煤层采动巨厚松散层全断面监测及内部变形特征

开采沉陷是煤炭资源井工开发利用所面临的主要环境地质问题,尤其对于我国东部高潜水位矿区而言,巨厚松散层的移动变形控制与采动减损评价备受关注。为了研究巨厚松散层内部移动机制,明确其对地表移动变形影响,以淮南新集矿区某井田为研究区,通过采用分布式光纤与并行电法联合测试技术,构建超过600 m深度全断面钻孔监测系统,探究巨厚松散层变形特征和内部移动规律。全断面监测系统能够获取煤层采动区域巨厚松散层内部应变、位移信息及监测钻孔周围电阻率变化情况,量化地层监测断面松散层内部移动变形时空关系和渗流场变化数据,分析松散层内地层变形特征与发育形态。研究结果表明:多参量联合测试技术的应用,显著提高了对巨厚松散层移动变形的监测效率和变形定位的准确性,获得了工作面回采位置与松散层内部变形时空演变关系。并根据松散层变形特征,将采动影响过程划分为超前影响期、弱采动影响期、强采动影响期、采后沉稳期4个阶段,揭示了超前影响变形表现“台阶状”形态与采动影响期的“反向3字型”移动特征,同时分析了“反向3字型”移动模式的构成条件、影响因素。基于全断面监测数据,提出巨厚松散层变形多场可测信息量化评价方法,阐明了巨厚松散层在煤层开采过程中存在分层应力积累与释放的规律。研究内容为巨厚松散层内部移动变形的精细化监测分析提供重要的技术支持。全断面监测技术的应用,也可为采动损害过程监测与评价、矿山生态源头减损与减沉、沉陷区土地规划与复垦以及松散层内注浆改造等提供参考。

盾构穿越软土地层预加固数值模拟与变形控制

依托佛山地铁3号线创驹区间盾构隧道工程,采用数值模拟得到不同加固方式下的地表沉降和隧道变形,研究了盾构穿越全断面软土地层时的变形规律,提出一套盾构安全穿越加固建议,并结合现场实测,验证了模拟结果的正确性。研究表明:盾构在全断面软土地层中推进时,地表沉降、隧道拱顶沉降和水平收敛值均不断增大,且主要发生在盾构通过时及盾尾管片脱出后,同时该段也是预加固的主要作用范围;先行隧道对地表沉降影响大于后行隧道;盾构穿越未加固土层时地表沉降、隧道拱顶沉降、水平收敛最大值分别为27.7 mm、13.78 mm、10.57 mm,采用超前预注浆加固时各变形分别为未加固的57.0%、69.1%、61.0%,采用三轴搅拌桩预加固时各变形分别为未加固的32.1%、50.2%、43.0%,预加固可有效控制变形,且三轴搅拌桩变形控制优于超前预注浆加固。当盾构区间地面环境复杂,不具备地面加固条件时,建议采用超前预注浆加固控制地表沉降量及隧道变形。

深井软岩巷道顶帮强力适时锚注支护技术研究

为解决软岩巷道支护锚杆受强剪破坏及锈蚀问题,提出以全长锚固为基础的顶帮强力适时锚注支护技术,在原有支护结构上设计了顶帮补强锚索支护技术。结合适时注浆理论和现场测量数据通过Maple计算出最佳注浆时间,采用数值模拟方法研究对比了端头锚固支护与全长锚固支护情况下的巷道围岩位移、应力及塑性区分布。结果表明,以全长锚固为基础的全断面支护技术能够有效控制顶板下沉,采用全长锚固的锚杆能够在有效防止腐蚀的情况下抵抗强剪破坏,最佳注浆时间为巷道开挖后的10~20 d。结合现场监测结果表明,在顶帮强力适时锚注支护下,整体矿压及顶板下沉量基本稳定,锚杆主动支护效果好。

