缩比模型弹侵彻岩石靶尺寸效应试验研究与理论分析

为研究弹体侵彻岩体介质尺寸效应产生的内在机理,开展两种弹形几何相似的钢质弹体对高强度花岗岩靶的侵彻效应试验。根据侵彻深度试验结果,评估常用的经验公式对于高强度岩石侵彻深度预测的适用性,发展以弹形系数和弹径系数为控制变量的侵彻深度计算方法,建立不同缩尺比下模型弹与原型弹侵彻深度换算关系。研究结果表明:模型弹与原型弹的比例侵彻深度存在弹体口径放大效应,该效应系数不仅与缩比系数有关,也与原型弹直径以及靶体材料参数有关,且随着原型弹直径的增大而增大,随着缩比系数的增大而减小;建立的侵彻深度换算关系解释了采用传统模型试验方法导致模型与原型试验结果之间产生误差的原因,揭示了弹体侵彻岩石类介质中尺寸效应产生的机理。

钢管混凝土短柱轴压力学性能分析及其数值模拟

钢管混凝土短柱是研究钢管混凝土最基本的构件,研究钢管混凝土短柱有助于了解钢管混凝土的力学性能,为研究其他构件提供了一个基础。对钢管混凝土短柱的力学性能进行了分析,归纳总结了短住轴压承载力理论计算公式,并采用有限元软件ABAQUS对不同壁厚钢管混凝土短柱进行轴心受压模拟。总结得出,随着壁厚的增加,钢管混凝土短柱的极限承载能力逐步提高,二者之间符合线性关系。将数值模拟软件计算求得不同壁厚短柱极限承载力与理论公式计算得出的值做出对比分析,校核发现两者较为接近,说明数值模拟计算效果良好。最后,总结分析位移荷载曲线,提出钢管混凝土短柱塑性破坏角概念。随着钢管壁厚的增加,短柱塑性变形能力提高,塑性破坏角变大,当壁厚达到11.185 1 mm时,短柱发生理想塑性变形。

软岩巷道支护优化及数值模拟研究

为解决新疆沙吉海煤矿的工程问题,决定采用FLAC^(3D)有限差分法三维数值模拟方法,对该软岩巷道在不同支护条件下的围岩变形状况进行分析,确定较为合理的支护方案。根据数值模拟的所得结果,决定将原有支护锚杆长度缩短0.2 m,其不仅提高了支护效率、节约了成本,更为下一步的工程实际应用提供了较为可靠的参考依据。

深井泥岩吸水软化规律实验研究

为研究深井泥岩的水理性质,利用自主研发的深部软岩水理智能测试系统,对辽宁省大强煤矿的巷道泥岩进行吸水实验,并对不同吸水时间的泥岩进行单轴压缩实验,进一步揭示其遇水后强度软化机理。实验结果表明:大强煤矿泥岩的吸水过程可划分为非线性减速吸水和等速吸水2个阶段;单轴抗压强度随吸水时间的增长呈负指数衰减。

基于3DMine的金属储量核算及富集分区研究

为了解决某金矿矿体赋存环境和围岩软弱破碎等不利条件使矿石开采难度增大、成本增加等问题,首先利用3DMine程序构建金矿三维工程地质模型;然后,基于距离幂次反比理论,结合金矿西区29副地质勘探线剖面信息,对西区1#、2#、3#、4#、4A#、5#、6#、北矿脉、中间矿脉共9条矿脉进行了金属储量核算和富集分区;最后,根据实际操作能力,按品位值范围将矿体划分为4个富集分区(欠富集区、富集区、较富集区和极富集区);根据实际开采年限,按照品位t=7 g/t划分为2个富集分区(富集区和不富集区)。该研究可为后期矿山开发建设,布置相关开采巷道、溜井、运输平硐、通风井等设施提供决策依据。

激电法找矿技术在金属矿产勘查中的应用探究

激电法找矿技术在金属矿产勘查中的应用探究,为我国的国民经济发展和资源的开发和分配做出了必不可少的贡献。在面对我国市场经济发展的浪潮中,激电法找矿技术在金属矿产勘查中做出了准确的市场定位,但是要相应的承担战略性金属矿产勘查研究任务,并且要按照市场的规则运行和管理规定,逐步实现激电法找矿技术在金属矿产勘查中的应用探究,相信我国的地质勘查技术能够得到很好的发展。

无煤柱自成巷聚能切缝技术研究

聚能切缝技术能够有效地切断顶板的应力传递,为无煤柱切顶成巷提供保障。以宝山煤矿6302工作面为工程背景,通过现场实验和理论分析,对聚能切缝参数进行研究和优化。试验结果表明,在3+2的装药形式下,成缝率可达90%以上,成缝效果最明显,且在工作面回采过程中顶板能够及时垮落,现场应用效果良好。

