缓倾斜采空场处理新方法及采场地压控制研究

根据东桐峪金矿的具体条件,提出了控制爆破局部切槽放顶处理采空场的新方法和采场地压控制新方法—硬岩矿山的矿柱设计新理论。主要研究工作和主要研究结论如下: (1) 将顶板假设为岩梁,应用材料力学推导了切槽位置的计算公式,分析了采空场顶板的力学特性。研究表明,若仅开采至866 m水平,在966 m水平附近实施切槽是合理的,能引起顶板应力向有利于安全生产的方向重分布。若继续开采至 780 m水平,应在796.7 m附近实施二次切槽。该计算公式适用于连续、规则的采空场;否则,将会出现较大的偏差。例如,二次切槽位置的计算结果(796.7 m)偏差较大。 (2) 应用对NCAP-2D程序进行改进后得到的NFAS二维弹塑性非线性有限元程序,分析了东桐峪金矿采空场的力学特性。计算结果同样表明,若开采至750 m水平,966 m和866 m水平附近都是实施切槽放顶的合理位置,切顶能引起顶板应力向有利于安全生产的方向重分布,不会引起地表发生明显岩移。 (3) 根据理论分析,提出了控制爆破局部切槽放顶处理采空区的新方法。该方法应用控制爆破手段,在顶板拉应力最大的地点沿空场走向全长实施一定宽度的切槽,强制引起顶板最先在该地点冒落,并尽可能使冒落接顶,从而实现空场小型化及其与深部开采系统的隔离,削弱可能发生的自然冒落所激起的空气     

坚硬顶板控制放顶方式及合理悬顶长度的研究

 基于坚硬顶板长壁工作面初次跨落步距大、周期断裂悬顶长,对采场安全危害严重的特点,系统研究工作面顶板初次断裂的3种控制放顶方式和周期断裂的合理悬顶长度。通过建立两端固支岩梁力学模型,分析并比较采用循环浅孔拉槽、中部拉槽和端部拉槽等3种爆破控制放顶方式缩短坚硬顶板工作面初次断裂步距的拉槽深度与爆破工程量。结果表明,就爆破工程量而言,端部拉槽最小,中部拉槽次之,循环浅孔拉槽最大。通过顶板周期断裂悬臂岩梁力学模型的建立及其分析,基于工作面支架的设计工作阻力,推导顶板周期断裂的合理悬顶长度与工作面支架设计支护阻力,以及上覆岩层荷载和工作面控顶距之间的关系式。研究结果在晋城七岭煤矿15102工作面成功应用,可以为相应条件下坚硬顶板控制放顶提供理论依据与应用指导。     

浅孔爆破机制及其在厚层坚硬顶板沿空留巷中的应用

为了预防坚硬顶板沿空留巷顶板大面积来压等动力灾害,结合新超煤矿坚硬顶板沿空留巷的工程背景和地质条件,采用理论分析的方法,阐述浅孔爆破的分区特征及各自的计算式;建立坚硬顶板沿空留巷切顶力学模型,给出在爆破切落直接顶的条件下巷旁充填体切落基本顶的切顶阻力计算式;采用LS-DYNA3D数值计算软件建立浅孔爆破模型,分析浅孔爆破有效应力演化和传播规律,结合理论计算确定浅孔爆破的相关参数。提出浅孔爆破切落直接顶,高水材料构筑巷旁充填体切落上位基本顶的坚硬顶板控制技术,并采用锚杆支护配合单体液压支柱的巷内支护技术。现场应用及矿压监测表明,该技术有效地控制了沿空留巷围岩变形。     

深孔预裂爆破安全技术措施及注意事项

针对直接顶为质硬性脆的粉砂岩的工作面,我们可以采用深孔预裂爆破的方法对采空区的顶板进行人为放顶来使之强制冒落,本文主要从爆破方面入手,对采空区顶板的深孔预裂爆破安全技术措施及注意事项进行了介绍。     