三模式掘进机全断面岩层段TBM模式施工技术研究

为研究三模式掘进机使用TBM模式在全断面岩层中的施工技术,以广州地铁7号线二期萝岗站—水西站盾构区间工程为研究背景,分别从出渣方式、掘进参数控制、刀具管理和稳定器应用4个方面对三模式掘进机TBM模式施工技术进行总结。结果表明:1)本工程中三模式掘进机使用镶齿滚刀施工,相对光面滚刀的消耗更少,刀盘转矩更低;2)三模式掘进机TBM模式采用泥浆循环和螺旋输送机双通道出渣,可显著降低泥浆管堵塞的概率,提高出渣效率;3)三模式掘进机在前盾、中盾安装稳定器和撑靴,可保证全断面硬岩地层中掘进盾体不发生滚动,同时增强盾体稳定性;4)在全断面岩层中采用三模式掘进机TBM模式开挖隧道,刀盘转速为3.0 r/min,总推力约15000 k N,转矩可控制在1300 k N·m,推进速度为8~12 mm/min。

城市砂土隧道注浆效果评价研究

文中依托西安市开元路-建元路下穿通道工程,采用数值模拟的方法,对比分析了未进行注浆加固、全断面注浆加固工况下的砂土隧道变形特性,评价了中隔壁法的开挖效果.结果表明:未进行注浆加固工况下的地表沉降和拱顶位移分别是全断面注浆加固的4.78倍、4.44倍和7.08倍、5.73倍;掌子面未加固工况下隧道开挖产生的支护应力小于掌子面全断面注浆加固工况下的支护应力,隧道左洞和右洞在全断面注浆加固情况下;开挖断面掌子面的挤出变形在全断面注浆加固工况下远小于未注浆工况下,且最大和最小位移平均减小80%.数值模拟结果表明:在全断面注浆加固工况下隧道开挖沉降表现出安全稳定态势.

新元煤矿ZDY7350LQY矿用一体化全断面自动化钻机研发

全液压履带式钻机操作比较复杂、需要有专人搬运、拆卸钻杆、看管通风通水开关,占用了大量的人力资源,并且此类设备仍需要工人近距离操作才能实现打钻施工,无法避免喷孔对作业人员的伤害,基于此,为提高矿井消突治理装备水平,响应国家“机械化换人、自动化减人”科技强安政策,构建多系统集成的煤矿智能化装备体系,新元煤矿研究设计ZDY7350LQY煤矿用一体化全断面自动化钻机,实现矿井煤层打钻工程的自动化水平,提高矿井消突治理效率。

循环冲击荷载下喷射混凝土的动态力学性能及破坏模式研究

地下空间中频繁的动态荷载扰动会对支护结构的安全造成严重威胁。为探究喷射混凝土在高应变率循环冲击荷载下的动态力学性能变化和破坏模式,本文依托老营盘隧道,采用直径50mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)对混凝土试件开展循环冲击试验,从应力—应变行为、动态力学性能指标、能量转化规律、破坏模式等方面进行分析。研究结果表明,随着冲击次数增加,喷射混凝土峰值应力逐渐减小、极限应变和平均应变率逐渐增大;喷射混凝土吸收能基本不变,反射能增加、透射能降低;冲击过程中喷射混凝土试件中心细长微裂缝逐渐发育并增多,裂缝从外侧向中心处延伸,最后裂缝贯穿整个混凝土结构,发生突变破坏。

格林纳达圣乔治国际机场跑道沥青盖被不停航全断面摊铺施工工艺

结合格林纳达圣乔治国际机场跑道升级改造项目,针对跑道盖被工程中不停航施工的要求,从沥青混合料设计、盖被宽度、横坡度及机械数量等方面对无冷纵缝全断面摊铺施工工艺进行了分析研究,确定了机场道面沥青盖被不停航全断面摊铺施工工艺。实践表明,该工艺可在满足机场不停航施工条件下保证施工质量满足设计要求。

基于新意法理念的隧道施工方法研究

随着我国隧道建设重心的逐步西移,所涉及的工程地质条件和地应力情况愈发复杂,运用传统隧道施工方法存在诸多问题,如难以克服大变形问题、无法在施工过程中精准预测隧道变形特征等。新意法理念为这些问题的解决提供了新的思路。为推广新意法施工设计理念,系统性论述了新意法的基本原理及其设计施工相关流程,并在此基础上分析与传统工法相比其优势所在,为相关工作人员提供参考与指导。

