软岩大变形巷道支护技术及应用

针对三门峡铝土矿软岩巷道大变形难支护的问题,综合现场工程地质调查、软岩水理作用测试、现场测试等手段和方法,对该地区巷道破坏模式和失稳机理进行详细分析,提出了锚喷-砌碹相结合的互补支护技术。按照互补支护参数建立数值模型并进行稳定性分析,数值计算结果表明在此支护方式下巷道各部位围岩收敛变形控制良好,且支护后围岩安全系数较之前明显提高。将新支护方案进行工程试验,巷道变形监测数据表明,支护后的巷道变形得到了良好的控制,混凝土喷层未出现裂缝,围岩变形速度迅速减小;锚喷10天后围岩变形基本稳定,此时进行二次砌碹支护效果最好,可以保证巷道的长期稳定。

金属矿井热害评价体系与评价方法

为减小金属矿井热害对井下人员安全及井下开采工作的不利影响,需对井下热害进行评价和预测。基于文献调查和专家评价方法,结合工程实际,利用层次分析法构建金属矿井采矿热害评价体系,从生产能力、地质条件、矿井通风、地理环境四个方面提出17个评价指标。在分析层次分析法(AHP)确定权重不足的基础上,结合物元分析理论,建立确定金属矿井热害评价各因素权重的物元分析模型。在各评价因素权重确定的基础上,以BP神经网络作为评价工具,构建金属矿井热害综合评价预测模型。最后,以某矿山为例,进行评价和预测分析。结果表明,基于物元分析和AHP的BP深井网络评价模型预测误差最大只有3%。

初始损伤–载荷–冻融作用下红砂岩的孔隙结构及力学特性

中国西部寒区岩体内普遍存在裂隙等初始损伤,而载荷和冻融作用会极大地削弱裂隙岩体的强度,进而引发工程灾害。为了准确评估载荷和冻融对寒区不同损伤岩体孔隙结构及力学性质的影响,采用核磁共振技术依次测试红砂岩在初始损伤、循环载荷、冻融循环3个阶段后的孔隙度、T2谱分布等微观孔隙参数;随后,对损伤后试样进行声发射监测下单轴加载测试。结果表明:载荷或冻融作用对不同初始损伤红砂岩孔隙结构和力学性质有相似的影响规律。具体来说,随着力学循环加载,红砂岩的孔隙度增大,以原有孔隙扩展为主;随着冻融循环作用,红砂岩的孔隙度继续增大,以新增小孔隙和原有孔隙扩展为主。载荷、冻融都将导致试样强度、弹性模量的损伤,单一冻融作用下,红砂岩试样强度损伤为5%~10%;但在载荷、冻融先后作用下,试样强度损伤达到20%~30%。不同裂隙损伤的红砂岩初始强度越小,其遭受载荷和冻融作用后相对初始强度的损伤越大。另外,遭受载荷和冻融损伤试样的孔隙度增幅与其强度降幅呈正相关。上述研究成果可为中国寒区工程的稳定性设计和安全施工提供依据。

矿井压气等熵膨胀与节流膨胀降温效果对比研究

压缩空气是矿山井下常用动力,压气绝热膨胀能够吸收风流中的热量,因而可用于改善井下作业环境与气候条件。通过理论与实例分析比较高压气体等熵膨胀和节流膨胀温度随压力变化情况及降温效果,得出等熵膨胀原理更适合用于高温矿井或掘进面降温。通过分析压气与引入气流质量比对井下热工作面空气温度、湿度、含氧量的影响,得出压气等熵膨胀降温后矿井气候变化与压气百分比的数学关系式,并将关系式应用于实例中。以矿山具体实例分析了矿井采用压气等熵膨胀制冷后空气质量的变化以及采用压气制冷的成本。同时与冰制冷系统的效果与成本比较,得出选用压气制冷效果好、成本低,可为我国深井局部降温的一种可供选择的方法。

基于监测数据的地铁区间地表变形规律研究

基于研究地铁区间地表变形规律的必要性,对徐州地区6个浅埋暗挖法区间的511个有效测点进行了为期18个月的实测数据统计分析,并与国内外类似工法成果进行比较,得出了地表变形具有明显的时间效应等结论。

深井采矿热贡献率计算方法研究与实践

为了减小深井热害对井下工作人员及有序生产的危害,需要明确深井各热源放热量对深井的热害影响程度。借鉴经济学理论,提出深井采矿的热贡献率概念。结合文献调查与工程实践数据,通过入风流温湿度的季节性变化,确定不同温湿度入风流所引起深井空气自压缩传热、围岩传热、矿石冷却放热、矿石氧化放热、充填体放热、机电设备放热、人员放热热源贡献率的变化,以及入风井、平巷、工作面中的区段热贡献率及区段热贡献密度的变化。得出了不同季节的热源放热曲线以及热源贡献率、区段热贡献率、区段热贡献密度排序以指导热害治理。

高速铁路隧道间距对岩体变形及应力分布的影响

为研究不同隧道间距下岩体变形及应力分布规律,采用类岩材料制备不同孔洞间距的试样,并对试样进行单轴压缩试验等力学测试,获得试样的峰值应力和弹性模量;利用声发射(AE)装置,获得孔洞间距对声发射参数的影响;采用DIC设备对试样的加载破坏过程进行监测,研究试样受力破坏过程中的动态变化。研究表明,随着两孔洞之间间距增大,试样峰值应力和弹性模量都不断增大,但增大率逐渐减小;声发射计数在压密、弹性阶段相对平静,在塑性阶段较为活跃且增幅明显,在破坏阶段声发射计数最活跃并出现最大计数,破坏后阶段不断趋于安静;随着孔洞间距增大,试样的峰值计数和单轴强度不断增大。研究结果表明,试样在孔顶、底部易形成拉应力集中,产生拉伸裂纹;在孔的两侧形成切向应力集中,产生翼裂纹或剪切裂纹;两孔洞间距越小,孔洞之间应力越集中,越易形成孔洞之间贯通破坏。

我国铅锌矿山土壤重金属污染规律研究

为了研究矿山不同用途土壤中重金属分布规律、重金属元素之间相关性、重金属污染程度、重金属有效性及重金属污染迁移规律等,探讨铅锌矿山土壤重金属复合污染状况。收集并分析若干份铅锌矿不同用途土壤重金属富集的实测数据,用统计分析软件SPSS对各重金属之间相关性进行分析,并采用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤重金属污染程度进行评价,统计并分析17份铅锌矿不同用途表层土壤Zn、Pb、Cd、Cu有效态含量数据资料,评价并研究8份铅锌矿不同用途不同深度土壤层重金属含量资料,对我国铅锌矿重金属污染土壤规律进行初步探讨。