基于最大周向拉应力准则的水力裂纹起裂特征研究

为研究水力裂紣起裂特征,优化水力压裂设计及施工,采用最大周向拉应力准则作为水力裂紣的开裂判据,推导裂紣起裂角和临界水压的计算方程.分析起裂角和临界水压与预制裂紣倾角、注入水压、应力差和孔隙压力等的关系.研究结果表明:起裂角随预制裂紣倾角的增加呈先增加后减小的趋势;随着水压增高,裂紣起裂角逐渐减小;起裂角随应力差的增加呈...     

地应力及原生裂隙对水力压裂起裂方向和起裂压力的影响

在理论计算水力压裂起裂压力和起裂方向的基础上,利用应力-渗流耦合数值模拟方法,研究了地应力和原生裂隙对水力压裂过程中裂纹起裂和扩展的影响,得出了起裂压力和扩展压力随侧压系数的变化趋势;对比分析了不含预制裂纹和含预制裂纹压裂模型的起裂压力和方向;探讨了含裂纹模型起裂转向的临界应力条件;最后,通过应力分析阐述了地应力和原生裂隙对水力压裂起裂的影响机理。     

冲击加载下的砂岩动态断裂全过程的实验和分析

采用圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘(HSCFBD)新型试样在直径为100 mm的分离式霍普金森压杆上进行径向冲击加载,完成I型动态断裂实验,首次研究了砂岩的动态断裂全过程。实验表明,在低加载气压(0.16~0.17 MPa)驱动炮弹条件下,炮弹撞击速度为3.7~4.4 m/s,检测到试样的破裂历经裂纹的动态起裂、扩展和止裂3个阶段,止裂后到第2次起裂开始,裂纹停滞较长一段时间。采用裂纹扩展计测得裂纹起裂、扩展和止裂完整过程的瞬时时间,以此确定试样的动态起裂时刻、裂纹扩展速度和止裂时刻,并运用实验-数值-解析法分别得到砂岩的动态起裂韧度、扩展韧度和止裂韧度。从微观角度分析了动态起裂韧度和起裂时间的加载率效应。最后,初步讨论了试样内应力波反射对止裂的影响。     

深部硬岩巷道围岩板裂破坏试验研究进展与展望

深部硬岩巷道及隧道围岩开挖后易诱发大致平行开挖面的板裂或层裂破坏现象,严重影响深部工程的稳定和安全。板裂现象的形成不仅与开挖前深部围岩岩性、所处应力环境有关,还与巷道开挖过程中围岩所经历的应力路径密切相关。室内试验是研究深部围岩板裂破坏的一种重要方法,而比照深部硬岩巷道开挖的应力条件和应力路径开展室内试验研究是获得板裂破坏特征和科学揭示板裂破坏形成机制的关键。根据室内试验研究所选的试样类型出发,从实心长方体试样板裂试验、含预制孔洞试样板裂试验以及“先加载后孔内卸荷”板裂试验三方面,重点介绍了板裂破坏室内试验设备发展情况和取得的研究进展,总结了板裂破坏室内试验研究中主要存在的问题和难题,提出了板裂破坏室内试验研究的未来发展趋势和方向：(1)研发与岩石性质相似的3D打印材料,构筑深部岩体大尺度巷道开挖模型试验试样;(2)研制能真实模拟巷道围岩应力条件和应力路径的大尺度、高吨位的真三轴试验系统,实现三维应力环境中巷道开挖过程模拟;(3)开发能显示围岩实时变形、裂隙和应力状态的监测技术和软件。在此基础上,开展室内巷道板裂破坏试验模拟,并结合数值模拟试验结果,总结板裂破坏特征和演化规律,获得板裂...     

