纳林河二号煤矿工程地质特征及开采条件分析

煤矿在巷道掘进过程中顶底板事故频发,对矿井的安全生产造成了极大影响。纳林河二号煤矿作为一对新建矿井,面临更为严峻的顶底板稳定性问题。通过岩石质量指标(RQD),岩体质量系数法(Z值)和岩体质量指标法(M值)对主采的3~(-1上)煤和3~(-1)煤顶底板稳定性进行了评价,然后分析了矿井面临的其他开采地质条件。研究结果表明:3~(-1上)煤层顶板属于不稳定型顶板,其底板属于极软-松软(Ⅰ～Ⅱ)型底板; 3~(-1)煤层顶板以不稳定型为主,局部为中等稳定型顶板,底板属较软(Ⅲa)型底板;其他开采地质条件综合评定为中等类型。通过对矿井的工程地质条件和其他开采条件分析,为煤层安全开采、巷道支护和管理提供了依据。     

广西花山岩体不同风化阶段稀土元素特征及其影响因素

对广西花山岩体不同风化程度样品的稀土元素特征进行了分析,结果表明,岩体内四个地区的风化程度各异:A区为较强风化,D区和B区为中等风化,C区为中等偏弱风化;稀土含量:A区(886×10-6)D区(660×10-6)B区(524×10-6)C区(424×10-6),与风化程度呈正相关。风化壳剖面A-1中,LREE和HREE均富集在全风化层的下部;剖面D-1中,LREE富集在全风化层上部,HREE则富集在下部。淋滤作用和pH值的变化是稀土元素迁移的基本条件,粘土矿物是元素富集的载体,影响元素分布的主导因素随风化程度而发生变化。当风化程度中等-较低时,LREE的吸附能力大于HREE,致使它们分层富集;当风化程度较高时,LREE浓度不断增大,迁移能力克服了吸附能力,逐渐向下迁移,最终与HREE一起富集在全风化层下部。     

碎裂岩体浅埋大跨车站拱盖法临时支撑拆除稳定性分析

根据青岛某车站复杂的地质条件,通过现场监测和数值模拟,分析了临时支撑向永久支护转换时支护平衡系统破坏规律,掌握了不同拆撑长度下围岩及支护结构的应力、应变变化,得到了安全最大支撑拆除距离为6 m,提出了2种加固方案并分析了加固效果,确保了车站临时支撑拆除安全。     

江坪河水电站坝址深层风化岩体对坝型选择的影响研究

江坪河水电站坝址河谷呈"V"形,宽高比约1. 8,具备修筑高拱坝的地形条件,但坝址两岸尤其是右岸谷坡在进入弱风化下限或微风化岩体后,出现范围较大的深层风化岩体。通过分析深层风化岩体对拱坝和面板堆石坝2种坝型坝基变形、坝肩及边坡稳定的不同影响表明,坝址区地质条件对修建拱坝的适宜性较差,工程处理费用高,可实施性及实施效果有待论证;面板堆石坝虽然施工条件较差,但对地基要求低,对地质条件适宜性较好,工程处理难度较小,为可选坝型。     

深部层状岩体巷道承载特性的物理模拟试验研究

为研究深部高应力条件下层状岩体巷道的承载特性及失稳机理,采用物理相似模拟试验方法,并借助高速摄像机、静态电阻应变仪、位移计等手段,研究了不同支护方式(无支护、锚杆支护、锚杆索支护)层状岩体巷道的变形破坏特征和应力演化规律;同时,从压力拱的角度分析了层状岩体巷道的成拱特性。研究结果表明:无支护条件下,巷道围岩变形破坏严重,顶板大面积垮落,呈现倒V型破坏区,无法形成有效的压力拱结构;采取锚杆支护和锚杆索支护后,巷道围岩应力状态得到改善,能够形成有效的压力拱,围岩变形量减小。研究成果为类似地质条件巷道支护设计提供了依据。     

深部巷道裂隙围岩危险体判定及应力监测预警

工程岩体是由节理、裂隙等结构组成的不连续介质体,深部巷道处于高地压、强扰动的复杂工程环境中,裂隙岩体的稳定性是深部工程安全稳定性研究的重要课题。本文以矿井深部巷道为研究对象,构建离散裂隙网络模型,获得等效岩体参数,并以此建立裂隙岩体工程模型;分析工程巷道裂隙围岩的应力、变形和破坏特征。模拟试验结果表明:斜联巷、釆联巷、水仓与主运输巷交叉等位置是应力集中区,易产生张拉、剪切破坏;根据数值模拟获得的应力集中危险区域分布特点,布设围岩应力监测网络,成功预警位于斜联巷和水仓连接巷的顶板塌落事故,为矿山设备、人员安全提供了可靠的保障。     

考虑托板作用的深埋岩体分区破裂时空效应

分区破裂是深部岩体在众多敏感因素综合作用下发生的复杂时空演化过程。以深埋硐室围岩初期支护后的预应力全长锚固锚杆为研究对象,考虑不同大小托板反力作用对硐室围岩强度参数的影响,基于分区破裂条件下锚杆所呈现的拉-压交替受力特征,建立了杆体与围岩协调变形的力学分析模型,推导了围岩分区破裂后锚杆中性点位置的计算公式,进而对不同托板反力作用下的围岩分区厚度、破裂范围及数量进行了反演分析;根据围岩弹塑性界面上岩体的非线性流变模型及其在切向与径向所受的最大偏应力,提出了弹塑性界面岩体破裂发生时刻的理论公式。结果表明:①在分区破裂条件下,深埋硐室围岩与预应力锚杆产生协调变形,沿杆体长度方向存在多个处于拉-压受力平衡的中性点,在各中性点附近的弹塑性界面上岩体具有显著的流变特性。当该界面岩体所受最大偏应力超过其长期强度时即发生脆性拉裂;②预应力全长锚固锚杆对围岩强度参数具有重要影响,预应力的增加能够有效改善围岩的承载特性,围岩分区厚度、破裂区宽度与数量以及弹塑性界面上岩体破裂发生时刻随锚杆预应力的变化而变化;③在锚杆预应力作用下围岩强度的提高对硐壁岩体破裂具有一定的抑制作用。随着锚杆预应力的逐渐增大,靠近硐壁处的第1个锚杆中性点逐步向硐壁表面移动,硐壁岩体破裂区厚度也逐渐减小直至不再破裂;④通过算例分析对上述认识的合理性进行了验证。     

侧限条件下陷落柱破碎岩体的渗流特性研究

采动影响下陷落柱内部破碎岩体极易发生二次破坏,造成孔隙度和分形维数同时改变,致使其渗透率突变而引发突水灾害。基于此,现场开展陷落柱取样,按相同质量比配制陷落柱和石灰岩试样,测试并分析其孔隙度、分形维度以及渗透率在有侧限单轴压缩条件下的变化影响规律。研究表明:1)陷落柱和石灰岩试样的孔隙度均随轴压的增大呈指数衰减式减小,但陷落柱试样孔隙度的减小幅度比略大于石灰岩;2)当轴压小于6 MPa时,破碎岩体分形维数随轴压变化明显,尤其是陷落柱试样,其分形维数变化率可达18.5%,而石灰岩仅为9.3%;3)引入分形维度对破碎岩体渗透率与孔隙度的表达式进行修正,较好地描述了陷落柱在不同轴压下渗透行为的演化特征。