锚固正交各向异性岩体的三维粘弹-粘塑性有限元分析

首先，从经过系统锚杆加固的正交各向异性岩体中取出的表征单元，然后，根据“等效材料”的概念，在一定的简化条件下，建立其本构方程，破坏准则及粘弹－粘塑性模型并将其引入三维有限元程序中，以地下洞室开挖为算例来考察锚固前后围岩的流变动态，从而得出有益的认识和结论。     

小湾水电站坝前堆积体三维有限元加固分析

小湾水电站坝前堆积体规模较大且坝肩开挖时下侧局部被挖除,水库蓄水后堆积体下部将浸于水体中,水库不位弛也将影响其稳定性,故需对其进行稳定性分析和加固方案的分析。作者在先前使用平面离散元法（ＵＤＥＣ）及有凶法对该堆积体在自然状态下的稳定性初步进行二维数值计算与分析的基础上,对堆积体又进行了预应力锚索加固 三维有限元分析,取得了相应的研究成果。     

开采沉陷中不同断层活化模式研究

当工作面上覆岩层中含有断层时,地表下沉规律与不含断层时具有显著差别。为了研究开采沉陷中断层活化机理,通过理论推导将开采沉陷中断层活化分为"断层面产生离层空间"、"煤柱压缩"两种断层活化模式并分别利用数值模拟和现场实例进行了验证。研究结果表明:①采动将造成断层面产生离层空间,离层空间以下沉系数等于1传递给松散层造成断层露头处地表产生台阶下沉,影响断层离层空间的主要因素有工作面推进长度、基岩厚度、保护煤柱宽度、煤层厚度、断层倾角、断层是否含水、断层带岩体内摩擦角及黏聚力等;②断层面离层空间随着工作面推进长度的增加而增加,当工作面推进一定长度时不再变化;断层面离层空间随着基岩厚度的增加而线性增加;断层面离层空间随着保护煤柱宽度增加而减小;断层面离层空间随煤层厚度增加而线性增加;断层面离层空间随断层倾角增大而增加;断层带岩体原生水的存在对断层面离层空间产生具有促进作用;断层面离层空间随断层带岩体黏聚力和内摩擦角的增加而减小;③工作面主要影响角和断层倾角的大小关系控制"断层面产生离层空间"模式断层活化,当断层倾角大于主要影响角并与主要影响角在基岩内相交时,断层将活化;④当断层倾角小于主要影响角时,工作面超前支承压力影响范围控制"煤柱压缩"模式断层活化,当工作面超前支承压力接触断层时,断层将活化。     

王坡煤矿综放开采地表移动与覆岩破坏规律研究

以王坡煤矿为实验矿井,通过地表移动观测、钻探和钻孔电视探测等手段,对王坡煤矿3202综放工作面地表移动规律和覆岩破坏规律进行研究,揭示了该矿综放条件下地表移动变形规律和覆岩破坏规律。研究成果为今后指导该矿及其他类似条件矿区三下采煤提供了依据和经验。     

我国厚及特厚煤层高强度开采导水裂缝带发育高度区域分布规律

收集了国内厚及特厚煤层综放和大采高综采条件下导水裂缝带高度实测数据,共计179组,其中坚硬覆岩51组,中硬覆岩100组,软弱覆岩28组。在此基础上按照我国14大煤炭基地分布分别列出了不同覆岩类型条件下的导水裂缝带高度和裂采比的范围,绘制了我国煤矿导水裂缝带高度分布图,以此数据为基础回归了导水裂缝带高度(简称“裂高”)预计公式,并重点分析了3个典型矿区导水裂缝带高度分布特征和主要影响因素,以及实测导水裂缝带高度数据之间存在较大差异性的原因,取得以下研究成果：从全国区域来看,实测平均裂采比随着岩性由软弱、中硬到坚硬依次递增,坚硬覆岩的平均裂高分别是中硬覆岩和软弱覆岩的1.52倍和2.29倍,中硬覆岩平均裂高是软弱覆岩的1.5倍;不同覆岩岩性的导水裂缝带高度都随着采厚的增加而增加,且坚硬覆岩条件下增加的速率明显要高于中硬和软弱覆岩;裂采比则随着采厚的增加而降低,且减小速率随着采厚达到一定厚度有趋于稳定的趋势。黄陇基地永陇-彬长矿区属于中硬覆岩类型,导水裂缝带高度和裂采比明显高于我国东部矿区,工作面长度大于170 m时导水裂缝带发育高度受工作面长度影响较大,其高度及裂采比随着工作面长度增加,呈...     

