大岗山水电站地下厂房微震监测系统的 设计与实现

针对四川大岗山水电站地下厂房开挖施工过程中顶拱发生塌方且塌方区存在安全隐患问题, 设计并安装了南非ISS公司微震监测系统以弥补常规监测手段的不足,即:利用上层排水廊道地理优 势,基于通信方案为最大传输距离可达7 km的DSL,采用犯位的模数转换精度数据采集器GS在环 绕塌方区共设计布置8支14 Hz智能全向检波器,实现真正的远程控制与实时监测,其数据处理功能 强大,对数据解释与理论研究非常有利。配合通信系统和网络,该系统适当扩展就可以满足大型工程 微震监测智能系统要求,并可望对类似工程微震监测系统的设计与选择提供一定的参考。     

大型地下洞室盾构掘进施工特性分析

随着地下工程技术的快速发展,盾构施工的应用越来越广泛。在总结大量文献的基础上,对国内外盾构施工技术存在的重点问题进行了分析总结,进一步综述了盾构超前预测、地质条件适用性、刀盘转速、土体改良等特性,在分析的基础上提出了一些建议和展望,为今后盾构掘进施工技术提供借鉴。     

沙坪二级水电站二期截流设计研究

沙坪二级水电站位于大渡河与管料河交汇口上游处,地质条件复杂,施工难度大。为实现工程截流目标,根据实际工程条件,对截流施工进行总体设计规划,从水力参数、戗堤布置、龙口布置、截流备料等方面,选用了合适的截流施工方案。最终拟定的截流设计方案如下：二期截流采用右岸单向进占、单戗立堵截流方式,戗堤龙口位置选在上游围堰导流明渠左岸。该截流施工方案保证了工程的顺利进行,可为其他水利工程的截流设计提供理论基础和技术参考。     

保护层开采卸压增透效应研究及其定量表征方法探索（研究生论坛稿件）

保护层开采是高突矿井瓦斯治理地主要方式及开采方法,保护层开采的卸压增透效果当前无法量化表征的,缺乏评价体系。以平板流体模型增透率理论为基础,结合平煤十矿地质条件,通过离散单元法建立保护层开采数值模型,获得保护层开采不同距离时采空区下方的增透率图谱及被保护层的应力分布。研究结果表明：保护层开采过程中,采面前方15 m处支撑压力会出现应力峰值,随着采面的推进,增透率与现场瓦斯流量呈现正相关关系;在采空区下方,被保护层卸压以及增透效应明显,且卸压区范围与增透率分布集中区域基本一致,均随着采空区范围的扩大而增大。该研究成果证实了增透率理论可以作为保护层开采卸压增透指标,对现场保护层回采设计、瓦斯抽采设计范围的确定提供了更加科学的依据。     

关停矿井转型升级战略构想与关键技术

煤炭是我国主导能源,随着洁净、绿色、低碳理念的践行,煤炭在一次能源消费结构中的比例将逐步下降,关停的矿井将越来越多,对关停矿井的认知随着社会发展和科技进步必须突破传统思维定势,建立新的资源理念,即关停矿井不只可以遏制生态破坏,还可以提供宝贵的地下空间资源。关停矿井的资源化利用和转型升级,不仅是一个经济问题,更是一个科学问题。解决好这个问题,将对我国未来矿业生态、城乡建设以及能源战略产生深远影响。提出了关停矿井科学转型升级应遵循的6个基本原则,强调了关停矿井转型升级的立体化和生态化开发理念、关停矿井空间资源化利用的国家战略思维以及关停矿井开发利用的历史文化观,系统阐述了关停矿井资源化转型升级所涉及的关键技术,如地下生态城市、井下抽水蓄能发电、竖井地下停车场、地下医学和地下疗养院、地下农业种植、地下生态景观、深地科学探索等,同时建议部分富有特色和历史内涵的矿井申报工业遗产。以上战略构想和相应关键技术有望为未来关停矿井的资源化利用、立体式开发和全面转型升级提供解决思路。     

