浅谈采煤工作面多切眼接续期间的瓦斯治理

煤矿开采受地质条件、构造和开采边界等诸多因素的限制,产量由盛转衰的老矿井逐年增多,老矿井会出现更多的小块段和不规则采煤工作面。常出现一个工作面有多个切眼的接续,开采这样的工作面每2个切眼接续期间在瓦斯治理上一直是个难题。为此,针对此类工作面在切眼接续期间的瓦斯治理问题,通过多方面尝试和探索并采取了有效抽放措施,摸索出了此类工作面从回风顺槽接续期间的一些瓦斯治理方法。     

恒定法向刚度条件下三维粗糙裂隙面剪切力学特性EI北大核心CSCD

通过恒定法向刚度边界条件下真实三维粗糙裂隙面剪切试验,研究初始法向应力(0.02~8 MPa)和粗糙度系数JRC(12~18)对裂隙面剪切应力、法向位移、法向应力和表面剪切磨损特征的影响。结果表明:整个剪切过程中,裂隙面法向位移–法向应力拟合关系为一组平行直线,法向边界刚度保持在10.8 GPa/m。随着初始法向应力和粗糙度系数的增加,裂隙面法向应力均逐渐增大,初始剪应力峰值分别增加了6.201~9.974倍和22.70%~55.76%;裂隙面法向位移随初始法向应力的增加逐渐减小,而随JRC的增加,由于剪切过程中沿凸起体的"爬坡效应"趋于显著,剪胀变形逐渐加剧。峰值表面阻力指数随初始法向应力的增加线性减小,而随JRC的变化增加了10.82%~36.46%。随着粗糙度系数的增加,初始剪应力峰值强度包络线变得陡峭;剪切磨损阶段,法向应力–剪切应力路径可通过线性函数较好地拟合,且随着初始法向应力的增加,拟合曲线趋于平缓。二值化计算结果表明试验后裂隙面剪切面积占比随初始法向应力和粗糙度系数分别增加了1.032~1.799倍和8.63%~71.81%,剪切磨损特征趋于显著。     

岩体崩塌的早期预警方法与试验验证

岩块体崩塌的早期预警一直是岩土工程灾害研究的热点和难点问题。传统监测方法大多关注于破坏阶段,因此很难实现崩塌等脆性破坏灾害的早期预警。实际上,崩塌通常经历分离和破坏两个阶段。关注分离破坏阶段的前兆事件,可更快提醒公众在灾难性的崩塌事件之前寻求庇护。本次实验应用激光多普勒测振技术,通过新型物理模型实验,开展危岩分离破坏前兆现象识别研究。实验采取新型的冰冻实验方法来模拟岩块体黏结强度不断降低,块体随着时间推移,稳定性不断降低,最终于117 s发生破坏。监测结果显示,频率监测指标分别在50 s和115 s发生分离和加速破坏前兆。基于分离阶段破坏前兆识别提前67 s实现预警,而基于加速破坏阶段的破坏前兆识别则在破坏前2 s触发预警。相较于传统的基于破坏前兆识别的预警思路,基于分离破坏前兆识别的预警方法提前65 s对岩块体崩塌破坏进行预警,具有更好的时效性,可有效利用早期预警的"黄金期",为工程中更好地应对崩塌灾害争取时间。基于分离破坏前兆识别的岩块体崩塌灾害预警思路是矿山等高陡边坡岩体崩塌等脆性破坏灾害应急预防的发展方向。     

应用激光多普勒测振仪的岩块体累计损伤评价试验研究

岩块体崩塌破坏的突发性使其成为最难预防的地质灾害，严重威胁人类的生命财产安全.边坡岩块体崩塌破坏多是系统不稳定导致的动力破坏，而用振动特征参数来进行安全监测和损伤评价更为有效.本文应用激光多普勒测振技术，通过固有振动频率对危岩块体主控结构面的黏结力损伤进行定量分析.通过改进后的极限平衡模型，得出结构面不断劣化块体的安全系数由原来的1.17下降到1.04，与实际破坏结果相符.试验结果表明:固有振动频率一方面可对危岩块体累积损伤进行有效识别，另一方面可以为黏结力参数的合理确定提供客观的数据支持.因此，基于固有振动频率分析的激光多普勒测振技术可实现边坡岩块体的累计损伤评价，并将在未来的工程应用中发挥巨大的作用.      

岩石裂隙压剪变形破坏与非线性渗流特性

探索岩体中流体的流动机理对解决隧道开挖和地下工程施工过程中的突涌水问题具有重要意义,定量描述岩石单裂隙受压剪共同作用下的渗流特性是理解裂隙渗流机理的基础,但已有研究尚未建立应力、位移、开度、惯性系数等关键控制参数之间的定量关系。本研究制作了含单裂隙的花岗岩试样,采用固定剪切位移后逐渐增加法向应力的方式开展变水头渗流试验,得到裂隙渗透率的演化规律;通过高精度三维轮廓仪获取裂隙表面的形貌数据,基于自主开发的基于接触力学变分原理框架的裂隙受压变形计算程序,表征不同剪切错位和不同应力条件下裂隙面的变形特性和内部空腔结构演化规律;提取裂隙开度分布数据,在COMSOL软件中求解Navier-Stocks方程,实施了不同剪切位移和受压状态下的裂隙非线性渗流数值模拟。定量分析剪切位移、法向应力、空腔几何特征与非线性渗流控制参数之间的关系,结果表明：试验得到的裂隙表面破坏区域与数值模拟结果基本吻合,验证了裂隙变形计算程序的可靠性;法向应力、剪切位移分别与力学开度呈幂函数递减和指数函数递增的关系,且剪切位移增加的会导致裂隙内的接触面更集中;Forchheimer方程中的惯性系数B和临界水力梯度Jc可以定量刻画裂隙的非线性渗流特性,B和Jc与剪切位移之间呈幂函数递减关系,且随着剪切位移的增大,Jc和B的增加速率和波动范围逐渐降低;当剪切位移从2 mm增加到8 mm时,Jc的波动范围从6.10×10-3减少到1.20×10-3,降低了80.32%;B的波动范围从2.97×1014 Pa·s2·m-7减少到2.43×1013 Pa·s2·m-7,降低了91.28%;裂隙开度的相对标准偏差RSD与惯性系数B和临界水力梯度Jc之间均存在相似的幂函数关系,据此建立了计算渗流从线性转换为非线性的临界点的预测公式。     

自动化刨煤机组在晓明矿N_2419工作面的应用

为提高刨煤机工作面的生产能力,分析了国产首套自动化刨煤机组在晓明矿N2419工作面生产中存在的问题,寻求解决问题的有效途径,为后续生产提供经验。