湖南郴州某矿复杂形状采空区群稳定性分析

为研究湖南郴州某矿1#~8#采空区的稳定性,通过室内试验获取岩石力学参数,结合理论与数值模拟对其采空区围岩的位移、应力、塑性区进行分析.结果表明:8个采空区均有塑性屈服的单元,只有6#和7#采空区附近围岩具有良好的稳定性,1#,3#,4#采空区塑性较为发育,但对其矿区整体稳定性影响不大.在水平方向上,2#和5#采空区稳定性较好,8#采空区稳定性较差,需要进行支护.垂直方向上,2#,5#,8#均出现较为严重的塑性区破坏且周围岩体位移相对明显,需要对其进行支护.

强动压巷道围岩稳定性控制研究进展与智能控制对策

智能化控制是先进科学技术应用于岩土工程的时代潮流,也是岩土工程安全、高效、经济的集中体现.首先从动压巷道围岩结构与采动应力监测、动压巷道围岩变形机理与稳定性分类、巷道围岩稳定性监测与智能控制3方面进行了系统性文献综述.然后重点阐述了围岩稳定性智能控制对策,以围岩应力环境及其结构探测系统为基础,遗传算法、人工神经网络的智能优化算法为核心,建立动压巷道智能优化设计结构模型和巷道围岩稳定性评价人工神经网络模型.最后提出围岩自适应控制概念,设计一种适用于锚杆、锚索的智能液压托板.

裂隙岩体渗流-断裂耦合机制及应用

将断裂力学引入裂隙岩体流固耦合分析,建立裂隙岩体渗流-断裂耦合机制,在FLAC3D现有计算模块的基础上,通过FISH研制了裂隙岩体渗流-断裂耦合分析程序。该模型的耦合机制体现在:渗透水力梯度作为渗透体积力作用于应力计算单元,裂隙渗透压作为面力作用于裂纹张开部分引起断续岩体裂纹的劈裂扩展;岩体裂纹的扩展引起岩体渗透系数的增加导致渗流场的改变。将渗流-断裂耦合理论应用于高水头不衬砌压力隧洞工程中,系统地研究高水头不衬砌压力隧洞在运行期间的水力劈裂、渗流场和内水外渗渗漏情况,得到:①处于水力劈裂的高水头压力隧洞周边向外延伸依次为拉剪劈裂区、压剪劈裂区、未劈裂区;②由于渗流体积力作用,高水头压力隧洞内水外渗过程中洞周产生径向向外变形;③高水头压力隧洞内水外渗过程中渗漏率先增加后平稳减少最终稳定。首次提出陡倾地表下不衬砌压力隧洞与裂纹几何特性、力学特性和岩石断裂韧度高度相关的水力劈裂系数的概念。建议在水工隧洞设计规范中建立与水力劈裂系数相匹配的安全控制标准,可为我国不衬砌压力隧洞工程的设计提供理论基础。

四川木里地区二叠纪苦橄岩和玄武岩成因及源区性质

前人对峨眉山玄武岩的研究已经取得大量的研究成果,但对于一些关键科学问题如岩浆源区组成、源区温压条件等还存在分歧,或有待进一步探讨。本文报道了四川木里地区二叠纪苦橄岩和相关玄武岩的岩石学、地球化学和Sr-Nd同位素特征,并进一步探讨了苦橄岩和相关玄武岩的岩浆源区性质、岩浆形成条件。研究表明:四川木里地区二叠纪火成岩主要岩石类型为苦橄岩、高钛玄武岩和低钛玄武岩;苦橄质岩浆来源于地幔柱头部中心的高温区域(地幔柱轴部),岩浆主要起源于石榴石稳定域;高钛和低钛玄武质岩浆来源于地幔柱尾部,高钛玄武质岩浆主要起源于石榴石稳定域,而低钛玄武质岩浆起源于石榴石稳定域和尖晶石稳定域的过渡带;苦橄质和玄武质岩浆在上升过程中都不同程度混染了大陆岩石圈地幔物质,其中低钛玄武质岩浆可能有少量地壳物质的混染。

基于微震监测的掘进对巷道围岩稳定性影响规律

为了得到岩体破裂滑移对巷道围岩(煤柱、煤体及顶板)的影响,以山西潞宁煤矿22117风巷为研究背景,利用微震监测系统对潞宁煤矿22117风巷进行微震监测,得到围岩破裂的微震响应特征并对其进行分析.结合现场实际情况,利用FLAC 3D模拟软件建立三维模型,并进行数值模拟计算,对巷道掘进时顶板稳定性规律进行分析.结果表明:掘进对顶板影响表现为由巷道顶板-煤柱及其上方顶板-煤体及其上方顶板逐渐发展的一个过渡过程;巷道顶板受掘进直接影响的范围为距迎头32.6 m范围内;掘进动力扰动对后方煤柱顶板破裂的微震具有滞后效应,滞后范围约为93.3 m.

