高应力硬岩卸荷岩爆的劈裂判据及因素敏感性分析

针对现有岩爆研究的不足,基于突变理论建立了围岩卸荷岩爆的劈裂突变模型,得到了考虑卸荷影响的劈裂岩爆必要条件和充分条件并在此基础上进行了因素敏感性分析.研究表明,开挖卸荷致拉明显降低了突变特征值及岩爆发生的门槛,使岩爆发生的可能性大为增加,而且当拉应力σx=πσt/4时,必要条件就成为充分条件;卸荷后一段时间围岩发生变形,达到发生岩爆至少所需的卸荷细观拉应力,形成标准或滞后岩爆模式;竖向应力达到一定值,围岩卸荷瞬间其突变特征值△≤0,形成瞬时岩爆模式;岩爆劈裂要满足一定的临空面尺寸要求,随竖向应力的增大这种要求明显减弱;发生岩爆时岩爆区释放的能量△E,σx,△对竖向应力的敏感性很强,△对σ3极为敏感.     

顶板诱导崩落及应用的数值分析

诱导崩落处理空区顶板，其关键技术是运用采矿过程产生的应力释放，合理确定顶板诱导崩落的时空位置。运用突变失稳原理分析了基于矿山连续开采空区顶板处理的诱导崩落各种扰动因素，如采场顶板围岩的力学性质、采空区的面积、拉应力作用区范围和大小等对采场顶板失稳时的影响，研究确定了顶板诱导崩落技术的关键，即确定合理的空区面积。针对铜坑矿非重叠区域下矿块的地质和采矿活动，建立了三维数值有限元计算模型，研究了顶板失稳的影响因素对顶板诱导崩落的时空影响，合理设计回采步序与空区顶板处理时间。     

采场上覆岩层塑性断裂区域和移动规律研究

采场岩体一面临空,上覆围岩的应力由原来的三向应力状态变为二向应力状态.在次生应力的作用下,随工作面的推进,上覆岩层将出现受拉区和塑性区.为此,提出了岩体断裂失稳的应力判据,该判据可以计算出顶板的拉应力区、塑性断裂区和O型圈的范围.并以白皎煤矿地质资料为背景,用3D-σ有限元分析软件,建立了采场的三维结构模型,用应力判据结合数值分析的结果,计算出了顶板拉应力区、塑性断裂区和O型圈的范围;并分析了不同步距老顶受拉区、塑性区、O型圈和顶板沉降的演化特征.研究成果可为采场压力计算和控制提供理论依据.     

深部特厚煤层断层构造区掘进冲击地压发生机制

针对孟村矿井冲击地压多发生在断层构造区附近这一问题,采用理论分析、数值模拟及微震监测相结合的手段,研究了深部特厚煤层条件下构造区掘进工作面冲击地压发生机理。研究结果表明,原岩应力状态下,断层对地应力分布扰动作用显著,断层上盘存在大范围应力集中区,而下盘仅出现应力降低区,上盘应力扰动范围大于下盘扰动范围。由于DF29断层对掘进扰动存在阻隔作用,由上盘向断层掘进的工作面周围微震活动性发生由弱到强的突变。突变点以远掘进时,断层附近扰动强度较低;掘过突变点后,断层另一盘活动性急剧增强。断层导致掘进工作面围岩静载荷和动载荷均发生异常增高,两者叠加后易超过临界水平,进而发生冲击地压。研究结论可为彬长矿区类似条件下冲击地压防治提供参考。     

不同净距下小净距公路隧道的数值模拟研究

小净距隧道是目前公路隧道中最常见的一种型式，在我国还处于研究和发展阶段。采用有限元法和强度折减有限元法对不同净距下的小净距隧道进行了弹塑性数值模拟研究，对比分析了隧道围岩位移、应力、塑性区分布以及隧道安全系数随净距的变化规律。结果表明，小净距隧道围岩的各项指标与隧道的净距存在突变关系，最后提出了把围岩各项指标出现突变时的净距作为小净距隧道的合理净距。     

