Control on mine pressure of thick and strong roof stratum movement in long wall thick coal caving face

The caving of thick and strong roof stratum causes tremendous rock pressure in mine.The results of the analysis on dynamic natures of actual measurements of some fields,of which the roof pressure can be caused by thick and strong stratum in long wall thick coal caving face,could present the relation between the collapse and movement of thick and strong roof strata and surrounding rock pressure.In order to control the roof pressure effectively,the thick and strong roof strata,can be fractured and softened previ- ously by hydraulic fracturing and low-high pressure water infusion,fracturing and softening method.The results of study can provide basis for strata control and safe management in long wall thick coal caving face.

近距离煤层工作面出倾向煤柱动载矿压机理研究

针对中国神华能源股份有限责任公司神东煤炭分公司大柳塔活鸡兔井21305工作面过上部倾向煤柱时的动载矿压问题,通过煤柱上方关键块体结构的稳定性分析以及模拟实验,对工作面出煤柱阶段动载矿压发生的机理和规律进行了研究。结果表明:出煤柱阶段煤柱上方两关键块体形成的三铰式结构是不稳定的,两关键块体会随下部岩层的下移而发生相对旋转运动,最终导致下煤层关键层断裂块体上覆载荷过大而失稳,这是造成此阶段工作面动载矿压发生的根本原因;两关键块体的回转角通常情况下无法达到维持其结构稳定的极限条件,这决定了出煤柱阶段工作面动载矿压的普遍存在;当煤柱边界上方关键块体结构断裂线外错于煤柱边界时,下部岩层对其支撑力的力矩最小,因而下煤关键层承受的载荷也就最大,故而最易导致下煤层工作面动载矿压的发生。

沟谷地形对浅埋煤层开采矿压显现的影响机理

针对神东矿区活鸡兔井工作面过沟谷地形时发生的动载矿压问题,通过现场实测、理论分析与模拟实验,就沟谷地形对浅埋煤层开采动载矿压显现的影响机理进行了深入研究。结果表明:浅埋煤层开采工作面过沟谷地形上坡段时易发生端面切顶、冒顶和支架活柱急剧下缩的动载矿压。由于覆岩主关键层在沟谷段受侵蚀影响而缺失,过上坡段时主关键层破断块体缺少侧向水平挤压力作用,不易形成稳定的"砌体梁"结构而滑落失稳,使得作用在下部单一关键层结构上的载荷明显增大而产生滑落失稳,从而引起工作面的动载矿压。若沟谷地形中主关键层未缺失,则浅埋煤层工作面过沟谷地形上坡段时一般不易产生动载矿压。该研究结果指导了活鸡兔井21305,21306工作面过沟谷地形动载矿压灾害的防治实践。

可液化土层隧道围岩的动力响应及液化区发展分析

隧道可液化土层围岩对地震动作用非常敏感,可液化土层动孔压的产生和发展使得地下结构受到上浮作用,从而影响地下结构的稳定性。通过对可液化土层中隧道动力响应计算,研究了不同静应力场隧道围岩动孔压场分布、围岩液化区域分布以及衬砌结构仰拱底与拱顶的动孔压差变化。研究结果表明,不同静应力场对围岩可液化土的动孔压分布、液化区域分布及动孔压差影响较大,其中拱脚和拱肩的变化最显著。随着隧道拱顶沉降位移的增大,隧道围岩孔压场在拱肩和拱脚处呈"X"型向外延伸,液化区域逐渐扩大,最终将隧道周边土体液化区域连成一片;隧道结构周边动孔压差先减小后增大,且动孔压差恒为正值;随着地震动作用,动孔压对隧道衬砌结构的上浮作用持续增大。

