断层破碎带垮冒堆积体空间尺寸及变形机制

煤矿灾后垮冒堆积体堵塞巷道并中断救援路线,严重影响救援工作的开展。以断层破碎带灾后垮冒堆积体堵塞救援路线为背景,在首次阐明断层破碎带地质特征和堆积体形态特征的基础上,推导了巷道冒空区尺寸、堆积体覆盖范围、堆积体高度计算公式,讨论了堆积体的变形特征和碎块移动方式。研究发现:断层破碎带可分为碎块型、裂隙型、共生型3种类型;岩石碎块越坚硬,碎块粒径越分散;紧密堆积体碎块接触点数目较松散堆积体多;冒空区尺寸和堆积体高度均与巷道高度、宽度、侧向应力系数、似内摩擦角有关;堆积体覆盖范围与巷道高度、巷道揭露断层破碎带长度、前区堆积角、后区堆积角有关。实测结果表明:巷道冒空区尺寸、堆积体覆盖范围、堆积体高度计算公式符合现场实际,吻合度较高;堆积体变形分为受载变形和蠕变变形;块体调整方式为横向移动调整、纵向移动调整、自身转动调整3种方式。     

溶洞位置对巷道围岩破裂过程的影响分析

利用二维真实破裂过程分析软件RFPA^2D建立了在静载荷作用下含溶洞巷道围岩破坏过程的数值模型,分析了巷道拱顶、侧部及底部围岩中存在溶洞三种情况下巷道围岩的破裂过程,并与不含溶洞巷道的情况进行了对比。结果表明,巷道围岩中溶洞的存在,使得巷道围岩应力场和位移场的分布发生变化,在溶洞与巷道之间区域应力集中程度较大,破坏总是发生在巷道邻近溶洞一侧且与溶洞距离最近处。在相同加载条件下,三种情况中底部存在溶洞时围岩最先发生破裂,并迅速与溶洞贯通,使巷道底板破坏,底部溶洞对巷道的稳定性最为不利。在巷道周边存在的不同分布位置的溶洞,使得巷道围岩各部位的应力集中程度不同,靠近溶洞侧的围岩应力集中程度较大,围岩位移变化较大。     

南京栖霞山矿巷道围岩稳定性数值分析

通过有限元计算,对南京栖霞山矿巷道的主巷道和穿脉巷道进行了非线性稳定分析.结果表明主运输巷道周围各对应部位的应力随巷道的埋深增加基本呈线性增长,相邻中段之间的应力增长幅度为6.25%～18.75%,其中巷道的拱顶和底板中部的应力增幅较大.部分中段的某些部位的应力值已经达到或甚至超过了岩石的单轴抗压强度,并伴随较大程度、较大范围的塑性区的出现.对于穿脉巷道中的矿岩巷道,其表现出来的变化规律与主巷道有些相似,巷道周围的塑性区仍集中在洞口附近.对于穿脉巷道中的高丽山砂岩巷道,由于高丽山砂岩的岩石力学参数较低,结果显示,在-225m中段巷道已经出现较大面积的塑性区,到-275m中段其塑性区发育完全,从-325m中段开始,高丽山砂岩巷道出现不稳定破坏现象.     

氡在破碎花岗岩巷道及围岩中的运移机制解析

依托某破碎花岗岩巷道工程,以多孔介质中气体的渗流理论为基础,综合考虑影响氡在破碎花岗岩山体及巷道中运移和析出的多种因素,构建了氡的数值计算模型,给出了山体和通风巷道中的氡浓度计算公式,模拟并比较了自然状态和微正压通风状态下山体中氡浓度分布的变化情况,并对微正压通风状态下巷道中氡浓度的变化情况进行模拟和验证。研究结果表明:扩散作用和渗流作用是巷道围岩中氡运移的主要机制;微正压通风条件下巷道中氡的运移主要受通风作用、围岩的射气作用和氡的衰变作用共同影响;微正压通风能够改变围岩中氡的渗流方向,是巷道降氡的有效手段。     

浅析城市发展进程中被忽视的元素—巷道空间

巷道,作为城市和村落共有的一种交通路径和建筑组织方式,已经在历史中存在了几千年,而在当今以汽车为主导的交通方式的城市中,巷道本身的价值却被忽视了。本文尝试寻找巷道在现代城市发展中被忽视以至慢慢消失的原因,并分析巷道这种空间类型在城市中的价值。     

浅析城市发展进程中被忽视的元素—巷道空间

巷道,作为城市和村落共有的一种交通路径和建筑组织方式,已经在历史中存在了几千年,而在当今以汽车为主导的交通方式的城市中,巷道本身的价值却被忽视了。本文尝试寻找巷道在现代城市发展中被忽视以至慢慢消失的原因,并分析巷道这种空间类型在城市中的价值。     

