冻结裂隙砂岩解冻后蠕变力学特性研究

富水洛河组砂岩地层人工冻结法施工后,在长期应力作用下斜井井壁围岩会发生蠕变破坏。为了研究解冻后不同裂隙倾角岩石的蠕变破坏机理,以可可盖煤矿洛河组砂岩为原岩,制备预制不同角度裂隙的类砂岩,研究其解冻后三轴压缩蠕变力学特性。试验结果表明：岩样预制的三种倾角中,倾角45°时内部新生裂纹沿着预制裂隙发育与扩展程度更大,产生的轴向蠕变量更大且变化速率更快;其次是裂隙倾角0°时,最后为裂隙倾角75°。根据试验结果,基于西原体蠕变模型,引入裂隙塑性体元件及蠕变全过程劣化演化方程,建立考虑原生节理影响的非线性蠕变模型并且进行三维推广,并利用最小二乘法进行求解并拟合,拟合结果与试验数据基本吻合。     

复合关键层综放开采瓦斯运移与抽采耦合规律研究

针对复合关键层工作面开采后覆岩裂隙演化及瓦斯运移涌出耦合规律,以王家岭煤矿12313综放工作面为工程背景,通过研究工作面推进后覆岩活动、裂隙演化情况,得到工作面覆岩裂隙分布特征,建立数值模型,分析卸压瓦斯运移规律。最终将研究结果应用于12313综放工作面现场瓦斯治理及效果检验。结果表明：12313综放工作面复合关键层初次破断步距为49.84m,走向模型的垮落带和裂隙带组成的“两带”高度为121.1m,切眼侧和工作面一侧的裂隙区宽度分别为45.6m和44.6m,切眼和工作面的垮落角分别为62°和60°,倾向模型的垮落带和裂隙带组成的“两带”高度为115m,运输巷一侧和回风巷一侧的裂隙区宽度分别为37m和40m,运输巷和回风巷的垮落角分别为62°和63°;12313综放工作面施加“高位定向钻孔+回风巷埋管”抽采措施后,回采过程中上隅角最大瓦斯浓度能够保持在安全范围内,当埋管口深度为17.3m时,上隅角瓦斯浓度达到0.478%,有效解决了上隅角瓦斯超限及积聚问题,可为类似条件下采煤工作面瓦斯治理提供参考。     

隧道施工模拟加载系统研究

隧道开挖中需要知道压力水通过裂隙介质的渗透性及衬砌上的水压力与堵排水之间的关系,以及在无水条件下各种不同开挖方法、支护措施下围岩中应力、位移的分布特点。为了模拟隧道开挖的实际环境,需要建立水压系统和隧道模拟加载系统。水压系统模拟山体中的渗透水,模拟加载系统模拟山体施加于隧道的压力。由于模拟加载力很大,要满足垂向2000kN和水平1000kN同时加载的要求,所以采用输出力矩大、力矩惯性大、体积小、刚度大、精度高、响应快、低速稳定、调速范围宽及不需中间变速机构的电液伺服系统来作为本加载系统的执行机构。     

岩体渗流与应力耦合理论及在近水体采煤的应用

裂隙岩体渗流特征的研究是论证近水体,即水体下(上)采煤可行性的重要依据。介绍了多孔介质渗流与应力耦合理论、地下裂隙岩体渗流与应力耦合理论的发展现状,评价耦合模型适用条件及其优缺点,并介绍了以上理论在近水体采煤领域的应用现状。     

临界安全距离老空积水区下的采煤实践

论文以赵坡煤矿的 16 4采区为例 ,对该采区及其上方 12 4采区地质、水文地质资料进行了系统分析 ,在此基础上对 16 4采区煤层联合开采的安全性进行了科学的评价 ,在理论上认为安全后进行了试采 ,取得了成功。临界安全距离老空积水区下采煤的成功经验 ,不仅为该矿其它采空积水区下煤层的联合开采提供了科学依据 ,对整个滕北煤田乃至具有相似条件的矿井老空积水区下开采也有重要的借鉴意义。     