强风化花岗岩隧道水平旋喷桩预加固效果分析

福州市湖东东路隧道暗挖段穿越砂土状强风化花岗岩地层,地表沉降控制要求高,设计采用水平旋喷桩预加固辅助措施。为指导实际施工、确定施工的监测重点,文章采用三维弹塑性有限元方法,对水平旋喷预加固效果及隧道结构体系位移变化规律进行了研究。结果表明,与无旋喷桩加固工况相比,采用旋喷桩加固后,隧道拱顶的最终沉降值减少了63.45%,掌子面的最终纵向位移值减少了69.6%,掌子面的塑形应变区范围也明显减小。水平旋喷桩预加固措施能够有效地控制变形,加固效果十分明显。

强透水砂卵石地层泥水盾构掌子面塌方处理措施研究

强透水砂卵石地层具有透水性强、黏结性差等特点,盾构隧道下穿强透水砂卵石软弱地层易出现掌子面失稳、塌方等问题,对施工效率和安全造成很大影响,掌子面失稳塌方后采取正确处理措施可以有效降低施工风险,避免塌方进一步扩大。结合兰州地铁一号线工程实例,介绍了强透水砂卵石地层盾构施工过程中掌子面塌方处理措施及后续掘进过程中防止进一步塌方的预防措施。经实践验证一系列措施的实施取得了良好的效果。

深厚覆盖层中局部强透水层对渗流的影响研究

中国西部地区的深厚覆盖层坝基中常存在局部强透水层,其孔隙比大和渗透性强等特点对坝基渗流存在不利影响,是渗流控制中的薄弱环节。基于非饱和土渗流理论,借助有限元软件Seep/w建立数值模型,得出渗流量和坝踵处渗透坡降、出逸坡降,分析强透水层深度、厚度、连续性对渗流场的影响。结果表明:当强透水层深度大于防渗墙时,渗流量和坝踵处渗透坡降随强透水层深度的增大而减小;反之,渗流量则随着强透水层深度的增加而增大,坝踵处渗透坡降先降低后增大。渗流量、坝踵处渗透坡降、出逸坡降皆随着强透水层厚度的增加而增大。渗流量和出逸坡降随着强透水层上游开口长度的增加而增大;坝踵处渗透坡降以上游开口长度50 m为分界线,先增大后降低。渗流量和坝踵处渗透坡降以下游开口长度40 m为分界线,先增大后降低;出逸坡降随强透水层下游开口长度的增加而增大。当防渗墙深度小于55 m时,渗流参数随强透水层底端开口长度的增加而显著增大;当防渗墙深度为60~100 m时,渗流参数仅有较小幅度增大;当采用全封闭式防渗墙时,渗流参数随着底端开口长度的增大反而降低。

含浅层强透水层堤基的上覆砂层管涌破坏试验研究

堤基中往往存在局部浅层强透水层并形成渗流优先通道,该通道不能大幅度削减流体的水头势能,易引起堤基管涌破坏,此类堤基管涌破坏机理的研究尚不明朗,仍需进一步研究。采用砂槽试验模拟堤基渗流,试验中通过抬升水箱水位,观察砂土中细颗粒流失现象,并分析渗流量、渗透坡降、测压管水头、砂土颗粒级配、锥头阻力、沉降量等关键参数。试验结果表明,水箱水位增大至48cm,浅层强透水层上覆砂层被"击穿"发生管涌破坏,管涌破坏分为稳定渗流阶段、细颗粒流失阶段(0.05<d≤0.075粒级砂土流失)、较细颗粒流失阶段(0.075<d≤0.1粒级砂土流失)、管涌破坏扩大阶段(0.1<d≤0.25粒级砂土流失)。管涌破坏过程中,细颗粒砂土流失,锥头阻力降低,砂土层发生沉降,且较细颗粒流失阶段的沉降较为突出。细颗粒砂土流失导致砂土层孔隙率和渗透系数上升,渗流量和渗透坡降随之增大。

