侧限条件下充填体-煤柱耦合承载协同作用机理

为了解决蹬空开采过程中下伏采空区煤柱的稳定性问题,开展了侧限条件下的充填体-煤柱耦合承载压缩试验,研究不同充填体强度及充实率条件下煤柱的力学特性及其相互作用机理,分析充填体强度和充实率对煤柱的压缩特性、破坏形态、破坏强度和环向应变的影响规律,研究不同高度和强度的充填体内弹性模块上的径向应变特征,并据此建立充填体接顶和不接顶条件下的主动和被动约束分析模型。研究结果表明:充填体高度为90 mm的组合体在煤柱破坏之后的应力应变曲线表现为“阶梯式”变化,充填体高度为70和50 mm的组合体在煤柱破坏之后表现为“断崖式”下降;煤柱的破坏强度随充填体高度和强度的增长呈现非线性增长特性,随煤柱与充填体的单轴抗压强度差的减小而增加,煤柱的破坏形式随充填体强度的增加由剪切破坏逐渐过渡至劈裂破坏,充填体高度的增加可以显著提高煤柱破坏时的完整性和延长充填体包裹破坏后煤柱的承载过程。接顶条件下的充填体在轴向压缩后产生径向扩容为煤柱提供主动侧向约束,同时还要承受煤柱挤压充填体后,充填体为煤柱提供的被动侧向约束,而不接顶条件下的充填体仅为煤柱提供被动侧向约束;基于充填体接顶条件下与煤柱之间的受力分析,得到了充填体接顶条件下为煤柱提供的主动约束应力表达式,解决了充填体内主动和被动约束带来的拉压应变抵消后难以区分的问题,并利用摩尔-库伦准则得到了充填体不接顶条件下的煤柱破坏强度表达式。

充填体−散体胶结组合体力学特性试验研究

为研究充填开采过程中采空区内冒落矸石对充填体的影响,对不同散体高度、散体岩性及充填体强度的充填体−散体胶结组合体进行单轴压缩试验,借助声发射三维定位技术对组合体试样的单轴压缩破坏过程进行实时监测,通过AE事件的时间参数与应力应变曲线4个阶段的起始时间点相结合,对加载过程中AE事件对应的变形破坏过程进行表征,并基于此建立了组合体结构面破坏模型。研究结果表明:散体高度与组合体强度呈负相关关系,充填体与散体胶结组合体高度比为1∶4的组合体单轴抗压强度仅为单一充填体的55.0%;散体岩性和充填体强度与组合体强度呈正相关关系,虽然高强度的充填体可以提高组合体的单轴抗压强度,但是组合体中的充填体强度越高,组合体的强度折减越严重。当胶结散体中的颗粒岩性为强度较低的粉砂岩时,组合体单轴抗压强度仅为单一充填体的42.9%;抗压强度较小的粉砂岩在破坏过程中会出现因剪切破坏形成的破裂面,而抗压强度较大的灰岩可以利用散体颗粒自身的抗剪强度承受剪切荷载;当胶结散体内的胶结基质失效或散体颗粒破碎时,充填体和胶结散体的结构面发生非均匀压缩变形,致使充填体在散体破坏的结构面上产生应力集中现象,导致上部的充填体局部发生剪切破坏,充填体的破坏是轴向应力和结构面非均匀变形的共同作用结果。

矸石胶结充填体损伤演化规律及裂纹扩展特征

为研究巷柱式残采区不同承载能力煤柱旁矸石胶结充填体(GCPB)在单一荷载作用下的损伤演化规律,通过监测单轴压缩(UCS)过程中声发射响应特征、充填体前后超声波波速变化及采用扫描电镜(SEM)观测试样加载后的损伤裂纹断口微观形貌,研究了损伤裂纹由微观到宏观的能量演化规律及裂纹扩展机制。结果表明:胶结充填体强度随PC掺量的增大而增大,完整试样的波速均大于破坏后的波速;压密阶段的声发射事件率可作为判定充填体密实胶结的依据,建立了基于声发射事件数的损伤变量D和基于事件点的空间单键群架构,损伤变量D和单键群架构子集尺度Ω呈现明显的负相关;通过对比分析,主裂纹损伤阈值能量随PC掺量的增大而增大,分别为35,50,60,150 ms·mV,GCPB试件由脆性破坏向延性破坏转变;GCPB裂纹演化主要由3种不同的裂纹形核引起。以上可为充填体在矿井充填设计中提供依据。

颗粒级配及时效性对充填料浆流变特性的影响

基于Talbot级配理论配置不同颗粒级配料浆,研究了不同质量浓度及静置时间下的矸石胶结充填料浆流变特性,并使用灰色关联度分析了颗粒级配对流变参数的影响关系。结果表明:料浆质量分数为76%~80%,料浆屈服应力τ_(0)随质量分数升高而增加,且质量分数对骨料细矸率高的料浆屈服应力影响更明显。浓度相同时,料浆屈服应力关联系数r随粒径增大而增大;质量分数不同时,关联系数与质量分数有关。屈服应力随料浆静置时间增加而升高,在0~50 min增速较快,50~90 min增速减缓,且时间效应对系数k低的料浆屈服应力提升更明显。随着剪切速率增至临界剪切速率,料浆流变状态由层流态向紊流态转变。

