工作面顶板灾害类型、监测与防治技术体系

长期以来顶板灾害在我国煤矿灾害事故中发生起数和死亡人数始终占据首位,是困扰煤矿安全生产的主要难题。笔者开展了顶板岩性、矿压显现特征和顶板灾害案例统计分析,结果表明:我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架3种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及致灾原因:片帮冒顶多发生于松软煤岩体,采煤方法不合理及管理不当的工作面;顶板大面积突然垮落一般为坚硬顶板大面积悬顶、瞬时垮落所致;大面积切顶压架主要发生在薄基岩浅埋深工作面或顶板累积下沉量大引起顶板在煤壁处断裂的工作面。针对我国顶板灾害监测与防治,建立了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构,即采用微震监测系统监测远场顶板活动,采用矿压监测系统监测近场顶板运动,采用三维激光扫描技术监测煤壁片帮时空演化,通过监测数据系统分析,动态掌握采场围岩的活动规律和支架工况,实现顶板灾害监测预警。提出了工作面开采全过程的顶板灾害综合防治技术体系,在工作面开采前确定合理采煤方法,合理工作面布置方式,科学开采参数及优化设备选型配套,这是防治顶板灾害的核心技术;在开采过程中保持支架良好的工况辅以顶板弱化技术,进而实现工作面顶板灾害防治。     

电厂灰水回收工程施工降水技术

本文对在低渗透、高水位、细颗粒地层中如何进行大范围深层施工降水的设计、管井布置及施工降水的技术进行了论述。     

双向门机大车车轮啃轨问题的分析与处理

针对双向门机大车车轮啃轨问题,探究可能原因,通过实地测量,查出该问题主要由车轮的安装中心线偏离轨道中心线引起。采取调整车轮组、加宽轮槽等措施后,问题得以解决。     

基于退化角的岩石峰后应变软化模型

反映围压对岩石峰后脆性的影响,提出了描述岩石峰后软化行为的新参数,即退化角。对山西含碳泥岩三轴试验数据拟合表明,退化角与围压呈线性关系。推导了岩石峰后软化中等效塑性剪切应变与退化角之间的关系式,提出了基于退化角的岩石峰后应变软化模型。在FLAC环境下,利用Fish函数方法开发了相应的数值计算程序。数值算例研究了山西含碳泥岩在不同围压下的应变软化过程,模拟结果与试验数据规律基本一致,表明：退化角能较好地描述围压对岩石峰后脆性的影响;建立的峰后应变软化模型合理而可靠,为岩石峰后软化过程模拟提供了新的思路。     

煤岩体的弹塑脆性本构模型及其数值试验

为了准确预测岩石破损区的发生时间和扩展情况,在岩石材料的非均匀特性基础上,建立了一个具有应变硬化的弹塑脆性本构模型,同时编写了相应的有限元计算程序并对其模块化,并通过预置裂纹板的拉伸试验和岩样单轴受压试验来验证该模型。结果表明：所建立的数值模型是可靠的,可以较精确模拟裂纹扩展情况与局部化剪切带的发展模式。新本构中的应变硬化阶段,可以在破坏之前看出应力集中和单元屈服情况,尤其可以区分拉破坏和屈服后的剪破坏。     

初始节理对岩体内部沉陷范围的影响研究与实验验证

采动覆岩断裂直接影响在表沉陷规律,岩体中初始节理的存在使采动覆岩断裂更加复杂,从而导致岩体内部沉陷范围更难确定,首次对岩体中初始节理以采动覆岩断裂扩散规律,采动覆岩断裂范围,采动覆岩断裂分布、岩体内部沉隆范围的影响进行系统研究,提出初始节理对采动覆岩断裂的影响作用,建立了初始节理端部附近的最大切向应力计算表达式和初始节理开裂的力学条件,为岩体内部沉陷范围的确定提供了理论依据,构造了4台含有不同分布初始节理的相似材料模型,进行开挖实验,验证结果与实际吻合。     

考虑围压影响的岩石弹脆塑力学模型

为模拟围压对岩石峰后强度、模量退化和剪胀的影响,将岩石的变形过程简化为线弹性变形、脆性跌落和理想塑性3个阶段,利用退化指数和扩容指数描述围压对岩石峰后强度、模量退化和剪胀的影响,建立了考虑围压影响的岩石弹脆塑力学模型。通过Hoek-Brown和Mohr-Column准则之间参数的转换关系,给出了模型峰后力学参数的确定方法。在FLAC软件下,利用Fish函数方法实现了建立的弹脆塑性力学模型。在数值算例中,利用本文模型分析了不同围压下岩石的峰后力学特性劣化和剪胀扩容特征,结果表明本文模型不仅能较好地模拟岩石峰前、峰后全程变形发展过程,而且能较好地考虑围压对岩石峰后力学特性的影响。     

三轴压缩岩石应变软化及渗透率演化的试验和数值模拟

三轴压缩下岩石峰后应变软化行为及渗透率演化规律是岩石工程稳定性分析的基础。取新疆巴里坤砂岩样在室内开展了三轴压缩试验和三轴渗流试验,获得了不同围压下巴里坤砂岩的全程应力应变曲线、体积应变与渗透率关系曲线。试验结果表明：随着围压增加,岩石峰后残余强度增加,体积扩容和脆性减弱;随着轴向应变增加,岩石先发生弹性压缩,空隙空间减小,渗透率降低;当应力达到屈服强度,岩石内裂隙开始扩展,渗透率降低速率趋缓;在峰值应力后,岩样破坏,裂隙扩展加速,并伴有新裂隙的萌生,岩样渗透率开始快速增长,岩样的渗透率呈“V”型变化。提出了描述围压对岩石峰后脆性影响的新参数,即脆性模量系数,围压与脆性模量系数之间服从负指数关系。基于脆性模量系数、强度退化指数和扩容指数,建立了考虑围压影响的岩石应变软化模型。在分析体积应变与岩石渗透率之间关系基础上,建立了基于体积应变增透率的岩石渗透率演化模型。在FLAC下模拟了巴里坤砂岩不同围压下的应变软化行为和渗透率演化过程,结果表明：岩石应变软化模型能很好地模拟围压对岩石残余强度、体积扩容和峰后脆性的影响;所示模型能较好地模拟围压和剪胀对岩石渗透率的影响;岩样峰后内部出现了明显的剪切破坏带,剪切破坏带与大主应力的夹角随着围压的增加而增大。在剪切破坏带内单元的渗透率显著增长,最后形成了一个流动通道。     

水厂反冲洗水回收系统的技术改造

针对闹德海水厂滤池反冲洗水回收系统存在的问题 ,提出了改集中反冲为分散反冲、改直接回收为沉淀处理后回收、改连续排泥为定量、定时阶梯式排泥的技术改造方案 ,实践证明该技术方案安全、可靠且能创造明显的经济效益 ,值得推广应用。