软岩巷道二次支护时机研究

为了准确地确定二次支护时机,基于软岩巷道工程支护原理,分析了软岩巷道支护过程中围岩应力与强度调整过程,结合软岩巷道流变数学力学模型,并以弹性区、塑性区、破裂区的力学行为与岩石全应力-应变的对应关系作为基础,最终确定了二次支护最佳时间的理论公式。分析了二次支护最佳时间的影响因素及规律,并将二次支护时机理论公式应用于工程实践。结果表明,按照该理论公式设计二次支护时机能够较好地控制巷道围岩的稳定性。

第一类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题研究

为实现松散煤体热物性参数的高效准确获取,对第1类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题进行了研究.利用超级恒温水浴生成恒温水介质,结合底部为黄铜板的试样盒构建恒温边界,然后基于第1类边界条件下的一维非稳态传热模型,利用随机共轭梯度法估计松散煤体导热系数和比定压热容等.参数灵敏度分析表明,松散煤体导热系数与比定压热容可同时估计,但因比定压热容灵敏度系数较低,导致参数反演估计精度不高,从而采用先估计热扩散率,然后再对比定压热容进行修正的策略,实现了松散煤体导热系数及比定压热容的准确估计.通过建立的测试装置,进行了松散煤体热物性参数估计实验.结果表明:采用的松散煤体热物性反演估计算法具有较好的准确性和抗不适定性,初始猜测值对参数反演估计结果没有明显影响,而温度测量标准差达到0.6时,参数反演相对误差也仅为7.53%.

煤巷顶板岩层赋存特征及块体梁顶板稳定性分析

通过煤系地层露头的现场考察研究,揭示了煤巷顶板岩层基本赋存特征,采用数值模拟研究了规则块状赋存顶板稳定性,进而分析总结了煤巷顶板岩层力学结构形式及其稳定性,并对葛泉矿一条轨道巷大青灰岩顶板进行了探测分析及支护应用。结果表明:煤巷顶板具有层状赋存、受节理裂隙面切割成为不同尺度的块体两个显著特征;规则块状赋存顶板易于形成相互铰接的多块体平衡岩梁结构,属于易于稳定岩层,其中弱面间距与岩层悬露跨度相近情况下,弱面位于巷道跨中位置,岩层和巷道围岩整体的稳定性最差,位于帮角时次之;当弱面间距远小于岩层悬露尺寸时,影响相对较小,岩层和巷道围岩整体比较易于稳定。

巷道多块体岩梁顶板变形破坏过程分析

针对巷道顶板岩层常受节理裂隙等各种软弱结构面切割,而形成外形似梁、实际是拱的多块体平衡岩梁结构,采用数值模拟方法,研究了巷道顶板多块体岩梁变形破坏过程,揭示了多块体岩梁的变形失稳机制及其过程中应力调整变化规律。研究结果表明:多块体梁回转危险截面为靠近跨中结构面;压应力部分的应力分布形态基本接近三角形;在达到极限状态时,整体形状由曲线变为折线。该结果对确定多块体梁的承载能力、维持平衡条件,进而进行巷道支护参数定量设计有重要的理论意义。

两中段开采的水平矿柱失稳影响因素分析与方案优化——以金川二矿区为例

为评价两中段开采水平矿柱开采方案的优劣,采用评价水平矿柱稳定性的平均压应力(ASH)、平均剪应力(SSH)和屈服比(FRH)3个指标,并建立数值正交试验方案。通过计算各个试验方案水平矿柱稳定性影响因素的水平、平均值、极差和影响因子,研究各因素对水平矿柱稳定性的影响程度。结果显示:就金川二矿区1号矿体2期工程而言,两中段回采水平矿柱稳定性的主要影响因素有1250中段下降距离、水平地应力、一次回采进路的条数和1250中段的回采方向;维持两中段回采水平矿柱稳定性的关键在于利用水平地应力和调整1 250 m中段的回采工艺、结构参数和开采顺序,而通过提高充填体质量对提高矿柱的稳定性效果并不十分显著。

偏W型通风工作面小煤柱设计公式的探讨

为了解决偏W型通风工作面小煤柱的合理尺寸留设难题,通过对掘巷和采煤两个阶段的小煤柱应力分布和变形特征进行分析和研究,科学提出了煤柱的力学模型,在弹塑性极限平衡理论的基础上,运用损伤力学的相关理论推导出偏W型通风工作面小煤柱宽度的设计公式。运用该设计公式计算出段王煤矿090506偏W型通风工作面小煤柱合理宽度为13.3m,比原设计方案小3.3 m。最后通过FLAC3D三维数值计算程序进行仿真模拟,验证了小煤柱设计公式的准确性与适用性。

金属套管压痕式锚尾承载力及其影响规律研究

根据金属套管压痕式尾部结构特点及尾部破坏特征,提出新型玻璃钢锚杆尾部承载力计算方法。实验揭示锚杆尾部拉脱失效机理,进而建立其拉脱失效力学模型,采用主应力法推导锚尾拉脱失效最大承载力的解析式,讨论分析尾部结构参数对尾部承载力的影响规律。研究结果表明:金属套管压痕式锚尾拉脱失效的实质是小直径压痕段扩径过程,所推导尾部拉脱失效最大承载力计算公式与实验结果吻合较好,可用于锚杆尾部结构参数优化。

大面积连续开采采场整体失稳风险评价与预测

为了研究金川二矿区大面积采场围岩整体的稳定性,根据对采场与地表破坏现象的调查与监测结果提出了大面积采场整体失稳的4种模式,确定了采场稳定性评价指标。设计了13因素3水平的数值正交试验方案,采取最小二乘法进行多元线性回归,获得了4个评价指标的评价函数,利用可靠度理论对各评价指标的采场稳定性可靠度进行分析和风险预测。结果表明,对于采场围岩整体稳定性系统,将4个评价指标以串联形式作为一个整体,计算出采场整体失稳风险概率达11.28%,采场围岩整体失稳有一定的可能性。

深部采场构造可动块体失稳风险分析与预测

为了分析采场构造块体稳定性,以金川二矿区深部采场构造和矿体下盘采空后形成的临空面构成的可动块体为例,采用赤平解析法判断块体的可动性,采用Risenblueth方法计算可动块体失稳破坏概率。结果表明:对F16、Fb、Fc断层和采场临空面构成的赤平投影图分析得到裂隙块体JP(001)为潜在的滑动楔体;根据各结构面的向上单位法量及各运动方向的坐标,确定出可动块体的运动方向是沿结构面P2(Fb)和P3(Fc)滑动;采用Risenblueth方法获得滑动楔体失稳风险概率为12.96%。

偏“W”通风小煤柱联络巷优化设计

采用数值模拟方法分析了偏“w”通风条件下联络巷在掘进和开采时，巷道固岩变形和应力显现规律，对偏“w”通风小煤柱联络巷进行了优化设计，研究结果表明：联络巷间距〉40mI情况下，其间距对联络巷的稳定性影响不大；联络巷与工作面巷道夹角是其主要影响因素，分析出夹角在60°～120°时，巷道及周边空间变形较为剧烈，得出优化设计方案：联络巷按220m间距呈135。方位角依次向里布置并通过工程应用。