升温-降温全过程北山花岗岩渗透试验研究

花岗岩是高放废物地质处置库的主要围岩体。为认识温度改变对北山花岗岩渗透特性的影响,采用多功能岩石低渗测试系统,以氮气为渗透介质,测试了北山花岗岩升温-降温全过程中渗透率(分别加热至120℃、140℃和160℃)。试验结果表明,升温-降温全过程北山花岗岩渗透率在0.055～0.1 mD范围内,在升温阶段,渗透率随温度的升高呈现降低的趋势;在降温过程的高温阶段,渗透率随温度的降低持续降低;温度降至60℃水平时渗透率出现回升趋势,但不能恢复至初始渗透率;通过核磁共振对比试验前后试样孔隙特征发现,温度渗流处理后北山花岗岩孔隙结构出现了不可逆改变,大孔段孔径分布曲线峰值对应的孔径大小及孔隙量均出现显著降低,温度对花岗岩孔隙表现明显的不可逆愈合作用,导致北山花岗岩渗透率降低。研究成果对花岗岩体内高放废物地质处置工程具有重要意义。     

微动探测技术在工程地质中的应用与研究

与浅层地震、高密度电法和电磁法等相比,微动探测技术在工程地质勘察应用上具有受环境影响更小的特点,尤其在城区复杂地质条件中。文章通过详细介绍微动技术在堤坝隐患(管涌渗水点)、油气管道定向穿越、溶洞探测及尾砂库渗漏检测等方面的应用,结果表明:微动探测技术对管涌渗水点具有明显的勘探效果,明显的中低速异常形态反映管涌渗漏点的埋深及大小;地层破碎表现为较低速度异常,为油气管道施工中山体定向穿越提供超前预报;溶洞表现为低速异常,为后期开发工程提供基础资料。     

堆浸工艺中一种矿岩散体介质孔隙发育的模型研究

分析了堆浸工艺中矿岩散体介质孔隙发育的过程和机理,认为孔隙发育过程可以分为初始阶段和稳定阶段,并且在稳定阶段存在反应-输运-力学(reaction—transport—mechanism,简称RTM)的耦合与反馈作用。基于孔隙中流体为稳定流的前提下,提出了一种堆浸工艺中矿岩散体介质孔隙发育的数学模型,该模型较好地耦合了堆浸工艺中的流体流动-化学反应-形变过程。     

巨厚砂砾含水层下大采高工作面安全开采研究

以黄陇侏罗纪煤田李庄矿为研究背景,分析了矿区含、隔水层情况,采用仰孔注水测漏法对4201工作面不同开采高度向工作面导水裂缝带发育高度进行了探测.探测结果表明:采高为3.5～6 m时,裂采比为28～31.4.采高为3.5～4.5 m时,裂采比大;采高为5～5.5 m时,由于产生离层,上覆安定组泥岩发生弯曲下沉,部分裂隙发...     

陕蒙矿区深部开采导水裂隙带发育特征与高度预测方法

导水裂隙带发育高度是矿井防治水及安全开采的重要依据。由于陕蒙矿区地层沉积环境和沉积过程的特殊性,使得该区域导水裂隙发育高度与传统认识差别较大。考虑到目前围绕陕蒙矿区导水裂隙带发育高度计算方法缺失问题,以鄂尔多斯市营盘壕煤矿2217工作面为工程背景,采用UDEC模拟研究了不同开采进度下导水裂隙带发育规律及演化特征,分析了大能量事件与导水裂隙带发育的关联关系,进而基于GA-SVR算法,建立了区域导水裂隙带发育高度精准预测方法。结果表明:直罗组砂岩巨厚的特性使得其在覆岩运动中表现出坚硬岩层的特点,裂隙带在其下充分发育,稳定后也形成“马鞍形”;微震监测数据能精准反映区域导水裂隙带发育高度,预测相对误差仅为3.90%;建立的导水裂隙带高度预测模型的决定系数R2为0.81,相对平均误差r为14.55%,预测精度显著优于经验公式(R2<0,r=59.57%)。研究成果对于陕蒙矿区保水开采与安全生产设计及矿井水防治具有重要的实践意义。