极弱胶结地层煤巷支护体系与监控分析

针对极弱胶结地层煤巷围岩自稳能力差、自稳时间短、围岩变形剧烈等特征,采用FLAC3D深入揭示了矩形、切圆拱形与直墙拱形等3种断面形状煤巷开挖后围岩位移、塑性区及应力分布规律,确定了极弱胶结地层煤巷合理断面形状;结合国内外煤巷支护理论与技术,提出了极弱胶结地层煤巷"双层锚固平衡拱结构",基于煤层厚度与巷道埋深,分类提出了极弱胶结地层煤巷支护技术方案,模拟验证了支护方案的合理性与可行性;基于围岩变形与支护结构受力实时监测及分析,动态掌握了极弱胶结地层煤巷围岩变形与支护结构受力状态,评价了支护效果与验证了支护方案的可行性。监测结果表明,切圆拱形断面煤巷成型较好、受力均匀,有利于巷道围岩的整体稳定,提高了煤巷开挖后的自稳与承载能力;锚网索联合支护技术方案有效地控制了极弱胶结地层煤巷围岩大变形与破坏,保证了巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。

极软弱地层井巷工程建设关键技术研究

由于中国西部地区特殊的成岩环境和沉积过程,在西部矿区广泛分布着中生代侏罗系、白垩系极弱胶结地层,具有成岩时间晚、胶结差、强度低、易风化、遇水泥化崩解的特点,是一类特殊软岩;巷道围岩自稳能力差、自稳时间短,开挖后易出现大变形、强底臌、冒顶等工程灾害,严重影响了矿井建设与安全高效生产。针对蒙东五间房矿区特殊的工程与地质条件,综合运用极软岩物理力学性质试验、巷道围岩松动圈测试、理论分析、数值模拟计算、矿压监测及工程实践等技术手段,提出了极软弱地层斜井井筒、开拓与回采巷道支护对策及施工措施,并成功指导工程实践,保证了斜井井筒与巷道的施工安全及围岩的稳定;基于回采巷道断面形状的优化分析与锚固平衡拱理论,提出了应用切圆拱形断面与双层锚固平衡拱结构,保证了回采巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全,取得良好的经济技术效益。系统总结了极软弱地层井巷工程建设关键技术,较好地解决了极软弱地层中斜井井筒与巷道围岩稳定控制的难题。

交界面粗糙度对岩石-混凝土组合试样影响的数值模拟研究

围岩与衬砌交界面的性能直接影响着隧道的稳定性和安全性。为了研究交界面粗糙度(JRC)对岩石-混凝土组合试样破坏过程的影响,本次研究利用PFC3D分析程序进行了三维数值模拟研究,模拟结果表明随JRC增大,组合试样的力学性能、裂纹分布以及破坏模式均明显变化。通过数值模拟可以更准确地分析交界面粗糙度对岩石-混凝土组合体试样的力学性能和破裂机理,对地下工程的设计和施工具有重要参考价值。

大断面立体斜交岔点支护与施工技术研究

为了解决立体斜交叉巷道交岔点因交叉断面大、开挖扰动大、施工难度大而造成的支护效果差的难题,提出对交岔点采用主动和被动相结合的刚柔联合支护方式,先对上部运料巷进行锚网索预加固,而后在巷道交叉段应用型钢支护,并采用盖挖法进行交叉段的施工。实践证明:这种支护方式和施工技术支护效果较好,起到了保证安全、降低施工难度、缩短运料巷运输中断时间的作用。

基于VR技术的机场航站楼虚拟仿真教学探索

随着计算机技术的蓬勃发展,基于虚拟现实(VR)技术的各种虚拟仿真已经涌入校园,成为教学发展的新方向。借助Unity 3D开发平台模拟机场航站楼设计,将理论与实践结合,实现人机交互设计。学生可以反复多次实验,节约教学成本,突破传统实践课的限制。

极弱胶结地层煤巷锚网索耦合支护效应研究及应用

基于锚杆与锚索支护机理分析,采用FLAC3D研究分析不同锚杆与锚索预紧力条件下引起的围岩应力场分布特征,定义了围岩应力扩大系数k来表征围岩应力扩散效果,揭示了锚杆、锚索预应力耦合支护效应。针对极弱胶结地层煤巷矩形断面开切眼导硐工程地质特征,提出了锚网索与工字钢支架联合支护技术方案。采用FLAC3D研究分析了不同支护方案的支护效果,验证了煤巷矩形断面开切眼导硐联合支护方案的合理性,并进行了井下工业性试验。为评价支护效果,对巷道围岩变形与锚杆、锚索受力进行了实时监测,监测结果表明:该联合支护方案有效地控制了矩形断面煤巷围岩变形与塑性区的损伤扩展,保证了围岩与支护结构的稳定和安全。

极软弱地层双层锚固平衡拱结构形成机制研究

针对极软弱地层中巷道围岩变形大、支护困难等特点,基于锚杆、锚索支护理论与技术,提出在极软弱地层中采用双层锚固平衡拱结构解决巷道围岩稳定控制问题。在分析极软弱地层双层锚固平衡拱几何特征的基础上,采用弹塑性理论研究双层锚固拱结构的形成条件及结构承载力的影响因素,推导锚固平衡拱结构参数的计算公式;并基于理论分析和FLAC3D数值计算,分析不同断面形状(断面矢高)、支护参数及预应力对锚固效应的影响规律,提出形成合理的双层锚固平衡拱结构的控制参数。工程实践表明,采用"双层锚固平衡拱结构"可有效地控制极软弱地层中煤巷围岩的大变形与破坏问题,维持煤巷围岩与支护结构的稳定及使用安全。