不同侧压系数对动载诱发巷道底板冲击的影响

为了探讨侧压系数对动载诱发特厚煤层巷道底板冲击的影响,使用岩体力学和FLAC2D有限差分数值模拟软件研究了不同侧压系数作用下应力波诱发特厚煤层巷道底板冲击的动态响应规律及显现过程.研究表明,动力扰动的作用是使处于极限应力下的煤体应力增加并打破平衡状态从而诱发底板冲击;动载作用下,随着侧压系数的增加巷道底板的临界水平应力值和最大应力差呈线性增加,底板最大垂直位移在λ＜2.0期间呈非线性增加,在λ＞2.0后出现微降,说明底板失稳难易程度与底板冲击显现强度不完全呈正相关;底板冲击的显现过程是底板的水平应力瞬间达到临界水平应力,底板塑性破坏区域扩大,致使弹性能瞬间释放,最终导致底板垂直位移发生突然增大产生冲击.研究成果为探索底板冲击机理及防治提供借鉴.     

深部煤层冲击地压机理与防治技术

针对郓城煤矿深部主体结构复杂,地应力较高,煤矿投产开采期间冲击地压显现频繁的问题,综合现场调研,利用3DEC建立离散单元二维数值模型,同时进行相似模拟仿真,分析了郓城煤矿一采区回风四岔口冲击地压事故的致灾机制,结合巷道平动式动力失稳模型,探究深部煤层冲击地压致灾机理和防治方法。研究结果表明:深部煤层积聚的高应力是导致冲击地压发生的主要原因,提出以应力控制为中心,采取不同钻孔布置方式并合理布置爆破点进行卸压的防治方法,有效释放解危区内积聚的高应力,减弱应力连续传递能力,消散积聚的高能量,也可使巷帮煤体的应力得到释放,通过现场实践应用,卸压效果明显。     

坚硬厚煤体冲击地压防治研究与应用

630采区煤层埋藏深、厚度大、煤体坚硬,掘进期间巷道变形小,但煤炮声等应力显现较明显。通过参考相似条件矿井的防治技术及矿井实际情况,对该区域的防冲工作提出治理意见,充分释放围岩弹性能,确保了巷道的稳定。     

底板型冲击危险巷道深孔断底爆破防冲原理及实践研究

通过采用弹性薄板小挠度理论对巷道底板受力分析,弄清冲击危险巷道底板冲击的主要影响因素,采用理论分析、数值计算相结合的方式研究断底爆破的防冲机理和优化方案,并对深孔断底爆破的防冲效果进行现场验证。研究发现,采动水平应力是造成巷道底鼓的主要原因,而底板的分层厚度、力学性质以及巷道两侧围岩的支护强度是巷道底鼓的主要影响因素。当底板岩层为致密厚质岩层时,当其断裂过程中所释放的弹性变性能会造成底板型冲击动力显现。深孔断底爆破其防冲实质为钻孔卸压法与振动爆破法防冲技术的有机结合。采用底板中部断底爆破与煤层断底爆破相结合的方式,不但可以释放底板内积聚的高应力,破坏其连续传递应力和积聚高能量的能力,也可使巷帮煤体的应力得到释放,卸压效果更为明显。     

巨厚砂岩层组综采工作面强矿压显现机理研究

以纳林河二号井31102工作面回风巷强矿压显现为背景,采用理论分析、现场实测等方法,对巨厚砂岩层组综采工作面强矿压显现机理进行研究。研究表明:31102工作面进入双工作面见方阶段时,采场覆岩结构为标准的载荷"三带"结构;基于31102工作面双见方阶段覆岩结构,建立了走向支承压力估算力学模型,得出双见方阶段31102工作面超前42.69~215.67 m范围达到发生冲击地压的应力条件;中等冲击危险范围为57.47~137.02 m,该范围"DLZ"传递的高应力为双见方阶段31102沿空巷强矿压显现的主要原因。31102回风巷强矿压控制机理为:确定合理的卸压参数,通过大直径钻孔释放煤体积聚能量,同时尽量减少对围岩结构的破坏,确保巷道围岩处于"低应力-低扰动"状态。     

厚度突变煤层采动围岩应力显现及岩移规律研究

为研究煤岩层厚度突变条件下采动围岩应力显现及岩层移动规律,采用FLAC^3D数值模拟软件对平煤十矿己_15.16-24110工作面煤厚和倾角突变影响区域进行建模,模拟赋存条件突变煤体在采动影响下围岩位移和应力显现规律,进而分析顶底板失稳产生的原因及规律。结果表明,随着开采深入,卸压区和应力集中范围变大;在煤层突变的位置,煤层工作面煤壁及围岩出现卸压区影响范围突然扩大,顶板卸压范围变大,形成“双驼峰”状,煤壁的应力集中系数增加明显;煤厚突变区域上覆及下伏岩层应力显现和岩移量均明显高于其他区域,说明该区域易蓄积能量,成为动力灾害及岩层失稳频发区域。     