边坡开挖中预裂爆破的减震效应分析与应用

本文根据对预裂爆破震动效应的测试结果,研究了边坡工程中预裂爆破震动波的传播特点和规律,对预裂爆破的减震效果进行了分析,分别考虑主爆孔到预裂面的距离、预裂孔的单响药量和单孔药量、预裂孔与主爆孔之间起爆时差等方面提出了降低预裂爆破震动强度的措施,同时得出了一些有益于最优化预裂爆破设计的结论。     

平行钻孔-套筒致裂法测试地应力试验研究及工程应用

针对套筒致裂法测试深井地应力存在的技术瓶颈,改进了套筒致裂法测地应力的套筒膨胀管装置;综合单孔套筒致裂法和控制致裂法的特点,提出了可操作性更强的平行钻孔-套筒致裂法地应力测试技术,通过试验对原有的单孔套筒致裂法和控制致裂法地应力计算公式进行了合理修正。由试验结果可得,单孔套筒致裂的修正系数为0.78,控制致裂的修正系数为0.83。现场地应力测试结果表明:朱集东煤矿-965 m轨道大巷最大主应力为23.16 MPa,东西水平方向;中间主应力为21.04 MPa,铅垂方向;最小主应力为13.01 MPa,南北水平方向。     

大孤山铁矿预裂爆破研究与应用

大孤山露天铁矿靠帮爆破采用预裂爆破技术。为了寻求最优的预裂爆破参数,利用LS-DYNA软件对不同爆破参数条件下的预裂爆破过程进行数值模拟,分析模拟结果得出大孤山铁矿靠帮预裂爆破的最优炮孔间距和不耦合系数等预裂爆破参数。根据所模拟的最优预裂爆破参数,进行现场耦合预裂爆破和不耦合预裂爆破对比试验。不耦合预裂成缝效果显著且爆破施工对保留边坡震动小,有利于维护边帮稳定,得到良好的预裂爆破效果。数值模拟所确定的爆破参数可应用于大孤山铁矿靠帮爆破中,对现场爆破施工具有实际指导意义。     

气动便携式矿山救援裂石机的设计

针对矿山救援的特殊性,提出了一种齿轮丝杆传动的便携式气动裂石机设计方案,分析了楔形裂石的原理和过程,对便携式气动裂石机的传动机构及主要参数进行了计算分析,认为采用压缩气体为动力的裂石机,适用于在狭窄空间实施裂石作业。     

定向水力致裂对煤层顶板三向应力的影响研究

煤层顶板水力致裂是处理坚硬顶板和防治冲击地压的重要技术手段之一,为了研究水力致裂技术对煤层顶板三向应力的影响,通过现场开展煤层顶板定向水力致裂试验,采用光纤光栅三向应力传感器得到了致裂前后顶板岩层的三向应力。结果表明：水力致裂之后,监测断面处顶板岩层三个主应力均有所降低,最大降幅约为20%,而主应力方向变化很小|在工作面坐标系下,致裂部位处各应力分量的降幅受致裂面方位的影响。顶板水力致裂能够显著降低或者转移顶板岩层三向应力,对致裂部位具有良好的卸压效果。研究成果可为现场水力致裂钻孔布置提供参考,并可用于冲击地压防治研究。     

小保当煤矿综采工作面水压预裂夹矸层技术应用

基于小保当煤矿大采高工作面厚硬夹矸层影响工作面的安全高效回采现状,采用水压预裂煤体硬夹矸层技术,结合工作面的夹矸3D结构及工作面巷道地质写实,确定了煤层夹矸预裂合理分区,制定了水压预裂夹矸层钻孔参数及布置方案,设计了夹矸预裂施工工艺。试验结果表明:在定向水力压裂过程中,压裂效果与预裂压力、预裂时间及注水量等参数有关,其中,当预裂钻孔夹矸起裂压力为26～29MPa、预裂时间120～190min、注水量13～20m~3时,夹矸裂隙发育效果分为压裂区、软化和裂隙二次扩展区域、裂隙扩展区。现场预裂效果检验表明,采用水压预裂夹矸层技术后工作面回采期间采煤机破岩效率明显提高,预裂效果明显。     

综采放顶煤工作面块度对放出率的影响

放顶煤开采煤炭回收率的高低是关系到能否推广这种采煤方法的关键技术。该文从上覆岩层运动的角度出发,阐述了顶煤的变形规律,进而运用散体相似模拟试验研究了不同顶煤和直接顶块度对顶煤放出率的影响。     

