BIM技术在地下工程中的应用分析及展望

BIM技术以三维设计为基础,以数字信息为载体,将建筑信息贯穿于建筑的全生命周期中。然而由于地下工程的内部结构较为复杂,受地质条件影响较大,BIM技术在地下工程中的应用并不多见。叙述了BIM技术在隧道、地铁和矿井建设几种地下工程中应用的现状,并对几个典型案例进行分析,指出了BIM技术在地上工程和地下工程中应用的异同。最后,提出了目前BIM技术在地下工程中应用的问题以及对未来发展的建议。为推动BIM在我国地下工程中更广泛深入的应用提供重要参考价值。     

基于突变理论的南芬露天矿安全风险评价

为评价南芬露天铁矿的安全风险,根据南芬露天铁矿安全现状,从安全管理制度、边坡安全管理、采场安全管理、边坡防治这4个方面构建南芬露天矿安全评价指标体系,并采用突变理论对南芬露天矿的安全风险进行分析,结合实际,对南芬露天矿进行安全评价。结果表明,南芬露天铁矿突变隶属值为0.891,现场安全风险较好,但安全管理制度的隶属度值较低,在以后的工作中应着重安全管理制度的完善、健全及落实,避免因没有及时处理而出现相应事故。     

塔山煤矿复合坚硬顶板切顶留巷围岩变形机理及控制技术研究

以大同矿区塔山煤矿8304工作面切顶留巷为工程背景,综合采用理论计算、数值模拟及现场监测等方法对切顶留巷围岩的变形机理进行了分析,并提出了相应的控制技术。沿空顺槽实施切顶后,留巷顶板形成短臂梁结构,巷道整体处于卸压状态。切顶形成的切缝结构面阻断了采空区顶板压力传递到实体煤帮的路径,降低了煤帮应力集中程度,从而较大幅度减弱了实体煤帮及底板的变形;顶板最大变形集中在切缝侧,但下沉量有所减小;矸石帮变形分为垮落阶段的冲击变形和稳定阶段的缓慢变形,变形先急剧增大,后缓慢增加至稳定。基于对留巷围岩的变形分析,提出了对留巷顶板实施恒阻大变形锚索加强支护以控制顶板下沉,垮落矸石帮侧布置单体支柱配合11#工字钢与钢筋网片防冲护巷,煤帮采取左旋无纵筋螺纹钢锚杆加固处理及底板采用C20混凝土硬化的综合控制技术。现场监测留巷断面尺寸约为2 834 mm×4 615 mm,较原巷道断面最大收缩率为15.6%。监测结果表明:该控制技术能够有效控制围岩变形,所留巷道完全满足复用生产需求。     

深部软岩巷道方钢约束混凝土拱架基本构件力学特性及参数影响机制研究

方钢约束混凝土支护体系以其强度高、施工方便的优点,在深部软岩巷道中的应用日益增多。节点作为拱架连接的关键构件,是进行支护结构合理设计的前提,对拱架内力分布及承载力发挥具有重要影响。但目前约束混凝土拱架节点设计大多基于工程类比,针对其力学特性的深入研究较少。本文以典型深部软岩矿井——巨野矿区万福煤矿为工程背景,对约束混凝土拱架常用的法兰节点及套管节点进行对比分析。开展方钢约束混凝土无节点构件、法兰节点构件及套管节点构件的纯弯室内试验和数值试验,对比各构件的变形过程及破坏形态;基于M-θ曲线,综合分析各参数对无节点构件、法兰节点及套管节点力学性能影响规律,提出依托工程方钢约束混凝土拱架节点设计建议。基于上述研究结果,进行方钢约束混凝土拱架的现场应用。试验结果表明,依托工程现场采用方钢约束混凝土支护体系,围岩变形得到很好控制。套管节点传力明确、承载力高,极大地缩短了施工难度,降低了经济成本,应作为方钢约束混凝土拱架优选的节点形式。     

基于模型试验的NPR锚索支护巷道变形及能量方程验证

为研究恒阻大变形锚索支护岩体能量转换规律,以淮南口孜矿301工作面运输巷为研究背景,基于相似理论,设计并进行NPR锚索支护圆形巷道物理模拟试验,并进行巷道变形及锚索受力规律的分析。试验结果表明,巷道变形与模型最大受力方向有关。加载前期,最大应力为垂向应力,变形以竖向变形为主,最大变形量为13 mm;中期水平应力最大,水平变形为主,最大水平位移量为47.6 mm;后期为等压阶段,巷道变形最为剧烈,巷道最终收敛为一不规则圆形;设计试验用微型恒阻锚索,并进行该锚索的拉伸实验,得到其关于受力及位移变形量的理论能量方程,并结合试验数据进行拟合对比,其能量曲线能够较好地吻合。从能量转化角度研究NPR锚索的工作原理,对于其现场工程应用有一定的指导意义。     

切顶卸压无煤柱自成巷顶板断裂特征研究

为研究无煤柱自成巷开采条件下基本顶不同断裂位置对巷道变形的影响,分析顶板岩层运动特征,建立基本顶不同断裂位态力学模型,分别推导出基本顶在不同断裂位置时的巷内临时支护强度计算公式,得出巷内临时支护强度临界值。采用离散元数值软件UDEC对基本顶不同断裂位态下的岩层运动进行模拟分析。结果表明:基本顶在实体煤侧及采空区侧发生断裂,巷道变形较小,而在巷道上方发生断裂时变形破坏严重;通过调整切顶护帮支架对巷道顶板支撑力控制下位顶板的变形,使基本顶在较为有利的位置发生断裂;通过切顶护帮支架、恒阻大变形锚索支护等技术可以有效控制巷道变形,并在柠条塔煤矿S1201-Ⅱ工作面成功应用。     

深部高应力软岩巷道置孔释压材料置孔率合理性研究

针对深部高应力软岩巷道支护难题,为了解决巷道支护强度不够,围岩破碎严重的问题,以麻家梁矿-610 m水平巷道为研究背景,在对深部高应力软岩巷道矿压显现特征分析的基础上,通过建立置孔释压支护模型,对置孔释压支护机理进行能量学分析,据此提出了高应力软岩巷道置孔释压的围岩控制技术;并运用理论分析和物理相似模拟试验的方法,对3种置孔释压材料在不同置孔率条件下的抗压强度以及连续变形量进行了分析,最后结合现场检测数据进行对比判定。研究结果表明:采用置孔率为35%的不饱和聚酯树脂进行支护时,巷道顶底板移近量最小,有效维护了巷道围岩的稳定性。     

煤巷高效快速掘进技术优化浅析

煤巷掘进效率低容易造成采掘接替紧张,以柠条塔煤矿S12002工作面胶运顺槽和辅运顺槽为工程背景,采用理论分析和现场工程对比试验相结合的方法,分析了制约巷道快速掘进各环节的因素,提出了优化控制对策。在减少顶板锚杆的支护数量,改良锚固方式并增大锚固长度和排距后,支护效率提高了20%,支护密度降低了30%,极大降低了顶板支护环节的时间;对掘进工艺进行优化后,将日单进水平从35 m左右提升到50~60 m左右,月单进水平从900 m提升到1500 m以上,创出了单日掘进75 m新水平,实现了高效快速掘进。实践表明,该方式现场成巷效果良好,可以满足煤巷高效快速掘进的需要。