矿用U型约束混凝土拱架轴压短柱试验研究及应用

为明确最新研发的矿用U型约束混凝土拱架的基本力学性能,设计了U型约束混凝土(UCC)短柱轴压试验方案,从变形破坏形态、荷载-应变曲线、极限承载力及声发射响应特征等方面,分析了其受力性能和变形破坏特性,同时研究了核心混凝土破裂机理。结果表明:UCC短柱呈现整体塑性失稳的破坏形态,对应的N-ε曲线为上升→平缓上升的4阶段形式;UCC短柱具有较好的延性和后期承载能力,极限承载力提高127%~196%,经济性得到提高;声发射活动先后经历了孕育期到消寂期4个阶段。分析得到了每个时期约束混凝土短柱的受力、变形、破坏行为及机理。现场应用效果显示,U型约束混凝土拱架为深部、软岩巷道提供了新型有效的支护形式,控制效果明显优于常规U型钢拱架。     

深部巷道方钢约束混凝土拱架力学性能及影响因素研究

对全尺寸直腿半圆形拱架进行了室内试验和数值分析,室内试验表明:拱架的变形破坏呈现"拱腿内挤,拱顶外凸"的特点,拱腿和拱顶部位的钢材达到塑性状态,极限承载力Fe=1 228kN.针对充填C30~C80强度混凝土以及壁厚4~12 mm的SQCC拱架的数值分析表明:SQCC150-8-C30拱架的极限承载力为1 217kN,拱架极限承载力差异率为0.89%,拱架变形破坏特征和钢材的应力应变状态都和室内试验结果吻合.通过数值分析可见钢管壁厚比核心混凝土强度对拱架极限承载力的影响更为显著;建议壁厚8mm,C30或C40核心混凝土强度的SQCC拱架较为适用.     

“三软”极不稳定岩层巷道锚注联合支护研究

梁家煤矿为我国最大的海滨煤矿,为典型的"三软"岩层,所施工的4606工作面沿空小煤柱送巷,围岩极不稳定,在锚网喷+锚梁+U36钢棚的原方案支护条件下,巷道围岩破坏范围大、变形严重。基于"先控后固再抗"耦合支护理念提出锚注联合支护方案,现场实验结果表明,该方案能够有效提高围岩强度、增强围岩完整性,显著改善围岩控制效果,锚注联合支护方案成功取代了U36钢棚支护。     

隧道拱架装配式施工关键技术及应用研究

为解决复杂条件隧道拱架安装施工效率低、安全性差等问题,本文基于传统拱架施工难题,研发了高自由度拱架主安装机、辅助安装机等机械化设备和适用于机械化施工的装配式配套装置,形成了装配式拱架机械化施工工艺;并根据关键施工工序装配式拱架分阶段承载特性,开展了不同约束条件下装配式拱架稳定承载特性数值试验研究。结果表明:装配式施工工法对拱架初期强度提高具有显著的意义,拱架承载系统的快速形成,是保证围岩弹塑性变形得到有效控制的关键;研究成果在滨莱高速改扩建马公祠隧道现场进行了初步应用,施工效率显著提升,围岩变形得到有效控制。     

超大断面隧道软弱围岩控制机制及应用

为明确超大断面隧道软弱围岩破坏及控制机制,系统开展交叉中隔墙(center cross diagram,CRD)法和双侧壁导洞开挖方法下超大断面隧道软弱围岩控制机制数值试验,对比分析不同强度等级围岩、不同开挖方法在无支护、锚杆支护、H型钢拱架支护和H型钢拱架+锚杆支护四种支护方式下隧道围岩变形、支护构件受力变化规律,并研究超大断面隧道软弱围岩控制机制。同时对H型钢+锚网喷联合支护方式在超大断面破碎围岩隧道进行了CRD和双侧壁导洞两种开挖方法下的现场试验,拱顶沉降分别稳定在27.2 mm和18.7 mm,很好地控制了围岩变形、保证了现场初期支护安全。     

深井综放沿空掘巷围岩变形破坏机制及控制对策

通过对赵楼煤矿综放沿空掘巷现场调查和变形监测,分析了巷道围岩变形破坏特征,深入揭示了围岩变形破坏机制,认为围岩强度低,地应力高,围岩松动破坏范围大,支护结构及参数不合理,巷道围岩应力环境复杂和断面尺寸大是围岩变形破坏的主要原因。基于强力让压耦合支护和关键部位加强支护的围岩控制原理,提出了顶板锚网带索、纵向钢带+两帮锚网梯索、纵向钢筋梯+窄煤柱帮部锚索加强和喷浆+实体煤帮钻孔卸压的支护对策并进行现场试验。结果表明:掘巷稳定后,巷道围岩控制效果良好;锚杆、锚索受力最大值均在其屈服范围内,并为回采期间留够了充足的余量。研究结果为类似复杂难支护巷道提供了借鉴。     

高应力软岩巷道支护失效机制及控制研究

为明确高应力软岩巷道支护失效机制,并验证新型支护形式的有效性,以赵楼煤矿1 000 m深井为工程背景,在现场监测围岩变形破坏及支护失效规律的基础上,通过对FLAC3D中beam单元的修正处理,实现拱架支护体系的精细化模拟,讨论支护强度等级(拱架形式)、地应力等级、围岩强度等级3个因素对巷道围岩变形量、塑性区范围、支护构件受力状态等的影响规律;在此基础上,分析高应力软岩巷道支护失效机制。对于高应力软岩巷道,锚网喷支护具有明显的局限性;而具有一定刚度和强度的拱架是一种行之有效的围岩控制途径。采用方形钢管约束混凝土拱架支护体系进行现场试验表明,新型高强拱架支护方式使得巷道围岩稳定性得到有效控制。     

新一代企业信息系统研究与开发

本文基于Intranet技术研究企业信息系统，提出并讨论了三层次的逻辑模型和系统的物理拓扑结构。最后，举例分析了典型企业信息系统的应用和开发。     

方钢约束混凝土拱架力学性能及破坏机制

针对处于深部、高应力、构造破碎带等条件下的困难支护巷道,提出了方钢约束混凝土（SQCC）新型支护体系,并对其主要组成部分方钢约束混凝土拱架进行了深入研究。推导出任意节数直腿半圆形拱架的内力计算公式,结合工程实际计算出现场采用的4节拱架在均布荷载作用下的内力分布,得到内力最大的部位为拱腿上部和拱顶;通过SQCC构件强度分析对可能的关键部位进行校核,得到拱架均压作用下最先破坏的部位为拱腿上部以及拱架的极限承载力为1 315 kN。采用地下工程约束混凝土拱架1∶1大型试验系统对SQCC全尺寸拱架进行了力学加载试验,结合利用ABAQUS软件对SQCC拱架进行的数值试验,分析了极限承载力误差率δFe-Ft=-7.1%,δFe-Fn=-1.1%和关键破坏部位、内力以及应力应变等多个结果,从而对拱架力学性能和变形破坏机制进行了研究,同时也验证了理论计算和数值试验的正确性。