冻融过程中岩石内部热传导弛豫特性研究

为了研究冻融过程中岩石内部的传热规律,对冻融过程中类岩石试件内部的温度变化进行了定点监测,基于实测的不同温度下岩石热参数构造了显热容模型,并对冻融过程中岩石内部热传导弛豫现象和温变规律进行了模拟和分析。研究结果表明:冻融过程中饱和岩石内部出现了明显的热传导弛豫现象,温变曲线呈现三区段变化特征;构造的显热容模型可以较好地模拟出冻融过程中的热传导弛豫区段;建立了考虑热弛豫现象的冻融岩石温度场模拟方法,模拟结果与实测结果吻合度较好。     

岩石在静应力状态下的循环冲击试验及破坏模式研究

在冬瓜山深部采集四种岩石,并进行了单轴压缩变形试验,测得平均单轴抗压强度。以单轴抗压强度为依据,轴压选取三个级别,在中南大学SHPB动静组合加载实验机上对岩石试样进行等幅循环冲击。通过对试验数据和现象进行分析,揭示岩石在循环冲击过程中的能量传递变化规律,并从峰值应力和弹性模量的变化两个方面进行分析。对岩石的破坏模式进行分析,得到不同类型岩石的破坏失稳机理和破坏模式,为现场施工提供理论依据。     

深部灰岩分级加载蠕变试验研究

通过进行分级加载条件下的岩石蠕变试验,研究了灰岩在不同应力水平状态下的蠕变特征。试验结果表明:只有在恒载起始阶段,岩石会有短时的减速蠕变现象出现;随着应力水平提高,轴向应变持续增加且增长速率越来越大,且横向应变的应变增长速率也趋于明显;由应变-时间曲线计算出其斜率,斜率变化共经历了3个阶段,第1阶段岩石的应变斜率较小,第2阶段随着应力增加,岩石变形有增大趋势,第3阶段岩石的应力水平接近岩石破坏阶段时,斜率变化有突增现象,此时岩石变形急剧。     

深部岩石巷道底鼓流变分析

利用凯尔文模型的黏弹性理论研究了深部岩石巷道出现的底鼓问题,进行了流变分析,给出了深部岩石巷道底鼓现象的时间—位移解析解,提示了深部岩石巷道底鼓现象时间演化过程的一些规律。在巷道不支护状态下,研究巷道开挖后约150 h位移曲线才逐渐趋于收敛。研究成果对深部岩石巷道底鼓现象的治理具有一定的指导意义和参考价值。     

非均匀软岩蠕变机理分析

为了对工程围岩的蠕变现象进行解释,探明软岩的蠕变本质,根据岩石压缩过程中变形、弱化本构关系以及变形与承载能力的关系,采用岩石最弱断面并联微元体模型,对非均匀软岩的衰减蠕变和非衰减蠕变机理进行了分析,研究表明,非均匀性岩石内部各点承载能力不同使得变形后岩石内部各点屈服弱化不同步,又由于岩石晶体内部空位或杂质的扩散,二者共同作用导致岩石蠕变．通过对截面积相同,高径比分别为1．5和2．5的页岩岩样进行蠕变试验,验证了岩石的非均匀性是造成岩石蠕变的一个不可忽视的重要因素．     

岩质山体崩塌的岩土工程设计与治理

大官山位于安徽芜湖市区中心地带，周围居民密集，因山体坡陡，岩石裂隙发育，岩石崩塌现象时有发生。危及人民生命财产安全，根据山体岩石易产生崩塌的原因及岩石的结构特点，通过理论分析和研究计算，阐述了岩石边坡加固治理设计方案，为锚杆加固岩石边坡设计提供了简使易行的方法，并就应用卸、锚、喷技术进行综合治理给出了工程计算实例。     

声发射率和能率在岩石失稳破坏预测中的应用

岩石声发射率和能率是反映岩石破坏的重要参数,但是,目前利用岩石声发射参数进行岩石失稳破坏预测的研究大多采用声发射率而较少利用声发射能率。为此,采用某矿石灰岩的单轴压缩试验声发射活动参数,首先对岩石破坏前声发射率和能率的突增现象进行了描述,并对声发射率和能率的关系进行了研究,发现声发射率和能率有较好的一致性。然后,运用突变理论对上述声发射率和能率建立了岩石失稳破坏的突变预测模型,通过这2种参数的突变判定法则对比分析,结果表明,声发射率和能率的突变模型都能较好地预测岩石失稳破坏。     

岩石受载破坏前兆特征——声发射平静研究

通过岩石加载室内试验方法,测试了不同岩石破裂全过程的力学特征及其声发射特性,得到了岩石破坏全过程力学特性--岩石的全应力应变曲线、声发射事件累积数、声发射事件率等相关曲线及参数,研究了声发射事件数、事件率与应力水平、时间之间的关系。研究着重讨论了一次性加载过程中非脆性破坏的岩石在加载接近峰值强度时单位时间内的应力增长速度减小,也即这一阶段出现明显的耗时现象;并且在此阶段监测到的声发射事件率出现明显下降,出现声发射相对平静阶段。而对于脆性破坏岩石来说,这一阶段则基本不存在明显的“耗时”现象,声发射的监测也没有声发射相对平静期现象。结合室内试验,还对现场岩体失稳破坏声发射监测中的一些问题进行了总结和分析,为更好地应用声发射手段进行岩体稳定性现场监测预报提供了理论依据、方法和手段。     