房柱式采空区下过集中煤柱动载矿压治理技术

针对石圪台煤矿31201工作面房柱式采空区过集中煤柱时发生的压架事故,分析了压架事故发生的机理,并提出了提前对房柱式采空区煤柱及周围一定距离内顶板实施爆破卸压,破坏煤柱的完整性使其周围顶板提前垮塌、应力提前释放,减弱工作面过煤柱时的风险。利用微震监测、矿压分析等方法对实施爆破前后过煤柱时工作面矿压显现、应力释放等情况进行了研究。研究结果表明,卸压爆破房柱式采空区煤柱对于有效防治动载矿压效果显著。     

坚硬顶板孤岛煤柱工作面冲击特征及机制分析

利用微震监测及现场冲击记录,对冲击震源、能量、显现区、显现范围及显现形式等进行定位与统计分析,总结冲击特征。通过理论建模与计算,从围岩体结构和应力状态2方面分析孤岛煤柱冲击机制。研究表明:60 m厚基本顶不破断及临空区覆岩"二次"运动使冲击震源均分布在临空区及其边沿;随孤岛面推进,煤体静载应力峰值逐渐增高并接近冲击临界应力,高静载应力与动载应力叠加达到并超过冲击临界应力使冲击频发;两巷靠近设计停采线部分为静载应力峰值区,该段巷道底板距15-3煤0~1 m,使该段巷道成为重复冲击显现区;机道应力高于风道,使机道显现次数多于风道,分别为6次和3次;巷道底板无支护,接近15-3煤,使显现形式主要为底鼓。该分析方法与思路为类似条件下的冲击治理提供借鉴。     

减压槽对盐岩中主要巷道稳定性的影响

应用减压槽作为一种保护巷道的方法广泛用于索利戈尔斯克和上卡姆各钾盐矿。减压槽的存在使巷道围岩内的应力重新分布:巷道周边由于应力释放而卸荷,应力的最大值移至减压槽底。众所周知,盐岩具有独特的物理力学性质,当载荷超过持久强度极限时,会出现明显的蠕变,其显现程度非线性地取决于周边岩体的应力状态,并伴有微裂     

胡家河矿井掘进工作面动力显现机理及防治研究

胡家河矿井402103工作面掘进过程中出现强烈动力显现,造成顶、底板显著破坏。经鉴定,主采4煤层具有强冲击倾向性。地应力原位测试表明,首采区水平构造应力占主导,最大水平主应力方向与工作面两巷平均夹角67°。根据冲击启动理论分析,402103掘进工作面采动围岩近场系统内静载荷的集聚是动力显现的主要原因,属于集中静载荷型。构造应力方向性及顶煤夹矸影响导致动力显现以顶、底板破坏为主。针对采掘设计、支护、卸压等方面提出综合防范及防治措施,通过微震监测及现场实践,验证了相关措施的有效性。     

薄煤层冲击矿压特征及防治研究

统计了桃山矿薄煤层冲击矿压强度、显现位置、诱发因素等特征,试验研究了煤岩组合试样单轴抗压强度、冲击能指数与煤岩高度比的关系,分析了薄煤层应力分布及转移规律和冲击矿压机理,探讨了薄煤层工作面冲击矿压防治技术。研究表明：薄煤层冲击矿压强度小,发生在工作面的比例高,工作面距上端头5 m附近冲击显现最为频繁,爆破、割煤等动力扰动是其主要诱因;随着煤岩高度比减小,组合煤岩单轴抗压强度、冲击能指数均增大,煤层越薄,煤体承载能力越强,越不容易产生应力转移,爆破、割煤等剥离或松动煤壁处煤体,引起峰值应力区垂直应力升高,水平应力对煤体约束减小,导致冲击矿压。薄煤层冲击矿压防治应使高应力区向煤体深部转移,使工作面前方有足够卸压保护带。     

输送机减速器的断轴分析

某煤矿输送机减速器在工作过程中输入轴发生断裂,采用外观分析、染料渗透检查、化学成分分析、硬度检测、微观检验及有限元分析等方法,对该输入轴的断裂原因进行了分析。结果表明:该输入轴断裂属于热处理不当引起的多源低应力弯扭组合变形疲劳断裂。     

大倾角大采高工作面底板破坏滑移特征分析

基于目前大倾角煤层大采高开采的研究成果和工程实践,运用理论分析和数值模拟分析对大倾角大采高工作面底板破坏滑移特征进行了分析。研究结果表明,造成大倾角煤层底板破坏滑移的因素有内因和外因,其中主要原因是应力的"二次分布"。大采高工作面底板中下部应力释放的范围大于底板中上部应力释放范围;采高对底板破坏滑移具有一定的影响,即采高越大底板位移和应力变化越大;底板的破坏区分为拉应力破坏区、压应力破坏区和塑性破坏区3个区;描述了大倾角工作面底板破坏滑移的演变规律。     