黄土-粉煤灰基新型充填材料性能研究

充填开采是实现矿山安全绿色开采的重要途径,要求充填材料来源广泛,成本低,且必须能满足充填工艺需求。为探究黄土含量对膏体充填材料流动性和力学性能的影响规律,通过室内试验测定了不同类型粉煤灰、不同黄土含量条件下膏体充填材料的屈服应力和抗压强度等参数。研究结果表明:用黄土替代粉煤灰制作充填体,取材方便,成本低,且黄土颗粒能很好地包裹大颗粒,减少颗粒输送中对管道内壁的磨损,提升料浆流动性;随着黄土含量增加,充填体抗压强度会逐渐增大,但当黄土含量超过12.5%(质量分数)后,黄土细颗粒会阻碍水泥和其他物料之间的黏结,导致抗压强度有所降低;黄土与粉煤灰质量比为2∶8、3∶7,养护期为28 d时,充填材料既符合充填工艺要求,又能最大程度降低充填成本。

以文化提升企业全面质量管理——记全国企业文化先进单位金城江水力发电厂

几年来，金城江水电厂坚持以人为本，通过“理念工程”、“龙头工程”、“堡垒工程”、“开心工程”、“管理工程”、“效益工程”等企业文化建设的实施，全面提升企业的工作质量。在保持自治区文明单位的同时，两年来被评为自治区模范职工之家、自治区企业文化示范单位、全国“安康杯”劳动竞赛优胜单位、全国企业文化先进单位。

为企业营造一方净土——金城江水电厂强化治安管理创建企业发展的良好环境

金城江水力发电厂强化治安管理机制，以“防、管、建、打”为一体，有效地遏制了各种违法犯罪活动，确保一方平安。从而给厂里的经济发展注进了生机，2002年超额完成发电任务，三产收入创下历史新高，被评为公司安全生产先进单位、思想政治工作先进单位、自治区级文明单位。实现了以良好的治安环境为显著特征的精神文明建设与经济发展齐头并进的局面。其具体做法。

提高职工素质 强化安全管理 金城江水电厂安全生产成绩斐然

2002年度,金城江水力发电厂三个百日安全无事故,累计实现安全生产507天,超额完成生产任务。一年来共使用工作票230张,合格率为100％,累计操作59124项,合格率为100％。运行人员全年巡检共发现设备缺陷230项,已处理206项。与此同时,该厂还严格按照《安全生产奖惩暂行规定》加大管理,去年全厂共有837人次获得安全生产奖励,发放奖金91455元;有43人次受罚,罚金3450元。

切顶条件下“煤柱-充填体”协同承载性能及巷道稳定性分析

为了分析在切顶条件下不同“煤柱-充填体”支护对巷道围岩稳定性的影响,以某矿1226综采工作面运输巷为研究背景,通过理论分析与数值模拟相结合的方法,对切顶条件下应力转移过程和不同“煤柱-充填体”支护时垂直应力变化规律展开研究。研究结果表明:“煤柱-充填体”支护条件下,切顶时运输巷实体煤侧巷帮的垂直应力相对于未切顶时降低了9.5%,护巷煤柱侧巷帮的垂直应力降低了45%,运输巷两帮水平变形和巷旁支护压缩变形分别降低了21%和30.8%,即利用切顶卸压技术可以实现运输巷围岩应力及变形的双重优化,有利于运输巷围岩的长期稳定;巷旁支护垂直应力是影响巷道围岩稳定的主控因素,巷旁支护垂直应力平均降低速率随着充填强度的增加呈线性增加趋势,最大为5.8%,巷旁支护垂直应力平均降低速率随着煤柱宽度的增大呈先增后降趋势,最大为13.6%;根据“煤柱-充填体”协同承载性能变化对巷旁支护垂直应力的影响规律,拟合了不同煤柱宽度和充填体强度与巷旁支护垂直应力之间的函数关系式。在切顶条件下,留设护巷煤柱宽度为7.5 m、充填体强度为6.5 MPa时,对巷道围岩稳定的控制效果较好。

浅埋煤层采动地表移动变形规律及电塔塔基稳定性研究

陕北矿区地表存在大量的高压电塔,煤层采动引起的地表移动变形,对高压输电线路安全造成威胁。基于概率积分地表移动变形预计理论,采用理论分析、理论计算和现场实测等研究方法,对浅埋煤层采动地表移动变形规律及电塔塔基稳定性展开研究。研究结果表明:(1)拟合了基采比JC和基载比JZ的概率积分参数计算式,地表下沉和水平移动均与基载比和基采比呈负相关,沉陷盆地的影响范围和拐点距离均与基载比呈正相关;(2)建立了采动高压电塔移动变形计算式,电塔塔身的倾斜变形量取决于地表倾斜变形和塔高,电塔基础的水平变形量取决于地表水平变形、电塔根开、基础性质和土体性质;(3)陕北锦界煤矿31104工作面开采过程中,电塔Z219预计产生的最大倾斜变形量为92 mm,小于450 mm,最大水平变形量为4.15 mm,小于4.55 mm,稳定性较高,倾斜变形理论预计值与实测值平均偏差为5.69%。

双煤层开采地表下沉影响因素分析

煤炭开采所引起的地面塌陷问题严重影响矿区生态环境,与单一煤层开采相比,双煤层开采所导致的地表下沉更为复杂。以不同矿区地表移动实测数据为基础,采用灰色关联度分析、理论分析及相似模拟试验等研究方法对基岩厚度、松散层厚度、上下煤层采高及煤层间距对地表下沉的影响展开研究。研究结果表明:基岩厚度和松散层厚度对地表下沉影响最大,上煤层采高和煤层间距影响次之,下煤层采高影响最小;考虑到各矿区地质条件的差异及各因素之间的交互作用,将基采比c、基载比z和间采比j作为关键参数研究地表下沉的变化规律,得出单一煤层开采地表下沉系数随基采比c和基载比z的增大而减小,双煤层开采地表下沉系数随三个关键参数的增大呈减小趋势;相似模拟试验结果与理论分析结果基本一致,说明研究结果是可信的。