基于声发射能量值的煤岩试样损伤分析

试样内部微裂纹在压力作用下的萌生、分叉、扩展及贯通,最终导致了试样的破坏。声发射检测系统能实时检测获得试样在变形破坏过程中声发射信号,获得的声发射特征参数也因此包含了煤岩试样变形破坏过程中大量的损伤信息。通过利用试验获得的声发射特征参数对岩石变形破坏过程的损伤进行分析研究,得出岩石的声发射现象与岩石的损伤有密切关系。     

排齿间距对镶齿滚刀破岩效果影响试验研究

镶齿滚刀的破岩效率是影响反井钻机钻进速度的关键因素,对反井钻机在坚硬岩石中的破岩过程进行了研究,介绍了镶齿滚刀的破岩机理,阐述了镶齿滚刀的试验设计及过程,最后对试验现象进行了分析。通过对破岩数据的整理和分析,得出了岩石表面的平整度对镶齿滚刀的单齿压入效果有显著影响,提出了针对此类岩石或同等硬度岩石破岩效率最高的多排镶齿滚刀的排齿间距值。     

瓦斯抽放泵站自平衡式防爆防回火装置的研究

针对瓦斯抽采管路在抽采过程中存在瓦斯爆炸、发火及回送的问题,从理论和实践上分析了平衡式防爆防回火装置的原理及结构,指出了防爆防回火装置在现场使用过程中存在的问题、薄弱环节及安全隐患,对防爆防回火装置动作的危害进行了阐述,并给出了预防及处置措施,从而解决了在瓦斯抽采系统管路上安装三防装置（防回火、防回气、防爆炸装置）的安全使用问题,确保煤矿瓦斯抽放系统安全运行。     

采煤机运行状态监测系统的设计与应用研究

基于ZigBee无线网络和CAN总线网络对采煤机运行状态监测系统进行的设计,划分为井上和井下2大部分。利用传感器对采煤机的运行状态进行采集,机载计算机对采集数据进行汇总后,通过ZigBee网络以及CAN总线传输到地面的计算机中。对ZigBee无线模块和CAN总线模块中涉及的主要硬件设施及其软件程序进行了设计,对ZigBee无线网络进行现场测试发现,当输送距离控制在40 m以内时,可以有效保障无线传输的稳定性与可靠性。将设计的监测系统部署在采煤机中,发现各项功能都达到了预期效果,产生的安全效益和经济效益显著。     

矿山地质环境治理与土地复垦可行性分析

为促进矿产资源的合理开发利用和社会经济、矿山地质环境的协调发展,分析了矿山地质环境治理与土地复垦的可行性,介绍了矿山土地利用及矿山工程布局概况。基于此,研究了矿山地质环境治理可行性,主要分析了技术可行性、经济可行性及生态环境协调等;并研究了矿区土地复垦可行性,主要分析了复垦区土地利用现状、土地复垦适宜性评价、水土资源平衡及土地复垦质量要求。研究为后期矿山地质环境治理与土地复垦工作部署提供了技术支持。     

综放工作面过断层构造带注浆加固技术应用

针对宝雨山煤矿12141工作面过断层构造带回采期间,工作面出现顶煤松散破碎、煤墙片帮严重,工作面支护难度大,顶板维护管理困难等问题,根据煤体注浆加固技术机理,提出超前在工作面上下巷道超前切眼向断层破碎带影响范围内的煤体中施工注浆钻孔,向钻孔内灌注注浆液对煤体进行超前注浆加固的技术方案,同时根据注浆孔的位置、深度、角度等参数的不同,提出了4种注浆孔布置设计方案。通过对4种方案进行分析比较后,选取了混合布置注浆孔的方式对顶部煤层进行注浆加固,结合现场实际情况,合理了设计注浆孔参数和施工方案。现场实践和观测结果表明,对破碎的煤体提前进行注浆加固以后,提高了煤岩体的完整性和稳定性,增强了煤岩体的抗拉和抗压强度,提高了煤岩体承压能力,工作面煤墙和顶板得到有效控制,确保了工作面安全正常回采。该技术方案的提出为类似地质条件下工作面过构造带提供了参考。     

沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素研究

为了研究沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素,采用理论研究、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了沿空动压巷道围岩结构分类、沿空动压巷道围岩变形破坏特征以及围岩变形破坏影响因素。研究得出:巷道围岩层位的物理力学性质与护巷煤柱侧开挖空间的差异,把沿空动压巷道分为8个类型;围岩破坏主要集中在岩性较弱的巷道顶板以及护巷煤柱侧;影响巷道稳定性的主要因素有巷道开挖顺序与布置、构造应力、巷道支护、两次动压。研究对沿空动压巷道在采动影响下的围岩控制技术和破坏失稳机理提供了技术支持。     

