爆破对围岩松动圈的影响研究

为研究爆破开挖对围岩松动圈的影响,以城郊煤矿相同埋深、相同围岩条件下的五采区轨道下山及下平巷和二水平西翼轨道大巷为工程背景,采用现场测试和理论计算相结合的方法,研究巷道在爆破开挖和掘进机“准静态”开挖方式条件下的围岩松动圈变化规律。结果表明,采用强度理论计算得到松动圈厚度要小于现场实测值,采用爆破开挖的巷道围岩松动圈厚度一般要大于采用掘进机“准静态”开挖的松动圈厚度。

巷道跨度及采动应力对围岩松动圈影响的测试与分析

巷道设计在很大程度上是支护设计,而围岩松动圈作为支护设计的依据,进行现场实测是最可靠的方法。采用地质雷达对榆树岭煤矿进行松动圈测试,探究巷道跨度、采动应力等因素对围岩松动圈的影响。测试与分析结果表明:下5煤层巷道全断面松动圈均小于2.0 m,为中等松动圈,而水平应力远大于垂直应力是顶板松动圈大于两帮松动圈的原因;巷道跨度对围岩松动圈的影响并不显著,在5.0~11.5 m跨度范围内,松动圈增幅5%~15%,因此4~8 m跨度范围内巷道采用相同支护方案时,可优化锚杆与锚索预紧力来保证巷道稳定;沿空掘巷一次采动影响后,全断面松动圈均超过2.0 m,松动圈增幅15%~22%,可作为沿空掘巷煤柱留设宽度的依据;围岩松动圈范围内的破碎区较易识别,而裂隙区的判断则需要结合经验或2种以上测试方法进行综合分析判断。

飞机载荷校准试验区域加载技术

载荷校准试验是飞机飞行载荷测量的关键环节,载荷的施加与翼面真实受载一致或接近,直接决定载荷测量的精度。针对载荷校准试验时载荷量级受局部强度限制难以提高、不能同时实现拉压双向加载、扭矩载荷测量精度不高等问题,开展载荷校准试验区域加载技术研究,通过试验件设计和黏接工艺研究、地面验证试验、机上验证试验等,在飞机载荷校准试验中实现双向同时加载,校准载荷量级大幅提高,并在某型支线飞机载荷校准试验中进行了应用研究,取得了良好的试验结果。

TOFD检测中初始扫查面盲区高度确定方法分析

本文分别按计算法、试块测定法和直通波宽度测定法确定相同厚度工件所对应的初始扫查面盲区高度。对每种方法所得结果及其产生原因进行了分析讨论并比较。得出,直通波宽度测定法确定的盲区高度大于计算法确定的盲区高度而小于试块法确定的盲区高度。因此,在实际检测中,用任何一种方法确定扫查面盲区高度均与实际盲区高度存偏差。另外对扫查面盲区高度测定试块使用便捷化的问题提出个人建议。

爆破影响下测压钻孔密封起始位置的确定

测压钻孔密封是煤层瓦斯测压的关键步骤,若钻孔密封段位于巷道围岩松动圈范围内,可能造成测压钻孔密封失效进而导致测压失败。为确定巷道围岩松动圈范围,进而确定封孔起始位置,在考虑损伤变量基础上推导了原岩应力作用下围岩松动圈范围计算式。结合巷道掘进爆破作用对围岩松动圈的影响,通过理论推导获得了原岩应力和爆破共同作用下的巷道围岩松动圈范围计算模型,同时根据相关参数进行了算例分析。该研究为煤矿井下测压钻孔密封起始位置的确定及工艺可靠性提供了理论支持。

软弱破碎连拱隧道松动区模型试验与分析

工程中连拱隧道围岩松动范围的确定对采取合理的支护手段和方法具有重要的理论价值和实际意义。以埋深100 m的公路连拱隧道为研究对象,利用室内模型试验,对软弱破碎围岩松动区的发展过程及范围进行研究,并采用压力盒量测围岩不同部位的应力,分析围岩松动区的应力场特征。利用FLAC软件对模型试验进行数值模拟,通过应力分析法和极限拉应变法判别松动区范围,并与模型试验结果进行对比分析,发现松动区内围岩切向应力大于径向应力,深埋条件下围岩更容易形成压力拱,应力分析法所得的松动区与模型试验结果更为接近,建议深埋隧道采用应力分析法判断松动区范围。

硐室巷道围岩松弛范围的超声波测试

地下硐室巷道工程在爆破开挖过程中围岩会产生松动,利用超声波探测技术并结合现场地质条件可以较准确地测出巷道围岩松动圈的范围,从而给巷道围岩支护提供可靠的依据,是一种成功的方法。

