岩性弱结构巷道破坏失稳分析

针对煤系地层层状岩体结构特征,提出了岩性弱结构与弱结构体的概念;分析了岩性弱结构巷道围岩变形破坏的特点与失稳机理,讨论了巷帮弱结构体的失稳模式。其结果对工程实践有一定的参考价值。     

巷帮薄层弱结构的塑性区与松动圈形态

根据巷道两帮存在软弱夹层的层状岩体结构特征，提出了巷帮薄层弱结构与弱结构体的概念。分析了巷帮薄层弱结构巷道的塑性区与松动圈的发育特征，结果表明，巷帮薄层弱结构巷道的塑性区及松动圈与薄层弱结构类型、原岩应力状态密切相关，并主要在薄层弱结构体中发展。     

巷帮薄层弱结构的塑性区与松动圈形态

根据巷道两帮存在软弱夹层的层状岩体结构特征 ,提出了巷帮薄层弱结构与弱结构体的概念。分析了巷帮薄层弱结构巷道的塑性区与松动圈的发育特征 ,结果表明 ,巷帮薄层弱结构巷道的塑性区及松动圈与薄层弱结构类型、原岩应力状态密切相关 ,并主要在薄层弱结构体中发展     

大顶铁矿边坡岩体结构特征和破坏模式研究

本文以广东大顶铁矿矿区地质为背景，深入分析了边坡岩组、结构面和结构体的特征。在此基础上，根据结构体的组合、接触状态及其与边坡产状的组合关系。确定了边坡岩体的结构类型和边坡失稳破坏模式。为进一步评价边坡工程的稳定性提供了必要的依据。     

沿空动压巷道围岩弱结构控制技术

针对沿空动压巷道在上区段工作面回采,即受到第一次采动影响时的围岩变形破坏特征,分析巷道围岩尤其是围岩弱结构体(护巷煤柱)的破坏失稳机理,并根据现场试验情况,研究沿空动压巷道在第一次采动影响(上区段工作面回采)时的围岩弱结构的控制机理,提出合理的围岩弱结构控制技术与方法,为类似条件下巷道的支护与维护提供参考、借鉴。     

几何弱结构巷道稳定性分析

根据护巷岩(煤)柱的结构特征，提出了几何弱结构巷道与弱结构体的概念。在理论分析与数值模拟的基础上，讨论了几何弱结构巷道的围岩应力、塑性区形态和岩(煤)柱留设的原则。     

大倾角煤层回采巷道顶板结构体稳定性分析

通过对大倾角煤层回采巷道顶板＂三角形结构体＂的形成条件、破断特征以及影响因素和失稳形态的分析,得出顶板＂三角形结构体＂在重力的倾向分力和垂直于顶板分力作用下呈上拉剪、下压剪破断运动,并表现为切落或坠落失稳。构建了顶板＂三角形结构体＂稳定性力学模型,得出顶板＂三角形结构体＂不同失稳形态下顶板稳定性判别准则。     

悬顶结构巷道冲击地压防控研究

为解决沿空侧悬顶结构冲击地压的防控问题,针对某矿工作面具体煤岩层条件,提出了基于工程弱结构体的冲击地压防控方法。基于悬顶类巷道冲击地压发生条件,以沿空侧悬顶结构为主要研究对象,进行了顶板断裂分析、参量分析和力学模型建立与分析,最终确定出悬顶结构的悬跨度l是导致存在悬顶结构沿空巷道发生冲击地压主导因素。通过分析主导因素,基于沿空侧巷道围岩的空间结构特点,划定出悬顶结构(区域A)、沿空侧巷道顶板(区域B、C)、沿空侧巷道煤体(区域D)以及巷道近场煤岩体(区域E)5个强结构区域,并提出以区域A爆破弱化为主要防控手段的工程弱结构体冲击地压防控方法;根据区域的结构特点和防控目的,主要针对强结构区域A、C、D、E,制定了悬顶结构弱化、巷道断面恢复和顶板缺陷体与煤层海绵体的耦合3个方面的具体工程弱结构体防控方法。为验证防控技术有效性,以某巷道为对象,现场实施了工程弱结构体展开防控,并于后续采用钻屑法进行了冲击地压防控效果检验。研究结果表明：基于工程弱结构体的耗散机制的研究,通过对悬顶结构弱化、沿空巷道煤体及部分顶板的弱化,实现了冲击地压的有效防控,保障了工作面安全回采;通过现场监测,得出1～3 m处...     