富水软弱围岩隧道全断面帷幕注浆变形机理及控制研究

【目的】为进一步揭示富水软弱围岩隧道全断面帷幕注浆浆液扩散规律以及地层加固、防渗止水原理。【方法】以莞惠城际GZH-4标暗挖隧道穿越人工湖底全风化岩层为工程背景,通过现场取样及数值计算分析,对全断面帷幕注浆隧道的掌子面变形、岩层取芯率、地层水平收敛及地表沉降等进行探讨,深入分析隧道帷幕注浆浆液扩散规律及地层加固、防渗止水原理。【结果】结果表明:注浆浆脉构成的浆脉骨架可与周围岩体相黏接形成结石体,能有效提高岩体强度及地层抗渗透性能;高压注浆导致掌子面易于鼓胀或开裂,精准控制注浆初始条件和超前预测,可有效避免这一现象的发生;隧道的全断面帷幕注浆可增强岩体自承载能力,能有效抑制隧道的水平净空收敛变形;全断面帷幕注浆对富水软弱地层隧道开挖时的地表沉降有很好的抑制作用。【结论】研究成果揭示了富水软弱围岩隧道全断面帷幕注浆的变形机理,并提出了相应的控制方法,可为类似地质环境下岩体注浆提供理论支撑与技术指导。

基于正交试验的软岩隧道围岩稳定性影响因素敏感度分析

基于某供水专用软岩隧道,采用正交试验法对其围岩稳定性影响因素进行敏感度分析,确定影响拱顶沉降、仰拱隆起和水平位移的主要因素,分析各因素对软岩隧道围岩稳定性的影响。结果表明:提高支护结构混凝土等级和厚度可减小拱顶沉降量,支护施工距离的增加会导致拱顶沉降量、仰拱隆起量逐渐增加,采用全断面法开挖可使拱顶沉降和仰拱隆起最小化;混凝土等级是影响水平位移结果的最显著因素,支护施工距离和开挖方案的影响次之,混凝土厚度是影响水平位移结果的较弱因素。提出优化施工方案,建模分析并通过现场监测进行验证。

公路隧道衬砌全断面拆换施工病害处治研究

随着隧道运营年限的增加以及不良地质和气候条件等因素影响,隧道衬砌结构性病害逐年增多。以辽宁西部地区某运营公路隧道为背景,在专项检查的基础上分析病害成因,提出全断面衬砌拆换的处治方案。采取以超前支护注浆和分段拆除恢复为核心的变形控制措施,和以锚杆注浆稳定膨胀性围岩、轻质混凝土回填背后空腔、加强初期支护和二衬为重点的恢复措施,辅以围岩压力监测、锚杆轴力监测和钢架内力监测为手段的长期监测,并论述了施工过程中的风险点和技术要点。方案可为类似工程提供经验借鉴。

