流固耦合作用下含不同长度裂隙灰岩注浆加固特性试验研究

黄河北煤田因矿井水害影响,安全高效开采煤炭资源成为矿井发展的关键瓶颈。注浆技术是当前解决矿井水害问题的重要手段,不仅能解放大量受到水害威胁的煤炭资源,而且对保护地下水资源具有积极意义。对黄河北煤田邱集煤矿取得的灰岩试样开展室试验,观察了灰岩的细观特征,获取了流固耦合作用下含不同长度裂隙灰岩的力学特性及注浆加固特性,通过理论分析得到了灰岩随预制裂隙长度变化时,起裂强度的变化规律,分析了注浆加固机理。结果表明:注浆后岩石的强度、韧性得到明显改善,注浆前的灰岩有明显的脆性特征,注浆后灰岩的脆性降低延性增强;注浆加固体的破坏程度随着裂隙长度的增加越来越剧烈,当裂隙长度较大时伴随有水平方向的裂隙发育;注浆加固体的峰前渗透率的降低程度较小,峰后渗透率有明显的降低,灰岩渗透率最大阶段产生在峰后阶段、而渗透率最小的阶段发生在应力–应变曲线的线弹性阶段,并且裂隙长度越长越容易出现渗透率双峰现象。使用连续介质力学理论推导得到了注浆加固体起裂强度和断裂韧度的计算式,理论证明了注浆加固体的强度大于原岩试样;岩石弹性模量与注浆形成的结合体的弹性模量的差异越大,注浆对岩石强度的影响越弱。

灰岩含水层定向钻孔注浆效果智能评价方法研究

基于黄河北煤田邱集煤矿现场注浆工程,通过XGboost、支持向量机、K近邻和BP人工神经网络四种算法,对灰岩定向钻孔的注浆效果进行科学分析。研究表明,XGboost、支持向量机、K近邻的模型精度均达不到0.9,而BP人工神经网络测试的拟合程度达0.93,使用现场数据测试准确度达0.9,证明了BP人工神经网络评价注浆效果的可行性和准确性;最后运用MATLAB提出了一种基于BP人工神经网络的注浆效果智能化评价方法,并根据模型制作了简单的演示平台,实现了注浆效果评价的智能化与快捷化。

坚硬灰岩顶板破断对煤层底板破坏特征

为研究坚硬灰岩顶板破断对煤层底板变形破坏的影响,以黄河北煤田邱集煤矿111107工作面为背景,基于顶板岩体破断动载应力函数,运用FLAC^(3D)模拟了坚硬灰岩顶板破断对采空区底板的破坏过程,对比了不同动载幅值下采空区底板破坏特征,基于深孔聚能爆破预裂技术,设计了爆破切顶方案,为坚硬灰岩顶板工作面安全开采提供保障。模拟结果表明:动载作用前后底板破坏范围和深度有明显增加,底板最大破坏深度达12 m,动载作用结束以后,残余应力波仍持续影响采场底板,直到灰岩顶板破断150 ms后,采场底板的动力响应才全部结束;随着动载幅值增大,底板破坏范围逐步增大;在持续时间相同的条件下,当幅值小于10 MPa时,动载作用前后底板破坏变化不明显;当幅值大于10 MPa时,动载作用前后底板破坏有明显变化。

