高应力断层构造区巷道冲击破坏特征研究

断层构造区静动载应力耦合作用加剧了井下断层区围岩冲击危险性,断层构造区巷道围岩应力分布规律及冲击动载响应特征存在显著特殊性。目前对于断层构造区的冲击研究主要集中于工作面采场附近,但对于断层构造区巷道冲击破坏鲜有研究。以陕西某矿深埋高应力断层构造区巷道为工程背景,分析了断层构造区巷道围岩变形破坏力学特征:①断层面存在明显应力阻隔效应,正断层附近存在上盘应力集中区和下盘应力降低区2个特殊应力区。巷道由于断层面影响,巷帮静载集中应力呈现非对称分布特征,远离断层面侧应力集中程度大于靠近断层面侧,该侧巷道围岩冲击破坏危险程度增大。②断层面对于应力波传递产生明显阻隔作用,正断层上盘动载响应大于下盘动载响应,由于巷道两帮应力非对称分布特征,右帮动载响应明显大于左帮。基于上述特征,提出了断层构造区巷道围岩“卸(大直径钻孔卸压)−支(梯次加固成层式吸能防冲支护)”协同防冲控制技术,工程试验结果表明:①巷道围岩采取“卸−支”协同防冲处理措施后,巷道两帮应力集中区往围岩深部转移3~5 m,应力峰值降低18.5%~20.3%,巷道帮部围岩应力集中程度显著降低。②采用“卸−支”协同防冲处理措施前,巷道顶底板及两帮变形量分别为856,334,325,567 mm,巷道围岩变形破坏严重,采用“卸−支”协同防冲处理措施后,巷道围岩变形量降低35.69%~62.03%,巷道围岩稳定性增强。③钻孔煤粉量显著低于临界粉煤量,巷道围岩动力显现降低。

高应力区综采工作面回撤通道施工工艺及支护技术研究

虎龙沟矿81511工作面回撤通道施工时受地质构造影响,采用传统施工工艺时存在效率低、成本费用高、围岩控制维护难度大等技术难题。通过技术研究,对81511工作面回撤通道施工方案进行对比,采用自成巷法施工工艺,并对高应力区回撤通道顶板采用“切顶卸压+注浆加固+锚索钢带+锚索棚”联合支护,对煤壁采用“L型钢棚+水力膨胀锚杆”联合支护技术。应用效果表明,回撤通道采用自成巷法施工工艺后,施工周期缩短了8.5 d,减少设备安装数量;采用联合支护技术后,减少了高应力区回撤通道顶板破碎、煤壁片帮现象。回撤通道施工后现场实测顶底板最大移进量为0.24 m,帮部最大收敛量为0.32 m,取得了显著应用成效。

高应力区软岩煤层巷道掘进支护优化

基于长平煤矿53101巷掘进期间受地质构造应力影响,围岩出现破碎、巷帮垮落现象,分析了围岩破碎机理,对垮落巷帮采取柔性注浆加固技术,对顶板采取“桁架锚索+L型拉棚+梯形钢棚”联合支护,从现场实际应用效果来看,通过对巷帮及顶板采取联合支护技术后,提高了巷道围岩稳定性,两帮最大收缩量为0.32 m,顶底板移近量为0.21 m,取得了显著应用成效。

高速列车转向架区域积雪问题的数值研究

当高速列车在高寒雨雪地区行驶时,转向架区域容易形成积雪,对高速列车的安全行驶造成威胁。在积雪轨道上行驶的高速列车,其转向架区域积雪中雪粒来源于地面积雪,因此基于壁面切应力,建立风致积雪雪粒运动模型,研究地面积雪中雪粒在列车风作用下的运动情况。采用欧拉-拉格朗日方法,基于雪粒沉积准则,建立转向架区域雪粒沉积边界模型,研究风致雪粒运动情况下转向架区域积雪分布。研究结果表明:高速气流在转向架正下方区域出现高速上扬的现象;转向架区域的车体板件、构架和轴箱等为主要的积雪部位;转向架区域雪粒沉积数量与转向架的位置、雪粒的密度和直径及壁面条件有关。

喀斯特山区高地应力特长隧道施工技术研究

喀斯特山区地质条件复杂,大埋深隧道存在高地应力问题,对隧道工程施工造成了挑战。针对喀斯特山区特长隧道高地应力施工问题,论文分析了喀斯特山区地质特点和高地应力产生机制,探讨了高地应力对隧道施工安全影响,并提出了应对策略和措施,经过工程应用验证了方案的可行性和有效性,提高了施工效率和工程质量。

