基于GIS的某露井联采高陡边坡降水敏感性可视化研究分析

露井联采边坡因其受双重开采作用的影响,力学和变形发展过程异常复杂,开展其稳定性与安全性评价意义突出。本文基于某露井联采边坡工程,采用MSARMA和GIS技术相结合的方法来开展边坡的稳定性计算和安全性评价。本研究借助MSARMA法构建不同降雨条件下的计算模型,开展边坡稳定性计算,通对边坡稳定性系数进行敏感性分析,揭示主要的敏感因素和影响机制。在此基础上,依托ArcGIS软件平台,开展空间可视化研究分析。构建研究区边坡的数字化模型,通过插值计算求得研究区全域内的边坡稳定性状况,并实现边坡数字化模型与稳定性计算结果的叠置分析,借助其可视化优势为工程决策提供技术支持。

岩石强度理论及不同拉压应力状态下岩石强度试验研究现状

岩石强度理论对不同尺度的岩石工程稳定性分析具有重要的理论意义与工程价值,其发展与岩石在不同拉压应力状态下的强度试验研究息息相关。尽管岩石在拉压应力的作用下强度特性差异很大,但目前对其强度理论及不同应力状态下强度试验的研究多关注三向受压应力状态。进行了如下系统综述:在阐述金属和土体相关强度理论的基础上,介绍岩石强度理论的发展历程及研究进展;与岩石强度理论发展相协调的不同拉压应力状态下岩石强度试验的研究现状;进而分析了现有岩石强度测试所覆盖的应力状态分区及9种岩石强度理论所定义的3个特征拉伸强度的区别;最后对岩石强度理论及不同拉压应力状态下岩石强度试验研究中尚未解决的问题进行讨论总结并对未来研究工作进行了展望。

采矿未来——智能化5G N00矿井建设思考

目前,国内外普遍采用的传统采煤方法为源自英国的长壁开采121工法体系(开采1个工作面,需要提前掘进2条巷道,留设1个煤柱),该采煤方法存在采掘分离、巷道掘进量大以及易造成工作面采掘失衡等问题;在掘进过程中,采用高强支护对抗矿山压力,易造成冒顶、冲击地压等灾害事故;在开采过程中,留设煤柱不仅浪费宝贵的煤炭资源,而且易造成地表不均匀沉降和生态环境损伤。为了解决上述问题,笔者提出了“切顶短臂梁”理论,利用矿山压力做功与垮落矸石碎胀特性,取消巷道掘进与煤柱留设。研发了配套核心技术与采留一体化装备,形成了无煤柱自成巷N00工法开采体系(开采N个工作面,0巷道掘进,0煤柱留设)。N00工法发展包括5个阶段(1G N00工法~5G N00矿井),利用采留一体化关键技术工艺体系和智能化装备系统,逐步实现“单侧自动成巷,取消采区回采巷道掘进→双侧自动成巷,取消采区准备巷道掘进→简化井底车场,取消大巷掘进→取消矿井通风,将瓦斯灾害变为天然气资源→融合双5G通讯技术,创建远程无人化智慧采矿模式”。同时,笔者还介绍了无煤柱自成巷1G N00工法在陕煤集团陕北矿业柠条塔煤矿的成功应用。

无煤柱自成巷三维地质力学模型试验系统研制与工程应用

切顶卸压无煤柱自成巷技术是一种新型煤炭开采方法,利用矿山压力做功与岩体碎胀特性自动形成巷道,实现了煤炭开采无巷道掘进、无煤柱留设。为深入研究无煤柱自成巷开采全过程的覆岩运动机制、矿压显现规律与自成巷变形破坏机制,自主研发了切顶卸压无煤柱自成巷三维地质力学模型试验系统,由反力液压加载系统、自动采煤成巷系统和高精实时监测系统组成。试验系统配备无煤柱自成巷推采、切缝、成巷等核心工艺的成套模拟试验装置,实现无煤柱自成巷采掘留一体化开采全过程的真实模拟与完整工作面矿压规律的监测分析,通过组合式反力装置,可开展5.5 m×2.4 m×3.0 m(长×高×宽)以内不同尺寸模型体的地质力学模型试验。以我国首个N00工法工作面——柠条塔煤矿S1201–II工作面为工程背景,利用该试验系统开展了无煤柱自成巷工艺中最复杂的N00工法的三维地质力学模型试验,揭示了N00工法开采的矿压显现规律,得到了自成巷围岩变形控制机制,明确了自成巷关键破坏部位,提出了相应的工程建议,指导了现场设计与应用。现场试验与模型试验结果相一致,验证了模型试验系统研发与应用的合理性与有效性。

真三轴应力作用下立方体节理煤岩力学响应试验研究

为了研究在真三轴应力作用下,中间主应力及层理面对煤岩破坏的影响,在中间主应力平行和垂直于层理面的两种条件下对煤岩开展不同围压组合的真三轴压缩试验.根据节理煤岩在上述条件下的室内试验结果,研究了节理煤岩在复杂应力条件下受层理面影响的强度和变形行为,利用三维极限摩尔圆讨论了节理煤岩的复杂破坏模式.结果表明:保持最小主应力不变,煤岩的极限强度随中间主应力的增加而逐渐增大;中间主应力与层理面方向对煤岩的变形和破坏影响较大,当中间主应力垂直于层理面时,煤岩较难破坏,对应极限强度较高,且沿最小主应力方向变形较难;Mogi强度准则更符合节理煤岩在真三轴应力作用下的强度特征,特别是中间主应力平行于层理面的情况.