深部围岩分区破裂化模型试验研究

为研究深部巷道围岩破裂机理,在"深部巷道围岩破裂机理与支护技术模拟试验装置"进行了模型试验,系统研究了深部巷道围岩在最大初始开洞荷载与洞室轴线平行作用下直墙拱顶试验的破坏形态和机理。模型试验表明:当最大主应力与洞室轴线平行,在较大轴向压力作用下产生较大的朝洞内的膨胀变形,使得在围岩内产生较大的径向拉应变,其产生的拉伸断裂是出现分层破坏现象的关键,分布特点是随着轴向应力的增加其拉应变值增加,随距洞壁距离的增大其拉应变值减小。拉伸断裂面形成后,相当于在原来的介质内又形成了一个新的半径增大的洞室,洞室在较大的轴向压应力持续作用下,拉伸破坏过程不断重复出现,就会形成交替的破裂区域和未破裂区域,即分层破裂现象。     

基于岩体破裂规律的下沉系数变化

采动岩体是一个运动变化的过程,根据其结构演化特征,建立了岩体运动破坏模型。而后根据采动岩体的运动破断规律,研究了岩体下沉系数衰减指数与单位长度断裂块数间的相互关系,并进一步根据现场矿压观测资料,回归出了不同岩性岩体垮落步距与采深之间的函数关系,进而通过推导得出了下沉系数与采深和岩性影响系数间的关系式。计算结果表明：下沉系数随着采深的增大而减小,近似呈负对数关系;不同岩性条件下沉系数也不相同,岩性越硬,下沉系数越小,岩性越软,下沉系数越大。     

深部巷道围岩分区破裂化弹塑脆性分析

考虑围岩在空间轴对称受力状态下弹性、塑性、脆性状态的转化,提出了深部围岩分区破裂化现象是围岩在特定条件下拉伸破坏与脆性张裂破坏不断重复的结果。分析了巷道围岩的弹塑性应力场,说明了支撑压力线处的环状连续拉伸破坏是分区碎裂化产生的必要条件,并给出了拉伸破坏处的半径公式。结合Griffith强度准则,推导了围岩由弹性状态转化为脆性张裂破坏的半径关系式,以此来确定破裂区范围。实例计算结果表明,破裂带的宽度和位置都与现场实际观测结果吻合较好。     

覆岩中托板的控制作用与形式浅探

讨论了在一般开采条件下托板的控制作用及控制形式 ,为托板理论广泛应用和发展具有一定意义     

覆岩中托板的控制作用与形式浅探

讨论了在一般开采条件下托板的控制作用及控制形式，对托板理论的广泛应用和发展具有一定意义。     

全锚锚杆托板效应的数值模拟分析

分析了锚杆护表构件中的托板与围岩的相互作用,阐述了锚杆托板对发挥锚固力的作用.利用FLAC软件进行了全长锚杆锚固效应的数值模拟研究,其结果为深入进行锚杆托板效应分析与锚杆支护工程设计等提供了参考,具有一定的理论意义.     

深部巷道围岩分区破裂化数值模拟

对应变软化模型岩体的变形机理进行分析,确定了巷道围岩产生分区破裂的前提条件为岩体变形进入峰后塑性及残余破坏阶段。对地下硐室围岩应力变形状态进行FLAC数值模拟,并基于破坏接近度指标对围岩完整状态进行描述。结果表明：分区破裂化与岩体峰后特性密切相关,是应变软化模型特有的属性,理想弹塑性模型并不能产生分区破裂化;计算结果对网格精度具有依赖性,当近巷网格大小为巷道半径的1/60时,巷道围岩出现螺旋带破裂区域,产生分区破裂,而在粗糙网格下则为传统弹塑性环状对称变形;分区破裂化区域受平面内侧压力系数影响显著,分区破坏主要集中在硐室围岩应力较大的方位;分区破裂化是巷道开挖过程中二次应力场在时间和空间重分布的结果。     

深部洞室围岩分区破裂化的研究现状与分析

深部岩体工程在开挖洞室或巷道时,围岩的变形和破坏出现了一系列新的科学特征现象,如岩爆和围岩分区破裂化。其中,深部巷道围岩的分区破裂化现象与浅埋地下巷道开挖时在其洞周出现破裂区、塑性区和未扰动弹性区依次排列的现象有很大不同,这引起了国际上岩石力学工程领域专家学者的极大关注。本文根据国内外对分区破裂化研究现状,分析总结了分区破裂化现象的研究成果,并对该领域的研究方向进行了探讨。     

