西露天煤矿边坡弱层的物理力学特征

通过多阶段边坡勘查所做的大量岩石物理力学性质试验，确定了边坡各区域的物理力学性质指标。通过流度试验、粘土矿物化验、微观结构的研究，从本质上解释了弱层的水理性质、强度特征及力学稳定性。     

深部地质钻探钻遇弱面地层井孔围岩稳定分析

深部地层地质条件复杂,随钻探向纵深发展,钻遇弱面地层导致井孔围岩失稳将严重影响工程进程。本文总结分析具有弱面地层岩石物理力学特性,探讨强度各向异性孔壁围岩稳定模型的适用性;考虑流体向弱面渗透存在渗透各向异性和传热各向异性,发展了具有弱面地层井孔围岩稳定理论。研究发现,某些强度各向异性模型在特定情况下可能失去其适用性;在深部高温环境下忽略弱面地层渗透和热传的各向异性特征可能会导致井孔围岩压力、破坏区域以及坍塌压力产生较大误差。     

阶段矿房法在脉钨深部开采的工程地质问题

本文运用“岩石力学理论”,研究矿区工程地质概况(岩石建造、结构面、地应力、水文地质),总结阶段矿房法浅部开采(467m以上)网脉群时的工程地质问题,预测深部(467m以下)应用此法存在的几个问题,及提出建议     

深部煤层顶板砂岩的人工制岩模拟研究

为了研究人工砂岩与深部煤层顶板砂岩的力学性质及微细观结构的异同,对不同材料配比的人工砂岩与平煤十二矿深部顶板砂岩进行声波波速测量、单轴压缩、覆压渗透、CT扫描、高压压汞等试验,得到其力学与孔隙结构性质。试验结果表明:人工砂岩弹性模量与石英砂占比及粒径大小正相关,人工砂岩的骨料及孔隙结构分布均匀,孔隙度和渗透率均与所含黏土质量分数负相关;顶板砂岩的弹性模量介于大粒与粗粒人工砂岩之间,岩体密度分布离散性较明显,渗透率及孔隙半径分布比人工砂岩小1~2个数量级;人工砂岩能够在力学性质上较好地模拟深部顶板砂岩,而在孔隙结构上与深部顶板砂岩具有较大差异。     

日本软岩边坡工程的新发展(续)

<正> 2.力学性质图4表明设计方法的应用与力学性质密切结合,特别是:滑弧和复杂滑动面方法,剪切强度;有限元的静态分析,强度和形变特征,包括应力、应变间的关系。有限元法的动态分析,动态剪切强度,动态形变率和衰减系数,必要时,对动态应变强度提出再定量。这些力学性质能够由现场试验获得的结果来较好地确定。(1)关于强度或变形特性,许多作者已经提出过理论的或实际的经验公式。以岩     

岩石-混凝土两相介质胶结面粗糙系数的分形描述

针对润扬长江公路大桥南汊悬索桥锚碇胶结面抗剪强度（抗剪强度的大小与胶结面粗糙度紧密相关）取值问题,采用室内控制粗糙系数试验的方法,测试了不同粗糙度的花岗岩与混凝土胶结面的抗剪强度.从形态数学原理出发,建立了均方根坡角法(ARMSS)测算岩石与混凝土胶结面轮廓线的分维数,定量描述其粗糙程度.岩石与混凝土胶结面粗糙系数(J_RC)可由分形维数D与分形截距A来确定,通过分形分析可以定量估计岩石力学中的J_RC值.     

高应力状态土的剪切面力学性能研究

通过推导获得了K0状态深部土体剪切破坏面上的正应力公式.根据室内高压直剪试验结果所体现的规律提出了确定深部土剪切面力学性质参数的双直线方法,结果表明使用双直线方法可以更精确地评价深部土体稳定性问题.     

尾矿粉质黏土物理力学参数概率分布模型及取值研究

通过收集整理大量尾矿坝资料,运用数理统计分析方法,对尾矿粉质黏土的物理力学参数进行基础性量化分析研究,基于概率分布假设检验及可靠性截断概率,建立不同矿种物理力学参数的最优概率分布模型,提出各类物理力学参数的合理取值范围,并对尾矿粉质黏土的物理力学性质进行了对比分析。结果表明:尾矿粉质黏土物理性质参数变异系数较小,稳定性较好,力学性质参数变异系数较大,离散性较强;不同矿种尾矿粉质黏土的物理力学参数大多符合正态分布或对数正态分布的最优概率模型;按68%的置信概率作为可靠性截断概率,给出了尾矿粉质黏土各物理力学参数的建议范围值,为尾矿库的可靠性设计及细粒尾矿工程特性研究提供重要参考。     