脑卒中后认知障碍发病现状及相关因素分析:一项基于脑卒中全周期康复的多中心横断面研究

背景脑卒中后认知障碍(PSCI)会极大限制脑卒中患者各个阶段的康复,并导致患者活动参与能力和生活质量的下降。目的基于脑卒中全周期康复理念,通过调查PSCI的发病率,分析不同年龄及疾病时期下的PSCI差异及其潜在影响因素。方法采用简单随机抽样的方法,于2022年10月—2023年7月在全国不同地区27家医院的康复科住院抽取脑卒中患者进行横断面分析。根据研究标准最终纳入402例患者,根据我国统计局标准将患者分为青中年组(18~64岁,n=234)和老年组(≥65岁,n=168),根据国际卒中康复联盟定义的脑卒中恢复分期将患者分为急性期组(1~7d,n=25)、亚急性期组(8~180d,n=338)、慢性期组(>180d,n=39)。通过访谈、评估和电子病历系统收集患者的基线资料。使用蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评估认知功能,并计算每个认知领域的得分和量表总分。使用美国国立卫生研究院脑卒中量表(NIHSS)、Fugl-Meyer评定量表上肢部分(FMA-UE)、Fugl-Meyer评定量表下肢部分(FMA-LE)、Berg平衡量表(BBS)、改良Barthel指数(MBI)、医院焦虑抑郁量表-焦虑(HADS-A),医院焦虑抑郁量表-抑郁(HADS-D)评估患者的疾病情况和身体功能。采用Spearman秩相关分析探究不同年龄与疾病时期下PSCI与其他临床指标的相关性。结果脑卒中患者PSCI患病率为76.4%(307/402),其中老年患者PSCI患病率为81.0%(136/168),青中年患者PSCI患病率为73.1%(171/234);脑卒中急性期患者患病率为56.0%(14/25),亚急性期患者78.4%(265/338),慢性期患者71.8%(28/39);不同年龄与疾病时期分组结果显示:老年组患者视空间与执行功能、注意力、计算力、延迟回忆得分及MoCA总分比青中年组更低(P<0.05);亚急性期组患者视空间与执行功能、语言、延迟回忆得分及MoCA总分低于急性期组(P<0.05)。相关性分析显示,MoCA总分与文化程度(rs=0.314)、脑卒中类型(rs=0.114)、FMA-UE(rs=0.245)、FMA-LE(rs=0.242)、BBS(rs=0.265)、MBI(rs=0.293)呈正相关(P<0.001),与性别(rs=-0.107)、年龄(rs=-0.103)、高血压史(rs=-0.112)、偏瘫侧(rs=-0.139)、病程(rs=-0.135)、NIHSS(rs=-0.107)、HADS-A(rs=-0.239)、HADS-D(rs=-0.280)呈负相关(P<0.05)。进一步分层分析显示:青中年组和老年组在文化程度、NIHSS以及FMA-UE、FMA-LE、BBS、MBI、HADS-A、HADS-D均与MoCA总分相关(P<0.05)。急性期患者中,病程、FMA-UE、HADS-A与MoCA总分相关(P<0.05);亚急性期患者中,年龄、文化程度、高血压、饮酒史、脑卒中类型、偏瘫侧、病程、NIHSS以及FMA-UE、FMA-LE、BBS、MBI、HADS-A、HADS-D与MoCA总分相关(P<0.05);慢性期患者中,文化程度、高血压、HADS-D与MoCA总分相关(P<0.05)。结论PSCI与脑卒中患者年龄、疾病发展时期、文化程度、运动功能、平衡能力、日常生活活动能力和焦虑抑郁水平关系密切,应根据不同分层认知潜在影响因素为患者制定个性化预防策略和干预方案,并在疾病早期至康复后期提高对认知的筛查与重视。

自制全断面刷毛机变截面隧洞粘贴碳纤维施工技术应用研究

水工隧洞等截面或变截面碳化混凝土表面需补强加固,以提高隧洞抗渗性能和耐久性。通过试验自制了可调节全断面刷毛机,进行衬砌刷毛,确保刷毛精度,保证碳纤维片粘贴紧密与牢固,与原结构形成整体,共同工作,以满足隧洞补强加固后输水能力要求。

出口弯管对通风机性能的影响

为解决煤矿生产工作面由于现场条件的局限性导致通风机性能无法充分发挥的问题,重点对通风机连接直管段长度和正反接弯头下对应的性能进行对比。根据试验需求制定了试验方案,并提出两种试验方案;具体对直管段长度与弯头连接方式对通风机全压的影响进行对比,所得的试验结论可指导实践生产中通风机的安装。

足尺拼接式方形高强钢管混凝土柱轴压承载力数值分析

对两种不同的新型拼接式方形高强钢管混凝土足尺柱的轴压承载性能进行了数值模拟,分析了混凝土强度、钢材强度、缀材间距和宽厚比对该类组合柱轴压承载力及荷载–位移曲线的影响规律,研究表明:同种参数影响下两种形式的组合柱荷载–位移曲线及承载力变化规律相似;材料强度和宽厚比对承载力影较为显著,如钢材屈服强度从345 MPa提升至460 MPa时,两种组合柱承载力分别提高了9.13%和9.42%,宽厚比从83.3增大至100时,两类柱子承载力分别降低了5.08%和5.00%;可初步采用GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》计算该类新型柱的轴压承载力。