三维切槽孔爆破的数值分析

本文利用大型ＡＤＩＮＡ有限元程序对三维切槽孔、二维切槽孔和圆形孔爆破作了线弹性数值分析,结果表明三维槽孔爆破具有应力高度集中现象、应力的空间分布可以人为控制、切槽效应小于二维切槽孔爆破,遵守能量守恒规律．这说明三维切槽孔爆破方法能够应用于破岩爆破,其效率明显高于传统的圆孔爆破方法。     

深孔爆破在深井坚硬复合顶板沿空留巷强制放顶中的应用

 为防止深井坚硬顶板沿空留巷的充填墙体在顶板垮落时被压坏,特采取深孔爆破强制放顶来释放顶板压力以提高沿空留巷的护巷效果。通过数值模拟和理论分析的方法,阐述深孔爆破强制放顶的卸压机制。炸药在坚硬岩体中爆破,爆破孔周边的岩体受爆轰应力波作用产生大量裂隙并发生大幅度位移,使爆破孔周围的应力重新分布,厚层顶板垮落,降低了巷旁充填墙体的附加载荷,从而起到护巷作用。最后,在潘一矿东区1252(1)工作面进行超前深孔爆破强制放顶的现场应用,在经历工作面回采和充填留巷稳定阶段后,墙体整体维护效果良好,对类似条件下沿空留巷强制放顶具有很好的借鉴意义。     

三维切槽孔爆破的数值分析

本文利用大型 ADINA有限元程序对三维切槽孔、二维切槽孔和圆形孔爆破作了线弹性数值分析 ,结果表明三维槽孔爆破具有应力高度集中现象、应力的空间分布可以人为控制、切槽效应小于二维切槽孔爆破 ,遵守能量守恒规律。这说明三维切槽孔爆破方法能够应用于破岩爆破 ,其效率明显高于传统的圆孔爆破方法。     

唐山沟矿厚层砂岩顶板切缝沿空成巷试验研究

 垮落带内含有厚层坚硬岩层时,难以冒落,易在沿空巷道采空区侧形成弧形三角悬板,对沿空巷道产生较大压力。以大同唐山沟8820厚层砂岩顶板首采面无煤柱开采为背景,分析普通充填留巷和切缝沿空成巷侧向顶板断裂结构特征及围岩稳定过程,认为对垮落带内直接顶坚硬层顶板进行合理参数下的切缝,可使得切缝高度范围内采空区边界直接顶和基本顶失去约束,并沿切缝结构面剪切破断充分冒落接顶,降低破断冲击动载;并通过UDEC数值模拟软件,分析出切缝有利于矸石冒落并支撑上覆岩层,可将上覆基本顶岩层的触矸点前移,限制基本顶回转和下沉作用引起的围岩压力,明显减小巷道围岩变形量。基于理论、数值分析研究结果,确定唐山沟矿8820回风巷巷内加强巷旁密集支柱+巷旁双向聚能爆破切缝的上压下支中间切缝的联合切顶方案。通过井下爆破参数试验、矿压监测分析,评价切顶成巷的效果。井下试验表明：顶板高恒阻大变形锚索、巷内加强巷旁密集支柱、巷旁密集档矸点柱、超前聚能切缝爆破的切顶成巷综合技术,能够有效切落沿空巷道侧向顶板并形成完整巷道,各项指标均满足下一工作面回采要求。     

木架山采空区处理方案研究

木架山地表允许发生岩体移动和沉陷。由于非法开采，在井下形成了375000m^2的采空区。为了避免冲击地压隐患，防止非法开采，必须崩塌上部采空区。提出用切顶与矿柱崩落法处理木架山采空区。应用ANSYS三维有限元程序，研究了极限跨度、悬臂状态下的极限跨度和切顶深度，分析了采空区处理对后续开采的影响。结论表明，覆岩较薄时，矿柱布置的变化必然引起采动应力的整体变化；应用102m的极限跨度或76．5m的悬臂极限跨度和8～11m的切顶垂直深度，可确保白云岩顶板自然塌落；采空区处理不会影响后续安全生产。在σc,γ确定的情况下，鹏计算部位的实际值差别越大，公式，l=1.25H[σc/(γH） 0.001 2k]^0.6的计算误差也越大。     

