高水压下围岩与竖井井壁相互作用的数值分析

 以研究孔隙型含水岩层为条件,基于流固耦合原理,采用Comsol软件地球模块,建立了考虑一定围岩范围和深埋高水压岩层的平面应变井筒井壁力学分析数值模型,首先就基本数值模型的应力场和位移场与“包神公式”的解析分析公式进行了对比和相互的正确性验证;然后进一步研究了井壁外侧的水压力、井壁混凝土与围岩的剪切刚度比、开挖和支护的时间效应、锚杆等因素对围岩与井壁的力学特性的影响,图形化直观揭示了它们之间相互作用变化的真实规律,为高水压基岩段井壁设计提供参考。     

围岩对竖井井壁承载能力影响的对比研究

为解决我国西部地区在深埋含水基岩条件下建设大型井筒进行井壁设计的难题,研究和推导了基于围岩、井壁、水相互作用的井筒稳态模型试验准则关系;以1号,7号,10号模型试验为重点,介绍了高水压作用下无围岩条件的井壁和9组带不同厚度和剪切模量的围岩的井壁的模型试验过程;通过无围岩的有限段高井壁试验与厚壁圆筒平面应变问题的解析解进行了对比分析,得出该试验系统对于检验以平面应变为特征的井筒井壁承载能力试验的合理性和适用性。针对梅林庙煤矿地层条件,从同等破坏、相等壁厚度条件和整体数据统计等3个方面,研究了围岩对井壁承载能力的贡献。上述研究有助于理解在高水压下井壁、围岩和水的相互作用机理,对高水压基岩段井壁设计提供定性和定量参考。     

西部地区立井井壁-围岩共同承载理论与井壁设计原则

随着西部地区立井井筒建设需求的日益增多,基于西部地层特性的立井井壁设计理论与方法是保证井筒工程经济性和安全性的重要前提.通过研究西部井筒地质特性与围岩特性,获得了基于"弹-黏-脆-塑性"蠕变围岩卸载解析解的数值计算方法,并得到了围岩应力-应变空间分布与时间演化规律.考虑复合井壁结构特征,提出了井壁-围岩共同承载理论和井...     

厚软岩层巷道全断面锚固量化分析模型

考虑围岩应力释放,采用叠加原理将厚软岩层巷道全断面锚固模型分解为锚固前的初始状态模型和锚固后的增量模型2种子模型。基于无锚杆时模型的拉梅解和锚杆影响区模型对2种子模型下围岩的力学量进行了解析,叠加后得到了原模型下锚固围岩的力学解。解析结果表明,锚固区围岩的径向应力大幅度提高,有利于形成承载拱,但切向应力变化不大,在非锚固区,围岩的应力解与无锚杆时的拉梅解相同,锚固后巷道位移明显的减少,尤以锚固区位移变化最显著。基于以上特点,利用锚固前后锚固区内围岩应力、位移的相对变化量定义了锚固效应的3个量化指标,并进一步讨论了围岩弹性模量和锚杆预应力的影响,结果表明锚固对软弱围岩的力学量改变比对硬岩更加显著。最后针对锚固对围岩塑性区的控制作用,建立了支护参数和围岩弹塑性状态的函数关系,并分析了不同强度围岩处于弹性状态的临界支护参数。     

大倾角井巷掘进面应力应变分布规律数值分析

通过FLAC-3D软件数值计算,考虑岩层的分层力学性质变化,建立力学模型,展现掘进巷道围岩应力、应变分布,分析煤与瓦斯突出特点,对于预防煤与瓦斯突出事故具有现实意义。     

基于围岩弹塑性理论的立井井壁厚度设计研究

基于现有的弹塑性理论,建立了考虑井壁和围岩相互作用的平面应变力学模型。首先,研究了该力学模型的适用条件,推导出新的井壁厚度计算公式;其次,讨论了井壁支护抗力、塑性区范围和井筒几何尺寸的相互关系;最后,分别分析围岩的剪切模量、摩擦角和粘聚力等物理力学参数对井壁受力的影响,更深刻地揭示井壁和围岩相互作用的机理。     

深立井过瓦斯抽排孔群扰动煤岩层损伤评估与支护优化

针对深立井过受瓦斯抽排孔群扰动的煤岩层工程安全问题,分析了钻孔群对煤岩层的扰动影响,基于损伤力学理论建立了定量的扰动损伤评估模型,对淮北海孜煤矿千米立井过受瓦斯抽排孔群扰动煤岩层的稳定性及井筒掘砌过程进行了数值模拟,根据分析结果优化了受扰动煤岩层的加固与井筒掘砌支护方案。研究结果表明:瓦斯抽排钻孔群对煤岩层的扰动评估应综合考虑钻孔水"冲刷效应"、煤岩体"卸压效应"及"孔群效应",3种效应相互作用使得煤与软弱泥岩受损程度远大于稳定粉砂岩层;煤与软弱泥岩层受瓦斯抽排孔扰动后易于出现大范围失稳;井筒掘砌过相应扰动层位前,可利用瓦斯抽排孔进行预注浆加固受损围岩,通过加强掘进初期支护、提高井壁混凝土抗拉性能及壁后注浆等综合措施确保围岩稳定与支护安全。     

