矿区地表沉陷实测影响参数分析及非主断面监测反演模型比对验证

为了研究地表移动盆地内非主断面方向下沉规律,提高非主断面实测数据在预计参数反演中的应用,以唐山矿T_3292工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测相结合的方法,基于概率积分法提出了一种非主断面实测数据处理方法,运用FLAC~(3D)模拟研究了非主断面位置参数(截距与斜率)对最大下沉值、主要影响半径的影响规律,并根据现场实测数据求取预计参数。研究结果表明:非主断面最大下沉值与主要影响半径均与测线位置参数有关,测线截距由660 m减小至0 m时,最大下沉值由97 mm增加至114 mm,增大了17.4%;测线斜率由1减小至0时,主要影响半径r_k由400 m增加至586 m,增大了46.5%;对T_3292工作面非主断面实测数据进行处理得到主要影响半径r_0近似值为558 m,与主断面实测结果误差为7%,非主断面实测数据处理方法可用于井下工作面开采地表沉陷预计参数分析。     

锚杆界面力学试验及剪应力传递规律细观模拟分析

锚杆界面的应力分布及传递规律的分析对巷道围岩锚固机理的研究至关重要.通过全长锚固砂浆锚杆的室内拉拔试验,测试了锚杆杆体与砂浆黏结界面之间的轴向剪应力分布规律.从细观力学角度入手,采用PFC颗粒流软件对锚杆界面力学试验进行了数值仿真模拟.结果表明,锚杆界面剪应力在轴向方向上分布不均匀,呈先增后减的形式传递,最大值位置距离...     

稳定顶板“倒梯形”煤巷优化设计

本文通过理论计算，对顶板稳定、两帮较软的顺槽形状、尺寸进行优化设计，优化结果为“倒梯形”断面，进而又对采用锚杆支护形式下的该巷道稳定性进行数值模拟研究。现场实践表明，本文确定的巷道形状及支护参数能满足生产和安全需要，对类似条件下的巷道有一定的推广应用价值。     

基于进化算法的矿山岩层运动模型识别系统研究

为了更加准确的表达矿山岩层运动的复杂演化规律,用模拟生物繁衍的进化算法进行模型识别研究.采用树状层次结构设计方法,不需事先假定模型的具体函数形式,根据进化过程中的选择、交叉、变异等遗传算子操作,可得到自适应模型.在VC++6.0语言平台基础上,自主开发了基于进化算法的矿山岩层运动模型识别系统,该系统具有模型智能识别和预测功能.应用结果表明,进化模型对采空区顶板离层的非线性演化过程的规律表达比较准确,模型值与实测值的误差非常小,平均仅为3.99%;以树状结构表达的进化算法适合描述岩层运动的复杂特征,开发的软件系统运行稳定、可靠,模型识别精度较高.     

基于灰局势方法的巷道光爆方案优选研究

论文借助于灰色系统理论中的多目标灰局势决策分析方法,研究现场巷道光爆方案优选问题。从影响光爆效果的众多因素和评价光爆效果的多指标出发,利用现场测量数据之间的数量关系揭示其内在的规律,在有限次的现场光爆试验中,科学地找出适合具体巷道光爆的最优方案。     

煤厚变异区开采冲击地压发生的力学机制

针对地质构造区域煤层开采容易发生冲击地压的情况,建立了煤岩组合体力学模型,研究了煤厚变化对超前支承压力分布特征和能量演化规律的影响,揭示了煤厚变异区煤层开采冲击地压发生的力学机制。研究表明:煤厚变薄区的原岩应力比变厚区大,煤厚减小率或岩煤弹性模量比越大,应力变化梯度越大;工作面由厚向薄回采,超前支承压力呈"双峰值"分布,而工作面由薄向厚回采,超前支承压力呈"单峰值"分布;冲击地压发生时,工作面由厚向薄回采,第2峰值应力区内形成高能区会阻碍能量向煤壁深部传递,产生的冲击能量将主要向巷道或工作面临空面释放,而工作面由薄向厚回采,冲击能量可向煤壁深部转移,冲击影响范围小。现场案例分析及工程实践表明,工作面由薄向厚回采更有利于防冲。     