定向区域注浆三维模拟试验系统研制及应用

定向区域注浆改造含水层是矿井水害防治的有效途径之一。为研究定向区域注浆浆液扩散规律,自主研制了定向区域注浆三维模拟试验系统。该系统主要由试验台、注浆系统、注水系统及数据监测等子系统组成,可实现定向钻孔注浆模拟、浆液三维扩散模拟、高承压水模拟和区域化注浆模拟等功能。系统可独立控制注浆孔单元,实现多孔、多序次注浆,借助6个注浆孔模拟不同注浆压力、浆液黏度、注浆速率、水灰比等多种参数影响下的浆液流动过程,并可实现动/静(高)水压环境下浆液扩散过程的实时监测。以200、250、300 mm模拟裸孔长度为研究对象,初步探究了定向注浆作用下裸孔注浆浆液扩散的特征及其效果。研究发现:在仅有裸孔长度为变量的情况下,浆液扩散范围不会随裸孔长度的线性增加而同步线性增加;短裸孔的浆液结石体呈现以钻探裸孔为轴心的圆柱状,长裸孔的浆液结石体呈现以钻探裸孔为轴心的圆台状;裸孔增加相同的长度,裸孔越长,浆液在裸孔两端的扩散范围差值越大,同时压力损失越多,浆液扩散的距离越小。将试验所得浆液扩散半径与Maag公式计算所得浆液扩散半径进行对比,发现注浆裸孔长度为200 mm时,两数值仅相差2.8%,试验结果符合Maag球形扩散理论规律,验证了本试验系统的科学性与合理性。

不同渗透率灰岩裸孔注浆浆液扩散特性

定向钻孔注浆是防治煤层底板水害的重要技术。基于邱集煤矿水文地质特征,利用COMSOL Multiphysics中达西两相流模块建立灰岩岩溶裂隙含水层的钻探裸孔注浆模型,开展顺层分支裸孔注浆浆液扩散的模拟研究,分析不同渗透率灰岩注浆裸孔浆液扩散特性。结果表明:随着时间的推移,浆液扩散呈孔口位置扩散距离远、裸孔末端扩散距离近的特征;渗透率增加3.5×10^(-12)m^(2)时,浆液扩散面积增加300~500 m^(2),注浆孔口的浆液扩散形态差异明显;渗透率为8.5×10^(-12)m^(2)时,浆液在孔口横向扩散距离为45 m;渗透率为1.5×10^(-12)m^(2)时,浆液在孔口横向扩散距离仅为20 m,浆液扩散形态沿裸孔呈细长状。结合工程实践分析表明,在渗透率为1.2×10-12,5.4×10^(-12)m^(2)和8.9×10^(-12)m^(2)附近的徐灰岩溶裂隙区域,获得的浆液实际扩散距离稍小于浆液模拟扩散距离,主要是因为实际岩溶裂隙开度、粗糙度不一等原因所致,验证了模拟研究结果的准确性。研究结果为黄河北煤田类似水害问题的治理和定向钻孔高质量精准注浆技术提供了科学参考。

黄河北煤田定向钻孔注浆效果的全周期评价方法

含水层注浆是治理煤矿底板水害的主要方法之一。为研究定向钻分支孔注浆的实际效果,以山东省邱集煤矿现场注浆作为工程背景,基于源头保障、过程控制、科学分析的注浆效果评价原则,通过钻孔顺层率、注浆终压、浆液流量、透水率、注浆后岩层渗透系数和涌水量等参数从注浆前、注浆中和注浆后3个时期对注浆效果进行全周期综合评价。结果表明,注浆改造后灰岩的渗透系数0.000613 m/d,具备了极微透水岩体的条件,预计煤层开采时底板正常涌水量27.37 m^(3)/h,最大涌水量41.06 m^(3)/h,定向钻孔注浆对岩溶裂隙和导水通道等进行了有效封堵,满足了工作面的回采要求,表明定向钻孔注浆的全周期评价方法是科学合理的。

固体火箭发动机点火瞬时内流场轴对称数值分析

应用流体计算软件(FLUENT),通过UDF(用户定义函数)编程,考虑了辐射热量的影响,对固体火箭发动机点火瞬时内流场进行了轴对称数值分析,得出了点火瞬时的压强 时间曲线、各时刻的流场和推进剂燃面上的辐射热量。从具体数值上分析了辐射热量对点火瞬时的影响。研究结果表明,该方法可较好地预示点火瞬时的内流场和压强变化情况。

