煤与瓦斯共采钻孔增透半径理论分析与应用

在煤与瓦斯共采时,受采动加、卸载应力影响,瓦斯抽采钻孔围岩塑性区内煤体会产生大量裂隙,增大了瓦斯的渗透率,形成瓦斯增透圈,增透圈半径的大小直接影响瓦斯的抽采效果。以钻孔围岩"蝶形塑性区"理论为基础,建立了钻孔塑性区与瓦斯增透圈模型,首次推导出了钻孔增透圈半径解析式。深入分析了钻孔增透半径影响因素发现:增透半径与钻孔半径成线性正比例关系,与最小围压和围压比值呈类指数增长关系,与岩石黏聚力和内摩擦角呈负指数变化关系;其中最小围压与围压比值是影响增透半径的关键因素,深部开采与高围压比值是形成大尺寸有效增透圈的必要和充分条件。这一理论为煤与瓦斯共采中瓦斯抽采钻孔间距设计、位置选择、方向确定、采场与钻孔布置在时间和空间上关系协调提供了科学依据。     

地应力弹性参数计算的应力区间分级方法研究

对套孔应力解除法地应力现场测量获得的套孔岩芯进行围压率定试验,是后期数据处理获取岩石弹性参数的重要手段,其结果直接影响地应力计算值的精度。目前,参与地应力计算的弹性参数由围压试验中的最高围压值与对应的应变计算获得,受试验条件、岩石的非线性影响,结果存在一定的误差。利用围压率定仪对多组套孔岩芯试样进行率定试验,研究不同岩性岩石围压率定试验曲线特征规律;基于多重误差因素分析,对试验应力应–变曲线进行合理修正。结合岩石的加卸载变形理论,考虑岩石非线性特征,提出一种将弹性参数划分成不同应力区间计算的方法。将该方法运用到平煤十矿(平顶山天安煤业股份有限公司十矿)实测地应力的计算中,修正后的主应力计算结果随深度呈现出更好的线性相关性,与实际情况符合较好,研究成果对提高套孔岩芯弹性参数及实测地应力的计算结果精度具有一定的参考意义。     

地下矿山充填料岩石区域非均质一维渗流规律

以地下矿山采场为对象建立了充填料岩石渗流模型,根据实际情况确立初始条件和边界条件,推导出水在充填料和岩石中的渗流压力和流量公式,在此基础上分析了地下充填料岩石中的渗流规律及影响因素.通过分析得出:在充填料中,流量在初始阶段增长较快,达到一个峰值后逐渐下降;压力随时间逐渐降低,最后趋于稳定;渗透率越大,流量和压降越大;高度越高,流量越小而压降越大;孔隙度越小,压力越大,孔隙度对流量的影响在不同阶段各不相同.在岩石中,渗流压力与其渗透率无关,但受充填料渗流的影响较大,随时间降低,渗流流量则只与岩石的渗透率有关.      

弓长岭井下矿地应力现场实测及应用

为掌握弓长岭井下矿的地应力赋存状态,采用实现完全温度补偿并考虑岩体非线性的地应力测量技术,对弓长岭井下矿3个水平3个测点进行了地应力现场实测,利用Lab VIEW编制的地应力计算程序对测量结果进行分析。3个测点的地应力赋存状态:(1)每个测点均有2个主应力接近水平方向,另1个主应力接近垂直方向;(2)3个测点的最大主应力均为最大水平主应力,垂直主应力为最小主应力,说明矿区地应力场以水平构造应力为主导;(3)3个测点最大水平主应力的走向总体上为南东东—北西西方向;(4)最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力均随深度呈增长关系。地应力测量结果在弓长岭井下矿的应用主要有3个方面:(1)巷道走向应根据矿山的工程地质条件和采矿生产作业的要求,尽可能与最大主应力方向一致(113.96°);(2)提供数值分析必需的力学边界条件;(3)为弓长岭井下矿预测岩爆发生的地点和级别提供了可能。     

