深埋矿体移动带三维圈定方法及应用

针对深埋矿山开采移动带二维圈定方法工作量大、精度低且难以满足日益增长的经济效益需求的问题，提出了一种深埋复杂矿体移动范围三维确定方法。结合沙岭金矿千米深井工程实例，在移动范围确定过程中，借助先进的3D建模技术获得三维矿山模型。该模型可以实现各类地质体的可视化，直观地展示其形态与产状，清晰地反映各构成因素间的相互关系。在3D模型中截取的特征剖面与经典移动带圈定岩移参数获取方法相结合，能轻松获得各特征剖面上的岩移参数值。通过给定的岩移参数值进而确定各特征剖面上的地表移动边界点，将各移动边界点连接即可实现矿山移动范围的圈定。研究结果表明，基于三维地质建模技术的移动带圈定方法合理可行，确定的纱岭金矿地表移动带能够兼顾安全生产与经济效益，为矿山生产开发奠定了有益基础，为类似矿山提供了有益借鉴。     

单轴加载条件下大理岩的实时轴向波速变化特征与频谱分析

为研究大理岩在单轴应力条件下的实时轴向波速的变化特征,采用自主研发设计的超声波检测替代承压装置,完成了大理岩、Q345钢的单轴压缩试验与实时轴向超声波测试,并结合FFT方法分析了大理岩试样与Q345钢试样的波速、频谱特征。试验结果表明:在单轴加载条件下,Q345钢试件耦合面的接触性状是导致其波速增长的主要原因,而大理岩纵波波速随应力的变化则受耦合面接触性状与孔隙闭合特征的共同控制,大理岩在弹性范围内的波速变化可分为孔隙压密段与线弹性段两个阶段;试件端面接触性状越稳定,波速增长越慢,波速越高,次频带谐波能量越低;随着岩石内部的孔隙、裂纹被压密,纵波波速增大,频域信号的低频段能量逐渐向高频段转移。     

基于FEFLOW的某深埋长隧洞典型段涌水量预测

涌突水危害是在隧洞建设过程中最为棘手的问题之一。建立隧洞涌水量预测计算模型,成功预测隧洞涌水位置和涌水能力有助于优化隧洞施工方案,并能减少施工事故。该文以某深埋长隧洞为例,基于有限元数值模拟软件FEFLOW,结合隧洞穿越段地下水含水介质特性、岩体水文地质结构、地下水流动系统特征,建立了地下水流数值模型,进行了模型识别。验证期模拟及实测的地下水位拟合良好。利用模型计算了某深埋长隧洞典型段的涌水量。最后比较分析了数值法、解析法以及水均衡法计算结果的差异,三者计算结果趋于一致,验证了数值模拟计算方法的可行性。     

深埋区、大倾角、构造复杂综放工作面设备防倒、防滑技术

该文对庞庞塔煤矿深埋区、大倾角、构造相对复杂的综放工作面基本状况进行分析,对工作面设备放倒、防滑技术进行探究,提出各个层级的放倒、防滑措施。研究结果表明,对该复杂工作面设备应用效果良好。     

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。     

砂土中扩底应力对深埋扩底抗拔桩承载力的影响

采用极限平衡法计算深埋扩底抗拔桩的承载力,需要确定破坏面的形状参数和应力条件。针对已有模型试验的研究结果,结合不同桩长扩底抗拔桩统一破坏模式,对上述问题进行了初步探讨。基于应力莫尔圆研究认为,仅考虑自重应力条件得到的破坏面法向应力明显小于扩底附近的实际破坏面应力条件,导致破坏面影响高度计算结果偏大。基于模型试验的试验结果,对扩底应力的增强系数进行了反算,该值在1.3到2.7之间,比被动土压力系数3.4要小,对扩底角度变化不敏感。只是初步的机理探讨,考虑到深埋扩底桩的埋深影响,该问题值得进一步深入研究。