基于三维地应力实测的巷道稳定性优化研究

地应力对巷道稳定性的影响是多方面的,断面形式和布置方式是影响巷道稳定性的决定因素。根据地应力分布特征,选取合理的巷道断面和布置方式是解决巷道变形与失稳问题的关键所在。研究采用目前技术上最先进的CSIRO套孔应力解除法分别对某矿地应力进行实测,分析总结了矿区的地应力分布规律。以此为基础应用三维数值模拟,设计不同方案研究巷道围岩应力和位移特征、塑性区分布情况,分别计算分析了不同走向巷道和不同断面巷道的稳定性状况。通过分析和对比,确定了维持巷道最小变形的优化设计方案:半圆拱或三心拱断面巷道稳定性优于梯形巷道,当走向与最大主应力方向平行时巷道稳定性最好。以研究结果为依据,建议矿山深部巷道采用拱形断面,布置在与最大水平主应力方向平行的岩层中,以减小地应力对巷道的不利影响,提高巷道的服务年限和使用效率。     

推荐在双轨巷道中应用五铰拱形装配式钢筋混凝土支架

巷道支护是矿山巷道建设的重要组成部分,支护形式的选择对于保证巷道安全、节约材料、节约劳动量和加快成巷速度影响很大。目前,在金属矿山巷道中,占相当比例的整体混凝土支护不仅由于不能立即承受岩层压力,影响着巷道的可靠性,并且还有施工速度慢、木材消耗多、井下劳动量大、掘进工作量大和在穿过多岩层巷道时适     

某矿山巷道围岩的三维非线性稳定分析

通过有限元计算,对矿山巷道的主巷道和穿脉巷道进行了三维非线性稳定分析.从总体上来看,巷道周围的位移和应力都是随着巷道埋深的增加而增加的:主巷道和矿岩中的穿脉巷道都出现了不同程度的塑性区,其塑性区的范围也随着巷道埋深的增加而不断加大;巷道周围的主要各点处都出现了不同程度的应力集中现象,其应力集中的程度也越趋严重;应力的分布出现了分层过渡现象,其应力值也逐渐变大,巷道之间的相互影响十分明显.对砂岩的穿脉巷道进行稳定性分析时发现由于其岩石性能本身较差,巷道的围岩稳定性较差,需要在支护设计中重点考虑.     

锚网支护在三元煤业厚煤层巷道掘进中的应用

根据三元煤业实际地质条件,研究了锚网支护的参数选择及工艺过程,分析了其应用效果,结果表明：锚网支护可有效抑制厚煤层巷道变形,增强巷道稳定性,保证巷道的安全,是厚煤层巷道中一种新的支护途径。     

采矿动态环境中巷道稳定的探索

金川矿山地下工程围岩的工程地质条件差，地压活动强烈，尤其是处于采矿动态环境中巷道的失德更为严重。本文以二矿区二期工程采准巷道为例，论述了巷道的采矿环境、围岩的工程地质特性和施工阶段的变形特征，总结了采矿期间巷道的变形特征。针对采矿动态环境中巷道变形破坏严重的问题，进行了分析探讨。     

互层岩体中巷道顶板应力分布及破坏特征研究

考虑巷道顶板岩层分层特性,采用Reissner厚板理论建立巷道互层顶板的应力计算模型,将巷道互层顶板视为三维应变厚板,结合力学相关知识求解得到不同条件下互层巷道顶板的应力分布。分析了软硬互层巷道顶板变形破坏特征及其规律,以山东某矿6506工作面回采巷道为工程背景,通过FLAC^3D数值模拟软件建立不同巷道顶板组合的计算模型,分析了互层巷道顶板岩层的软硬性质对巷道顶板应力和破坏深度的影响。研究结果表明:破坏发生在巷道顶板最下部岩层端部并逐渐向上扩展,最终形成冒落拱;不同岩性组合下巷道顶板应力主要集中在硬岩中,顶板各岩层岩性之间存在差异更易导致应力集中现象;硬岩能有效减弱巷道顶板的破坏深度,使顶板的变形量远小于软岩顶板的变形量,软岩顶板由于其支承能力弱,岩层内应力易达到其极限强度,导致巷道顶板的破坏深度和范围都大大增加。     

深部巷道围岩承载结构的数值分析

围岩承载结构的稳定是深部巷道支护成功的关键。应用岩石峰后应变软化本构模型对深部巷道进行数值模拟研究,分析了深部巷道与浅部巷道围岩承载结构的差别,探讨了支护阻力对深部巷道围岩承载结构的影响。研究结果表明:深部巷道围岩中存在围岩强度强、弱软化区域交替出现的现象;而提高支护阻力可以缩小围岩强度软化区域范围,减小围岩强度软化程度,改善巷道围岩应力分布状况。得出了支护阻力通过控制围岩强度软化,提高围岩自承能力,实现深部巷道围岩承载结构稳定的目的的结论。     

