不同单一裂隙倾角对岩体破坏特征的影响

为了探求不同裂隙倾角对岩体破坏特征的影响,针对相似模拟试件进行室内试验。通过试验研究了单轴压缩含有裂隙试件的岩石断裂和节理滑动行为。经测试的岩石模型具有与水平倾角为0°、30°、45°、60°、90°的持久单一裂隙。结果表明,在单轴条件压缩下,完整试件的强度高于存在裂隙的试件;预制裂隙倾角影响着裂隙的发育程度,通过试验结果将裂纹发育程度从大到小排列依次为:60°、45°、0°、30°、90°;不同预制裂隙倾角试件的单轴抗压强度曲线近似成倒U型,并且预制裂隙的倾角在30°与45°之间存在着对试件强度影响最大的角度。     

基于改进的C-V模型煤岩细观裂隙图像处理及其应用

为了准确全面地获取煤岩细观图像裂隙信息,引进基于偏微分方程的图像处理技术,阐述无边缘活动轮廓模型(C-V模型)的原理,并针对C-V模型的不足,提出一种基于图像增强函数的改进C-V模型。采用改进的C-V模型分别对包含单一裂隙和多裂隙煤岩细观图像进行处理,获得高质量的煤岩细观裂隙二值图像,并通过量化处理,定量地得到了有效的煤岩细观结构特征参数,为后续煤岩渗流计算和损伤计算等深入研究奠定了基础。研究表明,针对对比度较低、灰度不均的煤岩细观图像,改进的C-V模型比原C-V模型取得了更好的图像分割效果和更准确的煤岩细观结构定量信息,可以应用于煤岩渗透率和损伤因子的计算。     

通风阻力测定方法分析

分析了现阶段各种测定通风阻力方法的优缺点,提出了压差计法和基点法结合使用的新方法.通过对邯郸矿业集团陶一矿通风阻力测定和数据处理,最终表明,将压差计法和基点法结合使用,不仅能够减小测定数据的误差,而且能够解决井筒和积水处的通风阻力测定问题.     

碎裂顶板固结综采复采技术应用

针对康城矿资源日益枯竭现状,采用原有轻型放顶煤设备和综采技术回收厚2.0 m左右的2#底分层煤.对碎裂顶板复采工作面布置、设备选型和回采工艺等进行了设计.通过工作面和巷道顶板高水材料注浆,解决了碎裂顶板管理的难题.最大限度地回收了煤炭资源,取得了良好的经济和社会效益.本技术具有较高的实用价值,对于条件类似矿井有借鉴意义.     

特厚煤层综放工作面侧向煤体应力时空演化特征

厘清工作面侧向煤体应力时空演化特征是确定特厚煤层综放工作面区段煤柱合理留设宽度的基础。论文结合工作面侧向煤体应力形成过程的时间序列,理论分析了工作面侧向煤体应力演化过程。建立了特厚煤层综放工作面沿空侧覆岩结构-侧向煤体应力时空传递模型,提出了侧向煤体应力的定量化计算公式,得到:低位悬臂块体是侧向浅部煤体高应力的主因;高位悬臂块体是侧向深部煤体高应力的主因;悬臂块体发育高度越大,附加应力在侧向煤体中传播距离越远。进行影响3107工作面侧向煤体应力的主控影响因素分析,各因素影响程度依次为:岩层破断角悬臂块体厚度基岩移动角。     

基于关键层理论的地表沉陷规律研究

为研究关键层的变形与破断对上覆岩层移动及地表沉降的影响,以某矿区煤层回采引起地表沉降为例,通过刚度及强度条件判断了关键层及亚关键层位置。采用FLAC3D数值模拟实验分析回采过程中的关键层变形、破断与地表沉陷之间的时空关系。     

