围压作用下新型支架抗冲击性能研究

目的 针对巷道传统门式支护结构承载力不足的问题,提出一种多向吸能防冲支护结构。方法 通过建立与围岩协同作用下的数值分析模型,研究支护体系在面对静载、竖向冲击与横向冲击工况时的支护效果。结果 结果表明:(1)静载工况下,巷道左柱与右柱的柱顶与柱底最易发生破坏;新型支架只发生较小的竖向位移,支护效果较好。(2)竖向和横向冲击作用下,巷道易发生破坏位置分别为巷道拐角处和巷道顶底中部;横向冲击时,巷道顶底中部有发生破坏趋势,后续需要对支架中柱进行加强。(3)新型支架在面对竖向冲击与横向冲击工况时其形变趋势基本相同,首先出现屈服位置为顶梁连接处与立柱结构连接处,后续可针对该位置进行强化。(4)相比传统门式支架,新型支架的柔性链与V形槽结构受到冲击时能够迅速响应,为支护结构提供较好的保护作用。结论 研究结果为门式支护结构在巷道支护中的运用提供参考。

多孔金属材料刚柔吸能结构及其在冲击地压巷道支护中的应用

多孔金属材料是一种新型功能和结构材料,具有良好的吸能、减震和阻尼特性。根据多孔金属材料的吸能特性,研究了多孔金属材料耗散能量准则,分析了多孔金属材料应用于冲击地压巷道支护的可行性。基于多孔金属材料的耗散能量准则,首次建立了刚柔吸能支护结构模型,将多孔金属材料应用于冲击地压巷道支护结构中,并利用FLAC 3D计算软件,对刚柔吸能支护巷道冲击破坏进行数值模拟。研究结果表明,刚柔吸能支护可高效吸收冲击能量、缓冲作用荷载及大幅度提高巷道围岩的可靠程度,是防治冲击地压发生和降低动力灾害的一种有效方法。

超深竖井建设基础理论与发展趋势

简述深井开采定义及其需要考虑的因素,借以区分"深井开采"与"深竖井"定义,包括不同国家对超深井开采界定深度,提出深井开采应注意的关键问题:采动地压与调控、降温技术;总结国外不同国家深井开采生产基本情况与深竖井建设情况,分析不同国家深井开采存在的区别;对当前我国在(拟)建深井矿山进行统计、总结,当前我国超深竖井建设主要在黄金、有色与铁矿行业,建设深度主要集中在1 500 m;与国外相比,我国深井开采矿山矿石种类单一、矿石品位较低。在超深竖井理论分析方面,分别从超深竖井井筒围岩应力解析、井筒断面结构设计、井壁支护结构等方面,详细介绍当前理论与设计存在的问题,提出目前我国超深竖井建设需要解决的核心理论与关键技术。在超深竖井建设技术方面,分别从凿岩爆破、综合化机械施工、吊盘以及钢丝绳提升等方面,详细叙述我国超深竖井建设存在的问题。针对复杂应力环境下超深竖井井筒围岩稳定性控制,提出(类)椭圆形井筒结构及释能井壁支护形式;系统介绍了凿井设备、吊盘以及钢丝绳等研究进展,为我国超深竖井建设提供借鉴。

单泡体让位吸能锚杆支护性能研究

为改善高应力大变形围岩的锚杆支护水平,分析大变形围岩锚杆支护失效原因,得出让位吸能支护锚杆可以与大变形围岩形成耦合支护来改善锚杆支护能力。通过单泡体钢管让位吸能构件压缩试验和让位吸能构件对锚杆承载和变形能力影响的对比实验可知,普通锚杆在尾部加装结构简单的单泡体让位吸能构件可以大幅度增加锚杆支护体的允许变形量,应用于大变形围岩控制可以有效降低锚杆因大变形发生破坏而失效。单泡体让位吸能构件串联方便,让位吸能的同时承载力稳定,有助于提高高应力大变形巷道的锚杆支护水平。

吸能支护结构在隧道岩爆灾害防治中的应用研究

为提高隧道岩爆灾害的控制效果,提出钢框架和钢管组合式的吸能支护结构,进一步吸收岩爆产生的动能,拦截飞石,加强围岩及隧道整体结构的稳定性。现场试验结果表明,随着隧道挖掘距离增加,拱顶沉降和拱底隆起位移均呈下降趋势,且采用吸能结构时,拱顶及拱底位移数值均小于锚杆支护结构,利用钢框架和钢管可以提高围岩稳定性、降低岩爆风险。数值模拟分析结果表明,在相同冲击力条件下,钢框架和钢管组合式吸能支护结构的吸能大于锚杆支护,当冲击力为600 kN时,吸能支护结构的吸能高达689 kJ,而锚杆支护的吸能仅为294 kJ。随着冲击力持续时间增加,支护结构变形位移呈递增趋势。当冲击力为200 kN时,支护结构的最大变形位移为14 mm。因此利用钢框架和钢管支护隧道,可以有效防治岩爆灾害,提高围岩稳定性,为隧道安全施工提供技术支持。