含裂隙泥岩注浆前后力学特性试验研究

采用直剪试验研究注浆前后泥岩裂隙面的闭合和剪切力学性质。试验结果表明注浆加固后泥岩裂隙面的力学性质出现了明显变化:1)注浆后的法向变形量较之注浆前减小了49%~57%;2)注浆后,剪切变形曲线出现了明显的峰值剪切强度和残余剪切强度;3)注浆后剪切刚度变大。注浆前后力学性质变化的原因在于:注入的浆液固化结晶后充填了裂隙的气、液空间,使裂隙面的凸起点接触转变为面接触,浆液结石体与裂隙凸起共同传递应力和抵抗剪切,提高了裂隙的抗剪强度。     

煤矿工业场地内深厚松散层的水平移动特征研究

根据现场实测资料,研究了在兴隆庄矿工业场地内深厚松散层水平移动的特征和机理,确定了首次观测到的松散层出现集中水平移动的位置在深部厚黏土与承压含水砂土的交界面附近,该处为深部松散层的强度弱面．数值模拟显现了松散层集中水平移动现象,证明地层弯曲变形是导致形成集中水平移动的主要原因．该研究成果可指导避免将井壁卸压槽布置在深部厚黏土的界面附近,并且在兴隆庄矿主井、西风井治理工程的卸压槽选位中得到应用．     

煤柱强度与变形特征的实验室试验研究

按照宽高比和完整性设计2种实验方案,采用实验室试验的方法研究煤柱强度与变形特征。实验结果表明:宽高比增加肯定能够提高煤样的变形能力,因受完整性影响其强度提高具有不确定性,说明宽高比增大对煤样变形具有明确的正面影响,但对其强度影响不确定;不论煤样的完整程度如何,其整体变形能力随宽高比增大而提高,煤样强度上限也随着宽高比增加而增大,但其强度下限值却呈现参差不齐的特征,表明煤样完整性对其强度的提高具有不确定性。     

大倾角煤层开采大型三维可加载相似模拟试验

由于煤层赋存条件特殊,大倾角煤层开采采场围岩空间应力分布及演化、围岩运动特征复杂。现有三维模型试验平台存在模型加载、空间开采与监测等技术缺陷。通过采用新型三维可加载模型试验系统,实现模型均布加载、密闭空间开采模拟等技术创新,对枣泉煤矿120210工作面大倾角煤层开采进行大型三维可加载相似模拟试验研究,得出在工作面上部区域覆岩垮落充分、裂隙发育,关键域形成层位高,下部区域覆岩垮落不充分,关键域形成层位低,覆岩空间垮落呈非对称拱壳形态,上部区域应力值、来压强度、支承压力区应力集中系数等特征量明显大于下部区域。以上结果验证了大倾角煤层开采围岩空间结构形态和应力演化规律。     

超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术应用研究

为了解决工作面上隅角瓦斯超限问题,提出了超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术,阐述了超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术原理。以五阳煤矿7609工作面排水巷为试验点,通过在7609排水巷和回风巷之间施工超大直径钻孔,然后进行应用效果考察,并对数据进行分析,结果表明:单孔抽采时钻孔间距25 m或者30 m均可满足治理上隅角瓦斯的目的,在抽采负压3 kPa左右时,五阳煤矿超大直径钻孔抽采影响范围可达78 m,能对深部采空区高浓度瓦斯有持续的抽采作用,超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术可有效控制工作面上隅角瓦斯浓度。     

双软弱夹层岩质滑坡的滑动模式及变形规律

顺层岩质滑坡具有分布广,破坏性强,滑动机理复杂等特点,其滑动主要受软弱夹层的控制。在自然界中,顺层岩质滑坡往往受到双层或多软弱夹层的影响与控制。针对此特点,通过对山西吕梁山一带的顺层岩质滑坡发育特征与破坏规律进行总结,建立两种含双软弱夹层顺层岩质滑坡计算模型,基于极限平衡法,考虑软弱夹层的抗剪强度在滑坡不同发育阶段的强度衰减,分析发现滑坡在不同的力学判定条件下会以不同的模式发生滑动,且不同模式下滑坡的启滑机理是不同的,模式一为上层软弱夹层软化而引起的,启滑时,上层岩层首先失稳,而下层岩层暂时保持稳定;模式二滑坡的启滑是由于下层软弱夹层软化而引起的,失稳破坏的形式是整体失稳。另外,基于FLAC~(3D)数值模拟,分析了双软弱夹层顺层岩质滑坡的破坏变形规律。结果表明:由上层软弱夹层控制的滑坡滑动变形时,软弱夹层会在前缘发生切层现象,在中部与后缘滑坡会沿上覆岩层与软弱夹层的接触面滑动;由下层软弱夹层控制的滑坡滑动变形中,在前缘断面上层软弱夹层处会发生不连续性变化;在由上下软弱夹层共同控制下的顺层岩质滑坡中,当上层软弱夹层首先软化启滑,下层软弱夹层的软化会导致滑坡上下岩层发生分离滑动;当下层软弱夹层首先软化启滑,上层软弱夹层的软化对滑坡的整体滑动影响并不显著。     

