亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓力学机制及控制技术

为解决亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓问题,采用现场调查、围岩物化成分分析、吸水软化试验和数值分析等方法,研究了亭南煤矿软岩巷道底鼓特征、影响因素和变形力学机制。结果表明:底鼓主要是由于巷道底板岩层岩性软弱膨胀性强,底板在无支护状态下成为巷道变形和应力释放的主要空间,巷道底角软岩在两帮应力传递作用下产生剪切塑性大变形,向底板中部挤压形成底鼓。提出了底板隔水、加固、控制变形的治理原则,采用混凝土反底拱+金属焊接网+底角管缝式锚杆的支护形式,对底板进行加固。通过现场监测和数值分析,表明新支护能够改善底板围岩受力状态,切断底角剪切滑移变形,有效控制巷道底鼓变形。

深部巷道围岩协同锚固机理

针对深部巷道围岩控制过程中遇到的难题,以协同论为理论基础和方法指导,在前期研究和工程实践的基础上,提出深部巷道围岩协同锚固机理。通过分析巷道围岩控制系统的组成因素,介绍协同论对围岩锚固的描述方法,提出结构协同、强度协同、刚度协同、锚固时机协同、预紧力协同、变形协同等协同作用机制,以此初步建立协同锚固机理的研究框架。研究表明,协同锚固系统在宏观整体功能大于各子系统之简单总和,即产生"1+1>2"的协同增强效应,这对于深部巷道围岩稳定性控制来说是最为根本和至关重要的,也更加符合煤矿安全生产的本质要求。

渗透压力和初始孔隙度对破碎泥岩变质量渗流影响的试验研究

为揭示不同埋深岩溶陷落柱在承压水压力和压实程度2种影响因素作用下的突水机理,利用改进的变质量破碎岩石渗流试验系统,进行了考虑颗粒迁移的破碎泥岩变质量渗流试验,得出渗流突变历时、突出物质量、突出物质量变化率及孔隙度变化率等在渗透压力和初始孔隙度共同作用下的变化规律。研究表明:1)在渗流初始阶段,渗透压力和流量稳定;渗流突变时,渗透压力和流量均发生剧变,变化幅度与试样的突出物质量和孔隙结构调整情况有关。2)随初始孔隙度增大、渗透压力增加,突水历时变短,突出物质量增大,二者均可由渗透压力和初始孔隙度表示为对数函数,突出物质量变化率和孔隙度变化率均变快,可用指数函数拟合。3)随着渗透压力增大,突水历时、突出物的质量、突出物质量变化率和孔隙度变化率受初始孔隙度的影响逐渐减弱。

含纵向裂隙砂岩的强度劣化与加载速率效应

裂隙岩石力学行为是地下工程稳定性分析的基础。在基于西部浅埋巷道顶板受力特征分析的基础上,对单轴压缩压缩作用下含纵向裂隙砂岩的强度劣化特征及加载速率效应进行了试验研究。研究结果表明：裂隙偏移量较小（0-6 mm）时试样以劈裂破坏为主,而偏移量较大（12-24 mm）时试样出现劈裂和斜剪混合破坏,但斜剪是导致最终失稳的决定因素;随着偏移量的逐渐增大,试样承载力呈现先增大再减小后又逐渐增大的趋势,偏移量在6-12 mm之间出现一个明显的突变区域,这与试样破坏形态息息相关;随着加载速率的增大,裂隙试样承载力逐渐增大,而劣化系数逐渐减小,且表现为先剧减后平缓的分段式特征。

南山煤矿构造应力区软岩巷道变形破坏机理研究

本文通过对南山煤矿东部构造应力区的现场调研,总结了东部区巷道常见的破坏特征,选取-120总回风巷道作为研究对象,利用数值模拟再现了无支护和普通锚网索支护下构造应力区软岩巷道的变形破坏过程,研究了其变形破坏机理。研究表明,影响构造应力区软岩巷道的破坏原因为赋存应力高、岩体强度低以及原支护不适应深部软岩大变形等。结合破坏机理分析了在构造应力作用下围岩与支护体的相互作用关系,概括了其变形破坏过程。

西部浅埋煤层煤样承载力及冲击倾向特征研究

浅埋深、厚煤层、窄煤柱是我国西部浅埋煤层的典型赋存特征。为考察温度、水、尺度对西部浅埋煤层煤样承载力及冲击倾向特征的影响规律,分别对饱水及饱水风干、25~250℃之间4种温度水平及3种不同高径比煤样进行室内单轴压缩试验。试验结果表明：1）从自然状态-饱水-饱水后风干,煤样峰值强度和弹性模量急剧降低,而峰值应变逐渐增大,煤样破坏程度愈渐剧烈,冲击倾向特征减弱;2）随着温度的升高,煤样峰值强度、峰值应变和弹性模量均呈现先增大后减小的趋势,在100℃出现临界点,此时煤样在加载过程中崩溅剧烈,冲击倾向性加剧;温度继续升高至250℃,煤样承载力及冲击倾向性逐渐弱化;3）随着高径比的增加,煤样峰值强度、峰值应变及弹性模量均呈现衰减趋势,煤样变形及破坏程度减弱,而冲击倾向特征增强。