沿空留巷巷旁复合充填体分层材料优选研究

沿空留巷巷旁充填体分为让压层和抗压层,让压层材料应具有大变形的特性,减缓基本顶岩梁的剧烈活动;抗压层材料应具有强度高、刚性大等特点,柔性让压之后实现对上覆岩梁的有效控制。因此对让压层和抗压层材料的不同配比进行力学特性分析,并通过电镜扫描(SEM)对让压层和抗压层的对照组和优化组进行微观结构分析,最后对让压层和抗压层的最优配比进行组合试验。研究结果表明:让压层材料的最优配比为水灰质量比1.5∶1,发泡剂掺量0.06%,纤维掺量0.2%;优化组28 d时抗压强度达到了8.84 MPa;不同期龄下的应变力,优化组为对照组的1.8~2.6倍。抗压层材料配比中细矸率为40%,料浆质量分数78%,水泥掺量为20%时为最优,其平均抗压强度为13.21 MPa,抗拉强度为0.97 MPa,弹性模量为0.75 GPa,内摩擦角为26°,黏聚力为2.85 MPa;该配比下的充填体随着水泥掺量的增加后期强度逐渐增大。组合试件中让压层占比10%~20%时,具有较好的让压能力,也具有一定的关键承载能力。研究结果为沿空留巷巷旁充填体材料配比提供了参考。

贵州垄脊地貌下置换条带煤柱开采研究

贵州矿区生态环境脆弱,且地形地貌较为复杂,大多属低、中山垄脊地貌,以此典型地质条件下的攀枝花煤矿11071工作面为研究背景,采用置换条带煤柱开采,一种“采-留-充”结合的减损开采方法,该方法提高了煤炭资源的回收率,降低了采煤对矿区环境和地表的影响,具有重要的应用价值。通过理论分析与计算确定了保留煤柱宽度a不小于20 m,条带开采宽度b为25~35 m,采用数值模拟方法研究了3种条带开采方案的地表变形特征,综合优选“采-留”方案,后针对优选方案充填置换煤柱进行再次模拟分析上覆岩层移动规律,置换煤柱比例为25%、50%、75%,研究了不同置换率充填对上覆岩层移动的影响,根据上覆岩层的条件合理确定置换率,可最大限度地提高资源回收率。研究结果表明:方案“采35 m留30 m,置换率25%~50%”最为合理,地表二次变形不明显,地表变形符合建筑物损毁等级Ⅰ级标准。

基于离散元的裂隙岩体巷道稳定性分析及安全控制

为了解决裂隙岩体巷道的安全控制难题,以黄岩汇煤矿典型巷道为工程背景,借助离散单元法程序UDEC研究了不同节理性质对巷道稳定的影响,探讨了巷道塑性区及围岩位移场的演化规律和顶板节理的力学性质对塑性耗散能、节理滑移耗散能影响规律。结果表明:不同节理参数下,巷道塑性区范围影响较小,约为5m左右。顶板变形量由150mm增大到800mm,两帮变形量由350mm增加至700mm。巷道围岩节理参数越小,表现出围岩内部裂隙更加容易发育和相互之间贯通,形成较大裂隙,导致巷道顶板下沉量更大;巷道塑性耗散能增加,围岩出现塑性变形,内部岩石破碎碎胀扩容现象。

基于改进麻雀搜索算法优化SVR和FLAC3D的开采地表沉降预测

准确地预测矿山地下开采造成的地表沉降一直是矿山安全发展的难题。为了能够提高采空区地表最大下沉量预测的精度,分别利用机器学习和数值模拟的方法预测某磷矿的采空区地表沉陷,并进行对比研究。综合考虑地表最大下沉量的影响因素,参照有关文献对国内矿山相关数据的统计成果,利用探索性因子分析(EFA)实现影响因素降维,用t分布和切线飞行机制改进的麻雀搜索算法(tSSA)优化支持向量回归机(SVR),从而构建采空区地表沉降EFA-tSSA-SVR预测模型,并用该模型和FLAC3D数值模拟模型对某磷矿地下开采所造成的地表沉降进行预测。结果表明,两种模型对一步骤盘区开采后的最大下沉量预测结果相近,与一步骤开采后的实际下沉量做对比,FLAC3D数值模型预测的地表最大下沉量的相对误差是EFA-tSSA-SVR模型的3倍,表明EFA-tSSA-SVR模型预测结果较好。用EFA-tSSA-SVR模型预测该磷矿未来的二、三、四步骤盘区开采后的地表最大下沉量,预测结果分别是为22.3 cm、24.1 cm、25.9 cm。