高位硬厚岩层下覆岩运移规律研究

杨柳煤矿1061工作面上覆硬厚岩层。针对工作面地质条件,采用数值模拟方法,研究了硬厚岩层下开采覆岩运移规律。研究表明:在破断前,上覆硬厚岩层没有发生明显的位移下沉,硬厚岩层对地层变形起到了"桥式屏蔽作用";破断后,下沉量突然增加,表现出明显的突变性,导致地表移动变形急剧增加,出现大幅度下沉。通过现场支架压力实测进行了验证。     

水对石英砂岩微波辐射升温损伤的影响规律研究

相较于钻爆法与机械破岩方法,微波辅助破岩因其具有选择性加热、效率高、可控性强等诸多优点,被认为是硬岩开掘的一种极具前景的新方法。为探寻水对较低吸波能力的石英砂岩微波辐射辅助破岩效果的影响,采用功率1.4k W微波对不同含水率石英砂岩辐射0～300s探究其升温、损伤与含水率之间的关系,通过波速表征的损伤因子D_m、微波辐射后表面温差F_T和巴西劈裂抗拉强度σ_t综合分析了其升温损伤影响规律。研究结果表明:微波辐射干燥状态下石英砂岩呈现前期快速升温、后期趋缓趋稳且温差先增加后减小的变化趋势;除了饱和水外,不同含水率试件辐射90s时升温速率由快趋缓且在吸水6h处(平均含水率1.88%)拉开差距;F_T、D_m及σ_t的变化幅度并不随浸水时长的升高而梯度变化,其中浸水4～6h(含水率1.69%～1.88%)为波速及其表征的损伤因子D_m出现下降与升高的“拐点”,前者平均降幅增加了5.18%,后者增加了0.092,σ_t下降了25.9%;...     

硬岩的微波辅助钻进

用两种或多种能量联合破碎岩石有可能克服单独用一种能量破岩的限制。美国矿业局双城研究中心在一项研究中用微波和机械法作为旋转刮刀钻头联合钻进法进行了硬岩钻进试验。目前已有各种破碎机械,如钻进机、巷道掘进机和连续采矿机,可用于软到中硬下限(抗压强度88.8～172.5MPa)岩石的     

硬岩的微波辅助钻进

联合能钻进法是美国矿业局为开发先进的硬岩破碎方法而开展的一项研究工作。采用两种或多种能量联合的有可能克服岩石破碎分离过程中那些制约因素的作用,在该项研究中,采用微波能与机械能作为旋转刮刀钻头钻进硬岩的联合能量。     

动态扰动下硬岩矿柱损伤演化特征

为研究多次开挖卸荷扰动下矿柱的损伤情况,结合典型铁矿床物理原型,基于损伤力学与微元强度统计理论,构建了3阶段9矿房的RFPA数值计算模型,对硬岩矿床多次开挖卸荷扰动下采场矿柱的声发射特征分析后,以声发射能量表征损伤值,揭示了在水平和垂直方向多个相邻采场往复开挖卸荷扰动下矿柱的累计损伤规律。研究结果表明:同一阶段的矿房开挖声发射能量大致相同,但声发射位置不是均匀分布的;矿房1-4开挖都影响到了矿房1和2间柱的稳定性,其声发射能量占9个矿房开挖声发射能量的20%,产生的累计损伤最严重,为矿柱破坏敏感区域;矿房5和8开挖时对相邻矿房和对角矿房产生了卸荷扰动,使其相邻矿房的间柱和对角矿房的底柱产生了累计损伤。     