基于微震监测技术的矿山高应力区采动研究

冬瓜山铜矿是目前国内开采最深的金属矿山之一,岩石具有典型的岩爆倾向性,最大应力为38MPa,为控制岩爆的发生及制定高应力区采矿的战略,2005年矿山引进南非ISS国际公司的微震监测系统,实现对采矿引起的岩体应力、应变状态的实时监测。简单介绍冬瓜山矿微震监测系统的布置;基于一段时间内监测到的有效事件,对井下首采区地震事件的时间与空间分布进行研究;利用可视化工具JDI对事件的相对集中区域进行圈定,并与井下生产活动相结合,分析原因;还提出对井下工程岩体危险识别的手段,并用实际发生的事件验证;综合研究成果,制定以微震监测技术为基础的高应力区采动分析的工作程序,为目前矿山的安全生产提供依据。

钻孔卸压开采的数值模拟

应用在巷道两帮打钻孔的方法,对程潮铁矿东西区结合部高应力区进行卸压开采分析,根据卸压机理结合工程实例对其进行数值模拟,分析在打卸压孔前后东西区结合部的应力分布特征。模拟结果表明,钻孔卸压开采有效地利用了卸压孔对巷道周围岩体的切割,使巷道围岩的集中应力向卸压工程转移,同时利用卸压孔的空间收缩来释放周围岩体的压力,最后达到减少巷道围岩受力和变形的卸压效果。

金川矿区深部高应力矿床开采关键技术研究与发展

金川矿区是我国唯一一座大型有色矿产资源生产基地。该矿体埋藏深、地应力高和围岩破碎所固有的不利条件,使得矿床在开采过程中面临极大困难。随着开采的延深,开采面积扩大,采场地压显现日趋剧烈,揭示和研究深埋、大面积采场的地压显现规律以及控制技术,是该类难采矿床安全、高效开采的关键。金川矿区自建矿30多年来,开展了大量的地压规律与控制技术的研究,积累了丰富的工程经验,解决了生产中的难题,使得矿山一期工程得以顺利实施。然而,随着二期工程的进展,尤其多中段开采水平矿柱日趋变薄的开采条件下,采场地压活动极为剧烈,巷道变形难以控制,并潜在着采场突变失稳的风险。本文在总结国内外难采矿床采场地压规律和控制技术研究的基础上,深入论述了金川1#矿体开采存在的问题、潜在的风险以及需要解决的关键技术难题。并明确了数值分析、现场监测与工程经验集于一体的动态反馈系统工程方法,是解决复杂采矿工程的必由之路。

高应力高突区域煤巷快速掘进综合防突技术

为了改变首山一矿己15-12010工作面地应力高、突出危险性严重、煤巷掘进困难的现状,基于矿井瓦斯防治理论,提出了前探地质深孔、超前排放钻孔、穿层预抽、穿层松动预裂爆破、瓦斯自动监测系统相结合的综合防突技术,并进行了现场试验。试验结果表明:综合防突技术可使高应力高突区域煤巷掘进工作面前方集中应力带与高瓦斯带向煤体深部转移,煤体内的瓦斯潜能及弹性潜能得到有效释放,消除或减弱了煤体的突出危险性,为工作面的掘进创造了较长的安全区与防护区。在己15-12010工作面回风巷实施综合防突技术后,掘进速度由原来的40m/月提高到了76.6m/月,增幅为91.5%,实现了安全快速掘进。

旭龙水电站进水塔抗震稳定性分析

旭龙水电站所处工程区的地震基本烈度为Ⅷ度,属于高地震区。为研究进水塔结构的抗震设计,采用三维有限元分析软件,运用振型分解反应谱法计算进水口在静动力各工况下的变形和应力分布,并对进水塔的整体稳定和基底应力进行了验算。结果表明:在各工况下,进水塔各部位一般应力均在规范许可的范围内,整体稳定及基底应力均满足规范要求,旭龙水电站进水塔结构抗震性能良好。研究成果可为类似进水塔结构设计提供参考。

高地应力区深埋隧道三维应力场数值模拟

结合高地应力区某深埋隧道工程,通过三维弹塑性有限元数值模拟,分析隧道掌子面推进过程中的围岩空间应力场状态和演化趋势。结果表明:当掌子面接近和通过某一断面时,围岩主应力大小和方向发生相应的变化。隧道开挖对平面σx、σy的主要影响范围约为0.5B,对围岩空间主应力和剪应力的影响范围约1.0B,对围岩位移和屈服接近度的影响范围分别为2.0B和1.0B。对高地应力区深埋隧道围岩稳定性分析、确定合理的支护措施以及制定合理的开挖方案具有重要的意义。

特厚煤层高应力区全煤巷道矿压显现规律研究

矿压观测是巷道支护中的一项重要内容,但是在特厚煤层高应力区全煤巷道进行矿压观测还不多。论文通过对复杂条件下全煤巷道进行详细的矿压观测,揭示了全煤巷道矿压显现规律。

