含水率对软岩边坡稳定性的影响分析

随着露天煤矿开采深度的增大,由于地下水诱发的边坡失稳情况将越来越严重,首先分析地下水在边坡稳定中的作用:既改变岩体性能,也改变岩体应力状态;借鉴专家学者的研究成果,利用实验数据和数值模拟结论,推导出某露天矿非工作帮边坡含水率与岩石力学指标之间的关系方程,并计算分析了疏干前后的边坡稳定性,证明采用疏干措施达到边坡稳定的可行性。     

煤层开采对边坡稳定性的动态影响研究

为了研究煤层开采过程中对边坡稳定性的影响,采用强度折减法对采动条件下不同物理力学参数的边坡稳定性进行了计算和分析,得到了边坡粘聚力c不同折减百分比下安全系数的大小。采用莫尔-库伦强度准则对ANSYS软件计算得到的各节点的应力进行判断分析,得出了边坡不同物理力学参数下的塑性区和滑动面位置。研究结果表明,采动对边坡的扰动程度越大,边坡的物理力学参数降低越多,所对应的安全系数也就越小,在一定范围内安全系数与粘聚力c的折减百分比成线性变化。     

含砾石粘土抗剪强度分析

结合斐济Nadarivatu水电站基坑支护和边坡治理的设计施工,对含砾石粘土的抗剪强度进行野外试验,对其影响因素进行研究和探讨,同时对其设计及边坡治理提出建议,为类似工程的施工提供一定的借鉴和参考.     

节理对岩体边坡稳定性的影响分析

为分析无桩加固边坡的稳定性,以鞍千矿业许东沟采场为工程背景,采用现场调查、理论分析和数值模拟等手段,主要研究无任何加固措施下,边坡中2个重要参数指标黏聚力和内摩擦角对边坡稳定安全性的影响,并分析了岩体含有节理时边坡的稳定性,研究不同节理的长度、角度和埋深等对边坡稳定性的影响。     

岩土抗剪强度参数对围护桩的影响及优选

通过对基坑开挖进行数值模拟，分析抗剪强度参数（即粘聚力和内摩擦角）对桩体最大弯矩的影响程度，指出参数值对支护设计起决定性的作用；并从三个方面叙述了参数的优选方法，以使工程设计人员从总体上把握抗剪强度参数值对桩体上最大弯矩的影响，在确保工程安全的前提下，尽可能制定出经济合理的支护方案，以降低工程的造价，从而产生良好的经济效应。     

含软弱夹层顺层岩体边坡爆破试验研究

以某石灰石矿采场黏土质夹层物为软弱夹层原料嵌入预制水泥砂浆体制作含软弱夹层的顺层岩体台阶爆破模型,进行了不同爆破条件下含软弱夹层顺层岩体的爆破模型试验。试验结果表明：爆破后将软弱夹层空间展布分为4个区域：爆腔区、压密区、影响区和无扰动区,其中爆腔区、压密区和影响区构成了模型的层裂区;压密区密度随爆源距离的增加呈先增大后减小的规律,最后减小至爆破前密度。模型的层裂范围随软弱夹层含水率、最小抵抗线、爆破药量的增加而增加,随软弱夹层厚度的增加出现先增大后减小的规律。不同药包位置的试验证明,改变炮孔的装药位置可以降低或克服含软弱夹层的岩体的层裂作用。     

结构面中粘土矿物的富集对其强度影响的试验研究

结构面是粘土矿物相对富集的场所,其性状对岩体的强度、变形特性及稳定性等有重要的影响。以不同含量的粘土矿物与砂粒进行配比,通过室内直剪试验去分析这两种不同材料的配比对抗剪强度参数粘聚力c、内摩擦角φ的影响程度,建立了粘土矿物含量Q与粘聚力c、内摩擦角φ之间的相关方程,并对其影响机理进行了分析。     

结构面中粘土矿物的富集对其强度影响的试验研究

结构面是粘土矿物相对富集的场所,其性状对岩体的强度、变形特性及稳定性等有重要的影响。以不同含量的粘土矿物与砂粒进行配比,通过室内直剪试验去分析这两种不同材料的配比对抗剪强度参数粘聚力c、内摩擦角φ的影响程度,建立了粘土矿物含量Q与粘聚力c、内摩擦角φ之间的相关方程,并对其影响机理进行了分析。     

直剪试验的方法对挡土墙设计参数取值的影响分析

通过改变直剪试验中土的垂直压力的大小和级数,得到不同的粘聚力和内摩擦角试验值,通过计算得出符合实际情况的试验方法。研究表明:在挡土墙设计中,要按照填土的高度来设计合理的试验方案,否则会造成设计错误。     