深井回采巷道围岩松动圈监测分析及支护方案的优化

巷道开挖后,巷道周边岩体将由于应力集中产生破坏变形,形成松动圈。围岩松动圈的大小直接决定巷道围岩变形控制的难易程度。探地雷达是目前矿山最常用的物探手段之一,基于探地雷达松动圈探测机理分析,对轨道运输巷道不同断面位置进行了围岩松动圈探测,巷道围岩松动圈范围在1.1～1.6m之间。分析测试结果得出轨道运输巷道围岩松动圈的分布规律,并对巷道的支护方案进行优化设计。

围岩松动圈常用测试方法分析与比较

为便于在不同工程背景下对现有多种松动圈测试方法进行选择应用,对获得围岩松动圈范围的理论方法和多种物理测试方法进行了分析介绍,并对各物理测试方法的适用特点进行了比较研究。结果表明:声波法技术相对成熟,但对测试岩体岩性要求较高;多点位移计法测量数据量大,测试精度不高;地震波法与地质雷达法可实现无损检测,但成本较高,适用于精度要求高的工程;钻孔摄像方法直观、精度高,但存在操作复杂、成本高以及不适用于破碎程度高的岩体等缺点。

数字照相量测在岩石隧道模型试验中的应用研究

在节理岩石隧道的三轴相似模型试验研究中,应用数字照相变形量测技术,采用自行研发的岩土工程数字照相量测软件系统PhotoInfor,对隧道围岩的变形破坏模式和不同围压作用下的变形破裂演变过程进行试验观测和定性、定量分析;针对隧道围岩破裂带量测难点问题,提出一种基于图像相关分析的围岩破裂带的准确识别新方法——图像钻孔法,通过在试验图像上沿着隧道周边径向设置多组pixel测点(一组测点称之为一个图像钻孔,各组测点间距为1pixel),利用PhotoInfor得到隧道围岩破裂带分布图,根据各组图像钻孔测点位移的突变位置,可对围岩破裂带的范围进行准确界定,同时发现,隧道围岩破裂带产生后破裂区内岩块再破裂的现象,这将有助于进一步深入分析岩体破坏后的力学行为。研究结果表明:数字照相量测不仅在砂土模型试验中应用效果良好,也是岩石相似模型试验中有效的变形量测手段,在岩土力学与岩土工程试验研究领域中可广泛进行推广应用。

压电式压力传感器动态特性补偿技术研究

针对近爆区冲击波压力测试中压电式压力传感器因动态特性不佳造成信号畸变之问题,通过激波管动态校准试验,分析传感器动态特性;对造成动态测试误差的主要因素,利用动态补偿技术设计数字补偿滤波器,对传感器爆炸信号进行补偿处理。结果表明,该方法能有效减小动态测试误差、提高近爆区冲击波压力测试精度。

基于离散介质流固耦合理论的地下石油洞库水封性和稳定性评价

以我国首个大型地下水封石油洞库工程为背景,基于离散介质流固耦合理论,开展地下石油洞库水封性和稳定性评价。通过室内岩石三轴试验和结构面剪切–渗流耦合试验,获得岩石的弹性模量、泊松比和结构面的剪切模量、水力开度等参数。根据施工巷道开挖过程中围岩变形和水位变化情况,对围岩参数进行反分析,获得较为可靠的洞库围岩参数。综合上述成果,分析地下石油洞库的水封性和稳定性特征。研究发现,在水幕压力为50kPa条件下,该地下水封石油洞库稳定水位位于主洞室上方约60 m,且大于洞内储存介质的压力,满足洞库水封条件;洞库各主洞室位移为9～30 mm,达到洞室稳定相关控制标准;分析8#和9#主洞室边墙附近的水平应力、竖向应力、法向应力和切向应力的变化,并将其划分为3个区域,即松动区、扰动区和未扰动区,其中洞室松动区范围约为6 m。研究为大型地下石油洞库水封性和稳定性评价提供理论依据。

万年矿巷道围岩松动圈的检测与支护优化探讨

为了获得万年矿回采巷道围岩松动圈参数,现场采用多点应力法测试巷道围岩松动圈。通过对万年矿13278回采巷道矿压的动态监测,分析巷道围岩内部应力动态变化规律,得到了巷道围岩松动圈的分布情况。

软岩巷道围岩松动带及其状态分析

本文阐述了一些软岩巷道围岩松动带中波速测定的结果,并利用变参数的二次抛物型强度曲线讨论了软岩的非均质塑性(松动)状态。强度参数的变化规律利用声波波速测定结果来描述。理论分析结果说明围岩在开始破裂和即将失去承载能力之前有较大的变形。计算结果与实例比较吻合。

包气带土层防护地下水污染的反硝化测定影响综述

施加氮肥是农业增产的有效途径,土壤反硝化作用可使其中的剩余、淋洗氮素得到消散和净化,使地下水免受污染。但影响包气带土层中反硝化测定的因素较复杂,目前还没有较完善的测定方法。文章在论述包气带土层反硝化作用的实质与影响因素基础上,总结了现行反硝化测定方法的影响与不足。结合现有监测技术的发展及对包气带土层中物质、能量的转化和分布认识,探讨分析了适宜于研究包气带土层防护地下水污染的反硝化测定方法,为相关学科研究提供借鉴。

