高地应力缓斜半煤岩巷道断面形状优化研究

为了优化高地应力缓斜半煤岩巷道的断面形状,以东欢坨矿3018工作面运道为工程背景展开研究。通过复变函数理论推导得出了倾斜煤层中不同断面形状的应力解析解,然后运用FLAC3D数值模拟求解了不同断面形状巷道的应力集中和塑性区情况,并以此为基础确定了巷道最优断面形状,最后结合现场工业性试验对研究结果的可靠性进行了验证。研究结果表明:高地应力作用下缓斜半煤岩巷道破坏呈现非对称形式;不管断面形状如何,巷道均在左、右两底角处呈现高应力集中,且应力集中程度矩形>梯形>直墙拱形;直墙拱形巷道稳定性最佳,梯形巷道次之,矩形稳定性最差,确定直墙拱形为最终巷道断面形状;现场巷道表面位移量监测结果表明,直墙拱形巷道更能满足现场安全生产要求。

高地应力特大断面隧道的适宜施工工法

为探索高地应力特大断面软岩隧道的适宜施工方法,以桐梓隧道为工程背景,通过现场监测和数值模拟,探索不同高地应力下的3种施工工法[三台阶、CD(cross diaphragm)法、双侧壁导坑法]的适宜性,从围岩变形、施工成本以及施工进度等方面评价施工方法的优劣。结果表明:Ⅴ级围岩:当隧道埋深为300、400 m时,适用三台阶法施工;当埋深为500 m时,适用CD法施工;当埋深为600 m时,适用双侧壁导坑法施工。Ⅳ级围岩:当隧道埋深为300~600 m时,都适用三台阶法施工。

巨龙铜矿地应力对大断面巷道稳定性与岩爆倾向性数值模拟

分析矿山深部巷道稳定性及岩爆倾向性对于矿山安全建设具有重要意义。以巨龙铜矿大断面深埋长巷道为研究对象,利用数值模拟手段探究了青藏高原地应力影响下环形排水巷稳定性,分析了巷道掘进后岩爆倾向性。结果表明,环形排水巷道围岩内应力以水平应力为主,最大主应力为32 MPa,在16段排水巷道中,应力主要集中于巷道DE、EF、DG段。巷道围岩水平位移大于垂直位移,环形排水巷道最大位移以M点为中心向四周扩散。GM段、HL段、KN段巷道围岩均发生了较大变形,对于该区域巷道应加强支护。巷道DE、EF、DG段最大弹性应变达到1.01×10^(5) J/m^(3),呈现出岩爆倾向,可通过减小开挖进尺削弱岩体局部应力集中。现场监测表明模拟结果可靠。该研究结果为巨龙铜矿环形排水巷施工及地压灾害防控提供了理论参考。

大断面切眼一次成巷施工工艺优化与应用

随着井工煤矿开采深度逐渐增加,井下巷道及采掘工作面受地应力的影响越来越大,导致巷道支护难度增大。顺和煤矿针对大埋深高应力下巷道支护难的问题,通过优化施工工序以及增加支护强度,采取高强应力锚杆+W钢带+单体柱与π型梁搭配联合支护的方法,实现了综采工作面切眼大断面一次成巷,成功解决了大埋深高应力巷道支护和快速掘进问题。

压前评估在葡西油田古137区块压裂井中的应用

根据葡西油田古137区块开发压裂出现的压后产量达不到压裂投产的经济开发标准的问题,从压裂液体系、支撑剂的选用、纵向剖面上地应力条件对水力裂缝高度的影响3方面对以往压裂低效原因进行了分析评估。从这3方面进行优选,确定压裂施工规模,采用“二低、二高”的压裂施工参数设计思路提高近井导流能力,采用胶囊破胶剂与尾追常规破胶剂的双元破胶剂体系措施提高压裂液返排率,降低压裂液对储层和裂缝导流能力的伤害。2004年底进行了11口井压裂研究策略的现场压裂试验,获得较好效果,为该区块后续的开发井压裂提供了必要的技术保证。