添加元素对铜铝镍记忆合金韧性影响的研究

本文研究了添加元素钇、钛、锆、硼和铬等对 Cu-11.46%Al-2.86%Ni 形状记忆合金的晶粒大小、断口形貌及组织结构的影响.添加上述元素后合金的韧性得以改善,其主要原因是基体内有弥散相析出,从而释放了淬火过程中马氏体形成而产生的淬火应力.在试验范围以内,以添加1%Ti 和1%Y 的增韧效果为最好,添加0.5Cr、1.0%Zr、0.1%B 的效果其次.     

急倾斜煤层深部煤岩动力失稳原因分析

为揭示大洪沟煤矿急倾斜特厚煤层发生动力失稳现象的原因,基于采掘布局特点对其进行理论分析和岩石力学试验,分析得出诱发急倾斜煤层深部煤岩体动力失稳的原因有:开采深度、顶底板夹持作用、顶底板破断、煤岩物理力学性质、应力集中。结果表明:底板的撬动作用是工作面煤层失稳的动力来源,该煤层具备发生动力失稳的条件,B3+6煤层工作面相向采掘导致掘进工作面与采煤工作面超前压力叠加,应力集中较为严重。应对该煤层及顶底板实施爆破卸压与注水弱化,来释放积聚在煤岩体中的弹性势能,并优化采掘布置。     

分层开采煤矿的矿震能量释放模型与能量释放谱

以下行分层开采的我国东北某大型煤矿为工程背景,通过现场微震观测和工程数据分析,探索矿震能量释放的时空分布规律及其工程应用价值.发现在没有显著的外部长周期调制动力流入的矿区,各相同地应力强度环境持续开采引发的矿震能量累积释放的时域分布均符合3参数的S形Logistic阻滞增长模型;不同地应力强度环境间,该模型的3个参数是地应力强度的自相似函数.通过最大主应力建立起不同地应力强度环境开采进程的典型矿震能量释放谱,定量揭示了开采活动与矿震能量释放间的内在联系及力学机理.     

铜浇铸脱模剂的研究

现有脱模剂的配比与运用不能达到理想的脱模效果,时常出现白板率高、板面开裂、背筋、结渣结块等现象,对铜阳极板的质量和外观有很大影响。采用复合型脱模剂为主体材料,研究了高聚物添加剂聚乙烯醇和聚羧酸对脱模剂性能的影响,脱模剂的主要成分为:BaSO4 40%~70%、SiO2 25%~50%,Al2O3 2%~8%,CaO 1%~4%;聚羧酸与聚乙烯醇以微量加入。研制出的脱模剂能够改善脱模效果与板面质量。     

深井软岩巷道建设过程中底鼓问题的处理

通过对煤矿输送机巷道进行长期的监测与调查,分析了形成底鼓的原因及底鼓的特性,得出该巷道的底鼓是由于底板没有支护,为了释放巷道的应力和变形,破碎围岩经过挤压进入巷道,属于挤压流动型的底鼓。通过利用综合治理技术对该巷道进行治理后发现,该技术能够有效地控制底鼓,而且对于两帮围岩力学性能进行改善,变形速率大大降低。     

阿舍勒铜矿深部开采地应力测量及分布规律研究

阿舍勒铜矿矿体最大埋深1 100 m以上,目前已逐步转入深部1 000 m开采。随着开采深度的不断增加,地应力显现的频率、强度均显著增加,地应力问题进一步制约矿山安全高效生产。为了掌握深部地应力的实际状态,采用套孔应力解除法测量了-100 m和-50 m中段的地应力,结果表明：深部地应力由水平应力主导,最大主应力为西偏南方向,侧压力系数约为1.5;水平应力及竖直应力分量随深度递增,深度每增加100 m,竖直方向增加应力2.38 MPa,水平方向最大分量应力增加约1.8～3.5 MPa;采深1 100 m时,地应力最大可达43.07 MPa。本次地应力测量数据可为矿山后续有效进行地压管控、合理开展支护设计提供参考。     

综放沿空巷道不对称破坏特征及其原因分析

随着我国综放条带式开采的推广,留煤柱护巷的沿空留巷技术成为主要布置方式之一,但是也出现了矿压的不对称显现等新的围岩控制问题。在深入调研统计的基础上,详细阐述了宽煤柱护巷和窄煤柱护巷条件下,综放沿空留巷的变形破坏时间和特征,并进一步分析两种情况下的变形破坏原因。宽煤柱护巷不对称变形破坏原因为煤柱宽度留设不足和垂直应力的非对称分布,窄煤柱护巷不对称变形破坏的原因为采动影响形成的水平应力和侧向支承压力的分布不均。