煤岩采动应力-裂隙带发育规律研究——以榆树湾煤矿为例

为研究煤层开采过程中上覆岩土体内采动应力-裂隙带发育规律,提出局部稳定指数的概念,定量勾绘煤层上覆岩体内破坏和未破坏的区域,并以榆树湾井田某综采工作面为例,探讨采动裂隙场及导水裂隙带发育规律。研究表明:随着工作面的推进,煤层上覆岩土体内先后产生煤层顶板破坏区、浅表层破坏区、基岩-松散层接触破坏区3个破坏区域;采动裂隙带高度随开采工作面呈现“上升—下降—上升—稳定”发育规律,而采动裂隙带宽度则呈现“线性上升”发育规律;提出裂高采比和裂宽采比的概念,得出榆树湾井田某综采工作面的裂高采比为19,基岩-松散层接触破坏区的裂宽采比为23.5,浅表层破坏区的裂宽采比为31。经对比分析,文中所提出的计算方法具有一定的验证性和适用性,可为保水采煤技术提供一定的理论依据。

新鲜完整花岗岩陡崖极限高度理论计算结果探讨

作为坚硬完整而各向同性的代表性岩石,新鲜花岗岩以其陡峻的山势构成自然界独特的、高度不等的陡崖等地貌景观。陡崖的稳定性与其高度密切相关,使得极限高度的数值对地质遗迹保护和自然景观开发具有重要意义,但对其理论研究鲜有报道。采用数学统计、破坏判据、极限平衡等方法开展研究。首先对收集自文献和报告中118组花岗岩物理力学参数值做频数统计,得到其中值密度ρ=2.61 g/cm^(3),泊松比μ=0.20,内摩擦角ψ=42.1°,内聚力C=28.15 MPa,抗压强度Rc=150 MPa,抗拉强度Rt=10 MPa。然后从莫尔-库伦强度准则等不同理论公式出发,推求其直立陡崖(坡角90°)极限高度为1532.57~5747.13 m。如采用斜坡刚体极限平衡法计算,则受到软弱结构面影响的极限高度为300 m。据国内外花岗岩陡崖实际数据,发现同时考虑拉破坏和剪破坏的卡尔曼法和莫尔-库伦强度准则的计算结果较为可信,所得极限高度为1500~2500 m。最后利用有限元软件Ansys平面应变计算,结果表明2500 m理论极限高度结论可信性。本文最后讨论了研究中未考虑的结构面控制及外动力地质作用影响,说明自然界中难以发现上述极限高度的几方面影响因素,从而为更全面认识新鲜完整花岗岩陡崖高度变化及稳定性评价提供依据。

基于三剪强度准则的库伦土压力计算

基于三剪强度准则研究了库伦土压力计算问题。(1)采用能反映岩土在三向应力作用下强度特征的三剪强度准则代替莫尔-库伦强度准则,该准则表达的是一个强度准则系列,莫尔-库伦强度准则仅为其特例。(2)基于三剪强度准则所得到的库伦土压力计算式可适用于不同的工程岩土,以往基于莫尔-库伦强度准则的土压力计算式也仅为其特例。(3)实例计算结果表明,岩土应力状态和力学特性对土压力值有一定影响。另外,采用莫尔-库伦强度准则时,库伦主动土压力值可能会因没有考虑中间主应力效应而高估,库伦被动土压力值则相反。

某铜矿主矿、废石溜井双井效应研究

某铜矿矿石溜井自建成投入使用以来,断面由圆形变为不规则形状,尺寸由3 m变为超过20 m,最大面积接近300 m2,矿、废石井井壁由建成初期的距离25 m,到修复前距离约13 m,如果继续塌方将有垮通的危险,而根据矿山生产计划,该溜井还要有较长的服务年限。采用数值仿真的方法对溜井的稳定性进行了分析,对溜井垮塌过程相互影响机理做了研究。以莫尔-库伦强度准则为依据,重点分析围岩应力状态在sig3-sig1坐标平面内变化,得到了溜井在垮塌过程围岩应力变化规律,初步确定了目前溜井的运行状态,为进一步分析溜井稳定性和溜井支护、加固提供了依据。