岩石破坏全场变形演化规律的试验研究

为了获得岩石试样加载过程中试样表面及裂尖附近的全场变形信息,对含有预制裂缝的石灰岩半圆盘试样进行了准静态条件下的三点弯曲试验,采用数字散斑技术对试样受载破裂过程中的位移场、应变场进行了监测。结果表明:试样处于线弹性阶段时,位移场为"分层"分布,在将要达到峰值载荷时,水平位移场等值线逐渐交汇于预制裂缝前端某一点,竖直位移场在预制裂缝前端变形最大。水平应变场在峰值载荷时为"山"字形分布,在预制裂缝尖端与加载端连线处应变变化最快,预制裂缝长度对水平位移场的交汇点位置有影响,但对竖直位移场几乎不产生影响。相对于传统应变片法,数字图像法更容易得到裂纹的扩展速度,获得更多的全场应变信息,在监测岩石断裂过程和其变形信息时具有更多优势。     

锚杆预紧力对锚固体强度强化的模拟实验研究

锚杆预紧力在巷道支护中发挥着重要作用，但其对锚固体强度强化特征的研究仍存在不少问题；以砂蜡材料、预紧力锚杆和平面应变约束装置制作锚固分离体，在RMT-150C实验机上对其力学特性进行了研究。实验结果表明：锚固体的峰值强度、残余强度的强化系数和岩体强度、锚杆预紧力呈正相关，岩体强度一定时，随着锚杆预紧力的增大，强化系数逐渐增加，锚杆预紧力对锚固体峰后残余强度的强化大于对锚固体峰值强度的强化。锚固体的应变-应力全程曲线与锚杆受力存在着对应关系，锚固体屈服之前，锚杆受力增加缓慢；屈服点之后，受力急剧增加；峰后软化阶段锚杆受力逐渐增加，摩擦阶段锚杆受力处在不断的调整下降中。预紧力一定时，岩体强度越高，锚杆受力增加幅度越小；岩体强度一定时，高预紧力锚杆受力增幅较小；软弱岩层破坏后，锚杆载荷的损失比坚硬岩层大，预紧力锚杆对软弱岩层的作用比坚硬岩层明显。现场实践表明，提高锚杆预紧力能够有效控制围岩的变形。     

回采巷道锚杆支护效果模糊综合评判

锚杆支护已成为深井巷道围岩控制的主要形式,支护效果的好坏除与所采用的支护方式有关外,还与围岩性质、开采条件有关.为准确评判回采巷道锚杆支护效果,以平顶山矿区深部回采巷道为研究对象,选取32条回采巷道为样本,依据围岩强度、支护强度、巷道埋深、围岩完整性、采动影响、巷道断面、煤柱宽度等7个指标,采用模糊聚类分析的方法将巷道围岩支护效果分成好、较好、一般、差4类.据此对新掘巷道给定条件下的支护效果进行预判,为锚杆支护参数确定提供依据.     

回采巷道过断层顶板破坏特征研究

通过相似材料模拟试验,建立平面应力模型,分析研究直接穿越断层时断层下盘巷道各点超前应力峰值点分布规律和断层上盘超前应力分布特征。试验表明:在断层上盘和下盘都存在一个最大超前应力峰值点;其顶板各点超前应力峰值点变化规律为下盘巷道各点最大超前应力峰值点先由开挖端逐渐增大,在靠近断层处达到最大值,然后再减小,直至断层破碎带;随着远离断层面,其超前应力先增大,再急剧减小,然后缓慢减小到正常掘进状态。     

永华一矿回采巷道支护经验与教训

结合近年来永华一矿“三软”煤层回采巷道的支护方式，深入剖析了不同巷道支护失败的原因，总结了其中的经验教训，为今后选择合理的巷道支护方式提供了借鉴。     

深部煤层大巷围岩破坏特征及强力锚固控制技术

河南焦煤能源有限公司赵固一矿北翼深部煤层回风大巷围岩节理化严重,在采掘支承压力作用下,矿压显现强烈,表现为两帮收缩、底鼓严重,巷道支护系统失效.针对此问题,采用数值模拟方法研究原岩应力场、采动应力场和支护应力场的"三场"应力分布特征,为巷道高强支护提供理论依据,同时应用再造承载层巷道围岩控制原理,提出北翼深部煤层回风大巷采用"锚网索+喷浆+注浆+底板鸟笼锚索+补强锚索"围岩控制方案,并用数值模拟方法对不同支承压力作用下的巷道围岩变形、塑性区演化、支护受力和主应力差等进行研究,结果表明:随着支承压力集中系数增大,巷道断面收缩率逐渐增加,围岩塑性区由拱形演变为蝶形、蟹形和龟形;锚索在高支承压力作用下将逐步失效,主应力差呈现多峰值现象.工程实践表明,提出的强力锚固支护技术能有效控制围岩的变形破坏,具有较好的技术性和经济合理性.     

半煤岩巷锚杆支护参数优化数值模拟研究

随着煤矿开采强度的加大,浅部薄及中厚煤层已逐渐引起关注．薄及中厚煤层中的半煤岩巷进尺较低,成为制约矿井高产高效的瓶颈之一．结合香山公司半煤岩巷的掘进现状,采用数值模拟方法对其支护参数进行优化设计,将锚杆间排距由0．7m扩大为0．9m,巷道围岩塑性区变化不明显,锚杆（索）作用在弹塑性范围内,巷道围岩位移及支护受力在250KN左右．现场工业性试验表明,巷道两帮最大变形量113mm,顶板最大下沉量128mm,稳定后收敛速率小于0．1mm／d;单月进尺达180m,施工段累积节省158．11万元,对同类条件下的半煤岩巷快实现快速掘进有一定的参考价值．     

采矿数值模拟研究中上部边界条件确定的探讨

采用UDEC数值模拟计算,对岩层移动模拟研究中如何确定简化模型上部边界条件进行了研究.结果表明,当模型中存在主关键层时,将主关键层以上的岩层自重简化为均布荷载加在模型上边界,当模型中不存在主关键层时,将导水裂隙带以上的岩层自重简化为均布荷载加在模型上边界,均对老顶的跨落距、老顶上垂直应力分布和老顶的位移没有显著影响,因此,可以将主关键层以上或导水裂缝带以上的岩层自重简化为均布载荷作为上部边界条件加在模型上边界.     

深井巷道围岩应力场、应变场和温度场耦合作用研究

建立了耦合条件下岩体的应力-应变关系,推导出不同变温范围条件下巷道围岩的应力和应变.实例计算表明:巷道围岩在耦合情况下比非耦合情况下的切向应力、周边位移、破碎区和塑性区半径都有较大的增加,并提出了提高耦合条件下改善巷道围岩体稳定性的措施.     

告成矿滑动构造顶板矿压观测研究

采用现场调查、现场观测、理论分析和数值模拟相结合的方法,分析了告成煤矿13191工作面顶板滑动构造成因和构造带岩性对顶板控制的影响,得出了工作面顶板矿压显现的基本规律,为工作面顶板控制提供了依据。