覆构造形成后,淮南矿区又遭受由西向东的挤压应力,但这种挤压作用仅作用于西北部地区。不同的区域位置和煤岩层位,煤岩在同一性质作用下的变形破坏并不统一,在伸展背景下,上覆岩层某些部位发生拉张作用,某些部位发生挤压作用,而某些部位则几乎不受力的改造,在挤压作用下,单斜岩层内则可发生剪切变形,而向斜的中和面以下则遭受拉张,中和面以上则遭受挤压;背斜中和面以下遭受挤压、中和面以上遭受拉张。淮南矿区煤层由于构造空间和层位的差异,在伸展、南北挤压、东西挤压作用下,煤体结构演化对此有不同的响应,从而形成不同煤体结构的构造煤。印支期的伸展作用导致煤岩发生不同程度的脆性变形,这时大部分煤体还保持着原生结构,在不同的区域位置和煤岩层位,煤岩在同一性质作用下的变形破坏并不统一,在伸展背景下,上覆岩层某些部位发生拉张作用,某些部位发生挤压作用,而某些部位则几乎不受力的改造,在挤压作用下,单斜岩层内则可发生剪切变形,而向斜的中和面以下则遭受拉张,中和面以上则遭受挤压;背斜中和面以下遭受挤压、中和面以上遭受拉张。在淮南矿区复向斜内的四个矿区系统采集的7个煤岩剖面24个样品由于构造空间和层位的差异,在伸展、南北挤压、东西挤压作用下,各个样品的煤体结构演化对此有不同的响应,研究选取5个有代表性的煤岩剖面来研究变形演化中构造煤的形成机制。各煤岩剖面煤体结构见图1。
印支期的伸展作用导致煤岩发生不同程度的脆性变形,这时大部分煤体还保持着原生结构,在局部较强变形部位能形成碎裂煤。燕山早中期由于推覆构造强烈的南北挤压,在潘一矿13-1煤层剖面由于断层切割规模大,在小的构造单元内,煤层主要发生剪切变形,但这种剪切变形并不能贯穿整个煤层,它首先出现于煤层中显微组分不均一力学性质较弱的层面(煤岩显微组分测试显示2141(3)-2含有大量的粘土矿物),煤体结构逐渐由原生结构煤、碎裂煤演变成鳞片状煤,由于剪切力的持续作用,鳞片状煤发生塑性变形,从而形成糜棱煤。在塑性变形过程中煤体产生较大分量的向上和向下方向的挤压力,使相邻层位的鳞片状煤发生竖向断裂,从而形成碎粒煤(2141(3))。而在煤岩均匀力学强度较大的层位且受力较弱的11-2煤层(复向斜中轴面向南倾斜,煤层埋深越浅,其挤压力越强),在煤岩的局部形成剪切破碎面后形成片状或鳞片状煤,由于剪切面呈曲面波动,在持续剪切下,仍有一定的垂向分力,使相邻的片状煤变成碎粒煤,但此作用并不能形成糜棱煤(2371(1))。而潘三矿在南北向的挤压在向斜的中和面下部,煤体受拉张应力的作用,发生强烈的脆性变形,原先形成的原生结构煤或碎裂煤逐渐演变成糜棱煤,而其上部煤岩由于拉张和挤压强度较小,煤体结构发生一定程度的破碎,但仍保持着碎裂结构。丁集矿煤岩剖面位于北部波曲区,这一时期的南北挤压对其作用强度不是很大,煤体发生一定程度的脆性变形,形成有一定结构的碎裂煤(丁集1141(3)剖面)。顾桥矿煤岩剖面在此期间煤体仍以脆性变形为主,其变形与丁集相差不大,但后期来自西部的挤压导致煤层形态由NWW走向变为SN走向,在挤压应力方向发生改变,煤岩剖面由于受力的差异,自上而下依次发育变形程度由强到弱的糜棱煤、碎粒煤、碎裂煤、原生结构煤。
4 结语
1)淮南矿区推覆构造体系下的复向斜的发展主要与印支运动和燕山运动有关,印支运动使扬子板块和华北板块碰撞产生南北向的挤压导致克拉通表层因岩石圈弯曲在其上拱边出现伸展性拉开,形成初始正断层,燕山运动导致淮南矿区遭受持续的南北方向的挤压作用,导致推覆构造的形成和发展并在推覆构造体系中形成复向斜;燕山运动持续的南北向挤压下,潘一矿由于印支运动形成两条大的断裂以剪切变形为主,而潘三矿、丁集矿、顾桥矿则以挤压拉张变形为主、顾桥矿还遭受了东西向的挤压变形。2)煤体结构演化受控于应力作用强弱和性质:碎裂煤的形成主要是在拉张、挤压作用下形成,当拉张、挤压强度较大时则形成碎粒煤和糜棱煤,而鳞片状煤则是在剪切作用下形成,且鳞片状煤当煤岩力学性质较弱,则可在剪切作用下发生塑性流变,演化成糜棱煤。
参考文献
[1]姜波,王桂梁,高元,等.安徽省淮南煤田颅风区推覆构造微观变形特征及其形成机制[J].中国区域地质,1992(1):60-67.
[2]姜波,王桂梁,高元,等.淮南煤田逆冲叠瓦扇构造系统[J].煤田地质与勘探,1993,21(6):17-22.
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