人工放顶在采空区处理中的应用

结合生产实例,论述了人工放顶在石膏矿山采空区处理中的应用。阐述了采空区处理方案,就矿柱缩采爆破与崩柱、切顶爆破凿岩参数进行了探讨。     

成庄煤矿采场应力场分析

该文以成庄煤矿为背景,采用有限元法对成庄煤矿某工作面进行了数值模拟。着重讨论了开挖宽度对于采场周围应力场的影响。计算结果显示随着开挖宽度的增大,顶板、底板最大应力以及采场边角剪应力水平都有所增大。最后对计算结果进行了总结,进而对传统的采场应力场作了改进。     

济南典型地层基坑空间效应规律研究

针对山东省会文化艺术中心基坑开挖过程,利用有限元软件PLAXIS 3D建立了能够考虑基坑空间效应的三维整体有限元模型;得到了基坑阴角、阳角及开挖宽度对支护结构的影响,并对其做了深入分析;总结了考虑基坑开挖深度、宽度以及支护结构插入深度的基坑变形公式,分析了坑趾系数、深度比等因素对外坑支护结构的影响,明确了济南地区基坑空间效应规律;对整体计算、单元计算以及二维计算结果进行了对比。结果表明:考虑空间效应的基坑整体计算方法更为合理;对于超深超大基坑,建立三维计算模型时考虑空间效应对基坑支护结构及周边环境影响,对把握基坑整体工作机理,避免安全事故,以及精细基坑设计的整体布局和空间优化具有借鉴及参考意义。     

Elastoplastic stability analysis of mine haulage drift in the vicinity of mined stopes

This paper is focused on the interaction between the haulage drift and nearby mining activity related to sublevel stoping method with delayed backfill, one of the most popular mining methods in Canadian underground metal mines. The stability of the haulage drift is examined through a detailed parametric study of a nonlinear, elastoplastic, two-dimensional finite element model representing typical mining layout most commonly adopted in Canadian underground metal mines. The model parametric study examines the influence of critical factors such as the stope mining sequence, mining depth and the distance between the stope and the haulage drift. Stability indicators are defined in terms of displacement, stress and the extent of yield zones, which serve as a basis for assessing the effect of different parameters on the stability of the haulage drift. The model parametric study demonstrates that stope mining causes a footwall lateral shift of the entire drift. The severity of such shift is increased with shorter distance between the stope and haulage drift. Of all mining excavations examined, same-level mining appears to be the most critical. It is also found that more stress relaxation zones and yield zones develop around the haulage drift as the mining depth increases and as distance between haulage drift and the stope decreases.     

铝镁锰直立锁边金属屋面抗风揭性能试验研究与理论分析

铝镁锰直立锁边金属屋面广泛应用于各类大跨度建筑中,但是关于其抗风揭性能的理论研究较滞后,也缺乏系统性试验研究.为研究屋面板宽度、厚度、T形码支座间距等因素对其抗风揭性能的影响,对12组24个金属屋面试件进行了抗风揭试验.采用接触单元建立了有限元实体模型,模拟其破坏过程,并给出合理的破坏判定准则.提出简化计算模型,推导了...     

预应力混凝土连续宽箱梁偏载系数研究

以南通通启路高架工程的预应力混凝土单箱多室连续宽箱梁桥为背景,建立实体单元空间有限元模型,将箱梁跨中截面各位置点的正应力增大系数计算值与常用简化计算方法所得值进行对比,探讨简化计算方法的可行性,供同类工程设计参考。     

Trace element pollution of soils by abandoned gold mine tailings,near Potchefstroom,South Africa

Fine-grained material eroded by wind and water from tailings dams at the abandoned Machavie Gold Mine was deposited over an area of more than 1 km². The high acidity (average pH of 3.4) of the tailings caused sulphide minerals to decompose and form trace-element-rich leachate. Comparisons of the trace element content of the tailings and underlying soils with the Dutch-B soil standards indicated a potential contamination with As, Co, Cr, Cu and Ni. The degree of contamination and mobility of trace elements was determined by extraction with ammonium nitrate as the leaching agent. Mobilities were calculated by comparing total trace element concentration with extractable trace element concentration. Average trace element mobilities were generally higher in the tailings than in the underlying sandy colluvial and clayey alluvial soils and also showed an increase where the pH values of soils and tailings were lower than 5 and 3.5 respectively. Electronic Publication     

