大倾角松软厚煤层巷道优化设计及数值分析

以大远煤业有限公司杜家村煤矿2号开采煤层1201回采平巷的工程条件为背景,分析了大倾角松软厚煤层在不同断面形状和支护方式下稳定性问题。采用工程类比法及FLAC3D数值分析软件,对三种方案在不同的巷道断面、支护方式下,巷道围岩的位移变形情况、应力分布情况等进行了模拟分析比较,研究结果表明,在同样采用锚网索+钢带的联合支护形式下,直墙圆拱形巷道形状的垂直和水平变形量比其他两个方案分别低78%和23%,且应力分布较均匀,更加适合大倾角松软煤层巷道的开挖支护。论文研究结果可为工程设计和实际应用提供依据。     

静态破碎剂作用下裂纹扩展行为的动态分析

为了研究岩石静态破裂机理,采用高速摄像技术,对静态破碎剂作用下混凝土模型的破坏过程进行了物理模拟试验。试验研究表明,圆柱体单孔混凝土模型在静态破碎剂作用下,其破坏不是像方形单孔混凝土以三条主裂纹的形式破坏,而是在对称连线上产生两条基本对称的主裂纹;裂纹扩展过程中,裂纹扩展速度和加速度的变化基本是呈现先增加后降低再增加的变化趋势;裂纹的萌生、扩展到最后的失稳过程非常明显。研究结果为静态破碎剂在实际工程中的应用提供试验依据。     

敏化温度影响乳化炸药稳定性的实验研究

根据乳化炸药的敏化机理,在乳化基质相同条件下,考察不同敏化温度所制取乳化炸药稳定性.在进行一定次数高低温循环后,观测样品的物理状态变化,测试乳化炸药的爆炸性能及硝酸铵析出量,据此来评价乳化炸药稳定性.得到了乳化炸药储存稳定性与敏化温度的关系.结果表明：敏化温度对乳化炸药稳定性有很大影响,温度过低和过高都不利于乳化炸药体系的稳定;在一定组成条件下,乳化基质有一个最佳敏化温度,在此温度下敏化的乳化炸药稳定性最优.     

基于未确知测度理论的台阶爆破效果综合评价

为了解决台阶爆破效果评价中因素的不确定性问题,运用未确知测度理论建立了台阶爆破效果的综合评价模型,并选取大块率、爆堆形态、松散系数、块度分布、根底率、后裂距离、振动速度、飞散距离、环境影响、炸药单耗、雷管单耗、延米爆破量等12项指标作为未确知测度模型的判别指标。根据实测数据,建立各指标的未确知测度函数,利用信息熵理论和置信度识别准则分别确定了各判别指标的权重和评价等级判定标准。最后得出台阶爆破效果的综合评价结果。用台阶爆破效果的综合评价模型对洪水台土石方平场工程4次台阶爆破效果进行综合评价,分析结果与实际情况完全相符。     

含倾斜弱面介质中动态裂纹扩展行为研究

为研究冲击荷载下运动裂纹遇到介质中倾斜弱面后的动态断裂行为,采用霍普金森杆作为冲击加载装置,利用高速相机记录倾斜弱面介质中运动裂纹的扩展过程,并结合数字图像相关方法对裂纹周围应变场的演化过程、裂纹尖端的开裂应变以及裂纹的扩展速度进行了分析。结果表明,在冲击荷载下,运动裂纹在遇到弱面后易偏向弱面扩展,裂纹偏转后的开裂应变和扩展速度都显著提高。此外,应力加载率对运动裂纹的扩展有显著影响。随着加载率的提高,动态裂纹沿弱面扩展一定距离后将再次进入基质扩展,且运动裂纹沿弱面扩展的偏移距离逐渐减小。在高加载率下,裂纹沿弱面扩展的速度基本保持稳定,但再次穿过弱面后的裂纹数量和长度不断增加。在相同加载率下,弱面的强度越低,裂纹沿弱面扩展的距离越长。     

切缝药包空气间隔装药爆破的动态测试

为了研究不同装药结构的爆破效应，利用超动态应变测试系统，研究了水泥砂浆中切缝药包空气间隔装药爆破介质的动态响应。研究结果表明:采用空气间隔装药后，与连续装药相比，试件内同一位置应变峰值降低，空气柱起到了缓冲和储能的作用；切缝药包爆破中，切缝方向应变衰减速度较快，而随着距炮孔距离的增加在平行和垂直切缝方向的应变值则越来越接近；轴向不耦合系数在1.5～2.0之间爆破效果较好，间隔长度过大时，切缝方向和垂直切缝方向应变的比值有降低的趋势，影响定向爆破效果。研究结果为实际工程爆破提供了实验依据。     

地面钻井卸压瓦斯抽采技术

依据潘一矿煤层地质条件和瓦斯赋存特性,阐述了地面钻井抽采卸压瓦斯的设计思路,分别对煤岩采动期、恢复期和稳定期内的现场瓦斯抽采参数及其动态变化规律进行分析。现场试验结果表明,地面钻井在336 d内共抽采瓦斯量200万m3以上,抽采半径达211 m,抽采瓦斯浓度在90%以上,对应块段的煤层瓦斯排出率为41%。     

切缝药包预裂爆破减振技术试验研究

针对城市地铁区间隧道施工掏槽眼爆破所致振速大之问题,通过在掏槽眼上方600 mm处横向布置5-7个预裂孔,采用不同药包进行预裂爆破形成裂缝及裂隙区,减少、阻碍掏槽眼爆破所致振动波向上传播,从而减小预裂孔本身爆破所致振速,使振速降低。研究结果表明,采用预裂爆破,拱顶上方质点Z向振速最大,侧向质点Y向振速最大;较在循环进尺、总装药量及炮眼数目基本不变情况下,采用5孔切缝药包预裂爆破降振效果最明显;侧向采用5孔普通药包预裂爆破降振效果最明显;切缝药包预裂爆破时随预裂孔总装药量的增加,拱顶及侧向爆破振动增强。施工中应综合考虑现场实际情况,选择合理的减振措施,实现安全高效施工。     

爆炸荷载对邻近巷道裂纹群影响规律动焦散试验

为了研究围岩中存在缺陷的既有巷道受邻近巷道爆破振动的影响,采用爆炸加载数字激光动态焦散线试验系统,探究了新巷道爆破开挖对邻近巷道预制裂纹群的影响规律。试验结果表明:爆炸荷载对邻近巷道围岩裂纹群的影响规律与裂纹所在位置、裂纹倾角和与邻近巷道间距L有关;当L45 mm或L65 mm时,巷道左壁预制裂纹与炮孔连线区域出现三角形破坏,但表现形式有所差异;当L增大时,巷道周边与应力波相切或有一定夹角的1号、3号和4号裂纹扩展现象均不明显,而其他裂纹扩展位移基本呈逐渐减少趋势;群裂纹扩展时,动态应力强度因子的变化趋势基本呈现先振荡增大到峰值,后减小,然后再增大到第2个峰值,最后振荡减小到0的规律,且当裂纹最终扩展位移越小时,这种现象越明显,伴随着裂纹呈现出扩展—止裂—快速扩展—止裂的扩展规律。