极近距离煤层开采无煤柱自成巷控制方法研究

极近距离煤层传统长壁开采,受上层遗留煤柱和采空区垮落等因素的影响,下煤层开采过程中应力环境复杂、矿压显现剧烈,易诱发巷道围岩大变形。为解决上述问题,提出了极近距离条件下巷道定向切顶–约束高强支护无煤柱自成巷控制方法。通过顶板定向预裂切顶,主动改变顶板悬臂结构,切断采空区向巷道顶板的应力传递。充分利用矿山压力和岩体碎胀特性,取消煤柱留设,结合高强支护加强巷道顶板整体性,共同实现切顶自成巷。建立了极近距离煤层开采覆岩结构模型,计算了下煤层切顶自成巷巷旁支护阻力。以典型极近距离煤层为工程背景,开展了不同开采方法的数值试验对比研究,结果表明,提出的自成巷控制方法使巷道围岩应力降低59.8%,巷道顶板变形减少70.8%,并明确了极近距离煤层开采无煤柱自成巷控制机理。在此基础上,开展了典型极近距离煤层工程设计及现场应用研究,结果表明该方法有效降低了矿压显现程度,保证了自成巷的安全稳定控制。

面向新法规的的卡车驾驶室顶压性能提升

某重卡驾驶室在碰撞摸底试验中生存空间、顶部承载力均无法满足《商用车驾驶室乘员保护》(GB26512-2021)的要求。为了提高顶部承载力,增大乘员的头部生存空间,建立该驾驶室的侧压-顶压碰撞有限元分析(FEA)模型,并通过仿真与试验对标验证模型的有效性。根据车身框架结构能量传递和闭合腔体传力特点精准锁定A柱、后围、顶盖的薄弱部位并制定有效优化方案。结果表明:疏通A柱、顶盖和后围等关键传力路径,形成闭合腔体截面能有效提升顶部承压力,使驾驶室在满足生存空间的前提下,顶压承载力由70 kN提升至102 kN,承载性能提升了31.3%。该结构优化思路可为白车身结构设计开发提供理论指导。

煤矿液压支架顶梁强度分析与优化设计研究

针对ZY29000/45/100D型液压支架出现顶梁破坏的问题,借助有限元仿真分析方法,开展了顶梁强度分析,结果表明,顶梁垫块侧柱窝上方横筋板上靠近顶梁盖板位置存在明显的应力集中,其他位置也有不同程度的应力集中,是其出现破坏问题的主要原因。采用增大顶梁筋板的厚度、贴板与斜搭肋板结合方法对横梁进行的改进,仿真验证结果表明,顶梁应力集中问题得到了改善,最大应力数值降低了近43.6%,安全性数达到了1.06,改进效果显著。

岩溶顶板稳定性对桩基承载性能影响研究进展

基于岩溶区桩基承载性能问题,从研究方法、岩溶发育程度、影响因素3个层面对岩溶顶板稳定性对桩基承载性能影响进行介绍,并对其未来发展方向进行了展望。结果表面:①岩溶顶板稳定性对桩基承载性能影响研究方法有理论研究、现场及室内试验、数值分析;②对岩溶地区进行桩基础工程设计时需重复考虑该地区的岩溶发育程度;③岩溶顶板强度、岩溶顶板倾倒角度、岩溶顶板厚度为岩溶区桩基承载性能的主要影响因素;④实际工程缺乏实地观测和实测数据支撑,需要加强岩溶地区桩基与岩溶顶板之间的关系研究,还需要进行更多的室内试验和数值模拟分析,以深入研究岩溶顶板的形成机制和工程特性。

屋面材料对雪层持水量及积雪滑落的影响

为揭示屋面材料对屋面积雪滑落的影响规律,考虑混凝土、钢、膜与玻璃等常用屋面材料,对不同材料屋面上雪层的最大持水量及屋面-雪层剪切强度展开试验研究,并引入度日模型,建立屋面积雪滑落的判定方法,分析了屋面材料对屋面积雪滑落的影响。结果表明屋面积雪的最大持水量随屋面材料粗糙度的增大而增大;除玻璃外,屋面积雪滑落的临界温度也随屋面材料粗糙度的增大而增大。研究的结果为进一步探索屋面积雪滑落的机理提供重要参考依据。

