Numerical modeling for further understanding of roadway junction stability behaviour at deep underground

The review and numerical analysis had been conducted further understand the deformation and failure beahviour of roadway junctions, associated with the different geometrical characteristics, various depth of cover, different mechanical properties around the junction and different construction sequences as well as different construction advances during the roadway junction construction. The results confirme that the simple underground structure is more stable than complicated structures, and comparing with different geometrical shapes of the two-dimensional roadway junctions, the most unstable one is the four way cross junction, which is the most commonly used in coal mines. On the other hand, the stability of the junction is not linearly related to the depth of cover, the significant effect only occurred when the depth of cover reached to 1 000 m. Also, with gradual degradation of rock mass, the deformation and failure around the junction increased significantly and nonlinearly. The modeling also conductes on the construction sequence for the junction, it is suggested that, during the junction construction, all the additional roadway should be constructed with the direction of moving away from, rather than forward to the junction. Finally, the construction advance is also considered for the junction development. It is suggested that when the construction is carried out around the junction, a small excavation advance, such as 1 m or 2 m is adopted for keeping small interruption on the existed roadway or junction.     

深井巷道底鼓机理及切槽控制技术分析

为了确定水平应力对深井软岩巷道底鼓的影响,采用数值模拟软件FLAC^3D对不同岩性、不同侧压系数的巷道变形破坏情况及底板切槽深度对巷道变形的影响进行了研究.结果表明,岩性较弱时,侧压系数对巷道变形影响较大,侧压系数小于1时,巷道顶板下沉量较大,侧压系数大于1时,两帮变形量及底鼓量较大,且侧压系数越大,两帮变形量及底鼓量越大.底板垂直切槽技术能有效减少巷道底鼓量和顶底移近量,切槽深度为巷道宽度一半时,巷道稳定性最好.     

膨胀特性对软岩巷道围岩变形规律的影响研究

针对软岩巷道的特点，利用泥灰岩三轴试验结果，分析了膨胀特性对深井软岩巷道围岩稳定性的影响；利用最新的弹塑性理论研究成果。推导出了膨胀角与围岩变形的直接关系式；采用数值力学的研究方法，分析了软岩巷道周围体积膨胀与扩容现象．数值模拟结果表明：软岩巷道表面变形和巷道周边体积应变随膨胀角的变化均成非线性递增，膨胀角愈大，软岩巷道的围岩条件愈差，巷道周边围压越大，所需要的支护力就越大。这些重要结论为深井条件下软岩巷道工程提供参考．     

高压水射流切割喷嘴的结构设计和参数优化数值模拟研究

应用FLUENT软件对喷嘴的内外部流场进行数值模拟研究,并对影响喷嘴出口速度和动压的4个主要结构参数进行正交试验,模拟研究结果得出适用于切割的喷嘴结构和优化的结构参数.研究表明:喷嘴的收缩角对喷嘴的性能影响最大,喷嘴出口水平过渡段也是一个重要的影响因素.     

大埋深煤巷顶板离层研究

本文主要研究长壁工作面采区准备巷道顶板的离层。其中包括顶板的最大离层;直接顶的物理力学特征与离层的关系;以及在大埋深高水平应力条件下,巷道掘进期间、成巷回采前(时间效应)和回采期间等采矿活动对顶板离层的影响。根据这些特性对采区准备巷道顶板的离层过程进行了研究,其目的是为了确定顶板离层发生的时间,离层的几何尺寸及离层发生的地质和力学条件等。     

巷道交岔点稳定性影响因素的数值分析

为了揭示巷道交岔点失稳机理,寻求合理的交岔点支护方式,采用FLAC3D程序对不同交岔点形式、深度、围岩强度、开挖顺序及开挖步距大小等因素进行了数值模拟计算.结果表明:目前煤矿使用的各种形式交岔点的变形和破坏都超过普通巷道,其中十字交岔点的变形和破坏最大;就巷道埋深和围岩强度来说,两者均存在一个临界值,当巷道交岔点埋深超过临界值,及围岩强度低于临界值时,巷道交岔点的变形和破坏将会加剧;十字交岔巷道开挖时,应选用较小的开挖步距,并避免支巷从远处向主巷贯通,及两支巷同时开挖对交岔点造成叠加影响.因此,在埋深一定的情况下,应选择较硬的岩层布置交岔点,通过加固措施提高围岩强度,并选择合适的开挖卸载方式,以提高巷道交岔点的稳定性.     

深井巷道底鼓机理及切槽控制技术分析

为了确定水平应力对深井软岩巷道底鼓的影响,采用数值模拟软件FLAC3D对不同岩性、不同侧压系数的巷道变形破坏情况及底板切槽深度对巷道变形的影响进行了研究.结果表明,岩性较弱时,侧压系数对巷道变形影响较大,侧压系数小于1时,巷道顶板下沉量较大,侧压系数大于1时,两帮变形量及底鼓量较大,且侧压系数越大,两帮变形量及底鼓量越大.底板垂直切槽技术能有效减少巷道底鼓量和顶底移近量,切槽深度为巷道宽度一半时,巷道稳定性最好.     

煤层气井超短半径自进式水平钻井技术研究

煤层气井超短半径自进式水平钻井技术是在煤层气勘探井内布置机械或水力扩孔装置，对准选定的煤层进行扩孔后下入特制的转向工具在300 mm的曲率半径内实现由垂直转向水平进行钻井。自进式钻头由旋转喷嘴、钻屑整合装置、推力提供装置等组成。自进式钻头带动为其提供高压水动力的特制胶管向前连续钻井。高压水通过高压胶管为自进式钻头提供动力进行钻井，推力及排渣。该技术可以在同一煤层气勘探井内，在不同煤层内完成多个径向水平钻孔。这些径向水平钻孔的形成可以沟通新的瓦斯流动通道，提高煤层气产量。     

JC型普通水泥锚杆锚固剂在大同云岗矿坚硬岩层中的应用

我室研制成功的JC型普通水泥锚杆具有快凝、早强、低成本、锚固力大、取材容易等特点,适宜井下巷道支护,并能满足操作简便、坚固可靠、经济效益高等要求。不少矿井使用该锚杆都收到了良好的效果。本     

JC型水泥锚固剂的研究

论述了JC型水泥锚固剂的抗压、冲剪、粘结强度、凝结时间、锚固力等性能,并归纳出锚固力P的经验公式。