废弃盐穴地下储气库稳定性研究

国际上公认盐岩体是地下能源（石油、天然气）储存最理想的介质，作为储气库的盐岩溶腔，一般都是根据设计要求通过水溶开采形成。目前，国内外鲜见利用地下废弃盐岩溶腔作为天然气储气库的先例。通过对ABAQUS有限元的二次开发，对某废弃盐岩溶腔的储气库围岩和岩柱的蠕变变形规律及腔顶蠕变损伤区的范围进行数值模拟，并对废弃溶腔作为储气库时的工作压力和储库套管鞋高度设计作了有益的探讨，这对指导工程实践具有一定的指导意义。     

大跨变截面波形钢腹板箱梁横向受力分析

为研究大跨变截面波形钢腹板预应力混凝土（PC）组合箱梁顶板在车轮局部荷载作用下的横向受力问题,结合2座桥例,分别建立全桥实体有限元模型;选择纵向3个典型截面,建立与之匹配和考虑有效分布宽度的平面框架模型;依据实体模型中顶板控制截面的横向应力影响线进行空间实体模型和平面框架模型的横向最不利加载,获得控制截面的最大横向拉应力及其沿纵向的变化规律,并对比了2种模型的计算结果。结果表明:对于顶板悬臂根部截面和腹板内侧截面,框架法与实体有限元法计算结果吻合良好;对于顶板跨中截面,腹板间距较大时,框架法的计算值偏于保守,设计中需对框架法的计算值进行适当折减;随着加载位置由跨中向支点移动,顶板跨中截面的横向应力峰值逐渐减小,悬臂根部截面和腹板内侧截面的横向应力峰值有增大趋势;有无横隔板对桥面板的横向受力影响很小,顶板跨中截面的横向应力值随波形钢腹板线刚度的增加线性减小。     

开槽法测试结构工作应力的有限元分析

通过实验和有限元分析,研究了开槽法测试结构不变工作应力的可行性,根据有限元计算结果分析了开槽深度和槽间距与应力释放率和应力集中系数之间的关系,提出了采用开槽法测试结构工作应力时应选择的合理开槽深度和槽间距.     

柿竹园多金属矿床群空区条件下的崩落特性研究

 柿竹园多金属矿床采用分段凿岩阶段落矿有底柱阶段矿房法开采10多年,所设计的36个矿房已全部采动,因多种原因所留采空区未充填处理,形成约260×104 m3的群采空区。由于部分矿柱的失稳倒塌,致使顶板最大暴露面积达8 000 m2。如何立足于现有的开采技术条件,实现矿山的可持续发展和安全开采,且高效合理地处理采空区,经多种开采方案的对比分析,拟采用崩落法开采,故对矿岩体的崩落特性等开展研究,供类似矿山参考。(1) 采用RMR,Q,MRMR和GSI对柿竹园矿的矿岩进行了工程地质评价和采用Hoek-Brown节理强度理论进行岩体力学参数的确定。(2) 通过对群采空区下留存矿柱的稳定性分析和三维弹塑性有限元对多种采矿方案进行的模拟对比研究,选定崩落开采的采矿方法。(3) 采用最新的Laubscher分类可崩性图方法和Mathews稳定图方法对柿竹园矿的强制崩落面积、诱导崩落面积和自然崩落面积进行研究。(4) 采用径向基函数方法对崩落开采的岩层移动参数进行预计,以及对不同采空面积下的缓冲层高度进行分析。(5) 为达到安全开采和研究崩落开采地压活动规律的目的,设计了声发射、位移与应力等地压监测网络,提出地压监测预警的研究路线方法。通过现场预警实例的验证,获得较好的应用效果。