基于尖点突变模型的矿柱失稳机理研究

采用突变理论建立了金矿矿柱失稳的一个尖点突变模型，并据此对矿柱失稳破坏发生机理进行了分析．基于定态曲面方程和分支曲线方程，分别求得矿柱应力强度比Fq和临界破坏宽度rp1．研究表明：当Fq〉1或rpz〉rp1时，矿柱会发生失稳；当Fq〈1或rpz〈rp1时，矿柱不会发生失稳；而在控制平面尖点曲线内右分支曲线附近，矿柱破坏宽度rpz微小的增量，就可能导致矿柱由不失稳状态突变为失稳状态．实例分析表明：该模型用于描述矿柱应力强度比的发展规律是恰当的，用其进行矿柱失稳预测也是较准确的．     

不同应力水平下混凝土渗透性的试验研究

介绍用瞬态法测定混凝土渗系数的原理和方法。对两种混凝土进行了不同应力水平下的渗透试验，对混凝土在不同应力水平下的渗透特性作了初步分析，得到了渗透系数与应力的试验公式。     

松软顶板条件下长壁工作面至支架顶梁端空顶区的管理方法

在松软顶板条件下，工作面线至支架顶梁端间的未支护区或空顶区(简称端面)由于存在水平拉应力而易于垮落，造成顶板管理问题。本文用正交设计法进行了有限元分析．以分析九个因素(直接顶，直接底，煤层和老顶的弹性模量，直接顶厚度与采高比值，空顶距，柱角，支撑力和采深)对拉应力的影响。分析表明，其中顶板条件和采深两个因素对拉应力的影响最小。为了确定空顶区顶板中的最大水平应力，建立了水平应力作为其余七个因素函数的回归方程，并用两个实例来说明方程的应用。     

开采近距厚煤层通过压力突变区技术

针对兖州矿业集团济宁二号井23F06面复杂的地质条件，文章分析了工作面在推进方向上的项板运动规律，制定了工作面推过压力突变区的相应措施，使工作面顺利通过压力突变区。实践证明，近距离煤层开采下层煤，在通过压力突变区时综放技术是可行的。同时，也为其它相似开采条件的采场提供了依据和经验。     

回采上覆岩层裂隙演化相似性模拟研究

开采扰动下采空区上覆岩层将产生位移和应力重新分布。基于梁模型分析了采空区上覆岩层初次破断开采和周期破断开采理论模型,得出岩层裂隙产生的应力分布规律及变形特征;通过实验室相似性模拟验证了初次破断及周期破断开采下的上覆岩层应力及位移分布规律,得出上覆岩层裂隙发展变化经历了卸压、失稳、起裂、突变张裂、闭合、裂隙维持、再次加速闭合直至完全被压实闭合的过程;工作面移动与测点的应力变化、中间层离层的产生相对应,由此分辨出煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。     

围岩松动圈反分析法及参数优化

根据围岩破坏的机理，提出了松动圈反分析法，用边界元与正交试验相结合的方法进行反演。     

煤岩瓦斯电磁辐射耦合理论研究

实验研究表明煤体内存在瓦斯气体时，随着瓦斯压力的升高、煤体强度降低，同时测得的电磁辐射信号脉冲数也比较低。在此实验基础上，本文结合煤岩力电耦合方程，提出了煤岩瓦斯电磁辐射耦合理论及耦合方程，并提出了使用FLAC^3D计算煤岩瓦斯电磁辐射耦合方程的计算方法，为使用电磁辐射法预测煤与瓦斯延迟突出提供了理论基础。     

应用灰色关联度的岩石分类

近年来，灰色理论在控制和预测方面取得了很大的发展，但在采矿行业中应用不多，在岩石力学领域的研究更少。本文利用灰色关联度对岩石进行分类，并结合实例进行分析，试图为灰色理论在岩石力学领域的研究中起一点倡导作用。     

采场巷道围岩分类的概率统计分析方法及其应用

作者在采场巷道围岩分类的地质力学分类基础上，考虑了岩体分类因素的不确定性，首次提出了分类的概率统计方法。本文提出了各类因素定量评分标准以及分类指标修正准则，研究了基于围岩分类指标确定岩体强度和变形参数的方法。小官庄铁矿西区中的应用表明，该方法具有一定的实用价值和应用前景。     