红庆河煤矿厚煤层巷道切顶卸压关键参数研究

为研究红庆河煤矿切顶卸压无煤柱自成巷开采技术关键参数,并改善3101工作面巷道及其煤柱的围岩应力环境,减小巷道大变形,进行了定向聚能爆破切顶卸压技术试验。通过有限元数值模拟软件对比计算不同切顶高度下巷道围岩的应力云图和位移云图,得出不同切顶高度下的巷道卸压效果。同时结合现场定向爆破试验效果,确定了炮孔装药量和炮孔间距。结果表明,预裂切顶后,煤柱应力峰值和巷道顶底板位移量明显减小,巷道围岩应力得到改善,围岩变形量得到控制,试验效果良好,可为切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术提供应用参考。

自动沉落式采矿方法设计及数值模拟分析

为了从根本上提高金矿的开采效率,降低采矿成本和贫化率,争取最短时间内完成富集区金属资源的安全可持续开采,本文首先针对吉尔吉斯斯坦某金矿矿体围岩特征及矿体赋存产状特征,探索出一种"直立破碎矿体自动沉落式采矿方法";然后,提出相应的工艺难点和关键技术;最后,利用有限差分软件(FLAC3D)与离散单元软件(PFC3D),耦合对自动沉落式回采方式条件下支架上部岩体的垮落形态进行了数值模拟分析。通过4次开挖模拟,揭示了自动沉落式回采方式条件下支架上部岩体能自动垮落并充填采空区,避免空顶作业,具有一定的可行性。

切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术研究

切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术是一种安全高效的新技术,不仅能够提高煤炭资源的回收率,而且避免了因留设煤柱而产生的矿山灾害。本文以某煤矿6302工作面为工程背景,对切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术进行研究。采用数值方法对无切缝和有切缝模型进行模拟计算,结果表明,切缝能够有效地切断巷道及采空区顶板之间的应力传递,而且使得巷道顶板变形量得到有效控制,极大地减小围岩变形量。

隐伏断层对采空区悬顶诱发突出的影响研究

为了揭示采空区顶板诱发煤与瓦斯突出机理,进行了相关数值模拟研究。研究结果表明:采空区悬顶导致上覆岩层的重力传导至工作面附近煤体中,诱使煤体内部应力集中现象严重,塑性区范围增大。同时使得煤体内部的裂隙较为发育,裂隙范围也相对较大,为瓦斯的运移和储存提供了良好的地质条件;煤体内部的压力增大有利于瓦斯的吸附解吸活动;采空区悬顶使得工作面附近煤体产生应力集中且有利于裂隙发育而提高了瓦斯的运移和储存;隐伏断层的存在加剧了上述情况,使得煤与瓦斯突出的危险性进一步提升;通过3DEC模拟出了隐伏断层失稳时的泄压现象。

深部围岩地冲击扰动作用的模拟试验技术

为模拟深部高围压硐室结构在爆炸地冲击扰动作用下的长持时加载过程,开展了模拟装置的调试和试验工作。分析了爆炸作用下,远场扰动应力波的主参量,并采用量纲分析获得了满足相似定律的仪器参数指标。利用模拟试验装置,分析探讨了气室压力、电磁阀开启时间、活塞速度、水压以及整形材料等因素对冲击波形、正压时间、升压时间和峰值的影响规律。结果表明,整形材料的刚度越低,应力波形的正压时间及升压时间越长,峰值相对越低;活塞撞击速度越高,应力峰值越高,但是正压时间及波形无明显变化。通过控制电磁阀开闭时间和气室气体压力值,可以控制活塞撞击的速度。通过改变整形材料和活塞撞击速度,实现了正压时间在3.5~5.0 ms之间的调整、升压时间在0.9~2.5 ms之间的调整,峰值在4~8 MPa之间的调整,调整后输出的压力波形可有效模拟深部围岩中远区爆炸应力波。采用有机玻璃复合结构作为试件,验证了装置在模拟深部围岩地冲击扰动作用的可行性及可靠性。上述研究证明了装置可为室内试验提供参数可控的爆炸地冲击扰动,丰富了深部地质力学试验系统模拟爆炸扰动的研究。

极近距离煤层群联合开采合理错距研究

根据里彦煤矿16314与17314联合开采工作面的开采技术条件,采用理论计算的方法对同采工作面的安全错距进行了初步确定。用UDEC离散元软件得到了不同错距下超前支承压力的分布规律,得出工作面联合开采条件下的合理错距,并与理论计算结果进行了对比分析。在该错距条件下进行了联合开采工作面工程应用,17314工作面来压强度明显降低,保证了工作面的顺利安全回采。

下部采空区对边坡稳定性影响的数值分析

在地下开采和露天开采过程中,边坡稳定性问题一直是岩土工程中的一项难题。为了研究地下采空区对边坡稳定性影响规律,在分析采空区应力分布的基础上,基于强度折减理论和弹性塑性力学,利用FLAC^(3D)软件研究了地下采空区对边坡稳定性的影响。研究表明:当滑动面穿过采空区时,边坡内部的受力情况比较复杂,会严重影响到边坡的稳定;当采空区位于滑动面上部和下部时,对边坡的稳定性影响不大,但是从合理、经济、安全角度考虑,也应该避免此类开采方案。