断层带破碎煤巷围岩锚注预强化技术

为解决张集煤矿17246工作面回采断层带破碎煤巷支护困难、变形大等工程问题,将断层带内的破碎围岩视为弱结构体,采用数值模拟和现场实验的方法,模拟浆液在弱结构体内的扩散规律以及锚杆支护压应力的扩散效应,确定出合理的注浆钻孔参数和锚杆支护参数,开展回采巷道局部弱结构体锚注安全控制工程试验,提出锚杆基础支护+注浆加固对试验巷道弱结构煤岩体的预强化工程控制技术。结果表明:1)注浆和锚杆支护可强化浅部弱结构体围岩强度和围压,确定出试验巷道合理的注浆参数为:注浆压力4.0 MPa、注浆时间600 s、黏滞性系数0.14 Pa·s、注浆孔间排距1.8 m×2 m、孔深2.5 m、孔径56 mm;2)注浆前后巷道的变形监测数据表明,注浆和提高围压可显著提高弱结构体的承载能力和抗变形能力,保障了巷道围岩稳定。     

极射赤平投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用

岩质边坡的稳定性主要受节理面控制，边坡的破坏主要是由节理面切割形成的楔形体失稳造成的。极射赤平投影法是岩质边坡稳定性分析的一个重要方法，它既可以确定边坡上的结构面和边坡临空面的空间组合关系，确定边坡上可能不稳定楔形结构体的几何形态、规模大小，以及它们的空间位置和分布，也可以确定不稳定结构体的可能变形位移方向，直观做出边坡稳定性状态评价。     

不同采空区开挖滑坡灾害与结构体动力响应研究

我国存在大量的采空区导致的滑坡灾害。人为的扰动是导致边坡失稳的主要因素,在采空工程中,采空区的高度是影响其稳定性的一个主要指标。关于采空区导致边坡失稳之后,造成的滑坡与结构体之间的相互作用对于此类灾害的防治有十分重要的意义。本次研究在PFC2D中搭建了二维边坡模型,并且研究了不同采空区高度造成的滑坡灾害与不同距离结构体之间的动力关系。研究结果表明灾害的堆积结果和边坡的角度、结构体的距离存在一定的关系。并且当结构体位于堆积区B内时,冲击力会随着采空区高度的增加而增加,最终稳定在一个最大值处;而当结构体位于堆积区B之外时,冲击力则只是维持在某一个固定值附近波动。该结果对采空区条件下的边坡治理有一定的实际意义。     

煤巷顶板岩层结构的探测与确定

通过对煤巷顶板的岩层结构失稳的理论分析,得出岩层的力学性质、位置、厚度以及厚跨比是影响岩层结构失稳破坏的主要因素;利用中国矿业大学开发的冒顶隐患探测仪,对钻速、转速、推力进行同步、连续、密集监测、记录,来推断钻孔所在点巷道顶板不同位置的煤层顶板岩性及岩层结构。工程实践表明:利用冒顶隐患探测仪识别的岩层岩性及其结构与岩芯实测值具有较好的吻合性,符合率达到了95.14%,识别效果相当好。     

软岩巷道局部弱结构非对称变形关键部位补偿支护技术

软岩巷道支护失稳,通常是由对称支护结构抗力不足和局部弱结构所诱发。巷道局部弱结构所诱发的支护体系失稳,是工程施工中的常见现象。通过分析非对称变形破坏机理,提出软岩巷道局部弱结构非对称变形关键部位补偿支护对策(即在普通锚网喷支护基础上,对巷道局部弱结构,增加锚杆长度和数量及锚注支护,进行非对称补偿支护),并进行工程试验,取得了预期效果。     

底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术

为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解。得出：(1)压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在与应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区。(2)最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴长L、短轴长H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关。其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压...     