上向分层充填法地下采矿模型试验与分析

依托于云南磷化集团晋宁磷矿6~#坑深部缓倾斜中厚磷矿充填法地下采矿工程,对充填法模型试验的试验方案、相似材料配比、试验台架、开挖模拟技术、试验量测方案与技术等进行了探索研究,并通过室内平面应变相似模拟模型试验和数值模拟等对缓倾斜中厚磷矿层上向分层充填法地下开采过程中地下采场围岩的应力和变形活动规律、松动范围等进行了分析研究。研究结果表明:模型试验围岩破坏主要发生在顶板中部,破坏模式为块体塌落,且围岩竖向应力的变化呈现拱形,并且以采空区为中心向外扩展,位移最大的位置在顶板中部,朝向采空区,应注意靠近开挖侧的围岩位移的变化。

上软下硬岩质地层浅埋大跨隧道松动压力计算

针对现有方法在上软下硬岩质地层中浅埋大跨隧道松动压力计算方面存在的问题,通过离散元数值模拟和正交试验,分析了围岩的松动破坏机制、风化层厚度和岩体中节理分布状态对隧道松动区形状和范围的影响规律及敏感性。结果表明:影响松动区的主要因素依次为风化层厚度、隧道埋深、贯通倾斜节理的倾角和间距、风化层水平节理间距;松动区可分为拱形和塌穿形两种类型,其边界曲线分别可用抛物线和乘幂函数近似表示。针对塌穿形松动区,通过回归分析建立了地表松动宽度和拱顶松动土条水平长度的计算公式。按照应力传递原理,在松动区内以梯形微分岩土条为对象,通过分层积分,推导出可反映节理产状和风化层厚度影响的浅埋大跨隧道围岩松动压力计算公式。工程实例计算表明,与现有方法相比,所提方法计算的松动压力值最小。

利用分层测压技术判断高压注水层破裂方法

在分析地应力与地层破裂压力关系的基础上 ,推导和研究了注水压力与地层流动压力的关系式 ,给出了井底流动压力与地层破裂压力的关系式 ,由此建立了井口注水压力与地层破裂压力之间的关系式。提出了一种高压注水井分层测地层压力恢复的新方法 ,该方法管柱功能强 ,测压井下关井 ,分层流量直接测试不用迭加法 ,测试精度高 ,操作方便。应用该方法进行高压注水层地层破裂的测试 ,分析了破裂地层试井曲线特征。对地层破裂在曲线上表现的特征进行了理论分析和验证 ,现场应用已见到了很好的效果。实测解释结果表明 ,该方法切实可行 ,判断符合率高 ,为高压注水井提供了压力上限控制的依据。

董家河煤矿22518综采工作面瓦斯防治技术与效果检验

针对开采石炭二叠纪煤层董家河煤矿22518综采工作面,随着采区延伸出现瓦斯异常的实际情况,设计在巷道掘进期间采用超前钻孔瓦斯排放、本煤层顺层钻孔瓦斯抽采、高位钻孔卸压瓦斯抽采、采空区埋管抽采等综合防治措施。结果表明：该套防治措施使该区域煤层瓦斯含量从4-8 m^3/t降为2.346-3.654 m^3/t;掘进巷道内瓦斯浓度稳定在0.1%-0.3%之间;回采期间上隅角瓦斯浓度稳定在为0.28%-0.46%之间;回风巷瓦斯浓度稳定在0.10%-0.21%,且再未出现瓦斯超限事故,效果显著,保证了该煤层巷道的安全掘进与安全回采。

考虑围岩松动圈的隧道抗减震措施

为了研究考虑松动圈的情况下隧道抗减震措施的有效性和机理,建立同时考虑松动圈和抗减震措施的有限元计算模型,通过设置减震层、注浆加固和综合措施3种减震措施,研究隧道结构的地震动力响应.首先将数值计算模型与振动台试验结果相对比,验证数值计算模型的有效性;然后在数值模型基础上,进一步分析减震层、注浆加固以及综合措施(即2种措施同时施作)的情况下隧道结构的附加应力、附加应变、围岩塑性区以及衬砌损伤的变化.结果表明:考虑松动圈后,与不设置减震措施时相比,减震层的存在使结构的主应力发生小幅变化,同时减震层增大了衬砌总体的环向变形,在减小围岩塑性应变的同时还增加了衬砌的拉伸损伤;而注浆加固不仅能减小衬砌各处的主应力响应,还能减小衬砌各处的应变响应,减弱了松动圈对隧道变形的不利影响;同时施作2种减震措施,则衬砌各处的主应力及应变均显著减少,衬砌的抗震性能得以显著改善.因此,当考虑松动圈时,减震层与注浆加固相结合的综合减震措施对于隧道结构更为适宜,且易于和实际辅助施工措施相结合.