堤(坝)基中浅层强透水层上覆砂层侵蚀试验与分析

堤(坝)基中往往存在局部浅层强透水层,其削减水头能力较弱,易发生管涌等侵蚀破坏,其破坏机理仍需深入探究。文中采用砂槽模拟堤(坝)基中浅层强透水层上覆砂层侵蚀情况,通过改变水位来观测堤(坝)基中砂土细颗粒流失现象,获取渗流量、渗透坡降、土体颗粒级配、锥头阻力等参数。试验表明,水位增至48 cm时浅层强透水层上覆砂层被"击穿"发生管涌破坏,破坏过程分为稳定渗流阶段、细颗粒流失阶段、较细颗粒流失阶段、管涌破坏扩大阶段。此外还发现,随着砂土中细颗粒砂土的流失,堤(坝)基的锥头阻力降低而发生沉降;细颗粒砂土流失导致其孔隙率和渗透系数增大,渗流场和应力场发生较大变化,研究成果能为堤(坝)基中浅层强透水层情况提供理论支撑。

大尺度地层内的分层运动

报告了观察到大尺度地层内分层运动的新发现，以及大尺度层块活动的直接证据——大尺度地层垂向同步运动，其层块的尺度可大到数千公里洲际尺度。分析了我国超长周期（360～3000S）地震监测台站记录中的层块活动局域性高强颤振事件。发现格尔木台（2001年11月份）记录到的高强颤振事件与发生在其附近（2001．11-14）昆仑山口西M8．1大震有一定关系。这些信息对于探索地震预测，以及认识大地构造动力具有重要意义。

兰州地铁黄河隧道设计难点及方案论证

研究目的:兰州地铁1号线一期工程2次下穿黄河,为黄河上第一条交通工程类隧道,国内首创。隧道位于兰州市七里河断陷盆地内,属强透水砂卵石地层条件下连续性长距离的穿河隧道工程,建设环境国内罕见。兰州地铁黄河隧道还要考虑线位、车站、临近既有桥梁、下穿河道河堤等诸多因素,具有较大的设计和施工难度。为确保工程顺利实施,应前期充分论证,精心设计,得出最优设计方案,以利于工程建设。研究结论:本文以兰州地铁黄河隧道外部环境为研究基础,通过剖析相关设计难点,得出黄河隧道设计方案。(1)区间采用两条单洞单线隧道,双线同侧上游绕避桥墩下穿河道,间接控制式泥水平衡盾构施工,装配式钢筋混凝土管片,双道防水措施;(2)两穿黄河区间设中间风井、联络通道及废水泵房等附属,综合区间疏散平台、通风竖井、联络通道及防淹门等防灾救援设施,从而形成一整套完善的黄河隧道设计方案;(3)相关设计结论和经验可丰富我国穿江越河类隧道的修建技术,也可为后续类似工程的建设提供借鉴和参考。

强水敏储层低电阻油层的识别

车2井区齐古组油藏,储层粘土矿物含量相对较高,具有强水敏低电阻出油的物点,分析了低阻出油的原因,含油饱和度解释模型引入了变地层水电阻率,油层识别图版引入了Rw/Rt参数,解决了“低阻油层”识别的难题。

武汉长江隧道工程泥水盾构施工安全技术

以武汉长江隧道泥水盾构施工为例,详细阐述了隧道穿越高水压强透水复杂地层中施工面临的主要问题,并列举出实际采取的应对措施,通过实践加以验证,为类似工程提供技术指导。

上海市强震动台站布设构想

根据日本强震布设的经验,在地震震级越小时,要得到对应烈度,要求观测记录强震台站布置网格间距越小。根据上海市地貌类型及地层特点,基于现有强震台分布,提出新增强震台站布设构想,为今后上海市强震观测点合理布设提供参考。

兰州地铁1号线盾构下穿黄河强透水地层施工安全性研究

以兰州地铁1号线迎门滩—马滩区间盾构下穿黄河段地铁隧道工程为背景,采用FLAC3D软件对下穿黄河强透水砂卵石地层施工过程进行了数值模拟,对潜在的施工风险进行了分析。结果表明:盾构下穿黄河会造成河堤不均匀沉降,沉降的强影响区为距两隧道中心线约15 m宽度范围内;掌子面支护压力越大,拱顶沉降越小,但支护压力增加会造成临近线路管片应力和位移增大,故应根据实际情况调整掌子面支护压力;拱顶注浆压力为0.2 MPa时管片上浮量最小;掌子面附近土体位移随掌子面支护压力的增大而减小,本工程带压换刀时掌子面支护压力宜控制在0.5 MPa。