空心包体应变计地应力计算方法的探讨

为进一步改进和完善空心包体应变计的地应力计算方法,基于空心包体应变计所测应变值和原岩应力分量之间的关系,采用曲线拟合的最小二乘法,建立求解应力分量的正规方程组,推导出原岩应力分量的表达式;利用盛金公式求解应力状态方程,得到判断测点处地应力状态的总判别式及不同情况下主应力的计算公式;根据主应力方向余弦之间的几何关系,给出确定主应力所在卦限的方法,推导出主应力方位角和倾角的计算公式。据此利用LabVIEW编制地应力计算程序,对新城金矿三维地应力状态进行分析。结果显示:新城金矿地应力场以水平构造应力为主,最大水平主应力总体上为南东–北西向到近东西向。     

低应变法和超声波法在Sofoline立交桥中的应用

介绍了低应变反射波法和超声波检测的基本方法及其在加纳Sofoline立交桥桩基础检测中的应用,并将这两种方法进行了对比,对个别桩的完整性进行了分析判别,以期为类似工程桩基检测积累经验。     

卸压瓦斯抽放过程中煤层自燃预报指标分析

为解决宣东二号煤矿因抽放卸压瓦斯而导致的煤层自然发火危险增大的问题,根据对煤样升温氧化气体和瓦斯抽放钻孔内标志气体的分析,建立基于钻孔φ(CO)/φ(CO2)指标的煤层自然发火预报体系,实践证明:φ(CO)/φ(CO2)指标的有效分辨率达90%以上,可以用于宣东二号煤矿煤层自然发火早期预报及合理安排瓦斯抽放。     

基于层次分析法的模糊综合评判在岩体质量评价中的应用

针对传统岩体质量评价方法的局限性与不足,以模糊数学为理论基础,结合层次分析法,建立了深部岩体质量的二级模糊综合评价模型。在全面分析岩体质量的影响因素后,综合选取了14个评价指标,并按照指标的层次性进行划分,同时选用正态型函数作为隶属函数,运用二级评判的方法确定评价指标的权重,对深部岩体进行评价。从而克服传统评价方法的缺陷,使结果更加合理。最后,以三山岛金矿为例,运用该模型对-555m水平的岩体进行评价分析,得出岩体质量为Ⅲ类岩体的结论,与矿山实际情况相符,验证了该方法的正确性与合理性。     

基于轴比论的椭圆形深凹露天矿稳定性边坡形状确定方法研究

 假设岩体为连续、均质、各向同性的弹性体,承受自重应力和水平地应力联合作用,在对其进行椭圆形喇叭曲面开挖情况下,取椭圆形喇叭曲面边坡上一椭圆岩环作为力学模型,结合轴比论,推导出椭圆形深凹边坡环向应力表达式。借鉴巷道最稳定高宽轴比的确定方法,由莫尔–库仑强度理论,求解边坡安全系数。根据边坡微元体临界下滑条件,确定临界稳定性边坡角,从而得到此时的边坡形状。与传统的稳定性理论确定的边坡形状相比,该边坡形状可在保证边坡稳定的前提下减少巨大的废石剥离量。     

非贯通节理类岩石试件单轴压缩特性初探

针对嵌入式非贯通节理对岩体力学特性的影响规律,采用数字建模和3D打印技术建立了正弦型节理实体模型,制备了完整类岩石试件、含单节理类岩石试件及含双节理类岩石试件,单节理角度分别为30°、45°、60°,双节理角度分别为30°、45°,30°、60°,45°、60°。对各类试件进行了单轴压缩试验,结果表明：含节理类岩石试件的单轴抗压强度低于完整类岩石试件,且随着试件内部节理数量的增加,试件单轴抗压强度的降低幅度增大；单节理类岩石试件的破坏形式均为沿节理所在平面发生剪切破坏,试件的单轴抗压强度随节理角度的增大而增大,这主要是节理面切割度和节理面法向应力共同作用的结果；双节理类岩石试件破坏时内部裂隙发育、贯通程度较高,破坏后的试件非常破碎,基本不具残余强度。