一种新型锚杆托盘及其动力学响应模拟研究

针对动载荷作用下围岩与托盘间作用力瞬间增加造成的托盘弯折、撕裂,支护失效等问题,设计了一种新型抗冲大变形托盘。根据黏性阻尼系统理论,建立了动载荷作用下新型抗冲大变形托盘的振动力学方程,并使用Abaqus有限元数值模拟手段对比分析了不同冲击能量(2.5 kJ、5.0 kJ、7.5 kJ、10.0 kJ)下3种不同类型托盘的动力学响应特征。理论分析结果表明：新型抗冲大变形托盘具有较好的抗动载能力,且随着阻尼比增加,抗动载能力逐渐增大。模拟结果表明：在相同的动载荷作用下,与平托盘和拱形调心托盘相比,新型抗冲大变形托盘冲击力作用时间分别减少了39.29%和53.21%,残余应变量分别减少了72.35%和76.60%,能量吸收率分别增加了69.00%和3.45%,托盘最大变形量分别增加了514.5%和139.5%,抵抗动载能力大幅度提升。在不同动载荷作用下新型抗冲大变形托盘应变均较小,表明托盘主要依靠内部元件相互作用吸收冲击能量,而不是结构的不可逆变形,可以保证托盘的在动载荷作用下的结构完整性。     

弱胶结软岩煤巷锚杆索-围岩变形协同控制方法研究

针对西部弱胶结软岩煤巷顶板支护易失效问题,在探究弱胶结泥岩物性组分及破坏力学特征基础上,分析弱胶结软岩巷道围岩破坏特征,揭示弱胶结软岩巷道顶板破坏失稳机理,提出弱胶结软岩高预紧力下锚杆-围岩变形协同机理,开发相应支护设计方法,并进行应用实践。结果表明:(1)弱胶结软岩黏土矿物含量高,微裂隙发育造成其强度小、黏聚力小、胶结性差、易碎胀,在低围压条件下就产生剪切滑移破坏,提高其等效黏聚力和围岩应力水平是提升其抗变形能力的最有效途径;(2)弱胶结泥岩特性、高水平应力及低锚杆(锚索)预紧力等因素综合作用下,弱胶结软岩顶板易发生整体性下沉,内部破裂严重,破裂范围最大达4.0 m,尤其是煤岩界面破裂剪胀使部分锚杆-锚索破断失效,加剧顶板破裂下沉;(3)锚杆支护作用体现在提高锚杆加固范围内岩层等效黏聚力,锚索支护则强调对其支护范围内岩层提供较强的支护应力,两者工作阻力越高支护效果越好;(4)高预紧力下锚杆与锚索联合支护时,锚杆、锚索变形与顶板变形下沉协同、相适应,且要最大程度发挥锚杆-锚索支护效能。现场应用表明,按照高预紧力锚杆-围岩形变协同支护后,弱胶结软岩巷道顶板控制效果好,达到设计预期,该方法为弱胶结软岩巷道支护提供参考。     

就“应用Ljapunov指数研究岩土边坡的稳定判据”一文的商榷

拜读贵刊1997年16卷3期上刊登的吴中如和潘卫平两位先生的文章“应用LjaPunov指数研究岩土边坡的稳定判据”,就序列吸引子所在空间维数关系等问题,与作者商榷。（1）作者在第221页提出序列吸引子所在相空间维数D与第1个达到的关联维数DJ的重构构维数。。之间的关系为（1）为了从实际单变量时间序列估计信息特征,Packard于1980年提出了用时间序列重建相空间的思想;Takens在1981年提出了嵌入定理,即只要相空间维数足够大（通常为ZD＋1）就可以刻划D维,吸引子;1985年Grassberger和Procaccia提出了1个适用于从实验资料时间序列来计…     

受采动影响锚固控制上山巷道的稳定性实测研究

针对煤矿上山受采动影响的特点,对大安山煤矿锚固控制上山受采动影响时的稳定性进行了实测研究。结果表明,在老顶来压前夕,上山内顶底板移近速度出现高峰,锚杆锚固力将达到最大锚固力状态;老顶来压完成以后,上山内顶底板移近速度迅速下降,而锚固力基本保持不变,巷道围岩变形量还将以稳定蠕变形态缓慢增加,大致滞后一个月后基本停止。因此,上山锚杆支护设计和煤柱尺寸的留设必须充分考虑上覆岩层的运动状态。     

岩体破坏演化的物理细胞自动机(PCA)(Ⅰ)——基本模型

根据岩体的结构与破坏特征，建立了一种新的细胞自动机－－二维物理细胞自动机（PCA）的基本模型，由于该模型考虑了岩体材料的非均质性，非连续性和各向异性等特征，因此，可以有效地模拟岩体的破坏过程，该模型对进一步研究岩体的非线性特征具有重要的应用价值。     