沿空巷道围岩变形规律数值模拟分析

针对大断面沿空巷道在相邻工作面推采过后变形严重问题,利用FLAC3D计算软件进行数值模拟,分析沿空巷道围岩应力、位移随巷道掘进和相邻工作面回采的变化规律,得出受上覆岩层断裂结构影响,沿空巷道表面发生破坏,且煤柱侧应力集中程度相对较大,但不影响整个沿空巷道稳定性;相邻工作面推采过后,煤柱侧应力进一步增加,如支护结构及参数不合理,塑性破坏区将向煤柱内部扩展,支护效果减弱;煤柱破坏到一定程度后,应力向实体煤侧转移,实体煤侧位移急剧增加,严重的可导致巷道失稳。因此,对大断面沿空巷道支护设计时应考虑到围岩弱结构体—煤柱的特殊作用,其是整个巷道失稳的诱发点,应加强支护。     

矿柱结构体解构及其稳定性计算

定义了矿柱模型和矿柱结构体模型基本概念。以选定矿柱模型区域相关巷道结构面调查数据为基础,利用General Block程序的块体计算功能初步解构出矿柱结构体。根据矿柱结构体真实性分析结果,结合几何方法,精确解构出矿柱结构体空间禀赋形态。基于结构体破坏形式建立力学模型,计算出固定结构体的最小固定面面积。运用力学与集合方法分析矿柱真实结构体的移动机制,推导出结构体稳定性系数计算公式。     

层间弱接触面对穿煤层页岩气井稳定性的影响

不同性质岩层间的弱接触面是影响边坡、地下巷道及硐室等岩土结构稳定的关键因素之一，煤层开采引起的覆岩运动是导致采动影响区内垂直页岩气井破坏的主要原因，针对垂直穿过长壁煤柱的页岩气井井筒稳定性问题，利用二维地质模型，对井筒剪切、离层、拉伸及压缩等变形量进行了预测，对比分析了层间弱接触面对穿煤层垂直页岩气井稳定性的影响；根据煤柱内不同布井位置条件下井筒各类变形的大小及轴向分布规律，得到了井筒沿轴向易于失稳的危险高度并优化了布井位置。结果表明，FLAC程序中的接触面单元能够很好地表征由采动引起的、沿软硬岩层间弱接触面出现的动力响应，对井筒的主要失稳模式——剪切失稳展现效果良好。     

金山水电站右岸山体开裂成因及其处理

从介绍金山水电站基本情况,岩性争议,得出金山岩性为火山岩的看法,介绍各处岩体开裂,开裂山体的处理,探讨山体开裂的成因,得出开裂的原因是火山岩散体结构在开挖中调整失稳.     

复合充填结构体承载破坏演化特征

针对力学性质存在差异的材料组合而成的复合充填结构体在承载过程中内部应力分布不均的现象,开展了由不同强弱介质组合而成的复合充填结构体的单轴压缩试验。结合声发射特征分析,研究了复合充填结构体的承载特征、损伤演化和破坏特征。研究表明：①单轴压缩状态下复合体内部应力分布不均,强介质内部应力大于弱介质内部应力,整体荷载主要由强介质承担;②当复合体中强介质强度一定时,复合体整体强度与弱介质强度呈正相关;③当弱介质强度小于等于3.21 MPa时,复合体应力—应变曲线出现两个弹性阶段,且第一弹性阶段的斜率大于第二弹性阶段,随着弱介质强度增加,第一弹性阶段增长、第二弹性阶段缩短,当弱介质强度大于3.21 MPa时,第二弹性阶段消失;④声发射信号演化特征表明：两个弹性阶段的拐点处弱介质出现大量损伤破坏,弱介质先于强介质破坏,当弱介质强度大于3.21 MPa时,损伤主要发生在压密和屈服后阶段,弱介质与强介质同时破坏。研究成果可为地下采场复杂应力场控制措施研究提供基础。     

巷道支护强度对层状矿体围岩弱结构面稳定性的影响

巷道围岩弱结构面的失稳会造成巷道周边围岩发生变形和破坏。通过计算考虑支护强度影响的巷道周边围岩应力分布,推导出弱结构面上法向与切向应力的分布式。得出了在巷道支护强度影响下弱结构面上发生滑动的极限条件,确定了巷道支护强度影响下弱结构面上预测滑移区的位置以及范围。结合江西省彭泽县上横山钒矿地质条件,分析了不同条件对弱结构面上滑动的极限条件、法向与切向应力比值τ/σn值的影响,结果表明,随着巷道支护强度的增加,τ/σn值曲线峰值会产生降低,得出其可提高围岩弱结构面稳定性的依据。