高承压水上底板采动岩体裂隙演化规律研究

为深入研究深部高应力、高水压和强开采扰动复杂环境下的岩体破裂问题,按裂隙产生的位置和机理,将深部底板采动岩体裂隙分为剪切裂隙、层向裂隙和竖向张裂隙,利用力学知识分别演算获得了三种类型岩体裂隙的起裂准则。借助"钻孔双端封堵侧漏装置"对赵各庄煤矿1237工作面进行的底板破坏实测结果,研究了深部底板采动岩体的裂隙演化实测规律。结果表明:煤层采深越大,底板采动破坏深度越大;煤层开采过程中深部底板采动岩体的原生裂隙呈现先闭合后张开再闭合,新生裂隙起裂发育后逐渐闭合的演化规律;底板岩体破坏的初始位置和裂隙发育程度与岩层的岩性、受力等因素有关,验证了深部底板采动岩体裂隙起裂准则分析的准确性。

加载速率对大尺寸试样破裂特性的影响规律

结合当前我国矿井高强度快速推采的现状,系统分析了双轴加载速率对大尺寸岩体破裂的影响规律。以山东能源济宁矿区深部岩体所处的复杂环境为背景,确定了与深部岩体力学特性相似的混合砂浆材料的最优配比。采用自主研发的岩石应力–渗流耦合真三轴试验系统和美国生产的PCI-2声发射系统,分析了双轴加载下加载速率对大尺寸试样破裂的影响规律,揭示了加载过程中单裂隙和双裂隙试样的破裂和声发射行为特征。研究表明:当加载速率为1.5 kN/s时,单裂隙试样在剪切作用下易起裂形成反翼裂隙;试样双裂隙的岩桥倾角越大,越有利于试样的加速破坏,产生的声发射事件数较少,表现出岩体破裂的突变性。

黄河北煤田顶底板定向注浆关键技术

为有效解决我国黄河北煤田面临的顶底板含水层双重水害问题,以山东能源邱集煤矿水害治理为例,在矿井水文地质和水害特征分析的基础上,确定了超前主动、区域协同、逢漏必注和安全推进的防治水理念;提出了"顶底板同注+帷幕注浆"的灰岩水害治理技术,采用"梅花式"与"上下穿层式"的钻探方式实现了含水层岩溶裂隙和隐蔽导水通道的有效探查,通过等距离定向钻孔和井上下水文钻孔实时观测技术确保了高质量精准注浆;截至2018年底注浆工程共施工19个主孔,95个分支孔,累计完成进尺64 183.74 m,注入水泥329 035 t、粉煤灰24 845t。结果表明:注浆治理后区域内四五灰和徐灰的水压明显减小,涌水量均小于10 m^(3)/h,实现了11煤层的安全揭露和工作面试采,说明黄河北煤田定向注浆关键技术可以有效封堵含水层岩溶裂隙和隐蔽导水通道,实现含水层岩溶裂隙和导水通道的高质量精准注浆。

储粮通风技术的应用发展

随着现代化管理技术、电子技术、人工智能等领域的迅速发展,详细介绍了储粮通风技术领域中恒温补冷、仓内膜下环流等几种传统机械通风技术和新型智能化通风技术中CFD数值模拟法,并分析了其优劣势,提出今后储粮通风技术主要的解决的核心问题,从而实现安全储粮的目的。

刚度差异对岩石破裂影响的颗粒流模拟研究

为研究矿物颗粒与胶结物刚度差异对岩石破裂的影响,基于平行黏结模型开展了不同颗粒有效模量、黏结有效模量下的压缩、拉伸试验研究。结果表明:颗粒有效模量与压弹性模量相关性最大,黏结有效模量与拉弹性模量相关性最大,同时受黏结有效模量影响的宏观参数包含且多于颗粒有效模量,优先标定黏结有效模量有助于提高模拟试验的准确性。固定黏结有效模量时,颗粒有效模量越大,岩体稳定性越好;固定颗粒有效模量时,黏结有效模量越大,颗粒稳定性越差;当两种有效模量增大时,模型易出现脆性破坏,反之易出现塑性破坏;刚度差异系数值反映了模型内部颗粒刚度和胶结体刚度的差别,刚度差异系数值越小,模型越容易产生裂隙,即矿物颗粒的刚度越大岩石越稳定,胶结物的刚度越大岩石越容易出现裂隙。最后利用试验实例验证了结论的准确性。