高地应力软岩隧道超前洞室断面优化模拟研究

研究目的:为解决在建兰渝铁路高地应力软岩隧道大变形问题,针对其地质条件复杂和影响因素多变的特点,提出在隧道断面内设置超前小导洞的方案,利用小导洞的可变形性,将地层高地应力提前释放,使正洞开挖时处于可接受的相对低应力状态。本文采用数值模拟的方法确定了合理的超前导洞位置、尺寸与断面形状。研究结论:以毛羽山隧道为研究对象,采用有限差分程序对超前导洞不同位置、尺寸及断面形状等工况的释放率分别进行了数值模拟,考虑施工组织、工程造价以及释放效果等综合因素,确定出了合理的断面形状与导洞位置,即导洞尺寸为:7.6 m(宽)×5.5 m(高),导洞拱顶距正洞拱顶距离为2.5 m。对应正洞A、BB'、CC'、DD'释放率分别为37%、54%、72%和59%。可为其他类似工程的施工与设计提供参考依据。

深立井基岩段井壁地压应力研究

揭示深立井及超深立井基岩段井壁地压应力的理论分析方法,为基岩段立井井壁的优化设计奠定基础。首先将立井基岩段井筒及围岩均按照轴对称受力状况建立力学模型,依据井筒开挖前后围岩受力状态的分析,通过围岩内表面与井筒外壁环向或径向应变相等原理,然后依据轴对称原理、弹性理论、静不定问题的求解方法等理论,求解出基岩段井壁地压应力的分布规律。所举算例得到的结果较为充分地反应了井壁中地压应力在井壁结构设计中的作用。其结果对深立井井壁结构的优化设计具有极为重要的指导作用。

高地应力千枚岩地层斜井进正洞岔口地段施工技术

结合兰渝铁路西秦岭隧道高地应力千枚岩地层斜井进正洞岔口地段施工技术及变形处理的工程实践,分析千枚岩地层走向与变形的关系,总结径向注浆、临时支撑等变形处理措施,有效地抑制围岩变形,同时,对该类围岩的施工技术参数及断面设计提出建议,对类似围岩地段的变形防治提供参考。

平煤十矿地应力场测试技术研究

为解决平煤十矿深部开采过程中出现的地压灾害问题,采用套孔应力解除法对矿区深部地应力场进行了研究。在矿区4个区域,11个测点进行地应力测量,结合实验室的围压试验和温度补偿试验,计算出各测点的三维地应力大小和方向,构建了深部地应力场模型。根据实测结果对深部地应力的分布规律进行了分析,得出了该矿区地应力场以水平构造应力为主导,且最大水平主应力走向为北东向,与区域构造应力场的最大主应力方向一致;垂直主应力值等于或稍大于自重应力;最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力值均随深度呈线性增长的关系。

武汉长江盾构隧道洞口浅埋段施工地层稳定性数值分析

武汉长江隧道工程采用直径11.37m泥水盾构施工,盾构始发段地质条件复杂,隧道覆土厚度7m左右,同时受加固区与地面建筑影响,地层应力状态非常复杂,而对开挖泥水压力的设定一般都采用简单土压力理论计算值,但与实际地层压力分布差别较大。现采用数值模拟方法分析始发掘进过程引起的地层位移规律,以此来确定开挖面的合理泥水压力、泥浆比重等,对指导施工具有一定的意义。

极高地应力软岩隧道贯通段变形控制方案研究——以兰渝铁路木寨岭隧道为例

为了解决极高地应力软岩隧道越岭核心贯通段大变形控制难题,以兰渝铁路木寨岭隧道施工为例,通过现场试验和数据分析,得到如下结论:1)确定了越岭核心贯通段的长度;2)提出了越岭核心贯通段"4层初期支护结构+径向注浆+长锚杆+长锚索"综合变形控制方案;3)得到了贯通段多层初期支护结构变形控制效果;4)说明贯通段施工及变形控制方案可行。

高地应力大断面软岩隧道开挖技术研究

以锦屏二级水电站引水隧洞工程为依托,对高地应力大断面软岩隧道的开挖技术进行探讨,认为开挖方法的选择、掌子面预支护的布置、弱爆破参数控制、相关监测技术的应用这4个方面是软岩隧道开挖必须重视的地方。锦屏引水隧洞软岩段的开挖,证明了在采用合理的掌子面预支护措施后,可以实现大断面(112 m2)开挖,其开挖进度比分块施工快,且施工组织方便灵活、成本也相对较低。

现浇X形桩复合地基拓宽高速公路路基沉降计算方法研究

软土路基沉降计算是高速公路拓宽工程中的重要课题。以南京长江四桥南接线栖霞互通312国道拓宽段采用现浇X形桩处理的软基路段为背景,推导出现浇X形桩拓宽路基的附加应力和沉降计算方法,采用附加应力叠加的方式计算拓宽新路堤引起的附加应力,在沉降计算中引入充盈折减系数以反映异形桩的截面效应,建立了现浇X形桩拓宽路堤的沉降计算简化公式。分析了全部路堤、老路堤和新路堤下附加应力和沉降分布规律并与现场监测结果进行对比,对拓宽工程沉降的主要影响因素进行了讨论,分析了不同拓宽宽度和坡比下附加应力及沉降分布规律。