基于同步监测的锚杆受力监测系统设计

针对现有锚杆受力监测方法存在的结构复杂、测点单一、安装不便等问题,设计了基于同步监测的锚杆受力监测系统。该系统选用扩散硅压力传感器采集巷道某一断面的锚杆轴向力,可同时获取8根锚杆的受力数据;将采集的数据进行分压滤波、AD转换后,存储并传输。实验结果表明,该系统实现了对巷道某一断面多根锚杆、锚索的高采样率同步监测,测量精度可以满足断面锚杆受力同步监测的要求。

基于STM32的矿用巷道多功能监测系统

在地下矿山开采过程中,巷道围岩结构变化具有显著的非线性特征,易引发较大的煤岩动力灾害.现有的巷道监测技术基于单一物理量的数据采集,缺乏多物理量的联合监测与分析,无法准确判断巷道围岩变形状态以及巷道内的环境.为了解决上述问题,设计了基于STM32的矿用巷道多功能监测系统,监测锚杆所受的轴向力、巷道断面位移、巷道内温湿度和巷道内的PM2.5值.从数据感知、采集、传输等方面分析矿井巷道内的情况,并且及时做出预警,防范安全问题的发生.

矩形与圆形巷道塑性区相关性分析——侧压系数不大于1

基于弹塑性理论对不同侧压系数下圆形巷道围岩塑性区进行了理论分析,给出了不同侧压系数下圆形巷道塑性区范围的计算公式及轮廓图像.本文将矩形巷道对围岩的影响等价于其外接圆圆形巷道对围岩的影响,并利用FLAC^3D数值模拟进一步验证了圆形巷道塑性区范围计算公式及矩形与圆形巷道塑性区的相关性,得到:(1)当侧压系数不大于1时,随着侧压系数的减小,矩形、圆形巷道塑性区均呈现圆形-椭圆形-蝶形的形态变化;(2)在相同的侧压系数下,将矩形巷道对围岩的影响等价于其外接圆圆形巷道对围岩的影响时,矩形巷道塑性区范围与圆形巷道塑性区范围存在一定关系.研究成果可作为矩形、圆形巷道支护设计及稳定性分析的理论基础.

基于关键层的微震波动理论分析与数值模拟

采用理论计算与数值模拟相结合的方法对微震在由多层性质不一的岩层组成的层状岩体中的传播规律进行了研究,推导出了在满足一定条件时微震由震源点到拾震点的传播时间计算关系式,并对同一岩层中不同拾震点监测到的微震的时域波形、能量频率波形进行了分析。结果表明:当层状岩体由多层性质不一的岩层所组成时,等效波速是否升高及升高的程度与微震的入射角有很大关系,入射角越大,则等效波速升高程度越大;随着微震传播距离的增大,接收到首波信号的时间越晚,同时导致首波加速度减小,且在能量频率波形图中主频、频率分布范围、能量均逐渐减小。

深部巷道围岩破碎区及裂隙区分布及其支护控制

深部巷道在高应力作用下不可避免地存在围岩破碎区和裂隙区,分析其形成机理对于巷道围岩控制具有重要的理论指导意义.首先根据承压平衡理论静力分析了挤压平衡圈形状以及挤压平衡圈形状轮廓轴比与侧压比的关系;然后分析了不同侧压比下的深部巷道围岩应力弹性解和塑性解,并据此分析了塑性区及延性岩裂隙区的分布;最后进行了围岩变形分析,并在分析围岩塑性变形基础上提出了深部巷道围岩控制的主要措施.结果表明,深部巷道应合理地设计巷道宽高轴比,避免围岩破碎区域化和塑性区分布奇异化;围岩强度弱化对围岩塑性区宽度有增大的趋势,在支护控制时应在围岩破碎区域化和塑性区分布奇异化上针对性选择控制措施,在变形控制上应以控制围岩碎胀变形为主.