A case study of multi-seam coal mine entry stability analysis with strength reduction method

In this paper,the advantage of using numerical models with the strength reduction method(SRM) to evaluate entry stability in complex multiple-seam conditions is demonstrated.A coal mine under variable topography from the Central Appalachian region is used as a case study.At this mine,unexpected roof conditions were encountered during development below previously mined panels.Stress mapping and observation of ground conditions were used to quantify the success of entry support systems in three room-and-pillar panels.Numerical model analyses were initially conducted to estimate the stresses induced by the multiple-seam mining at the locations of the affected entries.The SRM was used to quantify the stability factor of the supported roof of the entries at selected locations.The SRM-calculated stability factors were compared with observations made during the site visits,and the results demonstrate that the SRM adequately identifies the unexpected roof conditions in this complex case.It is concluded that the SRM can be used to effectively evaluate the likely success of roof supports and the stability condition of entries in coal mines.

基于厚板理论下向进路充填假顶强度模型及应用

充填假顶作为下向进路式采场的直接顶板,其稳定是该法成功应用的关键,以充填假顶所需强度为研究对象,通过分析下向进路式采矿法典型工艺特征,确定了假顶危险力学状态,并将其简化为四边简支的厚板模型,借助厚板理论符拉索夫基本解答,分析了充填假顶拉应力分布状态,据此建立了下向进路充填假顶强度模型。通过实测大屯锡矿下向进路式采场充填体上覆压力,以最大监测结果0.35 MPa作为基础计算参数,分析确定了假顶底部极限拉应力为0.23 MPa,为保障假顶稳定,考虑1.5的安全系数,设计假顶抗拉强度0.345 MPa。采用FLAC 3D构建了3-1矿体下向进路式采场物理模型,并模拟分析了充填假顶在设计强度参数条件下服务矿体回采过程中应力分布及稳定性状态,矿体回采至最后一分层,假顶拉应力分布于0.10~0.23 MPa,最大值为0.23 MPa,与理论分析结果一致,假顶服务至分层回采结束,未出现塑性破坏。根据模型计算结果与数值模拟分析结果,推荐满足强度指标的最优配比为废石∶尾砂=8∶2,水泥添加量210 kg/m^(3),质量分数85%,并指导完成大屯锡矿3-1矿体下向进路式采场11万m^(3)充填实践,假顶服务矿体回采过程中未出现失稳引发安全事故,为矿体安全回采提供了强度保障,与矿山原设计相比,模型设计强度更加合理且经济,推荐的废石+铜渣尾砂膏体配比较矿山原充填配比节约32.30元/m^(3),累计节约充填成本355.30万元。

武山铜矿全尾砂膏体充填顶板稳定性分析

以武山铜矿下向进路膏体充填顶板为研究对象,对顶板充填体进行稳定性分析。通过分析武山铜矿矿体及充填体岩石力学试验强度参数,得出膏体充填顶板强度主要取决于1∶4灰砂比打底层强度。在考虑合理安全系数的基础上,采用弹性力学法——简支梁模型、薄板模型,在不同回采断面尺寸工况条件下,对打底层充填体单轴抗压强度需求进行理论计算。经计算,充填体实际单轴抗压、单轴抗拉强度满足进路顶板稳定性需求。结合FLAC3D数值模拟软件对打底层稳定性的分析,发现顶板打底层存在拉伸及剪切塑性区,但总体范围较小,且两者之间未发生贯通,顶板总体呈稳定状态。

基岩风化带性质对顶板突水溃砂的影响研究——以赵固一矿为例

基于赵固一矿上覆巨厚冲积层多含水层(组)薄基岩的特点,冲积层下部砂砾含水层水压达到4.0 MPa,为高水压含水层。为确定基岩性质对顶板突水溃砂的影响,保证多含水层(组)薄基岩区的正常回采,对水文勘察孔所取基岩岩样进行点荷载、干燥饱和吸水率和室内崩解试验,通过分析岩样各项试验指标随深度的变化曲线,确定基岩性质及其对留设防砂煤柱的影响。试验表明:基岩风化深度超过20 m;距离冲积层底界面0~6.5 m垂深范围内的泥类岩干燥饱和吸水率大于15%,遇水崩解多呈泥状、碎岩片和碎块泥,隔水性能良好,可以有效弥合采动裂缝,可以作为防水煤柱的保护层;冲积层底界面下部0~11.4 m的风化泥岩强度低于4.0 MPa的冲积层下部细砾含水层水压力,防砂煤柱的保护层不能全部由风化泥岩构成,提出防砂煤柱保护层厚度需要大于11.4 m;砂岩耐崩解性强,干燥饱和吸水率远小于泥类岩,阻隔水性能较差,防水煤柱保护层不可以全部由风化砂岩构成。风化砂岩强度大于4.0 MPa的冲积层下部砂砾含水层水压,可以有效抵御上覆水头压力。

