贯通型标准JRC双节理剪切力学及声发射特性研究

节理岩体的抗剪性能是影响工程岩体强度及稳定性的关键因素。基于3D打印技术制作标准JRC节理面模具和固定夹板,采取一体化浇筑方式制备不同节理面间距和不同粗糙度的双节理试样,结合声发射(acousticemission,AE)技术探究不同法向应力条件下粗糙双节理岩体剪切力学特性和破坏演化特征。结果表明:剪切应力-剪切位移曲线形态受节理粗糙度和法向应力共同影响。随JRC和法向应力的增加,剪切应力软化程度加重;法向应力较大时,峰后阶段剪切应力存在多次突降现象,突降值随法向应力的增加而增大。峰值剪切强度出现在双节理间岩石夹层断裂时刻,随JRC和法向应力的增加呈增大趋势,随节理面间距增加呈减小趋势。AE结果表明:岩石夹层断裂时刻AE能量大幅突增,AE能量峰值稍滞后于剪切应力峰值,随法向应力的增加,AE能量峰值和累积AE能量值增大;AE定位点空间上集中于岩石夹层部分,时间上频发于200~600 s内,随节理面间距的增加,AE定位点的集中范围扩大。

液态CO_(2)溶浸-酸化煤岩有机基团演化实验研究

为了探究煤体经液态CO_(2)溶浸、酸化后,煤体有机基团化学结构的变化特征,在25℃、3 MPa实验条件下,对无烟煤进行了液态CO_(2)溶浸及酸化煤样实验;通过傅里叶红外光谱(FTIR)分析了煤体在液态CO_(2)溶浸及酸化过程中官能团变化规律。结果表明:液态CO_(2)溶浸过程主要发生溶胀、溶解、萃取、键解离和取代反应,液态CO_(2)酸化过程除了发生以上反应外还会发生不同类型的加成反应;以上反应共同造成煤样不同类型的官能团、小分子相有机质、大分子相有机质发生溶出、重组过程;此外,煤样经液态CO_(2)溶浸、酸化后芳香性与缩合度均得到了提升。

渗流损伤耦合作用下深埋圆形隧道的弹塑性解

为了研究深埋圆形隧道在考虑渗流损伤耦合作用下的弹塑性解,选择Drucker-Prager屈服准则,基于Biot有效应力原理推导具有衬砌支护的深埋圆形隧洞在施工阶段和运行阶段下的弹塑性解,得到塑性半径和衬砌围岩应力的公式,分析不同因素对塑性半径和衬砌围岩应力的影响。结果表明:在施工阶段,围岩损伤对塑性区的扩展起到促进作用,同时塑性半径与渗流力呈现正相关趋势,环向应力在衬砌与围岩交界处出现突变并最终趋于地应力;在运行阶段,塑性半径与损伤因子呈线性增加关系,与渗流力呈负相关趋势;随着内压力的进一步增加,对塑性半径的影响分为5个阶段,即低内压力阶段、中低内压力阶段、第一高内压力阶段、第二高内压力阶段、高内压力阶段等。研究结果可为深埋圆形隧道工程建设提供指导和帮助。

不同变质程度煤样化学结构特征FTIR表征

为研究煤样的化学结构特征随煤样变质程度加深的演化规律,采用傅里叶变换红外光谱与分峰拟合技术研究了5种不同变质程度煤样的官能团分布特征,并依据其结果计算了结构参数。结果表明:不同变质程度煤样的化学结构特征存在明显差异,但随煤样变质程度加深,其演化规律整体趋势相似,即相对具有较高活性的官能团逐渐减少,较为稳定的官能团逐渐增加,煤样的化学结构整体向稳定、有序发育。在羟基官能团方面,游离羟基逐渐减少,而羟基与芳环中π电子云间形成的羟基-π氢键逐渐增加,羟基自缔合氢键是煤中羟基氢键的主要类型,其相对含量在40%~55%内波动,羟基醚氧氢键与环状缔合氢键整体呈减少趋势。在脂肪烃结构方面,实验煤样中亚甲基的相对含量均高于甲基与次甲基,说明煤中脂环结构与脂链结构较为发达;而结构参数A(CH2)/A(CH3)先增后减,说明由甲基、亚甲基与次甲基构成的脂肪链在低变质程度煤样中有发育趋势,在中、高变质程度煤样中开始断裂,脂肪链总体长度呈先增长后缩短趋势,但支链数量整体上却呈先减后增趋势。在含氧官能团方面,芳香酯减少,活性较高的羧基逐渐减少,羰基在低、中变质程度煤样中相对含量的变化较小,而在高变质程度煤样中的相对含量明显减少;酚中C—O的相对含量呈先增后减趋势,芳基醚与烷基醚的相对含量逐渐增加,并成为无烟煤中的主要含氧官能团。在芳香烃结构方面,苯环取代以三取代为主,结构参数farC与DOC逐渐变大,说明煤中芳香体系增大,芳香结构缩合程度逐渐增强,无烟煤中芳香结构的缩合程度远强于其他煤样。

以实时监控系统为基础的矿井智能通风系统研究

为提高矿井通风的自动化,智能化水平,基于矿井通风系统相对较分散,很难准确及时高效地监测各通风单位实际通风状况的问题,以陕煤集团某矿通风系统为例,通过使矿井一通三防系统与矿井实时监控系统科学合理的结合,创建智能化通风系统。该系统可实现实时在线监测通风网络运行情况,并达到远程智能控制通风设施的目的。

基于防治煤自燃的煤矿防灭火装置的设计分析

为更好的防治采空区煤层自燃现象,基于煤矿自燃的危害及采空区的特点,设计了一种胶体阻化泡沫制备装置,用制备的泡沫来填充采空区,进而来有效防治采空区煤层自燃现象。具体介绍了设计该装置的技术路线,提出该装置的总体设计方案,进行了部分关键构件的设计,并进行了应用测试,测试结果表明,通过应用该装置产生的泡沫,能显著降低煤氧化速度,有效防治煤自燃现象,该装置具有一定的推广应用价值。

近断层巷道底鼓机理数值模拟分析

以某矿42303近断层主运顺槽底鼓现象为工程背景,结合数值模拟对顺槽围岩进行分析。结果表明:近断层巷道围岩底鼓受到断层、底板岩性及水的影响。其中挤压应力全部作用于巷道的左半部分区域,造成了顶板垂直位移,底鼓呈不对称分布,近断层帮部围岩变形大,底鼓量极大的现象。

3308回斜工作面揭穿突出煤层的突出危险性预测

通过3308回风斜巷揭煤实践,提出斜巷揭突出煤层的预测危险性参数。

隧道衬砌厚度对结构安全性及裂缝演化规律影响研究

以广西某高速公路隧道工程为背景,基于ABAQUS有限元分析软件建立三维数值模型,模拟研究衬砌厚度不足对衬砌结构安全性和裂缝演化规律的影响。结果表明:隧道衬砌厚度不足显著影响衬砌结构的安全性,减薄位置处安全系数随着内衬厚度的减小而减小;拱顶厚度不足时,对衬砌结构安全性的影响最大;衬砌减薄分散型分布对拱顶、拱肩处安全性影响较大;衬砌减薄集中型分布对边墙安全性影响较大。裂缝首先出现在减薄区域对应的衬砌内侧;随着内衬厚度的减小,裂缝数量增加、扩展速度加快,破坏提前;衬砌减薄集中型分布产生的裂缝面积大于分散型分布产生的裂缝面积。