深部奥灰水特性及其浓缩后在奥灰水害防治中的应用

减少矿井水排放、降低底板注浆费用,以深部奥灰涌出水改性底板注浆材料为研究对象,测试了矿井水的常规离子、悬浮物、微量元素,研究了矿井水加热浓缩后的水质变化特征,对比测试了浓缩矿井水改性黏土浆液和水泥净浆的水理和物理力学性能,并基于改性黄土的膨胀界限抗渗强度设计实施了工作面注浆工程。研究结果表明:矿井深部奥灰水有高矿化度、富含悬浮物、其他特殊物质不超标、高永久硬度等特征,其浓缩后有利于改性浆液的钙离子、硫酸根离子、氯离子等富集,不利于浆液改性的碳酸氢根离子浓度降低,用于改性黏土浆液使得双电层结构絮凝,提高了土样抗压强度,降低了渗透性,用于改性水泥净浆,水泥初凝时间缩短,1,3,28 d强度分别提高1.7~3.3,5.3~7.7,8.3~17.1 MPa。改性后黄土膨胀界限抗渗强度提高了19.5%,应用工作面在减少16%的注浆量下安全回采了煤炭资源。     

水压作用下防砂安全煤岩柱失稳机理及留设方法

针对厚松散含水层、薄基岩等特殊地质条件下楔形区工作面防砂安全煤岩柱失稳溃砂的问题,以赵固一矿11071工作面突水溃砂灾害为例,结合地质钻孔资料,建立了楔形保水压采动溃砂地质模型。通过黏土液塑限试验,风化带岩石干燥饱和吸水率和崩解试验,得出了底黏及风化带泥类岩具有良好的隔水性能,可形成楔形保水压结构。并在此基础上,通过水压作用下风化带泥类岩采动裂隙扩展试验研究了受采动损伤的煤岩柱保护层在水压作用下失稳的内在致灾机理。结果表明：在高水压的作用下,风化带泥类岩采动裂隙扩展为管道,防砂煤岩柱保护层的阻砂性能失效;考虑煤岩柱保护层的损伤厚度,提出了水压作用下防砂安全煤岩柱的留设方法,并在11191工作面进行了工程应用,取得了预期效果。研究成果补充完善了我国防砂安全煤岩柱的留设方法,可减少煤矿溃砂事故。     

高瓦斯矿井急倾斜综放面瓦斯涌出规律研究

针对四川广旺公司赵家坝煤矿1944综采工作面上隅角瓦斯超限的问题,采用单元法在现场测量工作面瓦斯涌出量和采空区漏风量,研究了高瓦斯矿井急倾斜综放面瓦斯涌出规律以及U型上行通风工作面风流流动原理。结果表明,采面的瓦斯浓度从煤壁至中部再至采空区有先下降后上升的趋势,采空区的回风侧瓦斯浓度要比进风侧高,靠近回风侧的采面上部（上隅角附近）是瓦斯浓度容易超限的区域;采面上、下隅角部分的漏风量最大,在上、下隅角采取堵漏措施可以有效防止采空区瓦斯涌出至工作面。     

坚硬顶板“孤岛”工作面冲击地压综合防治技术研究

根据耿村煤矿12230特殊空间结构体”孤岛“工作面的实际情况,通过理论分析及相同条件下冲击地压事故案例综合分析,判定该工作面冲击危险程度较高,易造成工作面及两巷的冲击,提出控制工作面回采速度、加强工作面上下端头及两巷超前加支护措施和大直径深孔卸压、煤层注水、断底爆破、监测等综合防治冲击地压技术方案。结合防治冲击地压监测数据,通过应力、微震等监测结果分析表明,采取措施后,工作面回采过程中日均微震频次与日均释放能量均有所下降,不规则煤柱影响区域应力得到明显降低,工作面实现了安全回采。     

湘南地区高液限红粘土土性指标概率统计分析

基于厦成高速公路湖南郴州段高液限红粘土土工实验数据, 采用数理统计分析理论, 计算了高速公路沿线高液限红粘土抗剪强度、天然含水率、天然密度等指标的变异系数、峰度、偏度、置信区间和标准值等概率特征值, 得出湘南地区高液限红粘土液限、孔隙比、塑性指数的置信区间分别为64.2~67.0、1.09~1.14、32.9～35.3。建立了各物理力学指标之间的相关性经验公式。研究结果可为湘南地区红粘土路基的设计、施工提供有益参考。     

坚硬粘土层对薄基岩综放工作面矿压显现的影响

为了研究坚硬粘土层的存在对薄基岩综放工作面矿压显现的影响,以司马矿1101工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法对薄基岩工作面覆岩结构和矿压显现规律进行研究。结果表明:粘土层的存在,在一定程度上承担了上覆沙土层的载荷并和薄基岩组合形成较稳定的结构,随着粘土层厚度增加支撑压力峰值向前转移,缓减了矿压显现强度,保证了1101工作面初期的安全开采,取得良好的经济效益。