中硬偏硬覆岩高强度综采覆岩裂缝带发育规律研究

 为了研究中硬偏硬覆岩高强度综采条件下覆岩裂缝带发育规律,根据潞安矿区王庄煤矿6206工作面开采地质条件,利用现场实测、数值仿真、相似材料模拟等手段综合研究确定了中硬偏硬覆岩综放一次采全厚导水裂缝带的发育高度。结合潞安五阳煤矿分层综采裂缝带高度观测资料,分析表明中硬偏硬覆岩高强度综采条件（分层综采和综采放顶煤）覆岩裂缝带高度与 成正比更符合现场实际情况,裂高采厚比达到20.2倍,所得经验公式可以用来类似条件下开采覆岩破坏高度预计,获得的裂高可以作为潞安矿区水体下采煤留设保护煤柱及保水采煤方案制定的参考依据。     

硬岩层状顶板稳定性规律数值分析研究

顶板垮落是金属矿山地下开采过程中较为严重且常见的工程灾害之一,针对中钢苍山铁矿层状顶板岩石特性,分析了岩层破坏过程和各因素的影响规律,利用FLAC3D软件建立三维数值力学分析模型,对顶板进行应力应变分析,通过数值分析软件研究50～300 m埋深时,顶板随不同的岩层分层厚度、不同的埋深等因素而变化的破坏规律。     

金刚石钻头硬岩钻进规律的试验研究

一、问题的提出近几年来，国内在坚硬岩层钻进用钻头的试验研究方面做了不少工作，取得了一定程度的突破。但必须指出，目前在坚硬岩层中金刚石钻进的效果仍不能令人满意，突出地表现为钻速很低，回次长度很短。近二年来国内七个地质队在坚硬打滑岩层中的部分钻进情况见附表。     

硬岩层状顶板稳定性规律数值分析研究

顶板垮落是金属矿山地下开采过程中较为严重且常见的工程灾害之一,针对中钢苍山铁矿层状顶板岩石特性,分析了岩层破坏过程和各因素的影响规律,利用FLAC3D软件建立三维数值力学分析模型,对顶板进行应力应变分析,通过数值分析软件研究50－300 m埋深时,顶板随不同的岩层分层厚度、不同的埋深等因素而变化的破坏规律。     

硬岩层对岩移参数的影响规律

在整理和分析大量实测资料基础上 ,应用数理统计方法对覆岩中硬岩层对岩移参数的影响进行了研究 ,找出了硬岩层在覆岩中所占比例与岩移参数统计规律 ,对开采沉陷的进一步研究具有重要的意义。     

微波热力冲击下硬脆砂岩冲击倾向性演化规律试验研究

冲击地压是深部资源开采的主要灾害类型,冲击倾向性是表征冲击地压风险的重要指标。为了探索微波热力冲击对岩石冲击倾向性的影响,本文对典型强冲击倾向性硬脆砂岩开展了微波热力冲击和单轴压缩试验,分析了微波热力冲击后砂岩的物理力学性质和冲击倾向性指标响应规律。研究结果表明：(1)微波作用后,砂岩表面温度随着热力冲击时间增加持续升高,直至150 s发生热破断;(2)微波热力冲击120 s后,砂岩内部结构发生微破裂,岩石冲击倾向性明显减弱,纵波波速与弹性模量分别下降了15.12%、8%;(3)单轴压缩变形破坏过程各阶段声发射信号密度增大,砂岩最终破坏时的绝对能量最大值下降42.3%;(4)岩石动态破坏时间增长了259%,冲击能量指数减小95%,弹性能量指数下降92%,砂岩由强冲击性岩石变为弱冲击性岩石。研究结果为煤炭深部开采冲击地压防治和深地工程高效破岩具有参考价值。     

“两硬”条件下采场覆岩运动规律的研究

本文以"两硬"特殊开采条件为研究对象,通过数值模拟分析此类条件下采场的上覆岩层破坏区域特征、应力分布特征和煤层顸板稳定性特征,并结合工程实践验证该条件下工作面两巷受力变形情况。实践表明,地应力越大,越容易造成坚硬顶板的悬顶现象;"两硬"大采高条件下超前支承压力比普通采场峰值影响范围大、集中系数高。     