跨孔地震CT在杭州永丰大桥岩溶勘察中的应用

岩溶是桥梁工程建设中的安全隐患之一,探明桥梁桩基础范围内岩溶发育特征对桥梁安全尤其重要。跨孔地震CT技术是一种高分辨率层析成像技术,可有效查清岩溶及其他地下不良地质体的发育、规模及空间连通情况。介绍跨孔地震CT技术在杭州永丰大桥岩溶勘察中的应用。通过对比分析,场地的跨孔地震CT成像结果与钻探工作揭示的岩溶发育情况具有较好的一致性。

22116综采工作面基本顶来压步距规律

以山西潞安集团潞宁煤业22116综采工作面为研究背景,采用理论分析、现场实测、数值模拟等方法对工作面来压步距规律进行研究.现场实测数据显示,周期来压步距范围为18~24 m;数值计算显示,工作面顶板初次来压步距范围为40~50 m,周期来压步距范围为20~30 m;理论计算显示,初次破断距为47 m,周期破断距为23 m.实测数据及模拟研究与理论计算结果较吻合,可以为工作面来压预报提供依据.

北平硐矿综采工作面巷道布置及矿山压力分析

为研究采动影响下工作面支承压力的变化对巷道布置以及区段煤柱宽度的影响,基于宝源矿业公司北平硐矿工程地质条件,结合UDEC模拟还原工作面开采煤层顶板断裂、来压等现象,并对工作面支承压力分布、巷道布置、煤柱宽度和煤壁片帮等进行了分析.研究结果表明,为减少应力集中现象,应合理设置区段煤柱使回采巷道布置在支承压力减压区,从而确保煤炭的高效、安全回收.

一种锚杆锚固长度无损检测物理滤波技术的数值模拟

为提高锚杆锚固界面反射信号的识别精度,采用数值分析的方法研究了一种物理滤波技术.利用FLAC;建立动测模型,通过检测非锚固段上若干等间距点的幅值信号,分析非锚固段幅值信号与时域衰减系数之间的关系,并利用非锚固段反射信号与时域衰减系数拟合得到滤波信号.对整体检测信号进行物理滤波后,可以清楚地识别锚固段起始与锚固段结束位置,使锚固长度参数检测精度得到了提高,检验了该方法的可行性.

基于微震与电磁辐射耦合的主关键层破断及断裂跨距差异性分析

针对22116工作面弱冲击倾向性的特点,采用液压支架监测,揭示主关键层破断对工作面周期来压的影响,并结合微震与电磁辐射耦合监测,研究回采工作面微震与电磁辐射耦合事件的分布特征和分析主关键层断裂跨距差异性的成因。结果表明:主关键层在破断失稳过程中,弹性能突然释放,形成强烈的震动并释放大量的震动冲击波,震动波传播到采场周围的煤岩体区域引发扰动,从而导致了矿震活动的产生。在结构差异性与载荷和工作面推进速度共同作用下,周期来压步距表现出非均值性。当工作面发生来压时,其能量释放急剧增加,并逐渐趋于平缓,但是能量释放的周期性变化和周期来压又不是完全一致的,存在相对滞后,微震事件数和能量释放量成正比且同样具有滞后现象。主关键层的断裂跨距与上覆岩层性质和厚度有关,软弱层越厚,断裂跨距越小,故在非平原均值的山区,主关键层断裂跨距同样表现出非均值性。

基于微震与矿山压力监测的工作面周期来压步距与机理分析

为研究22116综采工作面周期来压对正常回采的影响,采用微震和支架在线监测系统对22116工作面进行现场实测,并结合理论分析对工作面周期来压步距及关键层进行了确定。结果表明:大同组23.0 m细粒砂岩为基本顶,其所控制的上覆岩层平均厚度70 m,下伏煤层以上岩层为直接顶;工作面推进速度越快,微震活动越强烈,动力扰动下"三铰拱"结构易失稳形成悬臂梁结构,且推进速度较快时周期来压步距较短;工作面推进速度不同,基本顶弯曲断裂的微震强烈程度不同,同时微震事件时域分布显示出明显的周期来压特点,与矿山压力监测结果一致。