不同堆积角度对松散堆积体稳定性影响模拟分析

以碎石土为例,运用有限元ANSYS软件模拟碎石土的堆积角度,采用工程中应用较多的强度折减法研究了不同堆积角度对松散堆积体稳定性的影响,讨论了堆积体位移,应变和应力的变化规律,并拟合分析了安全系数与堆积角度的关系,以供参考。     

综放回采巷道围岩稳定性分类及其支护对策的研究

 博士学位论文摘要　以综放回采巷道为研究对象, 对其稳定性分类及其支护对策进行了深入细致的研究。在对综放回采巷道围岩稳定性影响因素分析的基础上, 确定了巷道埋深、围岩强度、顶高比作为分类指标, 并用判断矩阵分析法确定了分类指标的权值。综合应用模糊数学和人工神经网络的方法对综放回采巷道围岩稳定性进行了分类, 根据围岩的稳定性, 将36 条综放回采巷道分为3 个类别, 并确定了各个类别的聚类中心。提出了在综放回采巷道中提高锚固力的7 项技术措施, 研究了在综放回采巷道中发挥锚杆支护作用的关键技术, 即预应力锚杆技术、组合锚杆技术。应用神经网络技术实现了综放回采巷道锚杆支护设计。以目前我国综放回采巷道支护技术为基础, 针对综放回采巷道不同的围岩类别, 提出了各类综放回采巷道的支护对策。     

近距巷道平行开挖合理错距研究

矿井下运输巷道是矿业生产的重要通道。文中针对极松软地层近距双水平巷道掘进问题,以内蒙古上海庙矿区为工程背景,依据工程区地应力场的实测结果及岩石力学实验参数,运用FLAC^3D三维数值分析计算软件对开拓巷道的合理错距进行了数值模拟研究。通过分析巷道周边应力分布、塑性区变化、位移速率矢量场方向变化以及监测位移数据变化,研究了巷道在分步开挖过程中,不同的开挖错距对已开拓巷道监测端面的影响。结果表明在极松软地质条件下,巷道围岩周边高应力区分布范围较大,新开拓的巷道会对相邻已开拓巷道周边的应力、塑性破坏区及位移速率矢量场产生影响,双近距水平巷道合理开拓错距宜保持在50 m以上。     

障碍物对瓦斯爆炸压力传播的影响

研究了在有障碍物条件下瓦斯爆炸压力传播规律。试验管道总长度为9.7 m,障碍物为环形沿管道设置,障碍物的阻塞率分别为20%、40%、50%和60%。结果:①在阻塞率为40%的条件下,随着障碍物数量的增加,瓦斯爆炸压力也相应增加,且距离火点越远的地方压力越大。②障碍物阻塞率为50%时,管道内瓦斯爆炸压力为最大。因此,煤矿巷道内,要尽量避免障碍物的存放和堆积,以减少瓦斯爆炸的危害。     

阳坡泉煤矿10号煤层回采巷道支护设计

分析了阳坡泉煤矿10号煤层的赋存条件和现有回采巷道的使用现状,确定该矿回采巷道顶板为复合顶板,巷道支护形式采用"金属网+预应力锚杆+W钢带+锚索补强"的锚固支护方式。通过理论计算得出了巷道两帮和顶板的松动破坏范围,在此基础上确定了锚杆和锚索支护参数。工程实践表明,阳坡泉煤矿10号煤层回采巷道使用过程中巷道顶帮变形小,支护形式和支护参数合理,满足综采工作面安全生产的要求。     

典型堆积可燃粉尘自燃特性实验研究

以标准堆积粉尘自然温度测定实验装置,开展堆积状态下典型褐煤、木粉的自燃特性实验研究,分析其在自然通风条件下堆积自燃的温度与时间变化特征,明确了堆积粉尘自燃现象的判断依据和测定方法。结果表明：依据测定堆积粉尘体积量的自燃温度可以预测较大体积量粉尘的自燃温度,堆积体积量越大,自燃温度越低;同一温度下,体积量越大堆积粉尘不稳定。该研究可为堆积粉尘自燃火灾防控和事故调查提供实验数据支撑。     

煤矿巷道支护方案设计研究

巷道的支护设计是否合理,是煤矿安全生产的基本保证,因此巷道在开挖过程中,要确定合理的支护参数。本文根据松动圈理论,针对延安某煤矿50101回风巷进行研究,采用多点位移计法现场实测巷道围岩的松动圈范围,并确定合理的支护设计方案,为巷道的开挖提供可靠的安全保障。