大采高综放开采煤岩体冒落规律数值模拟研究

为得到厚煤层大采高综放开采煤岩体冒落规律,采用改进的非连续变形数值模拟分析DDA软件研究不同回采阶段大采高综放开采工作面的应力场及煤岩体运移规律.结果表明:随着工作面的回采,采场周围的圆形应力场逐步转变为椭圆形应力场,且出现3个明显的分区,即应力释放区、应力升高区及两者间的过渡区,同时水平位移随时间变化较为复杂,而垂直位移变化具有一定的规律,通过垂直位移的变化可将上覆岩层划分为“三带”,得到了大采高综放工作面覆岩和顶煤运移规律.     

局部静载约束条件下动力扰动对煤岩损伤的影响

为得到局部静载约束条件下循环冲击荷载对煤岩损伤的影响特征,基于自行研制的约束式摆锤冲击动力加载装置研究局部静载约束条件下原煤试样分别受到恒定冲量循环冲击和递增冲量循环冲击过程中损伤因子和表面裂纹的演化规律。结果表明：当约束区处于弹性状态时,约束面积越大的分区抗冲击能力越强,当约束区处于塑性状态时,约束面积越大的分区抗冲击能力越差;递增冲量循环冲击对煤岩的致损效率高于恒定冲量循环冲击,两种冲击方式破岩效率的差异主要体现在静载约束区,并且静载值越大,损伤因子对冲击方式的敏感度越高;煤岩表面的裂纹扩展与损伤因子的分区特征较为一致,当约束区处于弹性状态时,静载约束对裂纹的扩展起到抑制作用,裂纹主要沿着约束面积较小的区域扩展、衍生;当约束区处于塑性状态时,裂纹主要在约束面积较大的区域扩展,并且约束区内主要以竖直方向的拉伸裂纹为主,而非约束区内的裂纹主要沿倾斜方向扩展;随着静载值增加,试样表面裂纹的分形维数先减小后增加。局部静载约束可以提高煤岩抗冲击能力,并且煤岩损伤演化呈明显的分区特征。     

动力冲击下岩石损伤规律的试验研究

为研究岩石在动力冲击下的损伤规律,试验采用一种简易落锤装置,以获取动力冲击,并设计了3组试验,考虑无围压情况下冲击能量和循环冲击次数对岩石损伤规律的影响。通过对砂岩试件加载冲击,利用非金属超声检测仪检测受冲击后试件超声波波速,并根据超声波波速的变化来描述岩石的损伤度。     

河曲露天矿排土场不同复垦区土壤质量评价

露天矿开采效率高、成本低、生产安全、经济效益好,但也使得排土场土壤的结构和理化性质受到了影响,导致土壤养分流失,对土地资源造成一定程度的破坏。以河曲露天矿不同排土场土壤为研究对象,基于非线性隶属度函数方法和改进的内梅罗指数评价法,选取了5项养分指标对其土壤肥力质量水平进行综合评价。研究表明,河曲露天矿不同复垦区土壤肥力质量指数排序为4_下(0.453)>1号(0.447)>2号(0.402)>3号(0.213)>4_上(0.139),即已复垦区的土壤质量水平要高于未复垦区的土壤质量水平;整体来看,土壤质量水平均处于中等偏下和较差水平,主要限制因子是有机质、碱解氮、有效磷,以及土壤酸碱度。本研究结果可为该地区后续土壤改良、提高土壤肥力及土壤可持续利用提供参考。     

井工开采对露天矿边帮稳定性影响研究

运用数值模拟软件FLAC3D对安太堡露天矿采用井工开采露天边帮剩余煤炭资源时的顶板岩层运动特点及边帮稳定性进行了研究。结果表明：随着距露天开采地面停采线距离的不同,边帮体内压应力、压应变均呈非线性减小趋势;随着井工开采的不断推进,其顶板内的应力集中呈不对称分布,顶板岩层变形也呈非线性分布;井工开采将促使边帮体内形成明显偏向边帮体自由端方向的拉应力区;可能导致边帮体发生滑移的主要因素将是边帮体上覆岩土体的挤压、推移与井工开采产生采动作用对边帮底部岩体岩性的劣化作用;存在着一个既使露天边帮保持安全、又可实现尽量多回收煤炭的井工开采理论尺度。     