北洺河铁矿卸压开采研究与应用

北洺河铁矿-95 m水平4#采场为缓倾斜中厚矿体,矿体底板含不稳岩层,岩体节理裂隙发育,而且受相邻采场采动压力作用的时间长达2 a之久,进路联巷及回采进路在掘进过程中或成巷后不久就发生片帮冒顶。二次支护中投入大量U型可缩式金属拱架,但仍未能控制住巷道围岩的变形与破坏。为此采用了卸压措施,获得显著成效。详细介绍了4#采场的卸压开采经验,并对卸压参数与最佳卸压时间等进行讨论。

女鞋鞋跟高度对前掌动态稳定性的影响

旨在研究女性穿着不同跟高的鞋子行走时前掌压强和受力面积的变化,再根据前掌受力面积和压强的变化客观地评估高跟鞋前掌处的稳定性。研究发现,当高跟鞋跟高超过5.5 mm以后,前掌压强急剧增加,受力面积减少。这将严重影响高跟鞋的稳定性。

高地应力条件下岩体松弛时间效应检测

锦屏一级水电站枢纽区位于构造应力与高自重应力叠加造成天然状态下的高地应力区。查明高地应力条件下大跨度地下洞室和高陡坝基开挖后各部位岩体波速以及松弛岩体随时间变化情况,正确评价高地应力区岩体开挖卸荷松弛程度和岩体质量,为指导施工开挖和岩体卸荷松弛加固设计提供依据。

混流式转轮子模型方法研究

本文结合两大商业软件Master和Ansys的特点 ,运用Fortran语言编制了适合Master软件的实体造型程序。同时 ,运用Ansys软件的子模型分析功能 ,对某电站转轮进行了子模型分析研究 ,从而比较清楚地了解了混流式转轮在高应力区域的应力分布情况 ,为转轮的疲劳设计奠定了基础。文中以某电站为例 ,对该电站转轮的子模型进行了分析研究。

孤岛工作面高应力区域沿空掘巷强力支护技术

针对成庄矿孤岛工作面高应力区沿空掘巷巷道围岩受力大、支护特别困难等问题,对高应力区沿空掘巷巷道围岩的变形情况及变形的原因进行了详细的调查与分析,运用数值模拟等手段分析了该巷道采用强力锚杆锚索支护系统巷道围岩的变形情况。结果表明高预应力强力锚杆锚索支护系统能控制巷道围岩的大变形;根据数值模拟的结果,将强力锚杆锚索应用到4310放顶煤工作面的4220副巷,巷道变形得到有效控制,顶板下沉量控制在200mm以内,两帮移近量控制在500mm以内,保证了巷道的安全,提高了经济效益。

高应力区卸压与锚杆支护对巷道稳定性影响分析

采用FLAC3D分析了不同卸压率下,锚杆排间距参数改变对巷道变形程度及锚杆受力的影响;分析了赞比亚谦比西铜矿卸压开采及锚杆支护下巷道变形破坏程度以及武钢金山店铁矿喷锚网支护方式下的巷道变形破坏程度。理论分析和工程实例表明,卸压可以有效控制巷道围岩的变形大小,锚杆支护并不在于控制巷道围岩的变形程度,而在于协调巷道周围岩体的变形。因此,高应力区巷道维护中应以地压控制为主,并配合有效的支护方式和参数才能控制巷道变形并保持稳定性。

动力扰动下深部采空区围岩力学响应及充填作用效果

针对深部采空区承受高静载同时受到周边采场爆破地震波扰动的具体情况,为研究采场围岩的稳定性,应用应力波方法分析了采空区围岩受到侧崩时的动力响应及充填的支护效果,采用有限差分软件FLAC3D模拟了安徽省铜陵的冬瓜山铜矿典型采场受到周边开采爆破侧崩时的动力特征及全尾胶充填的支护效果。分析结果表明:爆炸地震波传播过程中,围岩应力场受到扰动,采空区自由面振动速度幅值约为围岩内部的2倍,围岩产生新的塑性变形,质点位移增加;对采场进行充填能够降低接触面振动速度,减少围岩塑性变形及质点位移,从而保护了采场间柱,提高采场围岩稳定性。

高海拔高地应力区深斜井扩挖技术

布仑口—公格尔水电站地处高海拔、高地应力区,其引水斜井是目前国内已建和在建中倾角最大的深斜井之一,工程施工难度大,存在很多不安全因素。斜井工程采用先开挖施工导井,然后进行扩挖施工的方案。通过技术研究,改进并使用了自下而上全断面钻孔爆破的斜井扩挖施工方法,保证了斜井的施工安全、质量、进度和经济性,引水斜井顺利贯通。