加锚节理岩体锚杆横向抗剪导轨作用规律研究

采用数值模拟计算与物理模型相似试验，并与正交设计相结合，分析了锚杆“导轨作用”效应受各影响因素的影响程度以及影响趋势规律。结果表明：对锚杆轴力影响最大的是岩性，随着节理错动，锚杆直径和节理性质的影响增大；直径和锚固角是分离量的主要影响因素，剪切位移最大时，岩性成为最大影响因素，交角与分离量呈负增长，其他因素均为正相关；对岩体剪切强度影响最大的因素是岩性，节理性质次之，除锚固角外，其他因素均与剪切力呈正增长。在影响规律基础上，分析了各因素对锚杆导轨效应影响的内在机理，并通过室内试验做了进一步验证。研究成果对煤炭开采等工程载荷下裂隙岩体稳定性的锚杆加固控制以及保证工程安全具有积极意义。     

基于时空分区的矿井涌水量预测方法研究

利用基于时空分区的矿井涌水量预测方法对某矿井从建井到生产的矿井正常涌水量和最大涌水量进行了预测,预测成果与实际情况较为一致。经过实践验证,说明基于时空分区的矿井涌水量预测方法具有一定的实用性。     

基于综合探查手段的深埋矿井工作面顶板富水性分区

以巴彦高勒煤矿311101首采工作面为例,在工作面回采前,先通过瞬变电磁法、音频电透视法相结合的物探工程,探测煤层顶板富水异常区,再布置钻探工程进行顶板水疏放,掌握钻孔涌水量和水压分布情况。综合物探和钻探工程成果,最终确定划分工作面顶板富水区。结果表明:顶板物探工程探测出6处富水异常区,施工的56个顶板水疏放钻孔中,钻孔涌水量和水压分别划分为4个数值区间,综合分析后将工作面顶板富水区划分为4个,并在工作面回采过程明显发现,每经过1处富水区时,工作面涌水量均会出现1次"阶梯式"增长,验证煤层顶板含水层富水性分区的合理性和准确性。     

超厚煤层放顶煤开采的岩体破裂监测技术

简单介绍了微地震监测技术的知识背景、原理及其应用领域,分析了检波器的布局及施工措施。针对目前采矿工程中存在的顶底板变形、断裂等灾害现象,系统分析了该技术应用在超厚煤层放顶煤开采中所具有的潜在优势。通过对现场监测的数据处理,结果表明,微地震监测技术是确定岩体是否破裂的一种可靠手段。     

巷道围岩蠕变分区破裂化范围的确定

在分析巷道围岩分区破裂化特性的基础上,建立了巷道围岩蠕变破裂化力学模型,推导出巷道蠕变破裂带计算半径公式;在方庄一矿560 m水平运输大巷观测了巷道围岩深部分区破裂化现象,并绘制出围岩的分区破裂图。其结果为该巷道的支护方案提供一些理论参考。     

基于岩体质量评价与分区的露天矿岩质边坡生态重建技术

露天矿岩质边坡生态恢复与重建是绿色矿山建设的重要组成部分,开展露天矿岩质边坡生态重建技术研究,对于实现我国绿色矿山建设具有重要的推动作用,岩质边坡极端恶劣的立地条件制约了该项工作的顺利开展。以研山铁矿东帮边坡为研究对象,在详细分析该边坡地层分布特征、岩性、结构面产状及风化程度的基础上,采用三维激光扫描技术,构建东帮边坡DTM模型,在三维激光扫描结果与地质平面图对比分析的基础上,将东帮边坡划分为北、中、南3个区域;根据岩石力学试验结果,结合各区域岩体结构面空间几何信息,采用BQ分类法对上述各区域岩体质量进行评价,结果为:北、中、南区岩体质量等级分别为Ⅳ级、III级和II级,以矿区公路为同区上、下半区的分界线,下半区岩体质量好于上半区;根据边坡岩体质量分级结果,在不同区域采用与该区域岩体质量等级及节理、裂隙发育情况相适应的生态重建方案,其中,北区上、下半区分别采用客土喷播技术和厚层基材喷播技术,且下半区喷播基材中的黏结剂和团粒剂含量高于上半区,中区上、下半区均采用以铁尾矿为基质的人工土壤喷播技术,南区上、下半区均采用爆破燕窝、植生孔与高保水绿化喷播相结合的岩质边坡生态重建技术方案;边坡平台在前期采用林地、草地相结合的生态重建技术,待平台上土壤熟化后,采用林地、中药种植地相结合的生态重建技术;根据边坡最终境界与新河的相对位置关系,采用疏干排水的方式降低地下水对边坡稳定性影响的同时,设计了边坡生态重建所需的滴灌系统。研究成果为露天矿岩质边坡生态重建技术方案选取提供了新思路。     