大台井深部水平岩爆的地质力学机理分析

针对木城涧煤矿大台井在-510 m水平掘进过程中所揭露出的两类不同性状的玄武岩,采用实验室内试验和现场测试相结合的方法,从岩石力学性质、细观结构、地应力等方面分析了井下产生岩爆的地质力学机理。宏观力学性能测试表明,具有岩爆性的B类玄武岩强度大、抗变形能力强,峰前容易积聚大量的变形能,峰后能量释放更为迅速强烈;B类试件在单轴压缩过程中,从30%极限强度开始便出现声响,最终试件破坏崩解成碎块。SEM扫描显示,与A类玄武岩相比,B类岩石结构排列整齐致密,不存在裂隙;B类岩样中的硅、氧含量明显偏高,地质硅化作用明显。井下现场地应力测试表明,该区域的最大主应力为近水平方向,实测值达到45.69 MPa,方位基本与巷道北帮垂直。大台井B类玄武岩的特殊细观结构和元素组分决定了其宏观岩爆倾向性,岩石本身的物理力学性质是岩爆发生的内因;地应力是岩爆发生的主要力源条件,其控制着岩爆发生的区域和能量大小。     

变刚度加载试验系统的研制及其在煤岩破坏力学行为测试中的应用EI北大核心CSCD

矿山煤层与顶底板岩层具有不同的组合赋存形式,考虑围岩结构刚度差异性的煤岩力学行为试验研究可为揭示冲击地压机制提供一种新的探索方式。介绍了自主研发的一套变刚度加载岩石力学试验系统,该试验系统的主体试验机为内外框架组合式结构,利用加载刚度伺服调控系统控制内框架能量储存,实现加载刚度调控的目的。利用该试验系统进行了3种加载刚度下砂岩试件的力学行为测试,研究表明:加载刚度对砂岩试件单轴抗压强度和弹性模量基本无影响;随着加载刚度的减小,砂岩应力-应变峰后曲线由台阶状变为光滑斜线型,峰后应力降速度增大,且与加载刚度呈幂函数关系;试件破坏时试验机框架发生多次瞬时高速回弹行为,瞬时回弹速度极值及时长占比随加载刚度的减小而增大,回弹速度均值、总回弹量与加载刚度呈幂函数关系;加载刚度对试件峰后破裂耗散能影响较小,与试验机应变能释放量呈幂函数关系。所研发的变刚度加载试验系统为不同刚度组合下煤岩力学行为测试提供了新的试验装备。     

Propagation simulation and attenuation law analysis of seismic wave in elastoplastic tunnel rock medium

The energy caused by the dynamic impact in mining engineering forth release and spread by the way of seismic waves, monitoring is an effective way for forecasting mine dynamical disasters, such as rockburst and coal and gas outburst. Three-dimensional dynamic model was built to simulate the propagating progress of seismic waves in the elastoplastic tunnel rock and analyzed the propagating law of perturbation acceleration around tunnel, based on the finite element dynamic analysis software ANSYS/L S-DYNA. The simulation results indicate that： （1） The propagation attenuation of seismic wave is a negative index relationship; （2） The acceleration amplitude of seismic wave decays rapidly in near-field and decays slowly in far-field; （3） When the perturbation is generated in the dead ahead of tunnel, the acceleration of seismic wave become smaller and smaller away from the roadway-rib;（4） The elastic and plastic stress state of tunnel rock is also an important factor for propagation process of wave, the energy of seismic wave is mainly consumed for geometric spreading and plastic deformation in propagation in the elastoplastic medium model.     

考虑损伤效应深部锚固巷道蠕变破坏模拟分析

首先通过深部泥岩数字散斑蠕变试验,发现分级加载第Ⅰ阶段泥岩试件表面变形集中现象明显,表明该岩体在较低应力水平开始出现损伤,并随着载荷级别增加,逐渐演化为一条剪切破裂带,直至整个试件发生破坏;然后引入损伤变量Dt,建立考虑损伤效应的加锚岩体非线性BKS蠕变损伤模型,采用FISH函数编制程序实现其在FLAC3D中的开发;最后采用BKS蠕变损伤模型对口孜东矿锚固围岩支护控制进行数值模拟。结果表明:深部岩体的损伤特性增大了蠕变破坏区范围,且在锚固范围外仍出现蠕变破坏,深部围岩内部非连续性破裂现象明显。同时将模拟结果与现场钻孔探测结果进行对比分析,证实了数值模拟研究中考虑损伤效应更能客观地反映深部岩体的蠕变破坏特征,对深部巷道破坏机理研究有指导意义。