放顶煤开采块度对顶煤放出率的影响

放顶煤开采煤炭回收率的高低是关系到能否推广这种采煤方法的关键技术。文章从上覆岩层运动的角度出发,阐述了顶煤的变形规律,进而运用散体相似模拟试验研究了不同顶煤和直接顶块度对顶煤放出率的影响。     

两硬条件综放开采关键技术

针对大同煤田坚硬煤层坚硬顶板(两硬)的特点,在综放工作面开采过程中存在的主要技术难题——即坚硬顶煤和顶板的处理,经过长期的试验研究,探索出一条适应综放开采的顶煤弱化和顶板控制技术,即通过预爆破方法对煤体和顶板进行预裂处理,提高顶煤的冒放性和改变顶板的垮落特征,实现了两硬条件综放开采高产高效的目的。     

急倾斜厚煤层水平分段放顶煤开采顶板和顶煤运移规律研究

在急倾斜煤层放顶煤开采过程中,顶煤和顶板的活动规律是非常复杂的。通过对顶煤和顶板的破坏和运移规律的研究,可有助于确定顶煤的可放性,控制工作面端面冒顶和煤壁片帮,确定合理的放煤参数;有利于进行急倾斜厚煤层顶板的合理维护以及掌握矿压规律,指导生产。就开滦集团赵各庄矿在急倾斜厚煤层采用水平分段开采过程中的现场观测,探讨顶煤和顶底板运移。     

普放工作面坚硬煤层的顶板管理

通过富力煤矿-310南11层二区开采实践,分析了普通放顶煤工作面顶板失稳的原因,针对顶煤坚硬不利地质因素,总结出普通放顶煤工作面成败在于顶煤冒放性,为放顶煤提供了理论基础;采取了在上下两巷高压注水预裂为主,辅以顶煤岩深、中、浅孔预裂爆破及增加工作面支护强度整套措施,有效地减小了来压步距,减缓了来压强度,防止了厚层难冒顶板大面积冒落,保证了采面的安全生产。     

块度对顶煤放出率的影响分析

放顶煤开采煤炭回收率的高低是关系到能否推广这种采煤方法的关键技术。从上覆岩层运动的角度出发，阐述了顶煤的变形规律，进而运用散体相似模拟试验研究了不同顶煤和直接顶块度对顶煤放出率的影响。研究结果表明，当直接顶块度、高度一定时，顶煤的块度越小，顶煤放出率越高，而当顶煤块度和直接顶高度一定时，直接顶的块度越大，顶煤放出率越高。根据研究结果，可以有针对性地提出提高顶煤放出率的技术措施。     

神东矿区保德煤矿综放开采可行性研究

对保德煤矿8 m厚煤层综放开采可行性研究中,在对影响因素分析的基础上,采用多因素综合模糊评判方法得到了8号煤层的可放性为一般偏好;结合对顶煤顶板的深孔基点位移观测,确定了顶煤顶板的垮落和运移特征.研究表明,8号煤层实施综放开采是可行的.     

特厚煤层综放开采支架工作阻力的确定

采用理论分析的方法对特厚煤层综放开采顶板岩层所成结构及支架工作阻力进行了研究.根据特厚煤层综放开采顶板岩层形成的“悬臂梁-铰接岩梁”结构,给出了直接顶、基本顶的新概念及判据;得出了特厚煤层综放开采支架工作阻力的解析计算式,并进行了实例验证.最后对所选架型现场的动态承载特征及其适应性进行了分析.结果表明：依据支架工作阻力解析式计算结果所选架型可靠性高、支架运行合理,利用率高,对工作面顶板条件适应性较好。     

综采放顶煤采煤法

介绍了综采放顶煤的适用条件、基本类型、主要参数、工艺,以及提高综采放顶煤开采煤炭采出率的途径和措施。     

综放工作面煤壁片帮冒顶机理及防治技术

通过对综放面围岩结构的分析 ,论述了工作面煤壁产生片帮冒顶的机理 ,从而得出了支承压力、老顶回转、煤层硬度、节理裂隙、推采方向、停采时间是影响煤壁片帮冒顶的主要因素的结论 ,并结合峰峰局五矿 5 2 110面片帮冒顶的实际情况 ,说明了防治片帮冒顶的技术措施和取得的技术经济效果