动态扰动下硬岩矿柱应力演化与地表沉降规律

为研究多次开挖扰动下的矿柱应力和地表沉降变化情况,结合某典型铁矿床物理原型,基于有限元理论,运用Midas/GTS软件建立了3阶段15矿房数值计算模型,对硬岩矿床多次开挖卸荷扰动下的矿柱应力演化特征和地表沉降规律进行了数值分析。结果表明：在水平和垂直方向的多个相邻矿房开挖过程中,应力扰动等级：自身矿房开挖>同水平相邻矿房开挖>下水平相邻和对角矿房开挖>上水平相邻和对角矿房开挖;水平X方向应力集中效应大于水平Y方向和垂直Z方向。随着矿房的开挖,矿体上盘地表区域发生了沉降,下盘地表区域发生了隆起,第一水平开挖地表位移变化区域沿矿体走向扩展,第二、三水平开挖地表位移变化区域增大区域不明显,沉降敏感区域位移值呈增长趋势。     

厚、硬顶板采场覆岩动态变化规律研究

基于采场覆岩的弹性模量、泊松比、抗压强度等参数服从Weitul分布的假设，建立厚、硬板条件下采场的有限元计算模型，用岩石破裂分析系统（耐），模拟不同开采方式的覆岩冒落与支承压力的动态变化规律，计算结构显示厚、硬顶板冒落模式有三种：（1）拱形破断与冒落；（2）短块状破断与冒落；（3）大块破断与冒落。这对研究厚、硬顶板开采工艺和设备的选型有重要的参考价值。     

厚、硬顶板采场覆岩动态变化规律研究

基于采场覆岩的弹性模量、泊松比、抗压强度等参数服从Weitul分布的假设,建立厚、硬板条件下采场的有限元计算模型,用岩石破裂分析系统(RFPA),模拟不同开采方式的覆岩冒落与支承压力的动态变化规律,计算结构显示厚、硬顶板冒落模式有三种:(1)拱形破断与冒落;(2)短块状破断与冒落;(3)大块破断与冒落.这对研究厚、硬顶板开采工艺和设备的选型有重要的参考价值.     

高位硬厚岩层下采场覆岩运动规律及采动应力演化规律

针对工作面上覆巨厚坚硬岩浆岩条件,运用相似模拟试验和数值模拟方法,分别研究了硬厚岩层下采场覆岩运动和采动应力演化规律。研究结果表明,工作面上覆岩浆岩时,覆岩破断的关键阶段分别为直接顶破断、基本顶初次破断、基本顸周期破断、岩浆岩初次破断和岩浆岩周期破断(裂隙沟通地表);硬厚岩浆岩破断前,随着工作面的不断推进,煤体支承压力不断增加;硬厚岩浆岩破断后,采场支承压力要小于破断前。     

深部采动影响下覆岩蠕变损伤破坏规律

基于自主研发的RLW-2000M微机控制煤岩流变仪,对煤层顶底板岩石试件进行了卸围压蠕变及周期加载蠕变实验,得出了岩石试件在采动应力影响作用下的黏弹性变形特征。采用Burgers体模型对采动影响下的岩石蠕变损伤破坏机理进行了理论分析,建立采动影响下的覆岩蠕变损伤模型,研究了煤层顶底板岩体在采动影响下的破坏规律,将利用FLAC3D数值模拟软件和钻孔成像技术对理论模型进行验证。研究结果表明,建立的煤岩蠕变损伤模型可较好地反应岩体蠕变损伤破坏特征。研究成果揭示了中国平煤集团十矿戊9-10煤层顶底板岩体的蠕变损伤破坏特性。     

循环加卸载下硬岩力学特性研究

对辉长岩进行单轴直接加载和单轴循环加、卸载实验研究。分析辉长岩试样在不同方案下的循环加、卸载实验结果,与单轴直接加载进行抗压强度、弹性模量、峰后残余强度、应力-应变曲线等参数进行比较分析。实验结果对煤岩体动力学灾害的预测具有重要参考价值。