基于摩擦滑动的峰后断续灰岩力学特性的研究

利用MTS815 Flex Test GT电液伺服岩石力学试验系统对完整灰岩及断续(裂隙、断裂)灰岩进行三轴压缩试验,研究不同围压下完整灰岩及断续灰岩的强度及变形特征。基于试验结果建立断裂灰岩圣维南体力学模型模拟岩石破裂形成断续结构后失稳摩擦滑动,在此基础之上,采用单结构面理论研究限定其发展的条件。试验结果表明:完整灰岩及断续灰岩试样峰前弹性模量随围压的增大并没有产生明显的变化,且裂隙灰岩峰前弹性模量与完整灰岩基本一致;完整灰岩表现为低围压下的脆性向高围压下的塑性破坏转化的变形特征,而裂隙灰岩在不同围压条件下均表现为塑性破坏,断裂灰岩则表现为理想弹塑性变形;完整灰岩及断续灰岩峰值强度都随着围压的增大而增大,相同围压下裂隙灰岩强度低于完整灰岩强度,但相差不大,循环加载对断裂灰岩强度影响较小;灰岩破坏形成断裂结构后,破裂面间的摩擦决定断裂灰岩承载能力,当破裂面剪应力超过摩擦力时,将发生塑性滑移,通过增大围压可以增强破裂面间摩擦进而提高断裂灰岩承载能力,抑制塑性滑移。

人工再生顶板大跨度切眼联合支护技术

在人工再生顶板大跨度切眼支护中,由于巷道地质条件复杂,矿压显现严重,且随着地压和巷道断面的增大,存在一般锚网索支护难以克服的困难。根据人工再生顶板巷道的地质特点及矿压显现特征,在大断面人工再生顶板条件下采用"木架棚+锚索"联合支护。此种支护结合主动支护和被动支护的优点,减少顶板离层冒落,实现了对大断面切眼的有效控制,防止了切眼强烈变形、断裂,保持了切眼的稳定性,达到了良好的支护效果,为人工再生顶板下的煤炭开采提供了可靠的安全保证。在充填开采下,采用钢梁和单体液压支柱不便于回收,而木材价格低廉,减少了支护材料的丢失浪费,取得了显著的经济效益。"木架棚+锚索"联合支护技术对于充填开采大跨度巷道具有借鉴作用。

不同采空区处理方式上覆岩层活动规律研究

运用弹性薄板理论及能量法原则,建立了全部垮落法和全部充填开采顶板断裂前的位移方程。同时,根据相似原理,分别对上述两种方法处理采空区的工作面上覆岩层移动及破坏规律进行模拟研究。结果表明:充填开采与垮落法开采顶板未断裂之前其位移理论模型与试验结果吻合较好,能反映顶板断裂前的移动规律;垮落法开采地面下沉与关键层移动在下沉量及下沉时间上具有同步性;垮落法导致高层位覆岩产生不均匀的水平位移,易产生挤压或拉裂变形,对覆岩整体结构稳定性影响大;充填开采高层位覆岩未产生不均匀的水平位移,同时,充填开采能使覆岩中较低层位的亚关键层转化成主关键层,减小了覆岩应力重分布的范围,能有效地控制地面下沉。

高水材料结石体抗压强度环境效应试验研究

借助MTS力学试验系统、SEM电子扫描电镜和X射线衍射等分析设备,对在不同环境下高水速凝结石体的主要物理力学指标、结构特征及内部物质组成进行测试,研究高水结石体强度特征的环境效应。结果表明:高水结石体在不同p H值水环境中强度差异并非由其物质成分变化引起的,p H值主要通过影响结石体的微观结构而使其体现出不同的强度特征;空气环境中,结石体抗压强度值、变形常数及泊松比均大幅减小,力学性质差;水环境中,p H值5.5时试样的抗压强度值最大,变形常数和泊松比在不同p H值环境中均减小,泊松比呈现随环境酸度或碱度的增大而迅速减小的趋势;不同环境中结石体应力-应变关系曲线相似,应力增长较快且体现蠕变特性。

