微裂隙中水泥浆液渗滤效应的可视化试验研究

在微裂隙岩体注浆过程中,水泥浆液的渗滤效应对注浆效果的影响显著。自主研制了一套微裂隙注浆可视化试验系统,该系统由注浆系统、微裂隙模型以及监测系统3个部分组成,监测系统又分为显微监测系统和压力流量监测系统。当水泥浆液进入微裂隙模型后,利用显微监测系统对裂隙入口处的渗滤效应进行实时观测。利用压力流量监测系统对注浆试验过程中的注浆压力以及累计流量进行自动记录。运用自主设计的微裂隙注浆可视化试验系统,对微裂隙中的水泥浆液渗滤过程进行试验研究。采用3种水泥浆材(超细水泥Ⅰ、超细水泥Ⅱ和普通水泥),研究在注浆压力2.0 MPa、水灰比1.0的条件下,不同水泥颗粒粒径大小在不同裂隙开度下的浆液渗滤效应。通过试验发现,当裂隙开度较小时,在裂隙入口处形成了完整的半圆拱形滤饼;随着裂隙开度的增加,在裂隙入口处形成断续分布状滤饼;当裂隙开度增加到无渗滤发生时,裂隙入口处仅残留少量水泥颗粒附着物。通过试验获得了3种水泥的最小可注入裂隙开度大小b min和最小无渗滤裂隙开度大小b crit:超细水泥Ⅰ的b min和b crit分别为80和280μm;超细水泥Ⅱ的b min和b crit分别为100和300μm;普通水泥的b min和b crit分别为140和310μm。研究结果发现水泥粒径的减小对最小可注入裂隙开度大小的影响较大,但对最小无渗滤裂隙开度大小的影响较小。结合渗滤趋势k值,发现随着水泥粒径的减小,相应的k min和k crit值会随之增加,水泥浆液更容易在裂隙入口处发生渗滤,这是因为超细水泥比表面积更大,水泥颗粒间易发生团聚。     

底板岩层变形破坏过程中混沌性态的Lyapunov指数描述研究

基于大量实测信息 ,对承压水上开采煤层底板变形破坏过程中岩移、注水量 (渗透性 )等矿压显现的观测时序 ,进行Lyapunov指数的提取 ,并对其混沌性态进行了研究。实例分析表明 :煤层底板变形破坏过程中呈现出典型的混沌性态 ;另外 ,由于煤层底板渗透性指标的Lyapunov指数比岩移量指标大的多 ,表明用渗透性指标描述煤层底板变形破坏特征要比岩移量指标更敏感     

金矿围岩稳定性分类指标的确定方法研究

基于金矿围岩稳定性影响指标分析,结合节点权重贡献率原理,建立BP网络模型,计算各个输入神经节点权值占整个输入神经节点权重比例大小,确定其每个影响指标对围岩分类的影响程度,按输入神经节点权重贡献率从大到小进行排序,最终确定出关键神经节点,并将其作为分类主要指标,从而提高建模精度.实验表明:这种方法用于确定金矿围岩稳定性分类指标具有较高的预测精度,能够满足分类的要求.     

可调式电磁制动自旋转水射流喷头的设计及试验研究

为了有效控制喷头转速,保证高压水射流具有良好的打击性能,对高压水射流用的喷头进行了专门的研究,设计出了一种结构新颖、转速可调的可调式电磁制动自旋转水射流喷头。该喷头克服了其他形式自旋转喷头的缺点,通过改变磁场覆盖比例,达到了喷头转速可调、钻孔速度快及成型规则等效果。通过室内试验,可调式电磁制动自旋转水射流喷头对不同的靶材,不仅转速可调,同时也起到钻孔、切割靶材扩孔的作用,并克服了传统喷头转速高、噪声大、射流雾化严重的缺点,达到了预期效果,有很好的应用前景。     

松散软岩巷道围岩塑性区扩展分析及支护实践

针对松散软岩胶结程度差、松散易碎及岩层粒状力学行为明显的特性,引入粒状材料的概念对松散软岩巷道失稳机理进行研究。在粒状材料力学行为分析的基础上,获得了粒状材料库仑屈服准则,并结合某矿现场情况建立了松散软岩巷道力学模型,获得了其围岩塑性区半径扩展公式。通过分析得出：巷道围岩塑性区半径随着初始支护强度与原始地应力比值的增加逐渐减小,但塑性区范围仍然很大。因而仅仅通过提高巷道初始支护强度并不能有效控制该类巷道围岩塑性区的扩展,还需改善围岩物理力学性能,提高支护结构的承载能力。针对该矿区具体情况提出了“超前预注浆+锚网棚+锚注”联合支护方案,取得了良好成效,保证了施工的顺利进行。     

圆形巷道围岩流变机理分析

以具有普遍代表意义的圆形巷道为载体,依靠Burgers流变模型,对巷道围岩弹性区、塑性软化区、塑性残余强度区流变机理进行了分析研究,推导了各区域的位移解,应力解,求出了塑性区半径范围,并通过工程实例,验证了理论推导的正确性,可为巷道的变形控制提供理论参考。     

动压影响下陷落柱破裂机理研究

为研究采场动压对陷落柱裂隙带的扰动破坏机理,采用FLAC3D程序模拟裂隙带内水平应力变化及塑性区分布随工作面推进时的规律。数值模拟结果表明,陷落柱周边裂隙带内的裂隙受开采影响极易发生扩展贯通,进而诱发矿井突水事故。分析结果表明,裂纹因所受水平地应力变小而发生扩展与贯通,从而使裂隙带成为矿井导突水优势通道。     

鸡东县五星铂钯、铜镍钴硫化矿床成矿模式探讨

五星铂钯、铜镍钻硫化物矿床产于敦密断裂带南侧的基性、超基性岩中,硫化矿物多产出于岩体裂隙及其与地层接触带内,矿床成因类型为：岩浆熔离～贯人型铂钯、铜镍钴硫化物矿床。     

裂隙岩体应力渗流耦合规律及对底板隔水性能研究

采用MTS815.02型岩石力学伺服试验系统,对桃园煤矿10煤底板的岩样进行全应力-应变渗透试验,得到岩样裂隙在闭合、萌生、扩展过程中的渗透特性。通过对不同非承压状态下裂隙岩石的渗透性能的研究,为采场底板隔水性能的研究提供重要参数。数值研究表明,在工作面的不断推进过程中,底板将处于压缩-膨胀-压缩的状态,而在压缩与膨胀变形过渡区,底板最容易出现剪切破坏,最终形成导水通道。基于上述研究,对桃园煤矿10煤底板隔水性能进行评价,并提出了防治实践。研究结果对于制定裂隙岩体的防治水措施,防止采动过程中突水事故的发生具有一定的指导意义。     

新型高强让压螺纹钢注浆锚杆研究

深部高应力软岩巷道围岩具有大变形、大地压、长时间持续流变等特性,采用传统的锚杆支护材料很难有效地控制这类巷道围岩变形。因此,设计了一种新型高强让压螺纹钢注浆锚杆,实现了围岩卸压与注浆锚固双重功能,提高了围岩的锚固效果,有效地保持了巷道的稳定。