李成
- 作品数：15 被引量：209H指数：9
- 供职机构：西安科技大学地质与环境学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：矿业工程天文地球环境科学与工程自动化与计算机技术更多>>
- 过沟开采速度对浅埋煤层覆岩移动变形的影响研究被引量：5
- 2022年
- 为了研究过沟开采速度对浅埋煤层覆岩移动变形的影响,以陕北府谷庙哈孤矿区安山井田为研究对象,采用Rhino^(3D)-FLAC^(3D)耦合技术建立过沟模型,分别以4m/d、6m/d和8m/d的推进速度进行数值模拟,探讨了不同开采速度对覆岩变形的影响。研究表明:当以4m/d的速度对煤层进行开挖时,导水裂隙带高度、地表下沉值和水平移动值分别为42.2m、1.67m和0.2m;以8m/d的速度对煤层进行开挖时,导水裂隙带高度、地表下沉值和水平移动值分别为32m、1.01m和0.14m,相对于以4m/d的速度开采,其导水裂隙带高度、地表下沉值和水平移动值分别减少了24%、40%和31%。随着开采速度增加,覆岩移动变形量有所减小,因此为了减少开采过程中覆岩的移动变形量,在煤矿生产过程中,可根据实际情况,适当增加煤层推进速度。
- 孙学阳李玲华李成李成
- 关键词：覆岩破坏数值模拟浅埋煤层
- 基于保水采煤理念的地质环境承载力研究被引量：17
- 2019年
- 我国西部生态脆弱区采煤引起的水资源破坏和地质环境变化,已经严重制约了矿区经济、社会、环境的可持续发展。通过梳理保水采煤、煤矿区地质环境承载力的研究进展,结合目前西部富煤缺水地区的地质环境现状,提出了基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路。分析认为:基于保水采煤理念的地质环境承载力研究,应将保水采煤理念与地质环境承载力理论有机融合,系统分析"采煤活动—水资源破坏—地质环境效应"作用机理,从寻求煤炭开采、水资源保护、地表生态环境保护3者之间的最优解中阐述内涵。地质环境承载力评价方法研究,可采用属性分析、生态需求分析、数值分析、突变理论等方法,重点研究评价指标的量化方法、综合评价方法、承载能力及承载状态等级划分方法。对于承载能力的计算,可采用模拟实验,取得典型煤矿区承载能力下地质环境与开采强度临界值的关系数据,进而提取出控制和减轻煤矿区地质环境问题的保水采煤技术方法,确定合理的开采强度和规模。在承载力评价和计算的基础上,提出地质环境承载力影响因素的协同监测技术方法,并给出了承载力预警等级判定标准。所提出的基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路,以期丰富和发展保水采煤及地质环境承载力的科学内涵,为西部生态环境脆弱区煤炭资源开发与水资源保护协调发展提供理论与技术支持。
- 孙魁范立民夏玉成夏玉成李成仵拨云彭捷
- 关键词：保水采煤监测预警
- 鄂尔多斯盆地北部直罗组赋存特征及富水性被引量：18
- 2022年
- 鄂尔多斯盆地分布有黄陇、陕北、神东、宁东4个煤炭基地,主要开采侏罗系延安组煤层,顶板水害是区内煤矿开采的主要灾害,直罗组是主要突水水源之一。为研究直罗组含水层富水性特征,采用地学信息系统编图、微观孔隙结构测试与统计分析等手段,分析了直罗组含(隔)水岩组空间赋存特征,微观孔隙结构特征及其与富水性的关系。结果表明:受沉积环境的控制,直罗组可分为上、中、下3段,主要含水岩组为风化基岩段,粗粒砂岩、中粒砂岩和细粒砂岩段,主要隔水岩组为粉砂岩、砂质泥岩和泥岩段。风化基岩含水层段主要位于基岩顶部3.04~83.46 m,呈南北向条带状分布于研究区中部,风化基岩厚度和风化程度从中部向南北两侧逐渐变薄和减弱;直罗组下段砂岩含水岩组厚度、砂地比明显大于中上段,且下段砂体展布形态呈现出泛连式,连续性明显好于中上段;直罗组下段隔水岩组累计厚度、层数明显小于中上段,中上段含(隔)水岩组非均质性明显强于下段;对于直罗组正常基岩而言,直罗组中上段砂岩孔隙度类型以低孔为主,渗透率类型以超低渗~特低渗为主。直罗组下段砂岩孔隙度类型以中孔为主,渗透率类型以中渗为主,相比中上段,下段孔隙度和渗透率较大。直罗组遭受风化后,岩石微裂隙明显发育,相比正常基岩,风化基岩孔隙度和渗透率较大,孔隙度类型总体以中-高孔为主,渗透率类型以中-高渗为主,储水空间相比正常基岩较发育。通过分形理论将直罗组砂岩孔隙结构类型划分为4类,直罗组下段主要以I类孔隙为主,中上段以Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ类孔隙为主;根据Pearson系数法相关性分析结果,直罗组下段砂体厚度、直罗组下段砂地比以及直罗组下段隔水岩组厚度从宏观尺度上对直罗组富水性具有明显的控制作用,下段是直罗组富水性的主要“贡献”层段,根据3项指标将直