风速对工作面瓦斯稀释影响规律的数值模拟

以张矿集团宣东二矿33208工作面为工程背景,运用数值模拟软件Fluent研究了工作面风速对瓦斯稀释的影响。研究结果表明:风速固定时,风流对工作面各处瓦斯稀释作用不同,其规律是在垂直工作面推进方向上靠近煤壁处呈波浪形,其他部分规律为较缓慢减小趋势,仅在局部出现较小变化;风速对工作面空间混合气体密度分布的影响表现在自工作面煤壁至采空区距离上呈“反J”字型,且对靠近工作面煤壁处影响较大;在垂直工作面推进方向上呈“J” 字型,且对回风巷附近气体密度影响较大;在瓦斯涌出量一定的情况下,随着风速的增加,上隅角的范围呈减小趋势,且其内混合气体密度越小。     

开挖对岩质边坡稳定性影响的数值模拟

以西部某露天矿开挖形成的岩质边坡为工程背景,运用数值模拟软件FLAC3D对开挖过程中岩质边坡体开挖方向上的应力演化和变形规律进行了数值模拟研究。研究结果表明：由于露天开挖形成的岩质边坡工程体在开挖过程中其内的压应力将发生明显的减小,自上而下呈“W”型分布,且在边坡体的中部将形成明显的拉应力区,这将是岩质边坡体发生失稳的原因之一;开挖过程也将导致岩质边坡内各岩层产生明显的膨胀变形,且埋深越大时产生的膨胀变形越大;由于复杂应力演化条件作用,岩质边坡坡脚处产生的沿开挖方向的变形最大。     

育果纸工艺改进成本下降

自从育果纸引入我国以后，１９９３年开始中国制浆造纸研究院联合河北农业大学一直致力于育果纸（包括：苹果、葡萄、梨、桃、枇杷等水果套袋纸）生产工艺的开发研究，经过数年的田间果树套袋试验，于１９９７年试验成功并投入生产，同时获得“轻工总会科技进步三等奖”。１９９９年中国制浆造纸研究院将育果纸的生产工艺进行改进，通过内添加自制的抗水剂，使育果纸的各项物理指标达到了国际同类产品的水平。目前，育果纸生产工艺又有了新的改进，将原来的内添加抗水剂改为表面施胶，不仅使生产成本有较大降低，而且育果纸的各项物理指标又…     

红砂岩剪切蠕变特性试验研究与边坡失稳机理分析

以标准红砂岩试样为研究对象,运用自行研制开发的软弱煤岩材料剪切蠕变实验装置结合自行开发的煤岩 细观力学特性测控软件,对处于不同载荷水平作用下的红砂岩试样剪切蠕变力学特性进行了系统的研究,并 基于试验结果尝试解释了一些边坡失稳发生时的现象。结果表明:载荷大小对红砂岩剪切蠕变力学特性具有 明显的影响,直接决定着加速剪切蠕变阶段的有无、试样的破坏与否和试验时间对其剪切蠕变力学特性的 影响程度;存在2个特殊的临界剪切蠕变载荷值τ₁、τ₂,它们将红砂岩剪切蠕变类型分为3种, 即肯定不破坏、不一定破坏和肯定破坏;红砂岩试样破裂带的形成过程表现为渐进式,破坏过程表现为渐 进式与突发式结合,破裂面附近区域为裂纹结构丰富区且该面为非平直剪切面;不同载荷水平作用下岩石剪 切蠕变力学特性可以用来解释边坡失稳发育过程中的现象,认为边坡内潜在滑移带内岩石发生的剪切蠕变 破坏是边坡发生失稳的力学机理。     

含瓦斯突出煤三轴压缩下力学性质试验研究

以典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿7#突出煤层制备的型煤试件为研究对象,利用岛津AG-250伺服材料试验机和自行研制的三轴渗透仪,对不同外界应力条件下含瓦斯突出煤的力学特性进行试验研究.结果表明:瓦斯压力固定的情况下,围压对含瓦斯煤的力学特性起到强化和改善的作用.随着围压的增加,突出煤样的三轴抗压强度、弹性模量和峰值应变均呈线性单调增加;围压大小一定情况下,瓦斯压力对含瓦斯煤的力学特性起到弱化的作用.随着瓦斯压力的增加,突出煤样的三轴抗压强度和弹性模量分别呈线性和对函数形式单调递减,而峰值应变则呈线性单调增加;有效应力对含瓦斯突出煤的力学性质具有强化和改善的作用,随着有效应力的增加,含瓦斯突出煤的弹性模量、三轴抗压强度和峰值应变均单调增加.研究成果对采动影响下煤层瓦斯抽放和煤与瓦斯突出防治及预测具有重要意义.