最困难的泥岩隧道的修建方法

泥岩隧道围岩软弱，地应力强烈，易坍塌大变形，修建困难。本文介绍国外经验，并结合我国实践，提出采用多分部开挖方法，加强支护、成环和地应力测试等建议。

特大断面隧道高地应力条件下变形控制技术研究

文章结合兰新铁路第二双线大梁隧道的建设,针对高地应力区特大断面隧道围岩大变形,采用"预设计、信息反馈、调整、测试验证"的动态设计和动态施工思路;通过对监测断面变形及松动圈演化和支护内力的分析,提出了强化初期支护强度和刚度、边放边抗、预留应力释放时间和空间、加强钢架锁脚、短台阶等设计、施工措施,有效地控制了隧道大变形。

深井高地应力回采巷道围岩变形特征及支护技术研究

水峪矿面临较为典型的深部巷道支护难题,针对10219运输平巷围岩控制难题,通过分析深井地应力特征及围岩变形破坏特征,确定了巷道的支护原则及具体的锚网索协同支护方案,经掘进支护工程实践及矿压观测验证,设计的锚网索协同支护方案较好地适应了巷道条件,能够保障巷道围岩稳定。

高应力软岩巷道断面优化设计及应用研究

针对2105胶带巷车场高应力软岩巷道开口施工期间巷道所受应力大、围岩变形量大、支护困难等问题,通过理论分析、数值模拟、现场实测的研究方法,对开口处巷道断面进行局部优化,提出了开口巷道＂小断面开口,大断面掘进＂的施工方案。通过分析可知,优化后巷道所受的最高地应力降低30%~50%。工程实践表明,掘进施工过程中,顶板下沉量32 mm,两帮移近量累计43 mm,优化后巷道支护效果良好。

南川常压页岩气地质特征及水平井参数优化研究——以东胜区块SY1井区为例

常压页岩气为低渗、特低渗储层,一般采用水平井多段压裂后形成复杂缝网才能有效动用。针对南川东胜区块位于盆缘过渡带复杂区,构造和地应力复杂,井位难部署等问题,以东胜区块SY1井区为例,开展构造特征、储层特征等地质特征研究,同时优化水平段方位及段长,并进行相关性正交试验。结果表明:1)SY1井区块构造呈单斜形态,地层相对平缓(0°~15°),内部次级断层不发育;2)通过岩心观察、薄片、氩离子抛光扫描电镜等多种研究方法确定SY1井区高阻缝发育,以中高角度高阻缝为主,为北东东—南西西向;3)东胜区块地应力呈现由南向北、由主体向两翼增大的趋势,最大水平主应力为50~80 MPa,其中SY1井区最大地应力为65~75 MPa;4)东胜区块SY1井区水平井部署方位与最小主应力夹角为20°,部署段长为1800 m时裂缝改造体积最大,单井评估最终可采储量EUR相对最高。以上成果认识,对东胜区块北部SY1井区井网优化部署提供了依据,为实现常压页岩气经济效益开发奠定了基础。

高地应力采动影响下不同巷道支护方式对比研究

针对峰峰集团有限公司万年矿总回风大巷支护现状,设计对比了在高地应力采动影响下不同支护形式下2种支护方案,并结合现场工业性试验,进行数据汇总分析。实验结果表明:相比锚杆(索)+局部断面网喷支护方案,锚杆(索)+全断面U型钢网喷支护对巷道的顶底板、两帮以及底鼓变形均起到了很好的控制作用,巷道断面收缩率保持在了86.3%以上,同时又为其他巷道支护方案及参数设定提供了一条新途径。

架空线路良导体地线的选型和施工弧垂观测档的确定

目前的设计规程没有对输电线路导线与良导体地线配合的地线选型作出规定,为此从理论上阐述了在大气过电压(无风、无冰、+15℃)条件下导线与地线的电气距离计算方法,同时提出按耐张方式挂线时良导体地线应力的求解方法和弧垂观测档的确定方法。实践证明所提计算方法使良导体地线既能满足工程防雷设计要求,又符合结构强度的选型要求。