立井煤矿深埋长距离岩巷全断面硬岩掘进机施工技术研究

针对我国煤矿岩巷掘锚失衡、成巷效率低问题,采用理论分析、仿真模拟及现场试验的方法,开展了煤矿巷道全断面硬岩掘进机盾构法施工适应性及系统匹配性分析,提出了影响立井煤矿巷道盾构法施工效率的四个关键因素,包括设备出入立井、快速组装与运输、轨迹控制及快速支护。结合矿井现有条件,设计了井下大型硐室设备组装与拆卸平台,优化了施工工艺,形成了集掘、支、装、转、运、喷多工序协调统一的盾构施工技术体系。研究成果在阳泉新景煤矿岩巷掘进中首次成功应用,实现了最高月进尺608m,最高日进尺31.5m,创造了煤矿单次掘进、一次成巷3490m的水平,大幅提高了岩巷成巷效率,缩短了矿井准备周期,取得了显著技术经济效益。     

《大仿古》壶的创作及艺术

在创作过程中对传统的继承和提高，是创作者融入主观精神及人格情操的体现，体现了创作者对文化、对生活、对历史、对现实的理解。作品《大仿古壶》经过繁复手工制作过程，是本人不断探索的结晶。     

松软煤层高帮巷道巷帮控制技术

针对松软煤层高帮动压巷道围岩变形特点,以阳泉上社煤矿地质条件为对象,分析了巷帮破坏机理和解决对策。松软高帮在不均衡应力和顶帮不同强度的作用下,发生剪切破坏,并在巷道四角处产生剪应力集中区;高预应力锚索支护松软高帮时,可减小塑性破坏范围和剪应力集中程度。结合注浆加固作用特点,提出松软高帮的高预应力注浆锚索支护技术。井下实践表明,松软高帮巷道巷帮高预应力注浆锚索全高支护可有效控制巷帮大变形,提高围岩稳定性,试验效果良好。     

阳泉矿区复杂困难巷道支护技术研究及工程应用

针对阳泉矿区15~#煤层地质条件恶劣、应力高、巷道围岩变形大、复杂困难巷道比例高的问题,提出了高预应力强力锚杆支护系统。以地质力学测试为基础,研发高强度锚杆支护材料,采用高效的高预应力施工机具,通过大幅提高锚杆支护系统初始预紧力,实现支护系统的高刚度,保持巷道围岩完整性和稳定性。采用数值模拟方法,研究15~#煤层在采用沿顶板和沿底板不同布置条件下巷道围岩应力和塑性破坏情况。研究结果表明,高预紧力强力锚杆支护系统成功解决阳泉矿区不同类型复杂困难巷道支护难题,巷道变形破坏情况明显好转,并在阳泉矿区得到了大范围的推广和应用。     

沿空掘巷合理煤柱宽度及支护技术研究

沿空掘巷中,窄煤柱对其所处巷道围岩附近的稳定至关重要,可使沿空掘巷在应力降低区进行掘进。以新景矿为工程背景,采用FLAC~(3D)建立数值计算模型,提出了7种不同煤柱宽度,对沿空掘巷围岩集中应力和塑性区分布规律以及巷道变形进行了对比分析,确定了留设煤柱宽度为8 m。现场实践表明:巷道掘进采用该煤柱宽度之后,取得良好的施工效果,验证了参数设计的合理性。     

岩石特征强度变化规律的试验研究

为了探究岩石在不同围压下抗压强度σf、损伤强度σcd、起裂强度σci的变化规律,对取自山西阳泉寺家庄煤矿的砂岩进行了单轴和常规三轴试验,结果表明:σf、σcd、σci随着围压的增大均呈现增加趋势,增加速度会逐渐变缓,当围压足够大时,σf、σcd、σci将不再增加。σf受围压影响最显著,σci次之,σcd最低。强度比σci/σf与σcd/σf随着围压的增大而减小,减小速度会逐渐变缓,最终将趋于一个稳定值。σci/σf与σcd/σf可以反映岩石的均质度和抵抗扩容的能力,寺家庄煤矿砂岩在单轴下的σci/σf为0.58,σcd/σf为0.79,说明均质度较高,抵抗扩容能力中等。     

冲击荷载下层状砂岩变形破坏及其动态抗拉强度试验研究

针对层状砂岩的各向异性,探究了冲击荷载作用下层理角度对层状砂岩变形破坏的影响规律。加工制作了含软弱层理的砂岩标准试件,利用霍普金森杆试验系统进行了不同层理倾角下的砂岩动态巴西圆盘试验,并结合数字图像相关方法获得了圆盘试件变形场的演化云图。从破坏结果看,层理面与加载轴线之间的夹角对层状砂岩的变形破坏有显著影响。当软弱层理平行于加载轴线时,圆盘试件在加载端处首先产生应变集中,并随着冲击加载的作用迅速沿层理扩展,最终表现为从圆盘试件加载端向非加载端呈弧线形断裂的特征;当软弱层理垂直于加载方向时,圆盘试件中间首先形成多个应变集中区,表现为在加载轴线与软弱层理相交处萌生多个微裂纹,并在冲击加载的作用下微裂纹沿加载轴线不断相互贯通,最终形成径向扩展的宏观裂纹;当软弱层理面与加载方向成45°时,圆盘试件在加载端处首先沿层理方向形成显著的拉剪应变集中区,由于层理介质的抗拉强度和抗剪强度均低于砂岩基质体,因而表现为试件在拉、剪复合应力的共同作用下从加载端处产生多条沿层理面扩展的裂纹。从试验结果中还可以看出,在相同加载速率下,垂直层理试件的强度最高,水平层理试件的强度最低,倾斜层理试件的强度介于水平层理试件和垂直层理试件之间。随着加载速率的提高,不同层理方向的砂岩动态抗拉强度均呈线性增长的特征,但与无层理砂岩相比,含软弱层理砂岩的动态抗拉强度对加载速率的敏感程度较低。此外,层理角度对砂岩的开裂应变有较大影响,受剪应力的影响,倾斜层理砂岩的开裂应变高于垂直层理砂岩。