边角及上山煤柱高效回收技术与应用

通过设计创新与工艺改造,将传统方式回采时必须丢弃的边角煤和上山煤柱加以回收,是提高煤矿资源回收率的有效措施。根据冀中能源股份有限公司葛泉矿1526和1325工作面具体的煤层赋存条件和开采技术条件,创新设计了2个工作面的巷道布置和回采工艺。将1526工作面轨道巷沿F504断层布置成折线,通过生产过程中的调采和减架,将工作面所圈定的煤炭储量全部回收。同时利用分区旋转技术,将1325工作面上山煤柱旋采分为若干个分区,各分区采用不同的旋采比分步旋采,将传统工艺方式必须丢弃的上山煤柱安全采出,不仅多回收煤炭5 000多吨,同时节省了工作面搬家费用445万元,取得了良好的社会和经济效益。

基于CA-Markov模型的黄河流域土地利用模拟预测研究

【目的】分析黄河流域现有的土地利用数据,揭示黄河流域未来30年土地利用时空格局的演变趋势。【方法】基于黄河流域1980,1990,2000,2010和2015年5期土地利用数据,采用元胞自动机-马尔可夫模型(CA-Markov)对2000和2010年的土地利用格局进行模拟,在满足精度要求的基础上,对2020,2030,2040和2050年的土地利用变化情景进行预测,并借助GIS空间分析功能,剖析黄河流域2020-2050年的土地利用时空格局演变趋势。【结果】基于CA-Markov模型的黄河流域2000和2010年土地利用模拟误差均小于10%,Kappa指数高达0.8728和0.8970,证实了CA-Markov模型在黄河流域土地利用模拟上的可行性及精度的可靠性;未来30年间,黄河流域主要土地利用类型为耕地、林地和草地;耕地和草地将减少约10%,林地将增加约5%,建设用地将增加约150%,且主要集中于宁蒙河段以及中下游地区。【结论】CA-Markov模型可较好地模拟预测黄河流域土地利用的时空演变格局,模拟结果可为黄河流域未来土地利用规划和管理及生态修复提供科学依据。

矸石粉煤灰混合充填材料抗剪强度研究

在充填开采中,利用注浆矸石粉煤灰混合充填材料可以解决原有矸石粉煤灰混合充填材料空隙率高、压缩率大且强度不高的问题。同时,利用废弃矸石和电厂粉煤灰,能减少地表污染,获取巨大的经济效益和生态效益。研究不同配比注浆矸石粉煤灰混合充填材料不同养护龄期下抗剪强度机理变化规律,发现注浆矸石粉煤灰混合材料配比为1∶0.3时抗剪强度相对较大。提出注浆矸石粉煤灰混合充填材料配比与龄期的建议值,在此基础上结合实际情况,选取最优养护龄期进行开采施工,可实现采矿效益的最大化。

青藏高原东缘典型冰川融雪型泥石流灾害特征分析——以甘孜理塘某泥石流为例

青藏高原东缘海拔高、常年冰川、积雪覆盖区域广泛,加上地形高陡,特别是硬岩区受温差等物理风化、冰川侵蚀作用影响,冰川融雪型泥石流较发育。以甘孜理塘县某泥石流为例,在详细调查泥石流形成条件的基础上,对泥石流成灾机理及活动特点做了重点分析,结果表明该沟为典型低频冰川融雪稀性泥石流,中型规模,该沟早期曾暴发大规模泥石流,沟口泥石流堆积扇发育,堆积物以巨石、大块石为主,扇形地挤压主河曲布沟河道向左严重偏移,形成"泥石流-堰塞湖"灾害链,目前该沟主支沟的侵蚀速度较均衡,沟口泥石流扇地形稳定,新近堆积扇不发育。该沟目前处于停歇期,活动强度为轻微。

聚乙烯塑料用于高水充填材料改性试验研究

随着对环保问题的日益重视,有关高水充填材料的废弃物掺杂改性也成为当下研究的热点问题。为了回收利用废弃塑料,将废弃塑料处理后进行高水材料掺杂改性试验。研究结果表明:掺聚乙烯(PE)塑料粉后高水充填材料的初凝时间、析水率和含水率有所增加;而高水充填材料的湿容重和干容重随着PE粉掺量的增加有所降低;结石体的抗压强度随PE粉掺量的增加呈抛物线降低趋势,PE粉掺量为5%时,高水材料的强度略微提高;试件均呈现劈裂破坏的形式,但破碎程度不同,掺PE粉的试件破碎后块体小且多。因此,高水充填材料适当掺加PE粉能够满足工程要求,具有一定的应用价值。