奥尔托喀讷什锰矿粗骨料胶结充填体试验研究及配比优化

充填体材料的强度及充填体料浆的浓度、流动性和阻力坡降等是矿山充填体系统设计的关键指标,事关矿山的充填质量及矿山生产安全。为了保证矿山安全生产和降低矿山充填成本,针对奥尔托喀讷什锰矿矿山现状,选取了风化较少的青黑色废石和风化较多的土黄色废石,分别开展了材料基本物化性质试验、充填料胶结强度配比优化试验研究、充填料浆流变参数及输送性能研究等一系列试验。研究了不同粗骨料、水灰比、养护时间及料浆浓度对粗骨料胶结充填体单轴抗压强度、塌落度及充填体料浆流动性的影响,并进一步对粗骨料胶结充填体物料配比进行了优化。实验结果表明:当粗料为全粒径≤10 mm混合废石、灰砂比为1∶4时,充填体试块强度最大,料浆不易堵管或大量堆积于管道中;料浆浓度保持在82%~80%时,充填料浆的和易性和流动性较好;充填体料浆流速随浓度的下降快速上升,静料柱高也显著下降。

三维应力下岩石节理面的渗流特性

基于渗流场与应力场的耦合关系,从侧向应力引起的侧向变形入手,经过合理的理论推导,给出能够反映节理面在三维应力作用下渗流特性的等效水力张开度-应力公式;根据室内物理试验数据拟合理论公式得到水力张开度的表征经验公式,给出理论公式应用于实际工程的方法,并利用数值试验佐证该公式的合理性;采用3DEC程序进行三维应力作用下节理面渗流数值试验,为利用3DEC进行类似研究提供有益借鉴。

隧道下伏采空区稳定性及治理方案数值模拟

隧道下伏采空区的潜在危害性评价及其处治技术研究日益受到重视。为治理平朔煤矿东露天矿运输专线隧道下伏采空区,利用FLAC3D对采空区稳定性及治理方案进行了数值模拟分析,得到了隧道下伏采空区在加固前后的受力和变形的特征规律;通过对仰拱厚度及采空区注浆料强度进行敏感性分析,得到了最优的加固措施。数值分析结果表明:在未加固的采空区上开挖隧道,采空区两帮岩土体受到较大的垂直载荷,隧道开挖底板出现了屈服剪切破坏,隧道拱腰及拱顶出现了屈服拉伸破坏,隧道底板最大沉降及不均匀沉降较大;在对采空区充填注浆及隧道底板浇筑仰拱的联合加固措施后,原采空区附近的应力集中区域得到很好释放,隧道底板最大沉降及不均匀沉降量大幅降低,岩土体的整体稳定性提高。

深埋薄基岩厚煤层开采顶板突水溃砂通道形成机理研究

我国中东部矿区相继进入深部开采阶段,为了研究深埋薄基岩厚煤层开采覆岩运动中突水溃砂通道的形成机理,采用室内试验、现场实测、理论分析、数值模拟等多种研究手段,开展了覆岩厚冲积层垮落形态、采动裂隙扩展路径以及薄基岩破断形式的研究。研究结果表明,厚冲积层的垮落形态呈对称冒落拱与非对称冒落拱交替循环出现,其中对称冒落拱的采动裂隙由高位厚冲积层起裂,并以Ⅰ类裂纹的形式向薄基岩双向向下扩展,导致薄基岩发生拉伸破断,工作面来压缓和;非对称冒落拱的采动裂隙由高位厚冲积层中萌生,以Ⅱ类裂纹形式向薄基岩单向向右下侧扩展,导致薄基岩发生剪切破断,工作面来压强烈;基于上限定理得出冒落拱的理论方程,预测结果与相似模拟试验所得数据吻合,可以用于冒落拱的形态演化预测。