变形岩体软弱破裂带的处理技术

在研究完成变形岩体软弱破裂带可灌性的基础上,采用旋喷注浆技术进行直接加固处理,提高破裂带的内聚力和内摩擦角。实践证明,抑制了岩体的变形,防止了滑坡的产生     

考虑围岩蠕变的锚固时空效应分析及控制技术

针对巷道锚杆锚索联合支护失效形式,基于围岩变形特征建立了能够反映围岩加速蠕变的本构模型以及锚杆工作特性的锚固体本构模型,通过求解出的锚固体蠕变方程分析锚固基础位置对围岩变形的控制作用,结果表明:锚杆支护对围岩的蠕变控制机理可概括为:分担围岩承受的载荷和等效增大围岩刚度,增强围岩抵抗变形能力两部分。充分发挥锚杆支护性能、延长锚杆支护时效、维持巷道处于稳定工作状态所需的空间需要同时满足两个条件:锚杆受载不超过杆体破断载荷,锚固基础位于塑性区之外;端锚形式的锚固基础位于弹性岩体中能够最大程度发挥支护系统的承载能力,端锚锚固形式的着力基础位于稳定的弹性围岩中,围岩变形后锚固基础能迅速发生锚固作用,优于全长锚固形式;可接长锚杆具有延伸率大、可灵活设置锚杆长度的优点,能解决蒲河矿西三采区集中运输大巷锚杆易发生滑脱失效、锚索易发生破断失效的问题。     

层状岩体爆破地震效应的测试

某山坡露天石灰石矿的一侧为顺层岩质高边坡,其稳定性是矿山安全的主要问题,而影响边坡稳定的主要因素之一是爆破地震效应。通过该矿深孔爆破振动效应的试验和分析,获得了该矿不同岩性和岩层走向对爆破地震波传播的影响规律,为爆破地震预测和减震爆破设计提供了依据。     

有分区破裂化倾向的深部巷道围岩支护分析

在分析总结巷道围岩分区破裂机理研究现状的基础上,阐述了深部岩体特性对巷道破坏和支护的影响,探讨了现有支护荷载理论用于深部岩体工程的局限性。进一步分析了深部巷道支护方法对有分区破裂化倾向的深部巷道围岩的适用性,并针对深部工程的复杂物理力学特性和地质环境条件,提出了动态联合支护理念。     

强矿震临界破裂阶段的岩体弹性波场

为探索井田范围较大尺度岩体破裂失稳的危险性预测,以抚顺老虎台井田为工程背景,反演连续12个月矿震弹性波的传播速度比（v_P/v_S）和质点振动振幅比（A _S/A _P）,分析强矿震临界发生阶段的弹性波场变异特征。结果显示,M_L≥1.5矿震的波场信息较敏感,在M L≥3.0（E≥1.8×10⁸J弹性能）矿震前,波速比和振幅比绝大多数存在显著的低值异常,预测M _L≥3.0矿震的信度分别为0.79和0.93,虚假异常和缺失异常较少,具有良好的应用前景。波速比和振幅比在强矿震临界破裂前存在的降低和恢复过程,可能指示能量核心区岩体的张性破裂扩容和裂隙闭合过程。     

考虑裂隙的含孔洞软岩体力学特性模拟分析

天然岩体常含有节理裂隙与孔洞等缺陷,为研究含4条均布不同倾角裂隙、中心孔洞软岩体在单、双轴作用下的力学特性与破裂模式,基于自行配制的石膏试样的基本物理力学参数,采用FLAC3D对加载情况进行模拟。结果表明:1)单轴压缩条件下,根据裂纹分布规律的不同,提出了3种破裂形态,分别为"X破裂形态"(α=90°)即裂隙的存在与否对试样破裂模式几乎无影响、"完全破裂形态"(α=0°)即围绕中心圆孔试样出现贯通破碎带、"中间形态"(α=45°)即剪切裂纹呈近似45°扩展至试样边界;2)试样单轴、双轴峰值强度和脆性指标与裂隙倾角密切相关,随倾角增加呈现先减后增的"对勾"形趋势;3)侧压力增加,试样峰值强度呈对数形式增长,45°倾角裂隙试样峰值强度对侧压力敏感度最高;4)双轴压缩对比单轴压缩,新生裂纹数量显著减少,细长裂纹转变成片状破碎区域。