- 孙魁孙魁陈小绳王宏科范立民杨磊马万超路波李成陈建平李成
- 关键词：富水性直罗组鄂尔多斯盆地北部微观孔隙结构
- 双煤层错距开采优选及对隔水关键层影响研究被引量：4
- 2021年
- 为探索双煤层开采错距最优方案和对覆岩隔水关键层的影响,以榆神矿区某矿地质条件为背景,采用FLAC^(3D)数值模拟手段,从开采错距分别为0,20,40,60,80 m这5种模拟方案中比选出最优方案,并基于Mohr-Coulomb强度准则与数值模拟结果,结合相似材料模拟实验,讨论了不同开采错距对覆岩隔水关键层的影响。研究表明,双煤层错距开采,致使工作面覆岩拉应力呈现"W"形分布。以错距煤柱顶板为中心,左右两侧30m范围内最大主应力呈"几"字形分布,该范围下沉值呈现峰状分布。最优错距为40 m,最不利错距为0 m。当双煤层开采错距20,40,60 m时隔水关键层塑性和断裂变形区范围小于55%,尤其是错距是40 m时,隔水关键层最为完整。错距0,80 m时塑性和破坏区范围超过72%,隔水关键层较破碎,基本丧失隔水性。通过优化开采错距方案,可以有效减小隔水关键层塑性和断裂变形区范围,有利于保持隔水性能。
- 孙学阳卢明皎李成李成
- 关键词：数值模拟隔水关键层应力集中
- 陕西省韩城市地质灾害风险评估被引量：16
- 2018年
- 地质灾害风险评估方法较多,但主要集中在对单体地质灾害的风险评估研究,对区域风险评价较少。该文以韩城市为研究对象,以网格划分为评价单元,以1:50 000地质灾害详细调查数据及收集到的相关社会、经济资料为基础,以概率统计法、Arc GIS、Mapgis、Auto CAD等为手段,对地质灾害危险性与承灾体易损性分项评价,采用定性综合评估的方法,实现韩城市地质灾害风险评估。将承灾体易损性分为人口易损性和财产易损性,提出人口比率和财产损失比率的概念,分别用因灾人口死亡总和/受威胁人口总和、已造成的财产损失总和/可能造成的财产损失总和表示,以单体地质灾害为基础,在评价单元内叠加评价,最终形成韩城矿区地质灾害风险评估分区图,根据不同的风险等级提出不同的防治建议,旨在为政府部门进行宏观决策、地方进行减灾防灾提供基础依据。
- 姬怡微李成李成陈建平郑苗苗
- 关键词：地质灾害易损性评价风险评估
- 榆神矿区双煤层开采错距方案优化数值模拟被引量：3
- 2021年
- 为研究双煤层开采错距最优方案和对覆岩结构关键层的影响,以榆神井田地质条件为工程背景,采用FLAC3D数值模拟手段,从开采错距5种模拟方案中比选出最优方案,并基于Mohr-Coulomb强度准则与数值模拟结果,讨论了不同开采错距对覆岩结构关键层的影响。研究表明:双煤层错距开采工作面覆岩拉应力呈现“谷-峰-谷”形分布,错距煤柱影响范围内最大主应力呈“平峰”状分布,下沉值呈现“尖峰”状分布;最优错距为40 m,最不利错距为0 m;通过对双煤层开采错距方案优化,可以有效保护覆岩结构关键层完整性,减小覆岩破坏范围。
- 孙学阳卢明皎李成李成
- 关键词：数值模拟应力集中
- 浅埋煤层过双沟地形开采地表裂缝发育规律被引量：7
- 2021年
- 为保护黄河流域矿区生态环境,以府谷县庙哈孤矿区安山煤矿125203工作面为背景,采用数值模拟实验、相似材料模拟实验和理论分析相结合的手段,基于工作面过双沟地形开采时地表裂缝发育位置、发育形态等参数,总结出开采诱发地表裂缝发育规律。通过理论分析,建立了浅埋煤层过双沟地形开采地表裂缝发育相对位置函数T及其判别条件,讨论了双沟地形沟谷参数与地表裂缝发育相对位置之间的关系。研究表明,工作面过支沟G1时,共发育地表裂缝4条,最大裂缝宽度23cm,最大错台11cm,裂缝发育超前于工作面推进;过主沟G2时共发育地表裂缝7条,最大裂缝宽度79 cm,最大错台45 cm,裂缝发育滞后于工作面推进。裂缝发育相对位置受地质条件、沟深、坡度和沟谷跨度等因素共同影响。地表裂缝发育相对位置函数与裂缝超前(滞后)距离、裂缝宽度和错台以及单沟裂缝总条数密切相关。双沟相互影响程度与工作面推进方向有关。研究结果可为浅埋煤层沟谷下开采地表裂缝发育研究提供一定的理论依据。