标准测力仪布置方式对商用车静压台校准结果影响的研究

商用车驾驶室静压试验台是测试汽车车顶强度的重要设备,可对汽车车顶施加一定的载荷,检测车辆驾驶室对乘员的保护能力。其压力作用面尺寸一般为(2.5×2.5)m,且力值校准需同时布置多个标准测力仪。本文使用五种标准测力仪布置方式对静压试验台进行校准,通过比较、分析校准数据,评估不同布置方式对校准结果的影响,为同类型设备校准提供参考,为后续制定统一、规范的校准方法奠定基础。

某金属矿山地下开采方法的选择与应用

科学、合理地选择采矿方法是矿山能否安全开采的关键,采矿方法的选择需要系统地掌握采矿技术条件,并根据矿山开采规模、矿石价值及矿体赋存条件进行具体分析与研究。以某金属矿山为研究背景,采用综合比较法,初选了3种采矿方法,并提出了采场布置参数、回采工艺及充填体强度要求。通过技术和经济比较,最终选取了最优采矿方法,保障了矿山的采矿安全,提高了矿山回采效率,降低了采矿成本。

鸳鸯湖矿区2号煤层顶板岩性及物理力学性质关系研究

宁夏宁东煤炭基地是“国家级煤化工基地”之一,鸳鸯湖矿区是宁东煤炭基地的重要组成部分,位于宁东煤田中北部,拥有5座现代综合机械化生产矿井,近几年为当地和国家煤炭工业经济做出了突出贡献。与此同时,各煤矿巷道也不同程度出现了冒顶、片帮、底鼓等一系列工程地质问题,矿区也出现了大面积的地面沉陷等环境地质问题。本文以鸳鸯湖矿区2号煤层顶板岩性及物理力学性质关系为研究对象,通过分析生产矿井煤层埋藏深度、顶板岩层沉积相,顶板岩性分布及岩性组合特征,岩石矿物显微特征、物理力学性质特征,研究岩石颗粒粗细与真密度之间的关系,物理性质与力学性质之间的相关关系。研究表明:鸳鸯湖矿区2号煤层顶板岩性以灰和浅灰色长石石英、石英粉砂岩及泥质粉砂岩为主,含铝质黑灰、黑色泥岩,遇水容易软化;岩石单项抗压强度总体很低,平均饱和单项抗压强度均小于10MPa,多属于软弱、极软弱岩层的容易冒落顶板;岩石物理、力学性质关系密切,相关性强,浅埋深煤层开采后,导水裂隙带高度能够发育导通至地面。文章从煤层顶板岩性及岩石物理力学性质方面研究了矿区面临的工程地质和环境地质问题,为现代化煤矿生产与资源环境协调发展提供理论依据参考,对黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设具有指导意义。

基于高强钢筋的人防地下室顶板结构选型分析

人防地下室顶板因设计荷载大,梁板截面配筋率高,在人防工程土建成本中占比居高不下。在合适部位采用高强钢筋,针对顶板结构布置进行选型分析,可有效减少地下室顶板造价。梳理了地下室顶板人防设计荷载与覆土厚度及板短边跨度的关系,分别从理论公式计算取值与规范查表法得到了人防荷载的大致规律。采用加腋大板、单向次梁、十字梁3种布置方案对人防地下室顶板进行了柱跨度、覆土厚度、人防荷载等的参数化分析。综合地下室净高、用钢量等因素,分析表明加腋大板布置方案最优。基于8.7m×8.7m柱跨的加腋大板方案,研究了梁、板采用高强钢筋的经济性及用钢量占比,分析表明人防荷载越大,主要受力构件采用高强钢筋等级越高越经济。