青海省格尔木市乌腊德地区煤炭预查地球物理测井技术研究

为了对青海省格尔木市乌腊德地区煤炭预查区相关地质参数进行探测,分析了地球物理测井技术在该区的应用,介绍了研究区位置及地球物理特征。基于此,研究了测井仪器、设备类型,对内部资料进行解释,分析了地层物性、测井剖面的分层、资料的定量,并对成果资料进行解释,研究了煤层对比及赋存规律、标志层的对比、煤层密度成果质量分析与对比等。研究表明,测井工作整体质量较好,数据资料准确、可靠。     

异步测时矿井人员精确定位方法

现有矿井人员定位方法定位误差大,难以满足煤矿事故救援、运输和机电事故防治等需求。为提高矿井人员定位精度,提出了异步测时矿井人员精确定位方法:在井下巷道中间隔一定距离安装定位分站,保证相邻分站可相互无线通信,定位卡可与两个邻近分站同时进行通信。任一定位发起分站向通信范围内的定位卡和相邻分站发送测距信号,相邻分站收到测距信号后也向定位卡发送测距信号,定位卡分别向定位发起分站和相邻分站回复应答信号。定位发起分站收到定位卡回复的应答信号后,计算收发测距信号时间。相邻分站收到定位卡回复的应答信号后,计算收发测距信号时间,并将其发送给定位发起分站。定位发起分站根据本分站和相邻分站收发测距信号时间、本分站与相邻分站间距和信号传输速度,计算出定位卡距本分站和相邻分站距离。异步测时法测距仅与分站收发测距信号时间有关,与信号强度无关,定位精度不受信号发送功率、接收灵敏度和信号传输衰减影响。异步测时法与定位卡时钟无关,大大降低了定位卡复杂度和成本,同时也不需要定位分站之间同步,降低了定位分站复杂度和成本。仿真实验表明,在时钟频率偏移相同等实验条件下,TWR和SDS-TWR等其他矿井人员精确定位方法的定位误差是异步测时法定位误差2倍以上。     

超前钻探在瓦斯隧道实践中误差产生因素分析

超前钻孔是目前使用较为广泛的一项瓦斯隧道施工阶段补充地质勘察、瓦斯防突排放的主要技术措施。以兰州至海口国家高速公路重庆至遵义段（贵州境）扩容工程松坎隧道为实例,针对瓦斯隧道出口右洞煤层,采用超前钻孔技术,探测煤层具体数值信息,再把所测的数值信息用计算机进行数据处理,计算出瓦斯隧道的煤层产状和厚度,然后将所测的煤层产状、厚度与实际值进行对比,分析误差与钻孔深度的关系,以及煤层厚度误差和煤层产状误差产生原因。最终得出,仪器误差与人为操作误差是引起煤层倾角误差的主要原因。     

复杂地质条件下高耸构筑物变形破坏保护技术研究与应用

白坪煤业13031工作面对应地表山顶存在一个高55 m钢桁架结构的铁塔。铁塔东部及南部均为陡峭悬崖,下部压煤区域煤层厚度5.0~13.8 m,地形地质条件较复杂,铁塔存在受采动影响地表移动变形出现基础沉降、塔身变形甚至失稳倾覆。为了有效保护广播电视信号铁塔免受采动影响,同时又能够最大限度地采出煤炭资源,提高矿井经济效益,经过系统分析、充分论证,采用可调式联体井字梁基础改造加固技术、可调整联体井字钢梁基墩架构改造和抱箍式注浆加固技术,有效保障了铁塔安全,实现煤炭生产与矿区资源环境协调发展的绿色开采目标。     

引江济淮膨胀土边坡强度特性和稳定性研究

膨胀土边坡常常发生失稳破坏,其强度和稳定特性一直是膨胀土研究领域的重要课题。以引江济淮试验段工程为研究背景,通过室内往复干湿循环试验,开展膨胀土强度特性研究,探索膨胀土边坡失稳原因,并利用Geo-Studio仿真软件进行算例验证。在上述研究的基础上,继续进行膨胀土边坡防裂隙加固法的有效性验证。研究结果表明,膨胀土的抗剪强度（内聚力、内摩擦角）随着干湿循环次数的增加而逐渐减小。内聚力c的衰减主要发生在第1～2次干湿循环过程中,随后c值逐渐趋于稳定。内摩擦角φ受干湿循环的影响没有明显规律性,其衰减幅度要小于内聚力c;随着干湿循环的进行,土体裂隙不断开展,而裂隙开展才是膨胀土强度降低继而引起边坡失稳的重要原因;通过对换土及土工膜覆盖2种加固工法的算例验证,表明防裂隙法能对膨胀土边坡的加固起到良好作用。