非贯通锯齿裂隙试样单轴压缩力学性质及其破坏模式研究

为探究非贯通裂隙在荷载作用下对岩体力学性质以及破坏模式的影响,分别使用细砂、中砂、粗砂和水泥来制作裂隙倾角为0°、30°、45°、60°的类岩体试样,采用RMT-150C岩石力学试验系统进行室内试验,研究了试样力学性质的变化情况,再结合PFC2D颗粒流软件分析试样的破坏模式。结果表明,相较于完整试样,裂隙试样应力应变曲线均呈双峰曲线,当裂隙倾角为60°时,细砂试样最早进入破坏阶段;当裂隙倾角为45°时,中砂与粗砂岩试样曲线变化趋势完全相反;裂隙的存在对试样的峰值应力与弹性模量都有劣化作用,其中对细砂和中砂试样的影响最显著,对粗砂试样影响较小;随着裂隙倾角和试样颗粒增大,裂纹的数量和类型也相对增加,且破坏模式由劈裂型张拉破坏转变为劈裂型剪切破坏。

不同胶结介质的胶结再生岩体力学特性试验

再生顶板结构控制是回采工作面支护参数和支护方案设计的关键,再生岩体力学特性的确定是支护方案选择与支护参数设计的基础.采用RMT-150试验机开展胶结再生岩体单轴压缩试验,结合SEM电镜扫描系统研究不同胶结介质条件下再生岩体的强度特性及固结机理.研究结果表明:水灰比和胶结介质是影响强度的主要因素,在单轴压缩测试试验结果中,超细水泥试样最高强度为12.5 MPa,普通水泥最高强度为10.2 MPa,石膏最高强度为6.7 MPa;水灰比为5∶10,6∶10,7∶10时,胶结质固结体强度随水灰比的增大而减小,胶结再生岩体强度随水灰比的提高呈现逐渐增大,再逐渐减小的趋势;电镜扫描试验分析胶结介质的胶结特征和岩-浆交界面孔隙形态,从微观角度确定岩-浆界面孔隙特征,胶结特征由包裹式接触到依附式接触是降低强度的主要因素.通过对不同水灰比条件下不同胶结再生岩体强度的影响因素进行分析,为破碎条件下再生顶板支护研究提供参考依据.

深井矸石充填工作面沿空留巷围岩控制原理与技术

深井工作面矿压显现剧烈使得沿空留巷存在诸多困难。采用矸石充填采空区可有效限制深部采场覆岩大范围的破断、运动,缓解深井工作面剧烈的矿压显现,为深井工作面沿空留巷奠定基础。通过现场实测和理论计算探讨了深井矸石充填工作面覆岩运动特征,探讨了沿空留巷围岩承载结构及其稳定性。根据新巨龙煤矿2305S-2号工作面实际情况,设计了以矸石墙+钢管混凝土立柱为主的巷旁支护结构,并提出了留巷顶板超前支护、强力护表、深部锚固,巷旁支护结构合理宽度、侧向约束、协同承载,实体煤帮卸应力、防冲击、控片帮的控制方式,留巷底板高应力深部转移的沿空留巷围岩控制原理和先固顶→再护帮→后控底的沿空留巷围岩控制原则。形成了锚杆+W钢带超前支护和长锚索+注浆锚索永久支护的沿空留巷围岩控制技术,成功实现了新巨龙煤矿2305S-2号深井矸石充填工作面沿空留巷。沿空巷道围岩实测发现留巷矸石墙变形不均匀,承载能力增长缓慢,钢管混凝土立柱钻底,顶板锚索易破断等问题。需要进一步加强留巷矸石墙的侧向约束,提高矸石墙承载能力。钢管混凝土立柱底部安装大垫板,控制立柱钻底量,沿空留巷顶板锚索要求具备一定的延伸率,实现长锚索与顶板围岩的协同变形与承载。