小型巷道全断面掘进机快速施工关键技术与应用

岩巷掘进效率对于煤矿高效生产具有重要影响。与传统的钻爆法和综掘机法相比,盾构掘进施工法在掘进效率方面具有显著优势,已逐步应用在煤矿岩巷掘进施工中,但其直径一般都超过5 m,难以适用于小断面岩巷。因此,为提高小断面岩巷掘进速度,综合考虑井筒罐笼提升、设备运力、巷道尺寸、瓦斯治理模式、设备防爆性能、连续化排矸、巷道施工条件等因素,研制出了直径为3.5 m的小型矿用全断面掘进机。基于工程地质条件进行数值模拟,提出砂岩、砂质泥岩和泥岩顶板条件下的最优支护参数,获得了巷道最优支护参数,并通过动态调整实现巷道围岩分类精准控制,达到“围岩控制稳定、支护材料数量精确、支护耗时少”的目标。通过研制钢筋自联网、超长运输能力带式输送机,提高整机变坡范围(-9°~+9°),改进刀盘冷却水循环系统,超前治理断层技术,解决了现场应用中遇到的技术难题。研究结果表明,连续化排矸系统构建、盾构机作业线设备配置、快速始发与拆除技术、巷道精准支护施工及劳动组织方式均为保障盾构机快速施工的关键技术。最后,将该小型矿用全断面掘进机及快速施工技术应用于顾桥矿东一边界回风巷,7个月内完成3115 m岩巷掘进施工,月进尺600.6 m,刷新了淮南矿区岩巷掘进施工记录,掘进效率提高至钻爆法的3.15倍,人均工效提高至钻爆法的3.82倍。

考虑流固耦合效应的双模盾构施工对地表变形的影响

为研究考虑流固耦合效应的盾构施工对地表的影响,文中以穗莞深城际西宝区间大直径双模盾构在复杂地层中施工为背景,采用midas GTS NX软件建立三维有限元模型,探究渗流作用下TBM模式在硬岩中掘进时的地表变形规律。结果表明,对于位于裂隙发育、富水性及透水性中等的硬岩隧道,隧道开挖引发的地下水渗流会加剧隧道周围及地表的位移变化,因此,在计算盾构施工对围岩及地表带来的影响时,应当考虑流固耦合效应。

煤矿超长斜井敞开式全断面掘进机施工可行性分析

斜井是保障矿山高效生产的矿井开拓方式之一,可实现矿井主运连续化,大型采、掘、运装备可采用无轨胶轮化直接下井,无需地面拆解和井下大硐室中组装的复杂工序。为满足陕西可可盖煤矿10.0 Mt/a的产能需求,基于井筒开拓方式影响因素的分析以及可可盖煤矿工程地质与水文地质条件的分析,提出了4版矿井开拓方案,考虑到外部运输条件便利、场地集中便于管理、缓坡斜井无轨胶轮化和无需换装等优势,初步确定了井田西部主副斜井+中部进回风立井的开拓方案;进一步梳理了煤矿长距离斜井钻爆法与机械破岩施工技术发展的现状与趋势,鉴于现有钻孔爆破法和悬臂掘进机作业线施工斜井存在掘进效率低、工序多、风险高等问题,提出了超长斜井采用全断面掘进机掘进的技术方案,论证了采用敞开式全断面掘进机施工的可行性和适用性;通过对比分析斜井围岩管片支护与锚网喷支护的优缺点,选择了近工作面锚网喷与局部围岩较破碎区段增设钢拱架的支护方式。根据可可盖煤矿工程地质与水文地质条件、环境条件、工程条件、建井技术、装备性能、施工工期、投资成本等因素的综合分析,可可盖煤矿主副斜井建设技术装备具有可行性和先进性,为同类型矿井开拓方式选择与超长斜井施工技术装备的确定提供了参考,为煤矿安全高效、绿色智能建设和发展奠定了基础。

全断面开挖隧道喷射混凝土早期力学强度与抗渗性能试验

针对全断面施工方法下喷射混凝土早期力学强度与抗水渗性能的高性能化需求问题,选取郑万高铁宜兴联络线某隧道斜井全断面开挖工况,采用混凝土材料性能测试、实体施工验证以及水化微观分析等方法研究喷射混凝土设计强度等级与全断面隧道施工方式的适应性。试验结果表明:1)与模筑混凝土相比,喷射混凝土的早龄期小时强度发展更快,随设计强度等级从C25提高至C40,喷射混凝土8 h抗压强度从3.2 MPa提升至7.0 MPa;2)喷射混凝土的抗水渗性能与其28 d抗压强度遵循良好的线性正相关性;3)与C25喷射混凝土相比,C35喷射混凝土内部的层状C-S-H凝胶数量及致密性明显增加,并充分填充了速凝产物钙矾石形成的骨架孔隙,进而促进了喷射混凝土力学强度及抗水渗性能的提高;4)在全断面施工工况下C35高性能喷射混凝土施工后,采用实体射钉法测试8 h力学强度达到6.0 MPa以上,有效降低了初期支护的早期位移变形及累计变形量。