层理倾角对岩石抗剪强度参数影响的试验研究

为探究层理倾角对岩石抗剪强度参数与裂纹长度的影响规律,对层理倾角为0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°的岩样进行直剪试验,试验结果表明:层理倾角对岩样的抗剪强度、破坏模式和破坏后裂纹长度具有显著影响,0°时,岩样粘聚力和内摩擦角最小,90°时,岩样的粘聚力最大,15°和75°时,岩样的粘聚力和内摩擦角接近;裂纹均值长度的最大值和最小值对应的层理倾角分别为0°和90°,其值分别为86 mm和118.5mm;试验过程中,抗剪强度出现两个极值,一个出现在层理倾角为45°时,此时对应的裂纹长度约80 mm,另一个出现在层理倾角为60°时,此时裂纹的长度约140 mm。研究成果为研山铁矿顺倾边坡稳定性分析提供了基础数据。     

软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应

留设支档煤柱是提高软弱基底内排土场稳定性的重要手段之一。为了解决软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应及形态设计方法进行研究。在构建软弱基底内排土场支挡煤柱力学模型的基础上,进行三维受力状态分析,将支挡煤柱视为在内排土场静止土压力及底界面剪切力双重作用下的固定梁,以摩尔-库伦准则作为失稳判据,推导获得了煤柱三维支挡效应的表达式;基于对煤柱三维支挡效应的力学成因类型及影响因素的认识,提出了煤柱支挡效应的二维等效方法,推导了底界面等效黏聚力c_d与等效内摩擦角φ_d的表达式,从理论上揭示了支挡煤柱形态参数对支挡效应的影响。将该方法在胜利东二露天煤矿内排土场支档煤柱设计中进行了应用,并采用数值模拟方法进行验证。研究结果表明:煤柱底界面的等效黏聚力c_d及等效内摩擦系数tan φ_d与其顶宽a、下底角β,ω均呈正相关反比例函数关系,与高度H呈正相关倒差函数关系,与长度d呈负相关反比例函数关系;胜利东二露天煤矿内排土场边坡稳定系数F_s随支档煤柱顶宽a增加而增加,与煤柱高度H呈线性递增关系;煤柱的最佳尺寸为高度H=28 m,顶宽a=43 m,与传统的二维分析结果相比,可多才出原煤75 600 m~3,经济效益显著。成果可用于优化设计软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数,弥补采用传统方法设计造成的煤炭损失过大的不足,实现经济效益最大化。     

基于广义Hoek－Brown准则的边坡安全系数间接解法

为了将强度折减法与Hoek－Brown准则相结合,可通过2种方法间接得到安全系数,即直接折减Hoek－Brown参数及计算等效Mohr－Coulomb参数方法.理论分析表明,前者存在一定困难,因此选用后者.首先计算与Hoek－Brown参数对应的等效黏结力和内摩擦角;然后采用位移突变失稳判据,由Mohr－Coulomb强度折减法间接得到广义Hoek－Brown准则下边坡的安全系数.结果表明：间接计算方法方便可行,具有实用价值.     

考虑岩体塑性硬化与软化特性的巷道围岩变形理论分析

为深入探究岩石峰值强度前后非线性硬化与非线性软化特性对软岩巷道围岩变形及力学行为的影响,引入硬化系数与软化系数的概念,基于莫尔-库仑屈服准则与非关联流动法则,推导出圆形巷道围岩四区应力、位移和半径的解析表达式。通过算例,分析了硬化系数和软化系数对塑性硬化区与塑性软化区巷道围岩的影响。结果表明:对于巷道围岩塑性硬化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力硬化系数的增大而增大,径向与切向应变也随内摩擦角硬化系数的增大而增大;而对于塑性软化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力软化系数的增大而减小,径向与切向应变也随内摩擦角软化系数的增大而减小。因此提高巷道围岩塑性硬化区的内摩擦角、黏聚力硬化系数与降低塑性软化区的内摩擦角、黏聚力软化系数可提高围岩承载能力。     

谢桥煤矿碎软煤层顺层自动钻孔工艺探索

针对在碎软煤层中进行顺层钻孔存在钻孔深度浅、钻进难度大、成孔率低等问题,在淮南谢桥煤矿21316工作面运输巷,使用ZYWL-4000SY自动钻机在碎软煤层中进行顺层钻孔试验.根据试验情况,对顺层钻孔工艺进行了改进.试验表明,ZYWL-4000SY自动钻机各系统运行稳定,防卡钻效果显著,适用于碎软煤层中的顺层钻孔,可为煤...     