基于岩石强度理论计算的软岩巷道支护方法

本文以新强煤矿巷道支护为工程实例,根据岩石强度理论,对采区软岩巷道围岩特性进行了理论计算。对巷道围岩性质、原有支护方式进行了计算分析。通过理论计算,设计出锚网索联合支护形式,通过现场观测证明对该矿软岩巷道实施的锚网索联合支护获得成功,解决了该矿高应力软岩巷道的支护难题。     

煤矿冲击地压启动理论及其成套技术体系研究

冲击地压研究核心分为两大部分，一是冲击地压发生的理论认识;二是基于冲击地压发生理论认识的成套技术体系。传统的冲击地压理论认识在与实际采场、巷道等工程结构问题相对应，下一步如何监测，如何防治等方面尚需进一步发展。目前矿井出现冲击地压多参照法规要求，结合灾害程度开展监测与防治技术应用，由于缺乏针对矿井不同时期的、科学的技术体系指导，冲击地压防治效果甚微，为了实现矿井建设、生产各阶段冲击地压防治系统化、体系化目标，开展了煤矿冲击地压启动理论及其成套技术体系研究。采用控制论的黑箱研究方法，以冲击地压物理演化过程分解为突破口，采用理论与工程案例结合的方法，着重对冲击地压的冲击启动原理进行了分析，在补充完善冲击地压启动理论的基础上，将冲击地压启动理论与监测、防治技术关联起来，分析了冲击地压启动的主要类型，冲击地压启动理论4方面工程指导意义，从而建立煤矿冲击地压启动理论及其成套技术体系，并通过现场实践方法进行了可行性验证。研究可得:① 煤矿地质、开采条件为冲击地压发生提供静、动载荷源，并且主要影响冲击地压启动环节，而不是全过程影响;② 在煤层、顶底板、空洞组成的工程结构中，冲击地压启动原理为弹脆性单一结构体突破材料强度极限，材料失稳，导致工程结构体结构动力失稳的结果;③ 基于完善后的冲击启动理论的四个实践指导意义，针对建设期矿井，提出集中静载荷疏导的区域防范冲击地压的理论与技术体系，针对生产期矿井，提出在冲击启动类型确定基础上，以诱发冲击启动载荷源为中心，分源监测，分源防治，以“卸”为主，以“支”为辅，“卸、支”耦合防冲思想。建立的煤矿冲击地压启动理论及其成套技术体系，在陕西彬长矿区某矿井建设阶段、生产阶段分别进行了应用，实践证明，适应矿井全周期的冲击地压防治理论及技术体系，工程应用效果良好。     

也论岩石峰值后区特征

本文用系统稳定性理论分析了岩石峰后破坏过程,指出岩石峰后破坏的稳定性与岩石材料的弹模和断裂能、试件的形状尺寸,以及试验环境(试验机刚度、围压等)有关。提高试验控制的灵敏度有利于获取载荷-位移全过程曲线,但并不能改变岩石峰后破坏过程的稳定性。     

巷道围岩松动爆破卸压的试验研究

依据爆破理论，设计了在巷道围岩中进行松动爆破的有关参数，并在现场进行了工业试验。通过声波测试，证明了松动爆破有调整围岩应力分布的作用，即不仅降低了围岩应力峰值，且使集中应力移向深部围岩。     

鄂东南地区铁山、阳新岩体古地磁研究

本文首次提供了鄂东南地区岩浆岩、矿石、夕卡岩古地磁数据。指出了岩体各类磁性参数的平面展布特征。从古地磁角度提出本区岩浆岩划分为三期四次。成铁贯穿成岩过程始终;成铜在成岩的中,晚期的成矿观点。指出岩浆岩在成矿中的重要作用。提出铁山岩体北部、西部和阳新岩体中段北缘及部分小岩体是找铜远景地段。     

试论定向断烈控制爆破孔间隙裂缝贯通的主要参数

以爆炸力学、岩石断裂力学理论为原理,论述定向断裂控制爆破孔间裂缝贯通作用的主要因素,规范其参量,使生产实践的效果更显著。