工作面超前支护段强动压巷道围岩应力优化技术研究

以芦子沟矿3107特厚煤层综放工作面为工程背景,应用数值模拟分析了3107工作面采动阶段煤柱侧帮围岩应力动态变化特征,巷道煤柱侧帮围岩受采动影响强烈。理论分析了回采巷道强动压显现机理,基于此,提出强动压巷道顶板大深度预切缝卸压技术,并阐述了其技术原理。预切缝后,沿空巷道超前支护段围岩应力降低,侧向支承压力峰值位置向工作面中部移动,沿空巷道超前支承压力峰值位置向工作面推进方向前移,能够有效改善超前支护段巷道围岩应力状态。数值模拟及现场实测结果表明预切缝后超前支护段巷道围岩稳定,巷道变形量减小,矿山压力显现缓和。     

高垂直应力状态下巷道围岩分区破坏特征试验研究

通过自行研制的CM60/10平面应变试验台配合三轴伺服试验机,发挥伺服稳压性能,采用相似材料模拟配合数值模拟验证的手段,分析了高地应力λ<1状态下无支护巷道围岩破坏过程及特征。试验结果表明:1)破坏首先发育在巷道两帮中线,局部破坏产生后,逐渐形成一对"楔形"破坏区域。在应力卸压区内,围岩呈分区破裂形式。深部滑移线由"楔形"破坏区域尖端点处开始延伸,基本符合对数螺线形式;2)巷道破坏过程中,依次出现"楔形破裂带","二次破裂带""贯通失稳带"3个过程分区。研究指出此类地应力下不同变形时期内,除控制顶底板初始变形外,围岩裂隙控制的重点应依次在巷道两帮、肩部和底角、顶板;3)通过对λ<1状态下围岩破坏的数值模拟发现:两帮围岩垂直应力呈"波浪状"分布,塑性破坏区呈"分区演化",垂直位移呈"锯齿状"分布,与物理试验基本吻合。     

近距离下行逐层开采底板应变时空差异特征

为了研究近距离煤层群下行逐层开采条件下底板裂隙岩体的应力-应变演化过程,采用相似材料模拟实验方法,结合渝阳煤矿M7、M8煤层的实际地质条件进行模拟分析,获得了一次采动与二次采动条件下煤层群底板应变时空差异特征,并进行了数值模拟验证。研究表明:一次采动条件下,距开切眼较近(减压区范围)与较远的底板岩层分别经历"低应力压缩-卸压膨胀-膨胀稳定"与"高应力压缩-卸压膨胀-重新压实"两个不同应变演化过程。空间上,随工作面推进,底板岩层应变变化量经历由"S"形向"驼峰"状分布曲线过渡的演化过程;二次采动条件下,距开切眼较近位置未出现低应力压缩过程,而是直接出现卸压膨胀然后趋于稳定。空间上,随工作面推进,底板岩层应变变化量经历由拱形分布曲线向"S"形分布曲线过渡的演化过程。两次采动底板各点所经历的应变变化量峰值自开切眼分别呈现"递增"和"∧"形分布。这说明近距离煤层群下行开采过程中,覆岩采空区压实和膨胀区均参与底板应力重新分布过程,应变数值和变化规律与上覆岩层压实范围、原始压力载荷基数、空间边界有关。     

相似材料单轴压缩力学性能及强度误差来源分析

为提高相似材料模型试验的模拟精度,通过单轴压缩测试了2种不同材料(砂-石膏、砂-水泥-石膏)、不同配比试件的应力-应变特性,分析其力学性能、破坏特征,并探讨了相似材料模型制作及试件测试过程中的误差来源.研究结果表明:1)2种相似材料试件在加载过程中均能表现出良好的弹塑性性质,可针对不同试验岩体进行模拟仿真;2)2种相似材料试件峰后软化段平稳,残余强度稳定;3)由于相似材料体胶结不够充分,原发损伤多,加载过程中易出现异常卸压和应力波动,破坏特征主要以张裂和共轭双剪为主;4)相似材料模型制作过程中,人为因素影响较大,提出了配制和测试过程中的误差来源,应尽量避免以增加相似材料试验精度.