浅部厚煤层开采上限确定关键技术研究

在蔡园生建煤矿地质勘测的基础上，采用高密度电阻率层析成像技术探测四采区北部第四系底界面的起伏变化，运用计算数值分析确定“两带”高度，采用电视成像仪实测相邻四个分层已全部开采区域的垮落带及导水裂隙带高度，最终确定3煤层开采上限。

城市化──解决中国系列经济社会问题的新起点

城市化将积极推动我国农村工业化和农业产业规模化经营的进程，为环境保护和生态控制提供新契机；同时，城市化本身所产生的巨大需求将促使中国经济长期保持一个较高的增长速度。为加快城市化进程，应重点解决土地流转问题和城市户籍管理的改革问题，明确和规范政府职能和公务行为，确保文化建设与经济建设协调统一发展。

高校教学管理制度相关问题研究

高校是我国人才培养的重要基地,其教学管理对教学质量和人才培养有重要意义。随着我国教育事业的发展,高校逐步重视教学管理制度的改进,以满足社会经济对高素质人才的需求。本文从高校教学管理的重要性入手,讲解了高校教学管理的职能,着重分析了现阶段我国高校教学管理制度存在的问题并积极探索了相关解决方法,以完善高校教学管理制度,提高高校教学质量。

新时代“岩体力学”“七步法”实验教学模式探讨

针对当前高校"岩体力学"实验教学过程中出现的本科学生多、实验设备不足、实验教学学时相对较少、学生创新意识不足等一系列问题,结合工程教育认证中学生的毕业标准,提出了"以现场问题引入实验教学"、"鼓励学生创新实验方法"和"利用新技术多途径实现实验教学"的新时代改革方向,并以岩石单轴压缩试验为例,详细阐述了"七步法"实验教学模式的主要内容。该实验教学模式符合工程教育认证要求的学生毕业标准,解决了当前高校"岩体力学"实验教学存在的诸多弊端,可为新时代高等院校"岩体力学"的高质量实验教学和高水平人才培养提供指导。

最近发展区理论在教学模式中的应用

本文通过对维果斯基提出的最近发展区理论的阐释,引申出一系列的教学模式,典型的有支架式教学、互惠式教学、合作型教学、情景式教学等等。这一系列的教学模式将深刻地影响诸如知识观、学习观、教学观等教育理念的变革和发展,对我们的课程与教学改革将有深远的启发意义。

新课程改革下的校长教学管理

新一轮的课程与教学改革中,作为校长,其地位和作用至关重要。为了全面实现课改目标,校长应在教育思想管理、教师管理、课程管理和评价管理等方面有所突破,有所发展,构建科学化、人本化的教学管理模式,从而为课程改革做出应有的贡献。

新课程改革下的教学管理

新一轮的课程与教学改革中,作为校长,其地位和作用至关重要。为了全面实现课改目标,校长应在教育思想管理、教师管理、课程管理和评价管理等方面有所突破,有所发展,构建科学化、人本化的教学管理模式,从而为课程改革作出应有的贡献。

论道德营销

不道德营销现象普遍存在 ,所以需要道德营销 ,需要大力倡导以善取利。道德营销是道德和营销的融合 ,是对善的向往和坚持。它的主要内容及原则是君子取财有道 ;己所不欲 ,勿施于人 ;诚信为本 ,厚德载物 ;善待自然 ,天人合一。当前 ,我们应追求和弘扬宇宙之善 ,颐养道德 ,建设道德之社会。