多层不连续厚砂岩顶板矿压显现及变化规律研究

在国内外复合坚硬顶板研究的基础上,通过理论分析、室内试验、数值模拟和现场监测,研究了不连续坚硬顶板的矿压特性和变化规律。充分了解五家沟煤矿5-1#煤15304工作面采场顶板岩层的结构特征,然后基于地质特征和矿压显现规律对顶板赋存进行矿压强度分区。采用UDEC数值方法对15304工作面对应的2个钻孔条件下顶板垮落特征及矿压显现进行分析。最后现场采集的数据结果表明:工作面初采位置处于钻孔403矿压显现强烈区域,且与矿压强度分区和数值模拟结果的范围一致,保障了各工作面安全回采。

商用车驾驶室顶部强度试验研究

商用车驾驶室结构是汽车被动安全研究的主要内容之一,而车顶强度是其重要的评价指标。由于商用车本身质量大、危险性高,良好的结构设计可以从一定程度上保护事故中驾驶员的身体健康。本文主要针对某商用车型进行车辆顶部强度在摆锤试验台进行试验研究,试验根据GB26512-2021《商用车驾驶室保护》做出相应试验方案,根据试验结果为后续优化设计提供参考资料。

矿用液压支架顶梁结构强度优化措施

针对矿用液压支架在煤矿开采过程中受采空区矸石撞击、顶板强度压力等影响,极易发生变形与断裂的问题,为确保矿用液压支架顶梁结构强度得到良好提升,对矿用液压支架顶梁结构特点进行研究,提出具体的优化措施,以期为相关人员提供参考。

碱激发矿渣回填浆体的膨胀性能研究

文章将一种新型化学发泡剂作为膨胀剂掺入碱激发矿渣基的充填浆体中,研究不同膨胀剂掺加质量分数(简称“掺量”)与尾矿砂质量分数对充填浆体膨胀率与抗压强度的影响。实验结果表明,膨胀速率和膨胀率均随膨胀剂掺量与尾矿砂质量分数增加而增加,膨胀率与膨胀剂掺量呈近似线性关系;膨胀剂在充填浆体内产生气孔,使得充填浆体抗压强度随膨胀剂掺量增加而降低;充填浆体抗压强度随尾矿砂质量分数增加而增加。研究结果可为膨胀充填浆体在矿山充填接顶中的应用提供理论参考。

偏高岭土改性金属屋面防水涂料性能研究

研究了偏高岭土添加量和养护处理条件对金属屋面防水涂料性能的影响。结果表明,随着偏高岭土添加量的增加,金属屋面防水涂料的拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率逐渐减小,当偏高岭土添加量为20%时,改性金属屋面防水涂料在不同养护处理条件下的拉伸性能均达到最佳。XRD分析表明,偏高岭土的加入使得涂料有更多水化铝硅酸盐和水化硅酸盐组成的三维网状结构的聚合物生成,降低了涂料的孔隙率;SEM分析表明,偏高岭土的加入使得涂料的致密性得到提高,拉伸强度增大。

大断面泥岩顶底板回采巷道支护技术优化

针对王庄煤矿3号煤层工作面顶底板为泥岩,回采巷道变形大的难题,开展了巷道支护优化技术研究。现场观测表明,3号煤层顶板变形具有阶段性,变形时间长,顶板下沉量大。分析认为,巷道顶底板为泥岩、顶板支护强度不足、支护体未形成整体承载结构是变形破坏的主要原因。为此提出了高强螺纹钢锚杆+W钢带+单体锚索、桁架锚索+槽钢支护方案,分析了该支护结构的作用机理。现场应用表明,采用优化支护方案后,巷道变形速率明显减小,保证了工作面的正常生产。

活鸡兔井田延安组煤岩力学性质及综采可行性分析

根据煤样力学测试和分析成果,对延安组煤岩顶底板的稳定性和综采可行性进行评价。研究结果表明,延安组煤岩抗压强度、普氏系数等参数随埋深有增加趋势,煤层顶底板岩石力学强度以软弱-半坚硬为主,不坚固-中等坚固为主,属易软化岩类,抗剪断强度偏低,完整性与稳定性较差;主采煤层顶底板普氏系数大多<6,可采性较好,适合开展大规模机械化开采。