强透水地层水平帷幕作用下基坑渗流特性

为研究强透水地层水平帷幕作用下基坑渗流特性,基于Darcy渗流理论,建立了水平封底帷幕作用下基坑渗流计算模型,推导出基坑内涌水量及帷幕底部水压的理论解,并通过室内渗流试验,验证了理论计算方法的可靠性.分析了渗透系数比、帷幕厚度以及帷幕与基坑底部的距离对基坑渗流的影响.研究结果表明:渗透系数比对渗流的影响起主导作用,当渗流系数比为0.01时,涌水量仅为不设帷幕的10%;帷幕厚度对渗流具有一定影响,而帷幕位置对渗流几乎没有影响.建议强透水地层基坑水平帷幕渗透系数比不宜高于0.01,厚度不宜小于4 m.

高压大流量地下水隧道开挖超前帷幕注浆参数研究

锦屏水电站锦屏山隧道开挖中面临高压大流量地下水、且富水地段长(约占隧道全长的40%)的难题。为安全、可靠地进行隧道施工,以注浆材料的适应性、超前帷幕注浆的参数及工艺为研究对象,对浆液做了大量配合比试验,分析其流动性、物理力学性能和凝结时间。研究结果表明:用纯水泥进行单液浆帷幕注浆,其可注性好,可大大地提高注浆加固效果;纯水泥+双液浆对局部小的渗漏水具有很好的封堵效果。对于低于2 MPa的压力水,注浆压力取2~3倍的静水压力;对于高于5 MPa的压力水,注浆压力取净水压力加2~3 MPa。对于在2~5 MPa之间的压力水,注浆压力可灵活选取,但不宜超过7 MPa,注浆应采用孔内循环灌注的方式。地下水发生在断层破碎带时,超前帷幕注浆宜采用全断面帷幕;若出水段以溶蚀裂隙、断层、管道为主宜采用有针对性的局部超前帷幕注浆。该技术成功解决了锦屏山隧道高压大流量地下水封堵的难题,对富水地层地下隧洞施工具有重要参考价值。

强透水地层基坑降水对渗透变形和沉降安全的影响分析

为解决二元结构强透水地层基坑降水可能引发的渗透变形和地面沉降问题,以西霞院水利枢纽输水及灌区工程渠首倒虹吸段开挖基坑降水工程为研究对象,开展现场微水振荡试验和室内试验,根据勘察资料和试验结果获取研究区的水文地质参数。提出以明渠排水为主、明渠排水与防渗帷幕相结合的两种降水方案并进行基于GMS的Drain数据包数值模拟,验算不同方案下基坑渗透变形情况,同时对西北侧邻近的西霞院水利枢纽堤坝沉降安全进行分析。结果表明:两种降水方案均不会引发渗透变形和地面沉降破坏,其中明渠排水与防渗帷幕相结合的方案更适用于渗透性强、与河流水力联系密切的二元结构地层基坑降水。

SMW工法在强透水地层中的基坑支护应用

针对在基坑底没有连续水平向隔水层的强透水地层场地岩土条件,其基坑支护型式通过经济与技术最优结合方案分析,采用SMW工法加内支撑的支护型式进行基坑支护,很好的解决了该类型场地基坑支护难题,为以后类似工程积累经验。

轻型井点降水用泵的选择原则及应用

轻型井点降水是一种简便、有效的降水方法,一般适用于渗透系数在0.5～5 m/d的砂土和沙性土层中降水.对在强风化岩层中使用轻型井点降低地下水位的方案进行了总结,探讨了轻型井点降水用泵的选择及其在强风化岩层中使用.该工艺的实践可为今后类似工程的实施提供借鉴.