- 孙学阳张慧萱卢明皎李成李成
- 关键词：黄河流域相似材料模拟地表裂缝
- 西北大型煤炭基地地下水监测背景、思路及方法被引量：45
- 2020年
- 我国14个大型煤炭基地中,西北地区分布有神东、陕北、黄陇、宁东、新疆等5个,2018年原煤产量占全国的46.28%。这些煤炭基地地处干旱半干旱地区,水资源贫乏,煤炭开发对含水层的扰动强度较大,甚至造成含水层结构损伤,地下水渗漏,水位下降并引发一系列环境问题。通过科学规划和采煤技术方法革新,调整煤炭开发布局和采煤技术方法,最大限度的减轻煤矿区含水层损伤,已经取得成效,但煤炭开发对地下水扰动动态影响的监控,必须通过建立矿区地下水监测网才能实现。论述了西北煤炭基地地下水监测网建设的背景和思路,介绍了陕西境内陕北、神东、黄陇三个大型煤炭基地地下水监测层位选择、建设部署及数据采集、传输与接收、管理。陕北、神东(陕西境内)和黄陇3个大型煤炭基地主要含水系统包括石炭系—侏罗系碎屑岩裂隙承压水与上覆第四系松散层孔隙潜水含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙承压水-潜水含水系统和寒武—奥陶系碳酸盐岩岩溶水含水系统。地下水监测层位的选择以具有供水价值和生态意义,且受采动影响强烈的含水层为原则,陕北、神东煤炭(陕西境内)基地主要监测第四系萨拉乌苏组、第四系黄土、烧变岩和侏罗系风化基岩地下水,黄陇煤炭基地黄陇—永陇矿区主要监测白垩系地下水,渭北矿区主要监测奥陶系岩溶地下水。通过新建或改造原有水文长观孔,已经建成了由218口监测井构成的陕西境内大型煤炭基地监测网,监测数据采用自动化采集、无线传输与接收和统一管理,基本实现了监测数据的实时动态观测和规范化管理。
- 范立民孙魁孙魁高帅李成仵拨云彭捷郑苗苗姬怡微蒋蒙
- 关键词：地下水监测生态水位大型煤炭基地
- 巨厚煤层顶板离层水致灾机理研究被引量：9
- 2018年
- 为探讨巨厚煤层顶板离层水的致灾机理,以陕西焦坪矿区某矿1418工作面为研究对象,分析其突水特征及突水地质条件,并基于"拱梁平衡理论",对可致灾离层发育层位进行了判别,对离层水发育的周期进行了计算,采用UDEC数值模拟软件,对覆岩离层及导水裂缝带的发育过程进行了模拟。结果表明:可致灾的"空腔型"离层发育在直罗组泥岩和宜君组粗砾岩之间,主关键层破断周期间隔距离为190 m;导水裂缝带发育高度约245 m,导通至洛河组下段砂岩裂隙潜水含水层;顶板离层突水具有动态周期性特点,当"空腔型"离层形成稳定"储水体"后,随着顶板覆岩破坏程度的增加以及主关键层的破断,稳定"储水体"被打破,沿导水裂缝带涌入矿井,造成突水事故;随顶板覆岩的周期性破断,离层突水周期性发生。
- 孙魁王英王英李成方刚
- 关键词：导水裂缝带巨厚煤层
- 双煤层工作面开采布置方式对采煤沉陷的影响被引量：4
- 2022年
- 为了研究工作面的布置方式对采煤沉陷的影响,以安山煤矿为例,采用相似材料模拟实验、数值模拟等研究手段,在3^(-1)号煤中布置面间煤柱宽度分别为20 m和40 m的2个工作面,在3^(-1)号煤的下方3号煤中布置一个工作面,且使该工作面中心与上层煤留设的煤柱中心重合,构建了双煤层工作面的2种布置方式。研究结果表明,留设不同宽度的煤柱,采用数值模拟和相似材料模拟得到的覆岩破坏变形特征基本一致。煤层重复采动工作面布置方式使工作面上覆岩层下沉形态呈现“W”型。工作面留设的煤柱越宽,煤柱上方覆岩下沉范围显著减小,对于覆岩的支撑效果越好,越能抵抗覆岩的移动变形,采煤沉陷越不明显。通过对结果的分析,在布置工作面时,适当的增加煤柱宽度,可以有效减缓采煤沉陷,为科学预防采煤沉陷灾害的发生提供了参考。
- 孙学阳李玲华李成李成
- 关键词：相似材料模拟覆岩破坏采煤沉陷