基于主成分分析法的松软煤体煤尘润湿特性研究

矿井煤层产尘与煤体坚硬程度密切相关,而深部含瓦斯煤体往往呈现松软煤层的特征,为了研究松软煤层煤体润湿性的影响因素,以对粉化松软煤体产尘进行治理,以衡量煤样润湿性强弱和评价粉尘灾害的重要指标接触角为主线,从淮北煤田7个突出矿井选取了7种松软程度不同的煤样进行煤-水接触角测定,通过工业分析、煤与瓦斯基础参数测定、孔隙结构测定和红外光谱定量分析试验,采用主成分分析法系统探讨了松软煤体煤尘的润湿特性和主要控制因素。研究结果表明:松软煤体的润湿性主要取决于煤的灰分、水分、孔容、比表面积、坚固性系数、羟基含量,且影响程度依次减弱;其中灰分、水分、孔容、比表面积、羟基含量与接触角成负相关,是煤的亲水因素,而坚固性系数与接触角呈正相关,是煤的疏水因素;煤体强度越低,煤体越松软,煤-水接触角越小,煤的表面润湿性越好;通过主成分多元回归分析方法的结果得出灰分与煤-水接触角的相关程度最高,是煤表面润湿性的主控因素;瓦斯在煤层赋存过程中影响煤体的强度,瓦斯的吸附、放散作用促进原生裂纹的开裂和新生裂纹的产生,导致煤体物理化学性质的改变,间接影响了煤的润湿性。     

三软煤层综采长壁工作面采场矿压分析

淮北矿区综采采场条件复杂，采场矿压受多种因素影响，文章研究总结淮北矿区三软中厚煤层综采工作面的矿压显现规律，为加强综采工作面顶板管理、保证安全开采提供了科学依据。     

我国煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备进展

为解决常规钻机在碎软煤层顺层钻孔中存在的钻孔深度浅、易卡钻、施工扇形孔姿态调整困难等难题,研制了碎软煤层顺层自动钻机。介绍了该钻机的总体结构、参数和液压系统;分析了高转速钻进工况下,影响接卸扣可靠性的关键因素,研究了动力头马达排量自适应调节技术;研究了矩阵式大容量钻杆箱及基于路径规划的双机械手协同送杆技术;分析了影响卡钻的主要因素,形成了自适应防卡钻技术;针对顺层钻孔中扇形布孔的特点,研制了悬置式旋转提升机构。通过现场试验得出：该钻机结构合理、运行可靠,与相关钻具配合,在碎软煤层实施自动化钻孔时,钻孔深度可提升1倍以上。研究成果可为相关煤矿用自动钻机的设计及碎软煤层钻孔施工提供参考。

     

粒径对风化壳淋积型稀土矿强度特性影响的实验研究

为了研究粒径对风化壳淋积型稀土矿强度特性的影响及其机理,以制备的四种粒径稀土矿样为研究对象,开展不同正应力下直剪实验和XRD实验,分析粒径对稀土矿石剪切强度的影响规律,揭示粒径对黏聚力与内摩擦角的影响作用机理。结果表明：同一正应力条件下,矿样剪切强度随粒径增大而增大,且剪切应力峰值出现的时间随粒径增大而变短;剪切位移随粒径增大而减小;利用回归分析方法,构建粒径与黏聚力和内摩擦角的关系模型;-0.075mm矿样中粘土矿物比例最大,颗粒表面间形成较厚的结合水膜,剪切强度最小,而+0.45mm矿样中石英和长石等非粘土矿物比例最大,颗粒间摩擦作用大,剪切强度最大。研究成果为预防和控制风化壳淋积型稀土矿边坡失稳提供理论依据。     

弃采高变质煤下火烧蚀变岩内摩擦角对露天矿边坡稳定的影响研究

火烧区煤层开采通常采取火烧高变质煤不进行剥采工作,只剥采原煤的方式开采,因此,弃采高变质煤下火烧蚀变岩内摩擦角对露天矿边坡稳定的影响研究具有必要性。以别斯库都克露天煤矿KT2剖面为例,在弃采高变质煤方案下,研究火烧蚀变岩内摩擦角对露天矿边坡稳定性的影响,得到不同火烧蚀变岩内摩擦角条件下露天矿边坡的稳定系数,进而对边坡稳定性进行评价,为露天煤矿安全开采和边坡治理提供可靠依据。     

大倾角松软特厚煤层综放开采设备的选型与配套研究

针对汾源煤业有限公司5＃煤层大倾角松软特厚煤层的实际情况,与其他类似矿井对比分析后确定了合理的工作面布置方式及回采工艺,通过对支架主要技术参数和结构形式的优化分析,提出了支架选型设计的依据,并计算得出了支架合理的支护强度,同时提出了运用综合技术措施解决工作面设备防倒、防滑和煤壁片帮的控制难题。