多煤层重复采动覆岩破坏高度发育规律研究

为了研究多煤层重复采动下覆岩破坏高度的发育规律,以公乌素煤矿三煤层开采为工程背景,通过现场实测、数值模拟研究方法,得到了单层开采和三层重复开采时16煤1604工作面覆岩导水裂缝带高度,采用3DEC数值模拟研究了单煤层开采及重复采动覆岩的破坏特征,理论分析了重复采动覆岩裂隙发育机理及裂缝带高度的计算方法。结果表明：钻孔冲洗液观测与钻孔窥视结合实测法更准确,公乌素16煤重复采动条件下,裂采比15.14,垮采比3.15|模拟显示采空区两侧裂隙发育明显且为离散裂隙,中部裂隙闭合,裂隙高度与实测较为接近|提出了3种不同程度的重复采动裂缝带发育高度的计算方法,为确定重复采动条件下覆岩裂隙发育高度提供理论依据。     

河流下浅埋深薄基岩煤层部分开采可行性分析

控制覆岩破坏高度是实现水体下安全开采的关键。针对“浅埋深、薄基岩、坚硬顶板”河流下压覆煤炭资源的问题,采用数值模拟的方法,计算了巷柱式和房柱式等部分开采的覆岩破坏高度,并从防水煤岩柱留设、岩梁极限跨度以及煤柱稳定性3个方面论述河流下部分开采的可行性。研究结果表明,部分开采能够很好地控制覆岩破坏高度,煤岩柱厚度基本满足留设防水安全煤岩柱要求;由于上覆基岩柱中存在厚度大于10 m的粗砂岩,在跨度小于8.53 m的情况下可以支撑上覆岩层;设计煤柱安全系数为1.28～1.81,均满足要求。采用采6 m、留6 m的巷柱（窄条带）式开采是最佳方案,面积采出率为50%,按总采出率45%计算,可解放河流压覆区域约52万t煤炭。     

积水采空区下厚煤层安全开采方案优化及应用研究

积水采空区是下伏煤层开采的主要突水威胁。在对水体不做处理的条件下,必须通过控制覆岩破坏的高度,使其不导通上覆积水采空区来确保煤层安全开采。以新疆某矿实际地质、采矿条件为依据,在综合考虑多种覆岩控制技术的条件下,选择条带开采作为该矿井的主要开采方法,在尽量提高采出率的前提下确定合理采留宽度,确保煤柱的稳定性,并对条带开采的具体开采工艺进行了优化设计。研究结果表明,该设计方案不仅能使该矿井顺利达产,而且能确保积水采空区下的安全回采。     

压力溶解和自由面溶解/沉淀对双重孔隙岩体中热–水–应力耦合影响的有限元分析

 引入裂隙开度的压力溶解和自由面溶解/沉淀模型,针对一个假设的位于饱和双重孔隙–裂隙岩体中的高放废物地质处置库,拟定3种计算工况：(1) 裂隙开度是压力溶解和自由面溶解/沉淀的函数;(2) 裂隙开度仅随压力溶解而变化(这2种工况中基岩的孔隙率亦是应力的函数);(3) 裂隙开度和基岩的孔隙率均为常数,进行热–水–应力耦合的二维有限元分析,考察岩体中的温度、裂隙开度及渗透系数、孔隙水压力、地下水流速和应力的变化、分布情况。结果表明：自由面溶解/沉淀引起的裂隙开张及渗透系数增量的绝对值要明显大于压力溶解产生的裂隙闭合及渗透系数减量的绝对值,而压力溶解对裂隙的开度及其渗透系数的影响较小;同时计入压力溶解和自由面溶解/沉淀相比于仅考虑压力溶解,同时计入压力溶解和自由面溶解/沉淀的裂隙开度及其渗透系数分别约为仅考虑压力溶解时的1.5和7.0倍;在释热温度场的作用下,计算域中的裂隙水压力随时间先上升再下降,但变化幅度不大;3种工况下岩体中的应力量值及分布差别很小。     

煤矿井下长距离砼泵送砌碹支护工艺研究与应用

主要介绍采用HBMD-20/18-90S煤矿用混凝土泵进行砌碹支护工艺,从而加快施工进度、减轻职工劳动强度,提高混凝土的密实度和接茬质量;提高碹体的抗渗性能,达到有效全断面封闭水仓围岩的目的。