高应变率下红砂岩"冻伤效应"

对低温冻结红砂岩进行动态冲击实验，研究高应变率下红砂岩动态力学特性的温度效应，运用损伤理论和能量理论，分析不同负温对红砂岩强度、损伤变量及能量耗散的影响，结合断口形貌分析，探究红砂岩在较低负温下动态力学强度出现劣化的原因.研究表明:较低的负温(-30℃后)会使红砂岩出现"冻伤"，导致高应变率下岩石动态力学强度的急剧降低，宏观上则容易出现动力扰动下的瞬时工程灾变.根据断口形貌分析，较低的负温会导致红砂岩内部组成物质间界面处生成大量裂纹，这些裂纹尖端塑性变形能力差，在高应变率加载下极易失稳扩展发生低应力脆性破坏，而胶结物由于组成矿物成分复杂更易受负温影响，因此在动荷载和负温双重作用下往往是胶结物处先产生破坏，进而引起红砂岩整体的破裂.      

大厚度薄层复合顶板煤巷高强联合支护技术

为解决赵庄矿53151运输巷大厚度薄层复合顶板煤巷变形剧烈问题,结合现场调查、实验室试验、理论分析和物理试验等方法,分析出复合顶板的分层厚度、膨胀性矿物含量、支护体及护表构件等支护参数不合理是导致该巷变形破坏的主要原因。基于悬吊理论和组合梁理论,提出了"高强联合支护技术",并对支护参数进行了优化。数值模拟和现场实践结果表明:与原支护方案相比,优化后支护方案的巷道顶底板移近量和两帮移近量分别降低了80%和63%以上,取得了良好的围岩控制效果。     

许厂煤矿岩巷快速掘进试验研究

目前,岩石巷道掘进水平普遍偏低,严重影响了煤矿接续生产。针对制约许厂煤矿快速掘进的主要因素,根据现有装备和人员条件,改变原有“两掘一喷”作业方式为“三掘三喷”,同时对原有爆破参数进行优化并加强劳动组织管理,最终达到提高月进尺的目的。     

含夹矸层半煤岩巷现场爆破试验研究

运用爆破理论，从炮眼孔径、掏槽眼布置方式、起爆时差等方面入手进行了多次现场试验研究，针对全断面含夹矸半煤岩巷的复杂岩层，提出了实现中深孔全断面一次爆破的施工方案，提高了施工速度与质量，创造了较好的经济效益。     

束状炮孔爆破效应的动光弹实验研究

根据动光弹仪在不同瞬间所拍摄的等差条纹图片,对束状炮孔的几种布孔形式(如直线形,半圆形和圆形)的爆炸应力场进行了定性分析,描述了各布孔形式下的应力波的传播、应力分布情况及其作用结果,比较了它们之间在这些方面的异同点。布孔形式、布孔参数不同,应力分布随之改变,爆破效果也异,尤其是不同布孔形式之间的这些差别更为明显。爆后分析结果表明,动光弹试验可为现场的工程设计提拱一定的理论依据。     

冻结砾岩层光面爆破施工

介绍了许楼煤矿主井井筒冻结砾岩段光面爆破施工方法。利用利文斯顿爆破漏斗理论并进行现场试验确定冻结砾岩层单位炸药消耗量。本着安全第一的原则，合理选取光爆参数，同时周边眼采用空气柱不偶合装药结构，提高了循环进尺和光爆质量，保证了冻结管安全。该井筒冻结砾岩层段爆破施工的成功经验，可供其他冻结井筒过类似地层施工时参考。     

矿山立井井筒与表土之间的剪切力分析

揭示矿山立井井筒与周围表土之间剪切力的分布规律，为正确的立井井筒力学模型建立奠定理论基础。分析弹性剪切力和塑性剪切力的形成及特征，剖析以往解析分析中存在的问题。在此基础之上，利用莫尔-库仑强度理论、点的应力状态理论和桩土相互作用理论中的剪切位移法对弹性剪切力和塑性剪切力进行极为细致的分析，并最终获得反映两种剪应力随表土深度变化规律的解析解。研究结果对正确的分析立井井筒的应力分布规律、井壁危险点处的应力变化规律及立井井壁变形、破裂预测理论的建立具有重要作用，对桩土之间剪切力的研究也具有一定参考价值。     

