上软下硬地层暗挖地铁隧道合理岩跨比探讨及实例分析

岩跨比选择是上软下硬地层地铁隧道规划设计中的关键技术问题之一,文章在对上覆软弱地层厚度、隧道跨度和下卧围岩质量进行深入分析的基础上,采用经验公式与数值计算相结合的方法,对地铁隧道合理岩跨比进行了综合探讨,并结合工程实例进行了验证分析。结果表明：地铁隧道合理岩跨比受上覆软弱地层厚度影响较小,受隧道跨度和下卧岩层质量影响较大;隧道跨度越大、岩层质量越好,合理岩跨比值越小;将0.27-0.3和0.5-0.6作为青岛微风化岩层大跨地铁车站隧道和中风化岩层塔柱式地铁车站隧道合理岩跨比范围有可靠理论依据。

软硬复合煤层厚度比对卸荷破坏的控制作用

在煤炭开采和煤层气抽采相关工程中,软硬复合煤层的卸荷破坏问题是围岩支护和煤层增透改造所面临的共性问题。为了探求复合煤层卸荷过程中的力学特性及破坏过程中的能量演化规律,基于能量耗散方程及煤岩损伤模型,采用PFC数值模拟和室内试验相结合的方法,研究了新田煤矿4^(#)煤层复合煤层在不同软分层厚度比下的煤体变形破坏方式、力学特性及能量耗散和声发射规律,最终得到新田煤矿4^(#)软硬复合煤层厚度比对卸荷破坏控制规律;并在现场利用水力冲孔加以验证。结果表明:在三轴压缩下,不同厚度比对复合煤体变形破坏方式的作用表现在主裂纹的转移、剪切拉伸裂纹数量变化、剪切面卸荷破裂带变化上;复合煤体的应力-应变曲线以厚度比0.45(软分层厚度/复合煤层厚度)为分界点,产生“阶梯式”的平缓与剧烈变化,并与围压大小相关联;复合煤体卸荷破坏的本质是颗粒间黏结键的断裂,厚度比对耗散能的大小以及煤体颗粒间黏结键的断裂产生积极作用;且现场水力冲孔的结果与模拟结论呼应。

双进双出钢球磨煤机制粉系统煤粉流量软测量

为满足协调控制系统对煤粉流量测量准确可靠性的要求,本文提出了一种煤粉流量软测量方法,该方法根据影响煤粉流量各信号的特点,在低给煤量时采用卡尔曼滤波器对容量风挡板开度和磨煤机入口风压进行融合,高给煤量时采用小波滤波器对容量风量和磨煤机出口风粉混合物流速进行融合,得到容量风量融合信号后,进一步利用磨煤机煤位信号和容量风量信号修正一次风煤比,以减小非线性误差。现场应用结果表明,多源信息融合得到的软测量信号具有线性误差小、干扰成分少、可靠性高的优点。

软硬互层煤岩体传统钻进工艺钻孔偏斜规律研究

为获得软硬互层条件下瓦斯抽采钻孔轨迹的偏斜规律,本文采用相似模拟的方法从实验室尺度上对钻孔的偏斜规律进行研究。根据具体的钻孔施工地质条件,在实验室搭建三维相似地质模型,为了研究软硬互层条件下的钻孔偏斜律,采用相似模拟实验的方法,在实验室搭建三维相似地质模型,分析了钻孔在不同岩性岩层、不同倾角岩层中的偏斜特征和钻孔轨迹,不同钻进速度、不同应力等条件下的钻孔偏斜规律。结果表明:①钻孔的偏斜与岩性密切相关,当岩性较软时,发生偏斜程度不大,当岩性较硬时,发生偏斜的程度就会相对较大。②钻孔的偏斜与钻速密切相关,当钻速较小时,此时钻进过程中,容易发生偏斜,发生偏斜程度相对较大,当钻速逐渐变大时,发生偏斜的程度就会相对较小。③钻孔的偏斜与钻进角度密切相关,当钻进角度较小时,此时钻进过程中,容易发生偏斜,发生偏斜程度相对较大,当钻进角度逐渐变大时,发生偏斜的程度就会相对较小。

硬软煤质量比变化对煤吸附甲烷的影响

在单一煤体吸附甲烷的基础上,选用山西某煤矿同一进风巷硬软煤,按不同质量比进行分层混合。运用Langmuir单分子层吸附理论,对硬软煤处于不同质量比条件下混合煤样对其吸附特性的影响进行了实验研究。得出吸附量随硬软煤质量比变化的关系曲线、吸附常数a,b随硬软煤质量比变化关系式及瓦斯放散初速度ΔP随硬软煤质量比变化关系式,对瓦斯涌出受硬软煤质量比变化的影响进行了理论分析。分析结果表明软煤质量和其上部硬煤质量近似相等时,吸附常数a及放散初速度ΔP达到最大值,吸附常数b达到最小值。这一发现说明了在此情况下,煤对甲烷的吸附量及其压力均达到最大值,一旦扰动此类煤层,便会形成较大的压力梯度及浓度梯度,发生大量瓦斯涌出,研究结果对煤与瓦斯突出机理提供了理论基础。

考虑流变特性的抽放钻孔应力分布和移动变形规律研究

为了研究抽放钻孔周围煤体的应力分布及移动变形规律,分析了钻孔周围煤体的力学特性,建立了考虑煤的塑性软化和扩容特性的黏弹塑性模型,得到了煤体应力、位移、孔径变化和卸压范围的表达式,对比分析了软硬煤层钻孔的应力分布及卸压效果,研究了抽放钻孔孔径变化规律,解释了软煤层钻孔抽放体积分数快速衰减的原因。研究结果表明:钻孔周围煤体具有塑性软化、扩容和流变特性,软煤层钻孔具有更好的卸压效果,蠕变变形更为剧烈,在短时间内就可能发生失稳破坏,阻塞瓦斯抽放的通道,致使瓦斯抽采体积分数迅速下降;硬煤层钻孔直径虽有缩小但仍处于稳定状态,并不发生堵孔现象,但是到井田深部由于应力增大,蠕变变形加剧,就有可能发生失稳破坏。研究成果与生产实践具有较好的一致性,可以为瓦斯抽采参数的确定提供理论指导。