厚表土薄基岩特殊工程条件下的钻井井壁受拉破断机理

为揭示厚表土薄基岩特殊工程条件下的钻井井壁受拉破断机理,以安徽淮南矿区某在建煤矿副井为背景,分析厚表土薄基岩钻井井筒受拉破断过程与特征,建立马头门上覆岩层弯曲变形竖向剪切拉应力力学模型,给出井筒围岩分层竖向位移函数,采用最小势能原理及弹性力学理论推导出井筒竖向拉应力解析解。分析表明,井筒马头门上覆岩层受施工多次扰动影响发生弯曲变形是产生作用于井筒之上的竖向剪切拉应力的致因;该剪切拉应力产生的作用于井筒之上的拉力由下而上积累到某一阈值,该阈值与井筒自重应力的合力超过钻井井筒极限抗拉强度时,在钻井井筒接头处发生第1次拉断破坏,其后,随着岩层弯曲变形发展,拉断处以上井筒继续受竖向剪切拉应力作用而发生第2次拉断破坏,并导致底部含水层水砂溃入井筒发生淹井事故。马头门围岩的稳定性对改变上部钻井井筒受力状态有重要影响,其上覆基岩越薄影响越大,越易发生钻井井壁拉断破坏,基岩与风化基岩弹性模量比和风化基岩与底含弹性模量比对井筒发生拉断破坏时的位置,以及对应马头门顶部最大竖向位移影响均较小。通过采用钻井井筒竖向受拉等强设计、钻井井筒底部设置壁座、马头门至钻井井筒底部基岩段设置1~2道水平隔离缝、地面L型注浆加固马头门软弱围岩等技术途径,完善现行相关设计规范,确保钻井井筒运行安全。     

孔隙水压对岩体蠕变影响研究

将巷道围岩视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用弹性力学理论以及粘弹性蠕变力学理论,导出了巷道围岩的应力、应变、位移等的分布规律,以及它们与孔隙水压力之间的关系;找到了影响蠕变的又一主要因素———孔隙压力,建立了深部岩体非线性蠕变的力学模型和数学模型。     

孔隙水压对岩体蠕变影响研究

将巷道围岩视为多孔介质，考虑地下水渗流作用的影响，应用弹性力学理论以及粘弹性蠕变力学理论。导出了巷道围岩的应力、应变、位移等的分布规律，以及它们与孔隙水压力之间的关系；找到了影响蠕变的又一主要因素——孔隙压力，建立了深部岩体非线性蠕变的力学模型和数学模型。     

大力加强科技创新以科学技术引领企业又好又快发展

阐述了煤炭基建施工企业科技创新的重要性。结合中煤第一建设公司科技创新情况,介绍了煤炭基建施工企业科技创新活动谋划与部署的具体内容及应采取的措施。     

SMA超弹性及减隔震器的研究与发展

讨论了影响SMA超弹性性能的主要因素,分析了两种不同的超弹性本构关系,总结了SMA超弹性阻尼器在工程振动控制领域的最新研究进展,包括各种阻尼器的减、隔震效果及作用机制,布置方式和优化设计等,展望了SMA在减、隔震方面的发展趋势。     

VB和Surfer接口研制及在地表移动变形的应用

移动变形等值线图是描述矿区地表移动和变形分布的主要途径,但其绘制方法比较烦琐。为了克服该方法的不足,开发了VB和Surfer接口程序,将其绘图功能集成到地表移动变形预计应用程序中,实现了等值线的自动绘制,为预测结果的正确分析提供可靠的基础图件。实例验证表明,该方法不仅减少了编程量,而且提高了作图效率。     

大直径锚索及机具的研究与应用

目前我国煤矿井下锚索规格普遍采用φ15.24mm和φ17.8mm,在地质条件复杂和地压大的条件下,锚索常出现拉断现象。为保证巷道支护稳定和安全,研制出φ18.9mm和φ21.6mm大直径锚索,使锚索最大承载力分别比φ15.24mm和φ17.8mm锚索提高12%和38%。对大直径锚索的研制以及对配套锚具和施工机具的研制进行了表述,同时对煤矿井下使用情况进行了介绍。     

SMA超弹性及减隔震器的研究与发展

讨论了影响SMA超弹性性能的主要因素，分析了两种不同的超弹性本构关系，总结了SMA超弹性阻尼器在工程振动控制领域的最新研究进展，包括各种阻尼器的减、隔震效果及作用机制，布置方式和优化设计等，展望了SMA在减、隔震方面的发展趋势。     

科技进步与科技期刊的发展

从投稿方式、审稿方式、作者群3方面,探讨了科技期刊的发展。     

建安工程投标报价方法及策略

通过对现阶段经济发达地区工程投标报价方法的分析 ,对工程投标报价改革的方向及策略进行了探讨     

大中型选煤厂集散式监控系统的设计与应用

通过对选煤厂生产性质及工艺特点的比较与分析 ,深刻地阐述了大中型选煤厂集散式监控系统的设计内容与构成 ,系统配置及其应注意的问题等。     

煤与瓦斯突出事故案例分析及灾害防治

通过对煤与瓦斯突出事故案例的剖析,提出了地应力、瓦斯压力是煤与瓦斯突出发生、发展的动力,而煤体(或岩体)的坚固性则是起阻碍突出发生的力。总结了煤与瓦斯突出事故教训,提出了防治煤与瓦斯突出事故发生的预防措施。     

煤炭选运科技创新实现内涵增效

风水沟煤矿通过科技创新,对煤炭运输及选煤系统进行了一系列技术改造,推广应用了煤仓旋流输送器、博后筛,对矿井和选煤厂主要运输设备进行了更新和改造使煤炭选运能力、块煤产率及煤炭分级有了大幅度的提高,走出了一条依靠科技内涵增效之路。