冻结立井爆破冻结壁成形控制与井壁减振研究

控制爆破动载荷对冻结管、冻结壁及井壁的扰动和破坏是冻结井筒施工的重要环节。以万福矿井筒掘进工程为依托,采用周边眼普通光面爆破、半圈切缝药包和整圈切缝药包3种形式,运用多重分形理论,提取了3种条件下冻结壁成形图像多重分形谱特征参数;利用频率切片小波实现了3方案下不同频带信号重构;通过小波包算法对井壁爆破振动进行了监测分析,获取了相应信号频带能量分布。结果表明:多重分形谱可用来客观评价切缝药包对冻结壁的护壁作用;井壁振动信号主频较地面爆破振动高,通常在150 Hz左右;随着频率的升高,井壁振动信号振幅和能量都不断降低;在低频段(0~250 Hz),相对于周边眼普通光面爆破,半圈切缝药包能量降低了41.54%,整圈切缝药包能量降低了52.42%,切缝药包在低频段具有显著的"吸能"作用;在中频段(300~500 Hz),由于半圈切缝药包装药能量释放不均衡及井筒结构体非严格对称导致频带能量出现了"选择放大"效应;在高频段(700~900 Hz),能量沿高程"区域集中"现象说明切缝药包的减振效果更多地体现在爆破近区。验证了切缝药包的减振和对冻结壁的护壁作用。     

爆生气体对邻近硐室背爆侧预制裂纹影响机理

采用动态焦散线实验方法,研究爆炸荷载作用下邻近硐室背爆侧裂纹扩展规律时发现,伴随爆生气体释放出现的弧线型应力集中区是爆生气体引起的主应力差峰值位置,与背爆侧裂纹的扩展有较大的关联。实验研究表明:炸药爆炸后,产生的应力波首先作用于硐室背爆侧裂纹,随后爆生气体产生的准静态应力作用于裂纹,对裂纹的扩展起主要作用,而卸载波主要作用于裂纹扩展后期,使裂纹出现翘曲现象。当弧线型应力集中区接近扩展中的裂纹时,裂纹扩展速度达到峰值,约等于弧线型应力集中区的移动速度,之后,裂纹尖端与弧线型应力集中区的相对距离基本不变,当该应力集中区越过裂纹尖端,裂纹扩展速度逐渐减小,最终止裂。裂纹尖端动态应力强度因子与裂纹扩展速度具有相似的变化规律,峰值动态应力强度因子出现在弧线型应力集中区越过裂纹尖端之前。基于该发现进行的研究证实了爆生气体对邻近巷道裂纹扩展的主导作用,深化了爆炸荷载对邻近巷道影响机理的研究。     

动静荷载下巷道围岩倾斜裂纹的动焦散试验

利用爆炸加载动态焦散线测试系统,采用PMMA材料加工模型试件,进行裂纹扩展规律的动焦散试验研究。结果表明:预制裂纹b端在应力波作用下起裂,扩展轨迹出现翘曲变化的现象,大体上沿水平方向扩展;裂纹b端扩展位移随倾角θ呈现增大和减小交替变化的规律,在-45°~45°内,扩展位移曲线大体上关于直线θ=0°对称,在-75°~-45°和45°~75°内,位移曲线呈现较大差别;扩展位移曲线在θ=-45°,θ=0°和θ=60°处达到峰值,分别为22,31,36 mm,在θ=±30°处达到低谷值9 mm和11 mm;应力强度因子KⅠd变化曲线和能量释放率G变化曲线具有相似的变化规律,均先达到峰值,后反复振荡变化、多次出现峰值;KⅠd值和G值与能量紧密相关,当两者的数值相对较大时,相应裂纹扩展位移较大,反之,裂纹扩展位移较小。