深部高水平应力巷道倾斜锚杆破断机制及加强支护时机

针对深部高水平应力下巷道倾斜锚杆承受弯曲、拉伸为主的复合荷载作用,易发生破断失效导致巷道局部失稳问题,以山东能源集团孙村煤矿2424工作面下平巷为工程背景,调研得到了倾斜锚杆破断特征,推导了内力与内力矩分布、破断危险断面位置及相当应力表达式,建立了以危险断面最大相当应力为指标的破断力学判据,揭示了不同锚固参数与侧压系数对最大相当应力的影响规律,即最大相当应力随侧压系数、锚固长度和预紧扭矩增大而增大,而随锚杆安装角度增大呈现先减小后增大再减小的趋势。在此基础上,利用FLAC软件内置Fish语言实现了对锚杆危险断面最大相当应力的表征,定义了以危险断面最大相当应力与许用应力比值表示的危险系数K,并以此为指标提出了加强支护时机确定方法,获得了不同加强支护时机下围岩变形破坏规律。随着加强支护时的危险系数K增大,锚杆危险断面最大相当应力、围岩整体变形量与集中应力先减小后增大,危险系数K较小时,浅部围岩弹性能积聚较大,自承载能力发挥不足;危险系数K过大时,围岩变形量大、破坏严重,整体稳定性差。确定了2424工作面下平巷合理加强支护时机为危险系数K取0.8,现场加强支护实践表明,在危险系数为0.8(超...     

煤矿深部超大断面硐室群围岩连锁失稳控制研究进展

煤矿深部超大断面硐室群因其围岩应力集中程度高、破坏影响范围大,特别是在复杂动载扰动下易发生连锁破坏失稳现象,其安全和稳定已成为制约深部煤炭资源开采的主要瓶颈之一.围绕煤矿深部超大断面硐室群围岩连锁失稳控制开展研究,针对现有煤矿硐室仅以断面尺寸划分的不足,综合硐室失稳临界埋深、断面面积、围岩综合抗压强度和围岩综合完整性系...     

浅埋煤层工作面弱胶结顶板破断结构模型研究

通过对鄂尔多斯盆地矿井2-2煤层综采工作面支架循环末阻力增长规律分析,建立浅埋煤层工作面弱胶结顶板破断结构模型,推导了工作面顶板不同运动阶段综采支架支护强度计算公式,并与现场观测结果进行对比。研究发现浅埋煤层弱胶结顶板中存在着由若干小断块岩块挤压构成的"岩块挤压岩梁",这部分岩层可称为"类基本顶",其不仅能够传递水平力,而且可起到减缓上覆岩层对支架的冲击作用;在浅埋煤层工作面开采期间,弱胶结顶板破断运动过程可分为3个阶段:阶段I,直接顶垮落,上方砂质泥岩断裂、挤压、离层;阶段II,类基本顶"岩块挤压岩梁"结构形成阶段;阶段III,基本顶冲击沉降阶段;随着工作面推进,液压支架循环末阻力增长过程也呈现工作阻力初次升高段、缓慢升高段和显著升高段3个阶段。研究可为鄂尔多斯盆地浅埋煤层工作面顶板控制设计、支架选型等提供借鉴和参考。     

煤矿井下煤矸智能分选与充填技术及工程应用

我国中东部煤矿开采已全面进入深部开采,深部开采过程中原煤中矸石运输提升与地面排放严重制约矿区高效生产与环境协调发展.国家重点研发计划项目(2018YFC0604700)围绕深部煤矿井下洗选与就地充填中重大难题开展系统研究:提出了深部采选充一体化矿井协同开采技术框架,构建了井下采选充空间布局与煤矸物流运输优化方法;研发了井下专用的紧凑型跳汰机、水介质分级分选旋流器,以及煤矸分选智能化与模块化控制系统;构建了硐室围岩锚固承载结构损伤演化模型,揭示了硐室群连锁破坏失稳力学机理,开发了抗动载吸能阻尼锚索、锚固支护设计方法及硐室群围岩失稳智能预警平台;系统研究了破碎矸石充填材料细观结构破坏特征,揭示了散体充填材料承载压缩变形影响机制,研发了矸石聚合物充填材料;建立了深部充填开采地表沉陷场模型,研发了深部充填开采地表变形井上下多源综合监控方法与装备,提出了"采选充+留"协同开采模式与工程设计方法.研究成果应用于新巨龙煤矿,井下分选系统设计分选能力达400万t/a,就地充填能力150万t/a,为我国深部煤矿井下分选与就地充填、矿区环境保护协调发展提供了可靠技术途径.     

煤与瓦斯突出自适应小波基神经网络辨识和预测模型

由于煤与瓦斯突出是一典型的复杂非线性动力系统,影响因素很多,如应力、煤层特征、构造等,且各影响因素相互关联,因此,采用非线性人工神经网络进行煤与瓦斯突出的模式辨识与预测是十分必要的.针对具体的不同煤层条件,建立自适应小波基神经网络激活函数模型,用于煤与瓦斯突出系统的辨识和预测,实现由网络本身自动确定神经单元的数目,避免人为因素的影响,提高辨识和预测的可靠性和智能化程度.实例分析结果表明,所建立的自适应小波基神经网络激活函数模型,辨识和预测精度高,具有重要的推广应用价值.