不同赋存深度煤的物性特征

浅部矿产资源日益枯竭,深部地下开采将成为常态。因此,对不同赋存深度,尤其是超千米深煤岩开展系统研究具有重要的工程意义。现有研究大多通过改变围压、温度等条件来模拟岩体所处的外在环境,并未采用真实赋存深度样品开展研究,同时忽略了原位岩体初始结构、物质组成和性质的差异。对取自平顶山矿区已组煤层300,600,700,850和1 050 m五个不同深度的煤岩开展系统试验,研究不同赋存深度煤岩成分、细观结构、瓦斯吸附及声学特性。测试结果表明:随着赋存深度增加,煤的组成和结构发生改变,变质程度增大,结构更为致密,瓦斯吸附能力增强,超声波在其内传播发生散射和折射的几率减少,损耗能量降低,纵波波速增大。该成果可为后续开展不同赋存深度煤岩宏观力学特性相关研究提供借鉴。     

特厚煤层超前采动原位应力演化规律研究

特厚煤层超前采动应力演化规律是顶板控制的基础,但目前缺乏现场采动过程应力演化的研究成果。依托同煤集团同忻矿8309工作面,进行了特厚煤层采动应力演化规律原位实测研究。现场试验结果表明:随着工作面推进,前方煤岩扰动强度不断增大,支承压力由原岩应力逐渐上升至峰值强度,然后随着煤岩的破坏开始下降至残余强度;侧向水平应力则呈现出阶段性稳态降低的趋势。根据支撑压力规律,工作面前方煤岩具有扰动分区化特征:该试验点工作面前方200 m以上为未扰动区域;工作面前方100~200 m为弱扰动区域;工作面前方50~100 m为强扰动区域;工作面前方50 m以内为剧烈扰动区域,结合工作面前方不同区域扰动强度提出了针对性的分区支护措施建议。研究成果可为室内开展扰动应力路径加卸载试验和特厚煤层现场安全高效开采提供指导。     

返渣封孔新技术现场试验及机理探索

为了进一步提高穿层钻孔封孔质量和瓦斯抽采效果,分析了现有穿层封孔技术的不足,阐述了返渣封孔新技术的工艺原理和参数设计,以及其封孔深度和抽采负压的合理选择,并在平煤八矿己_(15)-14140底抽巷与中抽巷依次开展了3个设计方案的现场返渣封孔试验。同时运用颗粒流软件PFC~(2D)优化验证钻孔返渣技术。结果表明,经过返渣封孔工艺参数的多次优化改进,得出了具有突出工作效率和抽采效果的封孔设计,为矿井高效治理瓦斯奠定了技术基础。     

煤卸荷过程中声发射特征及综合破坏前兆分析（研究生论坛稿件）

为探究煤破坏全过程的声发射（Acoustic Emission,简称AE）特征及破坏前兆信息,利用MTS815岩石力学试验系统和PCI-2型声发射监测系统,对不同初始围压下煤样的卸荷破坏进行声发射试验,得到了煤在卸荷过程中AE特征的围压效应及基于声发射的多参数综合破坏前兆信息。结果表明：煤的承载能力随着初始围压的上升明显提高;煤在变形破坏过程中的AE时序参数、空间分布演化特征和振幅分布均与其所处力学状态契合良好,部分AE参数在煤样变形破坏过程中产生明显突变：AE空间分布演化的两次突变点对应的应力水平分别为55%和80%,能量率的突变点对应的应力水平为87%,振铃计数率的突变点大致对应其峰值应力,振幅和b值的峰值分别对应峰后89%和78%左右的应力水平;根据突变点对应变形破坏阶段的不同,将其综合分为四组,作为煤卸荷破坏的前兆信息,为采用AE监测技术预防开挖过程中的动力灾害事故提供参考。     

固结应力比对土样动强度和动孔压发展规律的影响

回顾了初始剪应力对土样动强度和和动孔压发展规律的影响,使用动三轴对某土石坝坝基饱和砂砾石料进行动强度试验,研究固结应力比Kc对土样动力特性的影响。分析试验结果如下:所有土料都存在一个转折点Kc′:KcKc′时动强度随Kc的增大而降低,动变形和动孔隙水压力随Kc的增大有稍许加大趋势。转折点Kc′的具体数值与土料性质及所受应力状态有关。本次试验Kc=0.5～3.0,转折点Kc′为2.8左右。Kc过大后,初始剪应力较高、剩余强度较低而导致动强度降低。偏压固结Kc=0.7～1.3时,试验土料最终孔压值均可达到围压;偏压固结Kc≥1.5后,试样最终孔压值是否可达到围压取决于动应力σd是否大于主应力差(σ1c-σ3c),即σd是否形成拉应力使试件伸长。但当Kc很大后,σ1c和σ3c相差太大,需施加非常大的动应力σd才能使其应力应变反向,试样不可能达到初始液化。